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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Ventil zum Zumessen von unter Systemdruck stehendem Fluid, insbesondere einem Kraftstoffeinspritzventil für eine Kraftstoffeinspritzanlage in Brennkraftmaschinen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Der für ein strömendes oder fließendes Medium stehende, übergeordnete Begriff Fluid wird hier in Übereinstimmung mit der Strömungslehre für Gase und Flüssigkeiten verwendet.
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Ein bekanntes Kraftstoffeinspritzventil (
DE 10 2004 002 134 A1 ) besitzt einen hydraulischen Koppler, der zu einer in einem Ventilgehäuse aufgenommenen Ventilbaugruppe, bestehend aus einer eine Einspritzöffnung steuernden Ventilnadel und einem die Ventilnadel betätigenden, piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktor, axial ausgerichtet angeordnet und an Ventilnadel und Aktor kraftschlüssig abgestützt ist. Der hydraulische Koppler weist einen an den Aktor der Ventilbaugruppe über ein erstes kardanisches Lager angekoppelten Kolben, einen in einem an die Ventilnadel über ein zweites kardanisches Lager angekoppelten, topfförmigen Gehäuse gehaltenen Zylinder mit einem den Kolben axial verschieblich aufnehmenden Sackloch, einen zwischen Kolben und Grund des Sacklochs eingeschlossenen Kopplerspalt, einen über eine Drosselstelle mit dem Kopplerspalt in Verbindung stehenden ersten Ausgleichsraum, ein den ersten Ausgleichsraum dicht abschließendes Ausgleichselement, das als eine am Zylinder befestigte erste Membran ausgebildet ist, und einen über eine Axialbohrung im Zylinder mit dem ersten Ausgleichsraum verbundenen zweiten Ausgleichsraum auf, der von einer einerseits am Kolben und andererseits am Zylinder dicht festgelegten zweiten Membran abgeschlossen ist. Die beiden Ausgleichsräume mit der sie verbindenden Axialbohrung bilden einen Innenraum des Kopplers, der mit einem Kopplermedium, wie einer Flüssigkeit, z.B. Kraftstoff, oder einem Zweitmedium, z. B. Silikonöl oder Fomblin, gefüllt ist. Zur Erzeugung eines Überdrucks im Innenraum wirkt ein Federelement über einen zylinderförmigen oder scheibenförmigen Druckkolben von außen auf die erste Membran und damit auf den ersten Ausgleichsraum. Der Druckkolben ist im topfförmigen Gehäuse unterhalb des Zylinders geführt und das Federelement als Schraubendruckfeder ausgebildet, die sich am Boden des topfförmigen Gehäuses und am Druckkolben abstützt. Ein möglichst hoher Überdruck sorgt bei hochfrequentem Schalten des Kraftstoffeinspritzventils für eine schnellstmögliche Füllung des Kopplerspalts und damit für eine weitgehende Vermeidung von Hubverlusten der Ventilbaugruppe. Der Überdruck der Flüssigkeit beträgt z. B. 5 bis 20 bar.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Ventil zum Zumessen von unter Systemdruck stehendem Fluid hat den Vorteil, dass mittels des Fluiddrucks ein deutlich höherer Überdruck im Ausgleichsraum erzeugt wird, der ohne Funktionsbeeinträchtigung des hydraulischen Kopplers eine Verkleinerung des Durchmessers des Kolbens im Koppler zulässt. Mit Durchmesserverkleinerung des Kolbens kann die radiale Abmessung des hydraulischen Kopplers als durchmessergrößtes Bauteil im Zumessventil reduziert und damit das Zumessventil deutlich schlanker ausgeführt werden. Der auf das Ausgleichselement wirkende, hohe Fluiddruck erzeugt auch mit einem kleinen Kolbendurchmesser eine hohe Kopplerkraft, so dass auch bei längeren Einspritzzeiten und hohen Drehzahlen keine Hubverluste der Ventilbaugruppe auftreten. Gegenüber dem eingangs beschriebenen, bekannten hydraulischen Koppler entfallen die beiden Membranen sowie Druckkolben und Druckfeder. Deren Funktionalität wird mit einem einzigen elastischen Ausgleichselement, z. B. einem Wellbalg oder einer Membran, realisiert, was zu einer wesentlichen Reduzierung der Fertigungskosten für das Zumessventil führt.
