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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zentralventil für einen Schwenkmotorversteller.
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Ein Zentralventil mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen ist aus der
2 der
DE 10 2010 019 005 A1 bekannt. Dabei ein Gehäuserohr vorgesehen, das in axialem Abstand voneinander angeordnete Öffnungen aufweist, die fünf radiale Anschlüsse bilden. An den Stirnseiten sind zwei axialen Anschlüsse vorgesehen. Eine Hülse wird von dem Gehäuserohr umgeben. Die Hülse umgibt einen Hohlkolben. Die Hülse ist relativ zu dem Gehäuserohr und dem Hohlkolben beweglich. Die Hülse weist in axialem Abstand voneinander angeordnete Öffnungen auf. Je nach Stellung verbindet die Hülse einen oder mehrere der Anschlüsse miteinander oder sperrt die Anschlüsse ab. Zwischen der Hülse und dem Gehäuserohr ist ein relativ zu dem Gehäuserohr und der Hülse bewegliches Bandrückschlagventil angeordnet.
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Ein solches Zentralventil ist Teil eines Schwenkmotorverstellsystems, das einen Rotor enthält, der durch hydraulischen Druck an einem seiner beiden Arbeitsanschlüsse in jeweils eine seiner beiden Drehrichtungen verstellt werden kann. Moderne Schwenkmotorverstellsysteme, wie sie beispielsweise aus der
WO 2012/094 324 A1 bekannt sind, ermöglichen einer Verriegelung des Rotors in einer Zwischenposition zwischen seinen beiden Endpositionen. Dies wird als Mittenverriegelung bezeichnet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen wie ein solches Schwenkmotorverstellsystem weiter verbessert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Zentralventil mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch ein Schwenkmotorverstellsystem mit einem solchen Zentralventil gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Zusätzlich zu einer beweglichen Hülse, deren Stellung eine Verbindung zwischen Arbeitsanschlüssen und Tank- bzw. Versorgungsanschlüssen des Zentralventils freigibt oder blockiert, enthält das Gehäuserohr eines erfindungsgemäßen Zentralventils einen relativ zu der Hülse beweglichen Schließkörper, der je nach Stellung einen zusätzlichen radialen Anschluss des Gehäuserohrs absperrt oder freigibt.
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Ein erfindungsgemäßes Zentralventil kann deshalb in einem Schwenkmotorverstellsystem, wie es aus der
WO 2012/094 324 A1 bekannt ist, zwei Ventile ersetzen. Der zusätzliche radiale Anschluss kann nämlich dazu verwendet werden, die Mittenverriegelung eines solchen Schwenkmotorverstellsystems bei Bedarf von hydraulischem Druck zu entlasten. Wenn sich der Schließkörper in seiner Offenstellung befindet ist der zusätzliche radiale Anschluss mit dem Tankanschluss des Zentralventils verbunden, so dass Hydraulikfluid von dem zusätzlichen radialen Anschluss zu dem Tankanschluss abfließen kann. Bei dem aus der
WO 2012/094 324 A1 bekannten Schwenkmotorverstellsystem wird zusätzlich zu einem herkömmlichen Zentralventil ein weiteres Ventil benötigt, das bei Bedarf die Mittenverriegelung von hydraulischem Druck entlastet. Mit einem erfindungsgemäßen Zentralventil lässt sich also mit geringerem Aufwand ein Schwenkmotorverstellsystem, das eine Mittenverriegelung aufweist, realisieren.
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Die Erfindung sieht vor, dass der Schließkörper die Hülse umgibt. Der Schließkörper kann so an der Innenseite des Gehäuserohrs anliegen und in seiner Schließstellung den zusätzlichen radialen Anschluss versperren. Um den Schließkörper zu bewegen, kann die Hülse Anschläge aufweisen, zwischen denen der Schließkörper in axialer Richtung beweglich ist. Wenn die Hülse in eine ihrer beiden axialen Endpositionen bewegt wird, beispielsweise indem ein Aktor der Hülse voll bestromt oder gar nicht bestromt wird, wird der Schließkörper von einem der Anschläge der Hülse mit genommen und ändert so eine Stellung. Bei kleineren Bewegungen der Hülse zwischen ihren beiden Endpositionen wirken die Anschläge auf den Schließkörper nicht ein, so dass sich die Stellung des Schließkörpers dabei nicht ändert und die Hülse somit unabhängig von dem Schließkörper Strömungspfade zwischen den übrigen Anschlüsse des Ventils, also Arbeits-, Tank- und Versorgungsanschlüssen, freigeben oder absperren kann.
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Die Anschläge der Hülse können beispielsweise als Wände einer Ringnut ausgebildet sein, in welcher der Schließkörper angeordnet ist. Die Hülse ist bevorzugt aus zwei Teilhülsen zusammengefügt, die jeweils auf einer Seite des Schließkörpers einen Anschlag bilden.
