DE102009018044A1 - Hydraulic directional valve - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Wegeventil (1) mit einem Ventilgehäuse (6) und einem Filterelement (13), wobei an dem Ventilgehäuse (6) zumindest eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut (9) vorgesehen ist, wobei das Filterelement (13) in der Nut (9) angeordnet ist und einen Rahmen (14) und ein fest mit diesem verbundenes Filtergewebe (15) aufweist und wobei die Nut (9) einen Nutgrund (10) und zwei sich im Wesentlichen in radialer Richtung und Umfangsrichtung erstreckende Seitenwände (4) aufweist.The invention relates to a hydraulic directional control valve (1) having a valve housing (6) and a filter element (13), wherein at least one circumferentially extending groove (9) is provided on the valve housing (6), wherein the filter element (13) in the groove (9) is arranged and a frame (14) and a fixedly connected to this filter fabric (15) and wherein the groove (9) has a groove bottom (10) and two substantially in the radial direction and circumferential direction extending side walls (4) ,
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Wegeventil mit einem Ventilgehäuse und einem Filterelement, wobei an dem Ventilgehäuse zumindest eine in Umfangsrichtung verlaufenden Nut vorgesehen ist, wobei das Filterelement in der Nut angeordnet ist und einen Rahmen und ein fest mit diesem verbundenes Filtergewebe aufweist und wobei die Nut einen Nutgrund und zwei sich im Wesentlichen in radialer Richtung und Umfangsrichtung erstreckende Seitenwände aufweist.The The invention relates to a hydraulic directional control valve with a valve housing and a filter element, wherein on the valve housing at least a circumferentially extending groove is provided, wherein the Filter element is arranged in the groove and a frame and a has firmly associated with this filter fabric and wherein the Groove a groove bottom and two essentially in the radial direction and having circumferential direction extending side walls.
Derartige Wegeventile werden in Brennkraftmaschinen beispielsweise zur Ansteuerung von hydraulischen Nockenwellenverstellern oder schaltbaren Nockenfolgern, beispielsweise schaltbaren Schlepphebeln, Tassenstößeln oder Rollenstößeln, eingesetzt. Die Wegeventile bestehen aus einer Stelleinheit und einem Ventilabschnitt. Die Stelleinheit kann beispielsweise eine elektromagnetische oder hydraulische Stelleinheit sein. Der Ventilabschnitt stellt den hydraulischen Abschnitt des Wegeventils dar, wobei an diesem üblicherweise ein Zulaufanschluss, mindestens ein Arbeitsanschluss und ein Tankanschluss ausge bildet sind. Mittels der Stelleinheit können gezielt bestimmte Anschlüsse des Ventilabschnitts hydraulisch miteinander verbunden und somit die Druckmittelströme gelenkt werden.such Directional control valves are used in internal combustion engines, for example to control hydraulic camshaft phasers or switchable cam followers, For example, switchable drag levers, tappets or roller tappets used. The directional valves consist of an actuator and a valve section. The actuator can for example, an electromagnetic or hydraulic actuator be. The valve section represents the hydraulic section of the Directional valve, which is usually a feed connection, at least one working connection and a tank connection out forms are. By means of the actuator can specifically determined Connections of the valve section hydraulically with each other connected and thus the pressure medium flows are directed.
Für
den Einsatz eines Wegeventils zur Steuerung eines Nockenwellenverstellers
ist dieses im Normalfall als 4/3-Proportionalwegeventil ausgebildet.