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Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Ventils möglich.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Ventilgehäuse mit einem den Fluidzulauf aufweisenden Anschlussstück fluiddicht abgeschlossen und das den Kolben aufnehmende Sackloch im Anschlussstück so ausgebildet, dass ein Radialspalt zwischen Kolben und Lochwand die Drosselstelle zwischen Kopplerspalt und Ausgleichsraum bildet. Das Ausgleichselement ist in einer im Anschlussstück ausgebildeten Einsenkung in der Weise angeordnet, dass es einerseits den Ausgleichsraum dicht abschließt und andererseits dem unter Systemdruck stehenden Fluid ausgesetzt ist. Der Ausgleichsraum ist mit einer im Radialspalt mündenden Verbindungsbohrung versehen, und der Radialspalt ist vom Kopplerspalt aus gesehen jenseits der Mündung der Verbindungsbohrung abgedichtet. Die direkte Einbringung des den Kolben aufnehmenden Sacklochs in das mit dem Fluidzulauf versehene Anschlussstück, und nicht wie bei dem bekannten Koppler in einen in einem kardanisch gelagerten Gehäuse angeordneten Zylinder, trägt zu einer weiteren Reduzierung des Radialmaßes des Zumessventils bei und lässt ebenso, wie die Heranziehung des Radialspalts zwischen Kolben und Sackloch als Drosselstelle zwischen Koppelspalt und Ausgleichsraum die Gestehungskosten des Zumessventils sinken. Die erforderliche, kraftschlüssige Verbindung von Ventilbaugruppe und hydraulischem Koppler erfolgt über eine an der Stirnseite des Kolbens ausgebildete kardanische Lagerstelle.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist ein vom Fluidzulauf zur Ventilbaugruppe sich erstreckender Fluidströmungskanal einen außen vom Ventilgehäuse und innen vom Anschlussstück begrenzten, ringförmigen Kanalabschnitt auf, und die Einsenkung ist im Bereich des Sacklochs radial in das Anschlussstück eingebracht. Die Anordnung der zum Kanalabschnitt hin offenen Einsenkung im Bereich des Sacklochs ermöglicht eine relativ kurze axiale Baulänge des Zumessventils.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist alternativ die Einsenkung im Anschlussstück im Bereich zwischen Kopplerspalt und Fluidzulauf radial oder axial eingebracht. Die zum Kanalabschnitt hin offene radiale Einsenkung hinter dem Sackloch, also im Bereich zwischen Kopplerspalt und Fluidzulauf, ergibt zwar eine größere Baulänge des Zumessventils, ermöglicht aber eine Vergrößerung des Volumens der Einsenkung und damit ein größeres Volumen des vom Ausgleichselement abgeschlossenen Ausgleichsraums. Damit ist im Koppler ein großes Reservoir an Kopplermedium möglich, um Schlepp- und Leckverluste auszugleichen. Im Falle der axialen Einsenkung sind vorzugsweise Sackloch, Einsenkung und Fluidzulauf koaxial hintereinander gereiht, wobei die Einsenkung zum Fluidzulauf hin offen ist, und in den Fluidzulauf ist ein Anschlussstutzen als ein vom Anschlussstück getrenntes Bauteil eingesetzt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Ausgleichselement als Wellbalg ausgebildet, der an einem Stirnende mit einem Balgboden verschlossen und am anderen Stirnende mit einem eine Balgöffnung umschließenden Balgrand an dem Anschlussstück dicht festgelegt ist. Der Wellbalg ist druckausgeglichen und kann dadurch vorteilhaft dünnwandig und mit geringer Steifigkeit ausgeführt werden. Durch die geringe Steifigkeit entsteht ein Druck in dem mit dem Kopplermedium gefüllten Ausgleichsraum des Kopplers, der ungefähr dem Systemdruck, unter dem das Fluid steht, entspricht. Der Druck im Ausgleichsraum wird über den Radialspalt zwischen Kolben und Lochwand des Sacklochs zum Kopplerspalt übertragen und erzeugt dort über den Kolbenquerschnitt eine axial gerichtete Kopplerkraft auf die Ventilbaugruppe.