DE102011080735A1

DE102011080735A1 - Dichtkonzept für ein Schaltventil einer Hydraulikeinheit

Info

Publication number: DE102011080735A1
Application number: DE201110080735
Authority: DE
Inventors: Alexander Bäcker
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-08-10
Filing date: 2011-08-10
Publication date: 2013-02-14

Abstract

Schaltventil für eine Hydraulikeinheit, insbesondere Schnellschaltventil für eine Hydraulikeinheit eines hydraulisch variablen Ventiltriebes einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit einem axial verschiebbaren Ventilkörper (5), der mit einem Ventilsitz (3) eines Gehäuseteils (1) oder eines mit diesem verbundenen Bauteils eine Steuerdichtung (6) und mit dem Gehäuseteil (1) oder einem mit diesem verbundenen Bauteil eine Wanddichtung (7) bildet, und mit einer Elektromagneteinheit zur Ausführung einer Schließbewegung des federbelasteten Ventilkörpers (5), wobei die Wanddichtung (7) als Sitzdichtung ausgebildet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Schaltventil für eine Hydraulikeinheit, insbesondere Schnellschaltventil für eine Hydraulikeinheit eines hydraulisch variablen Ventiltriebes einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit einem axial verschiebbaren Ventilkörper, der mit einem Ventilsitz eines Gehäuseteils oder eines mit diesem verbundenen Bauteils eine Steuerdichtung und mit dem Gehäuseteil oder einem mit diesem verbundenen Bauteil eine Wanddichtung bildet, und mit einer Elektromagneteinheit zur Ausführung einer Schließbewegung des federbelasteten Ventilkörpers.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiges elektrohydraulisches Schaltventil ist durch das MultiAir-System des FIAT-Konzerns bekannt, veröffentlich unter www.fiat.de/cgibin/pbrand.dll/fiat Germany/news „Presse und Öffentlichkeitsarbeit, Januar 2010".
Die Wanddichtung zwischen Ventilkörper und Gehäuseteil dieses Schaltventils weist eine Kunststoffdichtung auf, die mittels einer Feder verspannt ist.
Diese Kunststoffdichtung ist teuer in der Herstellung und darüber hinaus verschleißanfällig. Auch die Reibungskräfte zwischen Ventilkörper und Dichtung sind hoch. Weiterhin besteht das Problem, dass ein Koaxialitätsausgleich zwischen der Steuerdichtung und der Wanddichtung nur über eine elastische Verformung der Dichtung möglich ist, was zu noch höherer Reibung und Verschleiß führt.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, das hydraulische Schaltventil so zu verbessern, dass die beschriebenen Nachteile behoben werden und ein verschleißfreies Dichtungskonzept vorliegt, wobei dies mit einfachen kostengünstigen Mitteln erfolgen soll.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Wanddichtung als Sitzdichtung ausgebildet ist, wobei die Sitzdichtung eine Ventildichtfläche und einen Ventilsitz ähnlich der Steuerdichtung aufweist und als metallische Dichtung ausgeführt ist. Eine derartige Dichtung ist erheblich günstiger in der Herstellung, weniger verschleißanfällig und darüber hinaus entsteht nur eine geringe Bremswirkung des Ventilkörpers in der Dichtung aufgrund der Reibung, so dass das Schaltventil schnellere Schaltfrequenzen aufführen kann.
In vorteilhafter Weise sind die Ventildichtfläche am Ventilkörper und der Ventilsitz am Gehäuseteil oder an einer Buchse angeordnet. Die Ventildichtfläche und der Ventilsitz der Steuer- und Wanddichtung sind gleichgerichtet ausgeführt.
Das Gehäuseteil oder die Buchse sind als Führung für den Ventilkörper ausgebildet. Die Führung ist dabei so lang und so passgenau ausgeführt, dass sie in der Lage ist, den verhältnismäßig geringen Druck zwischen dem Ventilkörper und dem Gehäuseteil nach Öffnen der Steuerdichtung hinreichend abzudichten. Die Buchse ist kraftschlüssig im Gehäuseteil angeordnet und weist eine äußere Dichtkante auf, die mit dem Gehäuseteil in Wirkverbindung steht. Dadurch ist die Buchse in der Lage sich insbesondere bezüglich des Winkels zur Längsachse des Ventilkörpers als auch im begrenzten Umfang radial zu diesem einzustellen, so dass ein Koaxialitätsausgleich zwischen den Dichtungen erfolgen kann. Der Koaxialitätsausgleich wird noch dadurch verbessert, dass die Dichtgeometrie zumindest der Steuerdichtung konkav gestaltet ist und dadurch Winkelabweichungen des Ventilkörpers möglich sind. Eine entsprechende Dichtgeometrie der Wanddichtung kann den Einbau der Buchse und ihre Lage in dem Gehäuseteil ebenfalls verbessern.
In vorteilhafter Weise weist die Elektromagneteinheit eine Stützhülse auf, die mit dem Ventilkörper in Wirkverbindung steht, wobei die Stützhülse in einem Absatz des Ventilkörpers angeordnet ist und mit diesem ein radiales Spiel bildet. Dadurch ist sichergestellt, dass auch die Stützhülse die Beweglichkeit des Ventilkörpers nicht behindert.
Als Verfahren zur Montage eines Schaltventils gemäß der voraus beschriebenen Merkmale und Einsetzen eines Ventilkörpers in das Gehäuseteil werden folgende Verfahrensschritte vorgeschlagen:

