DE102012218664B4

DE102012218664B4 - Steuerventil für eine hydraulische Vorrichtung mit einem Filterblech

Info

Publication number: DE102012218664B4
Application number: DE102012218664.6A
Authority: DE
Inventors: Robert Heinemann; Enno Schmitt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2018-10-25
Anticipated expiration: 2032-10-13
Also published as: DE102012218664A1

Abstract

Steuerventil für eine hydraulische Vorrichtung, insbesondere Ventil eines Nockenwellenverstellersystems für Hubkolbenbrennkraftmaschinen, mit einem Hydraulikteil (1), das in einem Gehäuse angeordnet ist, wobei in dem Hydraulikteil (1) ein Steuerkolben (8) verschiebbarer eingebaut ist, der an einer Seite mittels einer Feder (9) belastet und andererseits von einer Elektromagneteinheit (3) beherrscht ist, wobei im Gehäuse Kanäle, in dem Hydraulikteil (1) Öffnungen (4) mit Ringnuten (5, 5a, 5b) und am Steuerkolben (8) Steuerkanten zur Steuerung zumindest eines Druckanschlusses, zumindest eines Tankanschlusses und Arbeitsanschlüssen vorgesehen sind und wobei die Anschlüsse mit einem Filterzylinder in Wirkverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterzylinder als Filterblech (6) mit zumindest einer Filterfläche (7) und ohne Dichtelemente ausgeführt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Steuerventil für eine hydraulische Vorrichtung, insbesondere Ventil eines Nockenwellenverstellersystems für Hubkolbenbrennkraftmaschinen, mit einem Hydraulikteil, das in einem Gehäuse angeordnet ist, wobei in dem Hydraulikteil ein Steuerkolben verschiebbarer eingebaut ist, der an einer Seite mittels einer Feder belastet und andererseits von einer Elektromagneteinheit beherrscht ist, wobei im Gehäuse Kanäle, in dem Hydraulikteil Öffnungen mit Ringnuten und am Steuerkolben Steuerkanten zur Steuerung zumindest eines Druckanschlusses, zumindest eines Tankanschlusses und Arbeitsanschlüssen vorgesehen sind und wobei die Anschlüsse mit einem Filterzylinder in Wirkverbindung stehen.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiges Steuerventil ist aus der DE 100 27 080 C2 bekannt. Bei diesem Steuerventil sind zwischen dem Gehäuse und dem Hydraulikteil Filterabschnitte eingebaut, zwischen denen Dichtungsringe vorgesehen sind. Die Filterabschnitte weisen eine Filterfläche auf, die von einem Rahmen umgeben ist, wobei die Filterfläche aus metallischem Werkstoff hergestellt ist und die Rahmen aus Kunstharz bestehen.
Ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel des Filters kann einstückig mit den benachbarten Filterabschnitten ausgebildet werden, so dass ein Filterzylinder vorliegt. In diesem Ausführungsbeispiel sind dann die Dichtelemente sowohl an einer Innen- als auch an einer Außenfläche des Filterzylinders angeordnet.
Die eigentliche Führung der Filterabschnitte und des Filterzylinders und damit auch des Hydraulikteils erfolgt dabei also über die Dichtelemente, so dass die Führung des Hydraulikteils, das Druckschwankungen und Druckstößen ausgesetzt ist, in dem Gehäuse instabil ist. Des Weiteren ist der Aufbau der Filterabschnitte und des Filterzylinders aufwändig, da er aus einem Verbund nämlich metallischem Filter und Kunstharzeinrahmung besteht.
Da der Filterzylinder aufgrund seines Aufbaus nicht passgenau zu dem Innenmantel des Gehäuses und Außenmantel des Hydraulikteils gefertigt werden kann, sind die Dichtelemente zwingend erforderlich, was zu erhöhtem Bauaufwand führt.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Steuerventil für eine hydraulische Vorrichtung so zu verbessern, dass eine hinreichende Filterung des Hydraulikmittels gegeben ist und andererseits der Aufbau und die Anordnung des Filters kostengünstig und die Herstellung und Montage einfach ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass der Filterzylinder als Filterblech mit zumindest einer Filterfläche ausgeführt ist.
Die hydraulische Vorrichtung umfasst insbesondere einen hydraulischen Nockenwellenversteller, vorzugsweise einen Flügelzellenversteller oder einen Axialkolbenversteller, mit dem erfindungsgemäßen Steuerventil. Das Steuerventil kann bspw. als Zentralventil innerhalb des Nockenwellenverstellers oder als elektromagnetisches Hydraulikventil außerhalb des Nockenwellenversteller ausgebildet bzw. angeordnet sein. Das Steuerventil ist als elektrisch ansteuerbares Wegeventil ausgebildet und steuert, bekannt aus dem Stand der Technik, die Hydraulikmittelströme zu und von dem Nockenwellenversteller.