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist im Wellbalg eine Druckfeder angeordnet, die sich am Balgboden und an einem in die Balgöffnung dicht eingesetzten und am Anschlussstück verschweißten Dichtungsring abstützt. Mit der optional eingesetzten Druckfeder wird bei Wegfall des Systemdrucks, z.B. bei Stillstand der Brennkraftmaschine, ein Mindestdruck auf das Ausgleichselement aufrecht erhalten, durch den die Ventilbaugruppe auch bei Systemdruckausfall – wenn auch nur geringfügig – axial vorgespannt bleibt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die zwischen Einsenkung und Radialspalt verlaufende Verbindungsbohrung aus zwei im Anschlussstück voneinander beabstandet verlaufenden Bohrungen und einem die Bohrungen miteinander verbindenden, vorzugsweise ringförmigen Axialkanal zusammengesetzt, der zwischen einem Abschnitt des Anschlussstücks und einer auf dem Abschnitt sitzenden, endseitig dicht mit dem Abschnitt verschweißten Hülse ausgebildet ist. Durch diese konstruktive Ausbildung der Verbindungsbohrung kann bei einer Anordnung der Einsenkung im Anschlussstück im Bereich zwischen Kopplerspalt und Fluidzulauf die Dichtlänge des Radialspalts vergrößert werden, um kleinere Spaltverluste und damit kleinere Hubverluste der Ventilbaugruppe zu erzielen.
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Die auf den Abschnitt des Anschlussstücks aufgesetzte, separate Hülse, die zum Schließen des Axialkanals an ihren Stirnenden auf dem Anschlussstück dicht verschweißt ist, kann gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung einstückig mit einem rohrförmigen, sog. Aktorgehäuse ausgeführt werden, in dem die Ventilbaugruppe, bestehend aus der Ventilnadel und dem die Ventilnadel bestätigenden, piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktor, fluiddicht aufgenommen ist. Diese konstruktive Maßnahme vereinfacht die Herstellung und Montage des Ventils.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Ausgleichselement als Membran ausgebildet, deren Membranrand nahe dem Boden der Einsenkung am Anschlussstück dicht festgelegt ist. Die Membran ist im Vergleich zum Wellbalg deutlich kostengünstiger. Die im Bereich des Kolbens angeordnete, radiale Einsenkung im Anschlussstück muss mit nur geringer Tiefe ausgeführt werden, was bezüglich der Realisierung eines Kopplers mit kleiner radialer Abmessung zielführend ist. Durch große axiale Breite oder Durchmesser der Einsenkung wird der geforderte Überdruck im Ausgleichsraum erzielt, und durch eine geringe radiale Höhe des zwischen Membran und Boden der Einsenkung eingeschlossenen Ausgleichsraums ist nur ein kleinen Volumen an Kopplermedium zur Füllung von Ausgleichsraum und Kopplerspalt erforderlich. Die Dichtlänge des Radialspalts kann groß gemacht werden, so dass keine oder nur minimale Hubverluste der Ventilbaugruppe entstehen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Membran eine Wellenkontur auf. Aufgrund dieser Wellenform kann die Membran durch Deformation ein großes Volumen ausgleichen. Die Membran ist aus einem Stahl mit guten Federeigenschaften, z.B. Durimphy, gefertigt und sehr dünnwandig, z.B. mit einer Wandstärke kleiner als 0,06mm, ausgeführt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Boden der Einsenkung an die Wellenkontur der Membran angepasst. Durch diese Formgebung des Bodenbereichs kann das Füllvolumen im Koppler auf ein Minimum reduziert werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind im Anschlussstück mehrere, in Umfangsrichtung versetzte, gleiche Einsenkungen mit je einer eingesetzten Membran und einer Verbindungsbohrung zum Radialspalt vorhanden. Durch die größere Zahl der Einsenkungen lässt sich bei Bedarf das Ausgleichsvolumen im Koppler vergrößern.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Membranrand mit einem Dichtungsring und dieser mit dem Anschlussstück verschweißt. Der Dichtungsring ermöglicht durch Einpressen auf Maß oder Anschlag und anschließendem Verschweißen am Anschlussstück die genaue Einstellung eines konstanten Volumens an Kopplermedium.