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Die Erfindung sieht vor, dass der Schließkörper in seiner Offenstellung und in seiner Schließstellung jeweils mit dem Gehäuserohr verrastet. In der Offenstellung und in der Schließstellung besteht also zwischen dem Schließkörper und dem Gehäuserohr eine Rastverbindung. Auf diese Weise können unerwünschte, zufällige Bewegungen des Schließkörpers zuverlässig verhindert werden.
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Beispielsweise kann das Gehäuserohr eine Ringnut, in die der Schließkörper in seiner Schließstellung einrastet, und eine weitere Ringnut, in die der Schließkörper in seiner Offenstellung einrastet, aufweisen. Auf diese Weise lässt sich die Position des Schließkörpers in seiner Offenstellung und in seiner Schließstellung präzise vorgeben.
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In eine solche Ringnut kann ein radialer Vorsprung des Schließkörpers einrasten. Dabei kann sich der gesamte Schließkörper federnd in radialer Richtung verformen oder ein Rastelement des Schließkörpers. Der Schließkörper kann als Rastelement einen Sprengring aufweisen, der beispielsweise in einer Ringnut des Schließkörpers sitzt und in der Schließstellung sowie der Offenstellung jeweils in eine der Ringnuten des Gehäuserohrs eingreift. Wenn der Schließkörper aus seiner Schließstellung oder aus seiner Offenstellung herausbewegt wird, kann sich der Radius des Sprengrings verkleinern und, sobald der Schließkörper seine andere Einrastposition erreicht, wieder vergrößern, so dass der Sprengring in die Ringnut des Gehäuserohrs eingreift.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Zentralventil ein Rückschlagventil ist. Das Zentralventil enthält also ein Schließelement, das dafür sorgt, dass Hydraulikfluid einen der Strömungspfade nur in einer einzigen Richtung durchströmen kann. Auf diese Weise lässt sich verhindern, dass Hydraulikfluid von einem der Arbeitsanschlüsse zurück zu dem Versorgungsanschluss des Zentralventils strömt. Als Schließelement kann beispielsweise eine Kugel zwischen der Hülse und dem Rohrgehäuse angeordnet sein, die in einer ersten Position eine der Öffnungen der Hülse verschließt und in einer zweiten Position freigibt.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt eines Zentralventils für einen Schwenkmotorversteller;
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2 eines Längsschnitts des Zentralventils in einem anderen Schaltzustand; und
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3 eine Skizze eines Schwenkmotorverstellsystems mit diesem Zentralventil.
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Das in 1 dargestellte Zentralventil hat ein Gehäuserohr 1, das als ein Abschnitt der Nockenwelle ausgebildet sein kann und in seiner Mantelfläche Öffnungen aufweist, die in axialem Abstand voneinander angeordnet sind und radiale Anschlüsse bilden, nämlich zwei radiale Arbeitsanschlüsse A, B, einen radialen Tankanschluss T und einen zusätzlichen radialen Anschluss V. Zusätzlich hat das Gehäuserohr 1 an einer Stirnseite einen axialen Versorgungsanschluss P und an der gegenüberliegenden Stirnseite einen axialen Tankanschluss T.
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In dem Gehäuserohr 1 befindet sich eine Hülse 2, in der ein Hohlkolben 3 angeordnet ist. Sowohl die Hülse 2 als auch der Hohlkolben 3 haben in ihrer Mantelfläche wenigstens eine Öffnung, um den Durchtritt von Hydraulikfluid zu ermöglichen. Die Hülse 2 ist unter Einwirkung eines nicht dargestellten Aktors und einer Rückstellfeder 4 zum Schalten des Zentralventils relativ zu dem Gehäuserohr 1 und dem Hohlkolben 3 axial beweglich. Je nach Stellung der Hülse 4 versperrt diese die Arbeitsanschlüsse A, B oder gibt diese frei, sodass ein Strömungspfad von dem Versorgungsanschluss P durch den Hohlkolben 3 hindurch zu einem der beiden Arbeitsanschlüsse A, B und ein Strömungspfad von einem der beiden Arbeitsanschlüsse A, B zu einem der beiden Tankanschlüsse T führen.
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In dem Strömungspfad von dem Versorgungsanschluss P zu einem der beiden Arbeitsanschlüsse A, B kann eine Kugel 5 als Schließelement angeordnet sein. Das Zentralventil ist dann ein Rückschlagventil. Die Kugel 5 befindet sich bei dem gezeigten Beispiel zwischen der Außenseite der Hülse 2 und der Innenseite des Gehäuserohrs 1 und verhindert ein Rückströmen von Hydraulikfluid von dem betreffenden Arbeitsanschluss A, B zu dem Versorgungsanschluss P.
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Zusätzlich weist das Zentralventil einen Schießkörper 6 auf, der dem radialen Anschluss V zugeordnet ist. In seiner in 1 dargestellten Schließstellung versperrt der Schließkörper 6 den radialen Anschluss V. In seiner in 2 dargestellten Offenstellung gibt der Schließkörper 6 den Anschluss V frei.