Ein Filterblech ist einfach in der Herstellung, da es aus einem Grundmaterial bestehen kann, wobei die zumindest eine Filterfläche durch geeignete Verfahren, wie Stanzen oder Lasern, aus demselben Material, hergestellt werden kann. Da die Dicke eines Filterbleches im Gegensatz zu dem Kunstharzrahmen exakt definiert werden kann, ist es möglich, das Filterblech mit einer Filterfläche ohne Dichtelemente einzubauen.
Um die Herstellung und Montage zu erleichtern, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass die Ränder des Filterbleches in Umfangsrichtung schraubenförmig ausgebildet sind. Dadurch lässt sich das Filterblech mit der Filterfläche genau an dem Innenumfang des Gehäuses oder dem Außen- oder Innenmantel des Hydraulikteils oder am Außenumfang des Steuerkolbens anpassen.
Das Filterblech kann dann an dem Innenumfang des Gehäuses, am Außen- oder Innenmantel des Hydraulikteils oder am Außenumfang des Steuerkolbens befestigt werden. Aufgrund der schraubenförmigen Ausgestaltung des Filterbleches lässt sich dieses, beispielsweise durch Verdrehen der Enden, passgenau in dem Gehäuse, an dem Hydraulikteil oder dem Steuerkolben anlegen.
Die Befestigung des schraubenförmigen Filterblechs am Innenumfang des Gehäuses, am Außen- oder Innenmantel des Hydraulikteils oder am Außenumfang des Steuerkolbens kann durch eine radiale Vorspannung zwischen dem schraubenförmigen Filterblech und dem jeweiligen Bauteil realisiert werden. Dazu ist das Filterblech vorzugsweise aus einem Federstahl gefertigt.
Zur Erzeugung der Vorspannung zur Befestigung an einem Innenumfang ist das Filterblech im unmontierten Zustand mit einem Außendurchmesser versehen, der geringfügig größer ist, als der Durchmesser des Innenumfanges. Beim Fügen des Filterblechs ist sein Außendurchmesser aufgrund der schraubenförmigen Ausbildung verringerbar, so dass nach erfolgter Montage das Filterblech wieder auffedert und aufgrund der radialen Vorspannkraft am Innenumfang sicher positioniert ist.
Zur Erzeugung der Vorspannung zur Befestigung an einem Außenumfang ist das Filterblech im unmontierten Zustand mit einem Innendurchmesser versehen, der geringfügig kleiner ist, als der Durchmesser des Außenumfanges. Beim Fügen des Filterblechs ist sein Innendurchmesser aufgrund der schraubenförmigen Ausbildung vergrößerbar, so dass nach erfolgter Montage das Filterblech wieder zusammenfedert und aufgrund der radialen Vorspannkraft am Außenumfang sicher positioniert ist.
Anschließend wird das Filterblech in der Montage mit einer axialen Kraft beaufschlagt, so dass etwaige Spalte der schraubenförmigen Ränder verschlossen sind.
Es wird weiterhin vorgeschlagen, das Filterblech mittels Schweißen, Kleben oder Löten zu befestigen. Es kann auch durch Vorspannen am Hydraulikteil oder am Steuerkolben befestigt werden, wobei ein leichtes Aufwärmen des Filterbleches zur leichteren Montage vorteilhaft ist. Das Filterblech kann auch durch Clipse an den Rändern geschlossen oder vorgespannt werden. Dies ist auch durch zumindest einen Haltering möglich, dessen Enden verclipst sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Filterblech vorzugsweise bei Einbau am Innenmantel des Hydraulikteils zusätzlich zu der/den Filterfläche(n) Durchbrüche aufweist. Die Filterflächen sind nämlich nur dort nötig, wo eine Reinigung des Hydraulikmittels erfolgen soll. Ist das Hydraulikmittel gereinigt, so kann es ohne Filterung durch die Öffnungen im Hydraulikteil in Verbindung mit den Steuerkanten am Steuerkolben gelangen. Die Durchbrüche im Filterblech können als Ersatz für die sonst üblichen Öffnungen in dem Hydraulikteil dienen. Die Durchbrüche können, da sie in dem Filterblech vorgesehen ist, leichter den hydraulischen Gegebenheiten angepasst werden. So ist es möglich, die Durchbrüche mehreckig oder viereckig oder quadratisch auszugestalten. Die Durchbrüche können auch dreieckförmig oder dreieckförmig im Anschluss an eine viereckige Ausgestaltung, oder oval oder rund ausgeführt werden. Dadurch lassen sich die Öffnungsquerschnitte zwischen den Steuerkanten und den Durchbrüchen besser und genauer einstellen.
Die Herstellung der Durchbrüche kann mit demselben Verfahren, bspw. Stanzen oder Lasern, wie die Herstellung der Filterflächen und des gesamten Filterblechs erfolgen. An einem Filterblech sind verschiedene Kombinationen von verschiedenen Durchbruchsformen mit verschiedenen Filterflächenformen möglich.
Es sei noch darauf hingewiesen, dass durch den Einsatz des Filterbleches die dem Filterblech zugewandten Flächen des Gehäuses oder des Hydraulikteils oder des Steuerkolbens weniger sorgfältig, z. B. ohne Schleifvorgang, und damit kostengünstiger bearbeitet werden können, da das dort befestigte Filterblech die Gleitfläche stellt.
Figurenliste
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind.
Es zeigen:

1: ein Hydraulikteil mit angebauter Elektromagneteinheit und angesetztem Filterblech mit Filterfläche in perspektivischer Darstellung,
2: eine Abbildung ähnlich 1 mit seitlicher Draufsicht auf das Hydraulikteil und das Filterblech,
3: ein Hydraulikteil mit angebautem Filterblech,
4: einen Schnitt durch ein Hydraulikteil mit innen eingebautem Filterblech und einem Steuerkolben,
5: eine Draufsicht auf ein rechteckig ausgebildetes Filterblech mit Filterfläche,
6: ein Filterblech mit drei nebeneinander angeordneten Filterflächen,
7: ein Filterblech mit einer Filterfläche und zwei Durchbrüchen und
8: zwei in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnete Filterflächen und entsprechende Durchbrüche mit verschiedenen Querschnittsformen.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den 1 und 8 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 ein Hydraulikteil bezeichnet, an dem sich ein Flansch 2 und eine Elektromagneteinheit 3 anschließen. Das Hydraulikteil 1 hat Öffnungen 4, die mit Ringnuten 5, 5a, 5b in Verbindung stehen.
Wie den 1 bis 3 zu entnehmen ist, schließt sich am Außenmantel des Hydraulikteils 1 ein Filterblech 6 mit zentraler Filterfläche 7 an, die durch die schraubenförmige Ausgestaltung exakt an den Außenmantel des Hydraulikteils 1 angepasst werden kann. Das Filterblech 6 kann dann durch Schweißen, Kleben oder Löten an dem Außenmantel des Hydraulikteils 1 befestigt werden. Das Filterblech 6 mit Filterfläche 7 kann aber auch geschlossen hergestellt und durch Vorspannung, z.B. nach leichter Erwärmung, auf dem Hydraulikteil 1 angeordnet werden, so dass es nach Erkalten gut am Hydraulikteil 1 befestigt ist. Es können aber auch Clipse an den Rädern des Filterbleches 6 vorgesehen werden oder entsprechende Halteringe zur Anwendung kommen.
Die zuvor beschriebenen Befestigungsmöglichkeiten des Filterbleches 6 am Außenmantel des Hydraulikteils 1 sind in gleicher Weise bei Anordnung des Filterbleches 6 am Innenumfang des Gehäuses, am Innenmantel des Hydraulikteils 1 oder am Außenumfang eines Steuerkolbens 8 anwendbar. Der Steuerkolben 8 ist, wie in 4 dargestellt, in dem Hydraulikteil 1 angeordnet. Er ist einerseits von einer Feder 9 belastet und andererseits von der Elektromagneteinheit 3 beherrscht, so dass er innerhalb des Hydraulikteils 1 verschoben werden kann und dadurch die Querschnitte der Öffnungen 4 in dem Hydraulikteil 1 steuern kann.
Wie der 4 weiter zu entnehmen ist, ist in dem Hydraulikteil 1 ein Filterblech 6 mit einer Filterfläche 7 eingebaut, während neben der Filterfläche 7 Durchbrüche 10 vorgesehen sind.
Die Filterfläche 7 gemäß 4 liegt etwa in der Mitte des Filterbleches 6, weil üblicherweise über die Ringnut 5a Druckmittel dem Steuerventil zugeführt wird, so dass dort primär eine Filterung des Hydraulikmittels zweckmäßig ist. Die seitlichen Ringnuten 5 und 5b neben Ringnut 5a stehen üblicherweise mit Arbeitsanschlüssen in Verbindung, so dass zu diesen Anschlüssen das bereits gefilterte Hydraulikmittel gefördert wird. Deshalb können neben der Filterfläche 7 Durchbrüche 10 vorgesehen werden, die gemäß 8 verschiedene Querschnittsformen aufweisen können. Die kreisrunden am rechten Rand von 8 und die danebenliegenden, im Wesentlichen ovalen Querschnittsformen bewirken, dass die Durchflusszunahme am Beginn des Öffnungsvorganges zwischen der Steuerkante des Steuerkolbens 8 und den Durchbrüchen 10 ansteigend stetiger ist. Rechteckige Querschnittsformen führen zu einer Durchflusszunahme am Öffnungsvorgang, die plötzlich ansteigend und dann stetig ist. Je nach Ausgestaltung des Steuerventils mit Hydraulikteil 1 und Steuerkolben 8 können auch, wie in 6 vorgeschlagen, drei nebeneinander angeordnete Filterflächen 7 zur Anwendung kommen.
Bezugszeichenliste