Ein derartiges Proportionalventil ist beispielsweise in der
Der Ventilabschnitt besteht aus einem Ventilgehäuse und einem darin axial verschiebbar angeordneten Steuerkolben. Das Ventilgehäuse ist üblicherweise innerhalb einer zylindrischen, sacklochartigen Aufnahme des Zylinderkopfes oder einer zentralen Bohrung des Nockenwellenverstellers angeordnet. An der Außenmantelfläche des Ventilgehäuses sind vier Ringnuten ausgebildet, wobei in jedem Nutgrund Bohrungen ausgebildet sind, welche als Druckmittelanschlüsse dienen. In dem Zylinderkopf ist pro Ringnut ein Druckmittelkanal ausgebildet ist, der in die jeweilige Ringnut mündet. Über die Anschlüsse kann Druckmittel in das Innere des Ventilgehäuses gelangen bzw. aus dem Inneren des Ventilgehäuses austreten. Im Inneren des Ventilgehäuses ist ein Steuerkolben axial verschiebbar angeordnet, wobei der Außendurchmesser des Steuerkolbens dem Innendurchmesser des Ventilgehäuses angepasst ist. Des Weiteren sind am Steuerkolben ebenfalls Ringnuten ausgebildet, über welche benachbarte Druckmittelanschlüsse miteinander verbunden werden können.Of the Valve section consists of a valve body and a axially displaceably arranged therein control piston. The valve housing is usually within a cylindrical, blind hole-like Recording the cylinder head or a central bore of the camshaft adjuster arranged. On the outer lateral surface of the valve housing four annular grooves are formed, wherein in each groove bottom holes are formed, which serve as pressure medium connections. In the cylinder head, a pressure medium channel is formed per annular groove is, which opens into the respective annular groove. about The ports can pressure fluid into the interior of the valve body arrive or emerge from the interior of the valve housing. Inside the valve housing, a control piston is axial slidably disposed, wherein the outer diameter of the Control piston is adapted to the inner diameter of the valve housing. Furthermore, ring grooves are also formed on the control piston via which adjacent pressure medium connections are interconnected can be.
Im Inneren der Stelleinheit sind eine Spule und ein Anker angeordnet. Durch Bestromen der Spule wird der Anker in axialer Richtung verschoben, wobei diese Bewegung mittels einer an dem Anker befestigten Stößelstange auf den Steuerkolben übertragen wird. Des Weiteren greift am dem Steuerkolben eine Feder an, die sich an dem Ventilgehäuse abstützt und den Kolben in axialer Richtung auf die Stelleinheit zu mit einer Kraft beaufschlagt.in the Inside the actuator, a coil and an armature are arranged. By energizing the coil, the armature is displaced in the axial direction, wherein this movement by means of a push rod attached to the anchor is transmitted to the control piston. Furthermore, attacks on the control piston to a spring which is supported on the valve housing and the piston in the axial direction of the actuator to with a Force applied.
Wegeventile
zur Ansteuerung von schaltbaren Nockenfolgern sind meist als Schaltventile
ausgebildet. Ein derartiges Schaltventil ist, in einer Ausführung
als 3/2-Schaltventil, beispielsweise aus der
An dem Ventilabschnitt sind in diesem Fall ein Zulaufanschluss, ein Arbeitsanschluss und ein Tankanschluss ausgebildet. Der Arbeitsanschluss kommuniziert über jeweils eine als Ventilsitz ausgebildete Öffnung sowohl mit dem Zulauf- als auch mit dem Tankanschluss. Innerhalb des Ventilgehäuses ist weiterhin ein Steuerkolben angeordnet, an welchem zwei Schließelemente ausgebildet sind. Jedes Schließelement kann, abhängig von der Position des Steuerkolbens innerhalb des Ventilgehäuses, den Druckmittelfluss durch einen der Ventilsitze sperren oder freigeben. Abhängig von der axialen Position des Steuerkolbens kann so der Arbeitsanschluss selektiv mit dem Zulaufanschluss oder mit dem Tankanschluss verbunden werden. Die axiale Lage des Steuerkolbens wird dabei wiederum über die axiale Position des Ankers relativ zum zweiten Magnetjoch festgelegt.At the valve section are in this case an inlet port, a Work connection and a tank connection formed. The work connection communicates via each one designed as a valve seat opening both with the inlet as well as the tank connection. Inside the valve housing is further arranged a control piston, to which two closing elements are formed. Each closing element can, depending on from the position of the control piston within the valve housing, block or release the fluid flow through one of the valve seats. Depending on the axial position of the control piston can so the working connection selectively with the inlet connection or with be connected to the tank connection. The axial position of the control piston is in turn about the axial position of the armature fixed relative to the second magnetic yoke.