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Die Schließstellung und die Offenstellung des Schließkörpers 6 können durch Ringnuten des Gehäuserohrs 1 definiert werden. Der Schließkörper 6 rastet in seiner Schließstellung und in seiner Offenstellung jeweils in eine dieser beiden Ringnuten ein. Zu diesem Zweck weist der Schließkörper 6 einen Sprengring 7 auf, der bevorzugt in einer Ringnut des Schließkörpers 6 sitzt. Der Sprengring 7 ist bei dem dargstellten Ausführungsbeispiel ein Runddrahtsprengring. Es kann aber auch ein Sprengring aus Draht mit einem anderen Querschnitt verwendet werden.
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Der Schließkörper 6 wird von der Hülse 2 aus seiner Schließstellung in die Offenstellung und aus seiner Offenstellung in die Schließstellung bewegt. Dazu weist die Hülse 2 Anschläge auf, die beispielsweise als Wände einer Ringnut ausgebildet sein können. Der Schließkörper 6 ist zwischen den Anschlägen in axialer Richtung relativ zu der Hülse 2 beweglich. Wenn die Hülse 2 in eine der beiden axialen Endpositionen bewegt wird, wirken die radialen Anschläge der Hülse 2 auf den Schließkörper 6 ein und verschieben diesen in seine Offenstellung bzw. in seine Schließstellung, je nachdem in welcher ihrer beiden Endpositionen die Hülse 2 bewegt wird.
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Der Abstand zwischen den Anschlägen der Hülse 2 ist so groß, dass die Hülse 2 bei kleineren Schaltbewegungen in verschiedene Zwischenpositionen, in denen die Hülse 2 Strömungspfade von dem Versorgungsanschluss P zu einem der beiden Arbeitsanschlüsse A, B bzw. einem der Arbeitsanschlüsse A, B zu einem der Tankanschlüsse T versperrt oder freigibt, nicht auf den Schließkörper 6 einwirkt.
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Das dargestellte Zentralventil kann durch kleinere Schaltbewegungen, bei denen die Hülse 2 nicht auf den Schließkörper 6 einwirkt, alle Funktionen eines herkömmlichen 4/3 Wegeventils, wie sie bei Zentralventilen üblicherweise vorhanden sind, erfüllen. Durch den Schließkörper 6 und den zusätzlichen radialen Anschluss V wird das dargestellte Zentralventil zu einem 5/6 Wegeventil und kann deshalb eine Zusatzfunktion übernehmen, für die bei einem herkömmlichen Nockenwellenverstellsystem ein zusätzliches Ventil benötigt wird.
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3 zeigt eine Schaltskizze eines Schenkmotorsverstellsystems mit dem in 1 und 2 dargestellten Zentralventil. Das Zentralventil 10 dieses Schwenkmotorverstellsystems ist mit seinem Versorgungsanschluss P an eine Pumpe 11 und mit seinen Tankanschlüssen T an einen Tank 12 angeschlossen. Je nach Schaltstellung des Zentralventils 10 ist einer der Arbeitsanschlüsse A, B mit der Pumpe 11 und der andere Arbeitsanschluss mit dem Tank 12 verbunden, so dass Hydraulikfluid über Leitungen 13, 14, die von den Arbeitsanschlüssen A, B ausgehen, in Kammern 15, 16 eines nicht dargestellten Rotors eingeleitet bzw. daraus abgeleitet werden kann. Auf diese Weise kann die Drehwinkelstellung des Rotors durch hydraulischen Druck gesteuert werden.
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Der Rotor kann mit einem Verriegelungsmechanismus in einer Zwischenposition verriegelt werden. Das Schwenkmotorverstellsystem hat also eine Mittenverriegelung. Der Verriegelungsmechanismus kann beispielsweise ein Stift 17 sein, der von einer Feder 18 gegen hydraulischen Druck einer Kammer 19 beaufschlagt wird. Die Kammer 19 wird über die beiden Arbeitsanschlüsse A, B des Zentralventils 10, die über ein Odergatter, das von einem Rückschlagventil 20 gebildet ist, mit Hydraulikfluid gespeist.
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Hydraulikfluid kann aus der Kammer 19 über den zusätzlichen Anschluss V des in den 1 und 2 dargestellten Zentralventils in den Tank 12 abgeleitet werden. Der zusätzliche Anschluss V des Zentralventils bildet also zusammen mit dem Schließkörper 6 einen Schalter. Bei geschlossenem Schalter, d. h. geöffnetem Anschluss V, führt ein Strömungspfad von dem Anschluss V durch eine Öffnung in einer Mantelfläche der Hülse 2 hindurch zwischen dem Hohlkolben 3 und der Wand der Hülse 2 zu dem radialen Tankanschluss T des Zentralventils.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuserohr
- 2
- Hülse
- 3
- Hohlkolben
- 4
- Rückstellfeder
- 5
- Kugel
- 6
- Schließkörper
- 7
- Sprengring
- 10
- Zentralventil
- 11
- Pumpe
- 12
- Tank
- 13
- Leitung
- 14
- Leitung
- 15
- Kammer
- 16
- Kammer
- 17
- Stift
- 18
- Feder
- 19
- Kammer
- 20
- Rückschlagventil