1: Hydraulikteil
2: Flansch
3: Elektromagneteinheit
4: Öffnungen
5: Ringnut
5a: Ringnut
5b: Ringnut
6: Filterblech
7: Filterfläche
8: Steuerkolben
9: Feder
10: Durchbrüche

Claims

Steuerventil für eine hydraulische Vorrichtung, insbesondere Ventil eines Nockenwellenverstellersystems für Hubkolbenbrennkraftmaschinen, mit einem Hydraulikteil (1), das in einem Gehäuse angeordnet ist, wobei in dem Hydraulikteil (1) ein Steuerkolben (8) verschiebbarer eingebaut ist, der an einer Seite mittels einer Feder (9) belastet und andererseits von einer Elektromagneteinheit (3) beherrscht ist, wobei im Gehäuse Kanäle, in dem Hydraulikteil (1) Öffnungen (4) mit Ringnuten (5, 5a, 5b) und am Steuerkolben (8) Steuerkanten zur Steuerung zumindest eines Druckanschlusses, zumindest eines Tankanschlusses und Arbeitsanschlüssen vorgesehen sind und wobei die Anschlüsse mit einem Filterzylinder in Wirkverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterzylinder als Filterblech (6) mit zumindest einer Filterfläche (7) und ohne Dichtelemente ausgeführt ist.
Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder des Filterbleches in Umfangsrichtung schraubenförmig ausgebildet sind.
Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterblech (6): - am Innenumfang des Gehäuses, - am Außen- oder Innenmantel des Hydraulikteils (1) oder - am Außenumfang des Steuerkolbens (8) angeordnet ist.
Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterblech (6) mittels Schweißen, Kleben oder Löten befestigt ist.
Steuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterblech (6) durch Vorspannung am Gehäuse, am Hydraulikteil (1) oder am Steuerkolben (8) befestigt ist.
Steuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterblech (6) durch Clipse an den Rändern in Umfangsrichtung geschlossen oder vorgespannt ist.
Steuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterblech (6) durch zumindest einen Haltering, dessen Enden verclipst sind, geschlossen oder vorgespannt ist.
Steuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterblech (6) bei Einbau am Innenmantel des Hydraulikteils (1) oder am Außenumfang des Steuerkolbens (8) zusätzlich zu der/den Filterflächen (7) Durchbrüche (10) aufweist.
Steuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrüche (10) mehreckig, viereckig, dreieckförmig, oval oder runde Querschnitte aufweisen.