In
der
Die Querstreben stellen für das Druckmittel Hindernisse dar, die die Durchflusscharakteristik des Wegeventils mitbestimmen. Abhängig von der relativen Stellung der Querstreben zu den Bohrungen in den Nutgründen oder einer Öffnung des im Zylinderkopf ausgebildeten Druckmittelkanals, mit dem die Ringnut kommuniziert, erhöht oder verringert sich der Durchflusswiderstand dieses Anschlusses. Während des Betriebs können auf Grund des Radialspiels zwischen Ringnut und Rahmen unkontrollierte Relativbewegungen des Filterelements in Umfangsrichtung des Ventilgehäuses verursacht werden. Diese können beispielsweise durch die Strömungskräfte des durchfließenden Druckmediums ausgelöst werden. Daraus kann eine erhebliche Drosselung bzw. Entdrosselung einzelner Anschlüsse erfolgen, was zu einer ungewollten, zeitlich veränderlichen Veränderung der Wegeventilcharakteristik, und damit im schlimmsten Fall zum Ausfall der Steuerung des angeschlossenen hydraulischen Verbrauchers führen kann. Ebenso denkbar ist eine Fehlorientierung bereits während der Montage des Filterelements in der Ringnut.The crossbars provide for the pressure medium Obstacles that determine the flow characteristics of the directional control valve. Depending on the relative position of the transverse struts to the holes in the groove bases or an opening of the pressure medium channel formed in the cylinder head with which the annular groove communicates, the flow resistance of this connection increases or decreases. During operation, uncontrolled relative movements of the filter element in the circumferential direction of the valve housing can be caused due to the radial clearance between the annular groove and the frame. These can be triggered for example by the flow forces of the flowing pressure medium. This can be a significant throttling or Entdrosselung individual connections, which can lead to an unwanted, time-varying change in the directional control valve characteristic, and thus in the worst case to failure of the control of the connected hydraulic consumer. Likewise conceivable is a misorientation already during the assembly of the filter element in the annular groove.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde diese geschilderten Nachteile zu vermeiden und somit ein hydraulisches Wegeventil zu schaffen, das zumindest ein Filterelement zum Schutz einer der hydraulischen Anschlüsse vor Verschmutzungen des Druckmittels aufweist, wobei die vorgesehene Ventilcharakteristik über die gesamte Lebensdauer der Brennkraftmaschine erhalten bleiben soll.Of the Invention is therefore the object of these disadvantages to avoid and thus to create a hydraulic directional control valve, the at least one filter element for protecting one of the hydraulic connections Before contamination of the pressure medium, wherein the proposed valve characteristic over the entire life of the internal combustion engine is maintained should.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, zumindest eine der Seitenwände zumindest eine axiale Ausnehmung aufweist und dass an zumindest einer axialen Seitenfläche des Rahmens ein Formschlusselement ausgebildet ist, welches in die Ausnehmung eingreift.According to the invention solved by the task, at least one of the side walls has at least one axial recess and that at least an axial side surface of the frame a positive locking element is formed, which engages in the recess.
Das beispielsweise zylindrische Ventilgehäuse des hydraulischen Wegeventils weist zumindest eine Nut auf, die in Umfangsrichtung des Ventilgehäuses verläuft und beispielsweise als Ringnut ausgebildet sein kann. Die Nut weist einen sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung und axialer Richtung erstreckenden Nutgrund und zwei sich im Wesentlichen in radialer Richtung und in Umfangsrichtung erstreckende Seitenwände auf, die die radial nach außen offene Nut begrenzen.The For example, cylindrical valve housing of the hydraulic Directional valve has at least one groove in the circumferential direction the valve body runs and, for example may be formed as an annular groove. The groove is essentially a in the circumferential direction and the axial direction extending groove bottom and two essentially in the radial direction and in the circumferential direction extending side walls, which are the radially outward limit open groove.