– Herstellung eines Ventilsitzes in einem Gehäuseteil für die Steuerdichtung des Ventilkörpers oder Einsetzen einer Ventilplatte mit Ventilsitz für die Steuerdichtung,
– Einpassen und Einfügen des Ventilkörpers in die Buchse,
– Einpressen der Buchse mittels des Ventilkörpers in das Gehäuseteil,
– Einpressen der Buchse so weit, bis die Ventildichtfläche der Steuerdichtung den Ventilsitz der Steuerdichtung kontaktiert.

Durch diese Verfahrensabläufe zur Montage des Schaltventils bzw. des Ventilkörpers im Schaltventil wird zunächst sichergestellt, dass der Dichtungsabstand zwischen der Steuerdichtung und der Wanddichtung durch Festlegung der Buchsenposition mittels des Ventilkörpers sicher gewährleistet ist. Weiterhin werden durch das Montageverfahren in Verbindung mit den zuvor beschriebenen Merkmalen Fluchtfehler bzw. Laufabweichungen zwischen der Steuerdichtung und der Wanddichtung durch eine Achswinkelvariation ausgeglichen. Die Wanddichtung liegt beim und nach dem Einpressen der Buchse plan an. Beim Auftreffen der Ventildichtfläche der Steuerdichtung auf den Ventilsitz zentriert sich der Ventilkörper zur Geometrie des Ventilsitzes, da die Buchse Winkelfehler aufgrund kurzer Presslänge und ggf. konkaver Ausgestaltung ausgleichen kann. Dazu trägt letztlich auch die Anordnung der Stützhülse im Ventilkörper bei.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist.
Es zeigen:
1: einen Schnitt durch ein Schaltventil mit Schnitt durch einen Ventilkörper sowie die Steuer- und Wanddichtung, wobei das Ventil geschlossen ist,
2: einen Schnitt entsprechend 1 mit geöffnetem Ventil und
3: einen Schnitt entsprechend 1, bei dem das Ventil in endgültiger Montageposition und mit skizzierten Ausgleichsverlagerungen dargestellt ist.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den 1 bis 3 ist, soweit im Einzeln dargestellt, mit 1 ein Gehäuseteil bezeichnet, das Öffnungen für den Zufluss von Hydraulikflüssigkeit aufweist. In dem Gehäuseteil 1 ist eine Ventilplatte 2 dichtend eingesetzt, die einen Ventilsitz 3 aufweist, der mit einer Ventildichtfläche 4 eines Ventilkörpers 5 eine Steuerdichtung 6 bildet. Eine weitere Abdichtung erfolgt über eine Wanddichtung 7, die die Wand des Ventilkörpers 5 zum Gehäuseteil 1 abdichtet. Die Wanddichtung 7 weist ebenfalls einen Ventilsitz 3a auf, der an einer Buchse 8 angeordnet ist, die eine Führungsfläche für den Ventilkörper 5 aufweist, die auch eine Dichtfunktion ausübt, und weiterhin mittels einer Dichtkante 9 im Gehäuseteil 1 kraftschlüssig eingesetzt ist. Der Ventilsitz 3a steht mit einer Ventildichtfläche 4a in Verbindung, die an dem Ventilkörper 5 angeordnet ist. Die Steuerdichtung 6 und die Wanddichtung 7 sind in der Lage im geschlossenen Zustand den Ringraum im Gehäuseteil 1 mit den Hydraulikzuflüssen abzudichten.
Der Ventilkörper 5 weist eine zentrale Stufenbohrung auf, in der eine Druckfeder eingesetzt ist, die sich nicht dargestellt am Gehäuseteil 1 abstützt und den Ventilkörper 5 in Öffnungsrichtung belastet. Der Ventilkörper 5 steht weiterhin mit einer Stützhülse 11 in Wirkverbindung, die ihrerseits von einer nicht dargestellten Elektromagneteinheit im Sinne des Schließens des Schaltventils in Verbindung steht. Die Stützhülse 11 ist in einem Absatz 12 des Ventilkörpers 5 eingesetzt und weist Spiel auf, so dass, wie 3 zu entnehmen ist, ein Achs- und Winkelversatz zwischen Ventilkörper 5 und Stützhülse 11 möglich ist. Wie weiterhin 3 zu entnehmen ist, ist die Buchse 8 über die Dichtkante 9 so weit in dem Gehäuseteil 1 nachgiebig angeordnet, dass sowohl ein exakter Sitz der Steuerdichtung 6 als auch der Wanddichtung 7 möglich ist, ohne dass eine Undichtheit zwischen der Buchse 8 bzw. der Dichtkante 9 und dem Gehäuseteil 1 entsteht.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuseteil
2: Ventilplatte
3, 3a: Ventilsitz
4, 4a: Ventildichtfläche
5: Ventilkörper
6: Steuerdichtung
7: Wanddichtung
8: Buchse
9: Dichtkante
10: Druckfeder
11: Stützhülse
12: Absatz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