Innerhalb der Nut ist das Filterelement, das beispielsweise als Ringfilter ausgeführt sein kann, angeordnet. Das Filterelement weist ein Filtergewebe auf, das von einem Rahmen, welcher beispielsweise aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt ist, begrenzt wird. Der in der Regel druckmittelundurchlässige Rahmen hält das Filtergewebe während des Durchflusses von Druckmittel in der gewünschten Form. Der Rahmen kann beispielsweise zwei sich in Umfangsrichtung erstreckende Rahmenelemente aufweisen, im Falle eines Ringfilters kreisförmige Rahmenelemente, die an je einer axialen Seitenfläche des Filterelements angeordnet sind. Dabei ist der Rahmen der Form der Nut angepasst. Die Nut ist radial nach außen offen ausgebildet und wird radial nach innen von einem, beispielsweise zylindermantelförmigen, Nutgrund und in axialer Richtung von jeweils einer, beispielsweise ringförmigen, Seitenwand begrenzt. An zumindest einer der Seitenwände ist eine axiale Ausnehmung ausgebildet. Darüberhinaus ist zumindest an einer axialen Seitenfläche des Rahmens ein Formschlusselement, beispielsweise ein Vorsprung, ausgebildet, der in die Ausnehmung eingreift. Somit ist das Filterelement gegen Bewegungen in Umfangsrichtung des Ventilgehäuses gesichert. In dem Fall, dass genau eine Ausnehmung und ein Formschlusselement vorgesehen sind, wird gleichzeitig eine Orientierung des Filterelements in der Nut während des Einlegens und der Montage des Filterelements vorgegeben.Within the groove is the filter element, for example, as a ring filter can be executed arranged. The filter element has a filter fabric, which of a frame, which, for example is made of a suitable plastic is limited. The pressure-impermeable frame usually holds the filter fabric during the passage of pressure medium in the desired form. The frame can be, for example have two circumferentially extending frame members, in the case of a ring filter, circular frame elements, the at each an axial side surface of the filter element are arranged. The frame is adapted to the shape of the groove. The groove is designed to be open radially outwards and becomes radially inwardly from one, for example, cylinder jacket-shaped, Slot bottom and in the axial direction of one, for example annular, limited sidewall. At least one of the Side walls is formed an axial recess. Moreover, it is at least on an axial side surface of the frame Positive locking element, for example, a projection formed, the engages in the recess. Thus, the filter element is against movement secured in the circumferential direction of the valve housing. By doing Case that provided exactly a recess and a positive connection element are at the same time an orientation of the filter element in the Groove during insertion and assembly of the filter element specified.
In einer Konkretisierung wird vorgeschlagen, dass beide Seitenwände einer Nut zumindest eine axiale Ausnehmung aufweisen und dass an beiden axialen Seitenflächen des Rahmens zumindest ein Formschlusselement ausgebildet ist, welche in die korrespondierende Ausnehmung eingreifen. Somit wird die formschlüssige Verbindung mittels mehrerer Formschlusspartner hergestellt, wodurch höhere Kräfte in Umfangsrichtung abgefangen werden können, ohne dass das Filterelement seine Lage verändert.In a concretization is proposed that both sidewalls a groove having at least one axial recess and that at both axial side surfaces of the frame at least one positive locking element is formed, which engage in the corresponding recess. Thus, the positive connection by means of several form-fitting partners manufactured, whereby higher forces in the circumferential direction can be intercepted without the filter element its Location changed.
Darüberhinaus wird vorgeschlagen die Ausnehmungen als Kreissegmente auszubilden. Somit können die Ausnehmungen mittels eines Bohrvorgangs reali siert werden. Wird der Bohrer in axialer Richtung der Nut zentrisch zur deren Mitte angesetzt, lassen sich in einem Arbeitsschritt zwei Ausnehmungen realisieren, je eine in jeder der beiden Seitenwände der Nut, die sich in axialer Richtung gegenüberstehen.Furthermore is proposed to form the recesses as circle segments. Thus, the recesses by means of a drilling process will be realized. Will the drill in the axial direction of the groove centric set to their middle, can be in one step two Recesses realize, one in each of the two side walls the groove, which face each other in the axial direction.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Nutgrund zumindest eine Bohrung aufweist und die Kreislinien der Kreissegmente und der Bohrung konzentrisch zueinander angeordnet sind. In dieser Ausführungsform ist zumindest eine radiale Bohrung in jedem Nutgrund vorgesehen, über die die Nut mit dem Inneren des Ventilgehäuses kommuniziert. Somit wirkt die Nut als hydraulischer Anschluss, über den Druckmittel in das Innere des Ventilgehäuses gelangen oder aus diesem austreten kann. Die Ausnehmungen sind im Bereich der Bohrung angeordnet und wiederum als Kreissegmente ausgebildet. Vorteilhafterweise liegen die Kreislinien der Kreissegmente auf einem Kreis, der konzentrisch zu dem der Bohrung ausgebildet ist (d. h. beide Kreise teilen sich einen identischen Mittelpunkt). In diesem Fall ist der Durchmesser der Kreislinie der Kreissegmente größer als der Durchmesser der Bohrung ausgebildet. Somit können die Ausnehmungen und die Bohrungen mittels eines Stufenbohrers in einem Arbeitsschritt ausgebildet werden.In a further development of the invention it is proposed that the groove base has at least one bore and the circular lines of the circle segments and the bore are arranged concentrically with each other. In this embodiment, at least one radial bore is provided in each groove bottom via which the groove communicates with the interior of the valve housing. Thus, the groove acts as a hydraulic connection, via the pressure medium into the interior of the valve housing or can escape from this. The recesses are arranged in the region of the bore and in turn formed as circular segments. Advantageously, the circular lines of the circle segments lie on a circle which is formed concentrically to that of the bore (ie both circles share an identical center). In this case, the diameter of the circle of the circle segments is larger than the diameter of the bore formed. Thus, the recesses and the holes can be formed by means of a stepped drill in one step.
Ebenso denkbar sind Ausführungsformen mit mehreren Bohrungen pro Nutgrund, wobei die Ausnehmungen bei jeder oder nur einzelnen Bohrungen ausgebildet sein können.As well Conceivable are embodiments with several holes per Groove bottom, wherein the recesses at each or only individual holes can be trained.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigenFurther Features of the invention will become apparent from the following description and from the drawings, in which an embodiment of the Invention is shown in simplified form. Show it
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description the drawing
Der
Ventilabschnitt
An
der Außenmantelfläche
Im
montierten Zustand liegt die die Außenmantelfläche
Innerhalb
des Ventilgehäuses
Der
Steuerkolben
Im
unbestromten Zustand der Stelleinheit
Innerhalb
der mittleren Nut
Die
Neben
dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind auch abgewandelte
Ausführungsformen denkbar. Beispielsweise kann lediglich
eine Ausnehmung
- 11
- Wegeventilway valve
- 22
- Stelleinheitactuator
- 33
- Ventilabschnittvalve section
- 44
- SeitenwandSide wall
- 55
- Ausnehmungrecess
- 66
- Ventilgehäusevalve housing
- 77
- Steuerkolbenspool
- 88th
- AußenmantelflächeOuter casing surface
- 99
- Nutgroove
- 1010
- Nutgrundgroove base
- 1111
- Bohrungdrilling
- 1212
- Steuerabschnittcontrol section
- 1313
- Filterelementfilter element
- 1414
- Rahmenframe
- 1515
- Filtergewebefilter cloth
- 1616
- Rahmenelementframe element
- 1717
- Querstrebecrossmember
- 1818
- Öffnungopening
- 1919
- Kreissegmentcircular segment
- 2020
- FormschlusselementForm-fitting element
- AA
- erster Arbeitsanschlussfirst working port
- BB
- zweiter Arbeitsanschlusssecond working port
- PP
- Zulaufanschlussinflow connection
- TT
- Ablaufanschlussdrain connection
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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