www.fiat.de/cgibin/pbrand.dll/fiat Germany/news „Presse und Öffentlichkeitsarbeit, Januar 2010” [0002]

Claims

Schaltventil für eine Hydraulikeinheit, insbesondere Schnellschaltventil für eine Hydraulikeinheit eines hydraulisch variablen Ventiltriebes einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit einem axial verschiebbaren Ventilkörper (5), der mit einem Ventilsitz (3) eines Gehäuseteils (1) oder eines mit diesem verbundenen Bauteils eine Steuerdichtung (6) und mit dem Gehäuseteil (1) oder einem mit diesem verbundenen Bauteil eine Wanddichtung (7) bildet, und mit einer Elektromagneteinheit zur Ausführung einer Schließbewegung des federbelasteten Ventilkörpers (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddichtung (7) als Sitzdichtung ausgebildet ist.
Schaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sitzdichtung eine Ventildichtfläche (4a) und einen Ventilsitz (3a) aufweist.
Schaltventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventildichtfläche (4a) der Sitzdichtung am Ventilkörper (5) und der Ventilsitz (3a) am Gehäuseteil (1) oder an einer Buchse (8) angeordnet sind.
Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventildichtfläche (4, 4a) und der Ventilsitz (3, 3a) der Steuer- (6) und Wanddichtung (7) gleichgerichtet ausgeführt sind.
Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (3) und/oder die Ventildichtfläche (4) der Steuerdichtung (6) und/oder der Wanddichtung (7) konkav entsprechend einer Kugelringfläche ausgeführt sind.
Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (8) als Führungsbuchse für den Ventilkörper ausgebildet ist und kraftschlüssig im Gehäuseteil (1) angeordnet ist.
Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (8) eine Dichtkante (9) aufweist, die mit dem Gehäuseteil (1) in Wirkverbindung steht.
Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagneteinheit eine Stützhülse (11) aufweist, die mit dem Ventilkörper (5) in Wirkverbindung steht.
Schaltventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützhülse (11) in einem Absatz (12) des Ventilkörpers (5) angeordnet ist und mit diesem ein radiales Spiel bildet.
Verfahren zur Montage eines Ventilkörpers (5) in einem Gehäuseteil (1) mit folgenden Verfahrensschritten: – Herstellung eines Ventilsitzes (3) in einem Gehäuseteil (1) für die Steuerdichtung (6) des Ventilkörpers (5) oder Einsetzen einer Ventilplatte (2) mit Ventilsitz (3) für die Steuerdichtung (6), – Einpassen und Einfügen des Ventilkörpers (5) in die Buchse (8), – Einpressen der Buchse (8) mittels des Ventilkörpers (5) in das Gehäuseteil (1) und – Einpressen der Buchse (8) so weit, bis die Ventildichtfläche (4) der Steuerdichtung (6) den Ventilsitz (3) der Steuerdichtung (6) kontaktiert.