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Abdichtung des die Drosselstelle zwischen Ausgleichsraum und Kopplerspalt bildenden Radialspalts mittels eines in einer Ringnut im Kolben einliegenden Dichtungsrings vorgenommen, wobei sich der Dichtungsring radial an die Lochwand des Sacklochs im Anschlussstück anpresst. Um Schleppverluste am Dichtungsring zu minimieren, wird als Kopplermedium eine Flüssigkeit mit hoher Viskosität verwendet. Möglich ist auch der Einsatz von Fetten oder weichen Massen, z.B. Silikon oder Elastomer. Alternativ erfolgt die Abdichtung des Radialspalts mittels eines Wellbalgs, der auf einen aus dem Anschlussstück herausragenden Kolbenabschnitt des Kolbens aufgeschoben und mit einem Balgende am Kolben und mit dem anderen Balgende am Anschlussstück festgelegt, vorzugsweise verschweißt, ist. Bei einer solchen Abdichtung des Radialspalts entstehen keine Leckagen des Kopplermediums und treten keine Schleppverluste auf. Das Kopplermedium kann dann auch dünnflüssig sein, so dass auf das übliche Koppleröl zurückgegriffen werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt eines Ventils zum Zumessen von Fluid,
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2 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts II in 1,
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3 eine gleiche Darstellung wie in 2 mit einer ersten Modifikation des Ventils,
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4 eine gleiche Darstellung wie in 2 mit einer zweiten Modifikation des Ventils,
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5 eine gleiche Darstellung wie in 2 mit einer dritten Modifikation des Ventils,
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6 eine gleiche Darstellung wie in 2 mit einer vierten Modifikation des Ventils,
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7 einen Längsschnitt des fluidzulaufseitigen Endabschnitts des Ventils in 1 mit einer fünften Modifikation,
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8 einen Längsschnitt des fluidzulaufseitigen Endabschnitts des Ventils in 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
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9 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts IX in 8.
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Das in 1 im Längsschnitt dargestellte Ventil zum Zumessen von unter Systemdruck stehendem Fluid, wird bevorzugt als Einspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in einer Kraftstoffeinspritzanlage von Brennkraftmaschinen eingesetzt. Es kann jedoch auch in Gasmotoren oder in Heizungsanlagen zum dosierten Zumessen von fluidem Brennstoff oder als Dosierventil zum Einspritzen eines Reduktionsmittels in den Abgastrakt einer Brennkraftmaschine Verwendung finden.
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Das Ventil weist eine das Fluid zumessende Ventilbaugruppe und einen der Ventilbaugruppe zugeordneten, hydraulischen Koppler 11 auf. Ventilbaugruppe und hydraulischer Koppler 11 sind in einem Ventilgehäuse 12 angeordnet, das an einer Stirnseite mit einem Anschlussstück 13 und an der anderen Stirnseite mit einem Ventilkörper 14 jeweils fluiddicht abgeschlossen ist. Das Anschlussstück 13 ist mit einem Zulauf 15 für das Fluid und einem diesen Fluidzulauf 15 umschließenden, vom Anschlussstück 13 abstehenden und hier einstückig an das Anschlussstück 13 angeformten Anschlussstutzen 10 und der Ventilkörper 14 mit einer Zumessöffnung 16 für das Fluid versehen. Ein ringförmiger Strömungskanal 17 verläuft vom Zulauf 15 zur Zumessöffnung 16 und ist über mindestens eine im Anschlussstück 13 eingebrachte Bohrung 18 mit dem Fluidzulauf 15 und über eine in den Ventilkörper 14 eingebrachte Radialbohrung 19 mit einer der Zumessöffnung 16 im Ventilkörper 14 vorgelagerten Ventilkammer 20 verbunden. Der ringförmige Strömungskanal 17 wird außen von dem Ventilgehäuse 12 und innen abschnittweise von dem Anschlussstück 13 und einem rohrförmigen Gehäuse, einem sog. Aktorgehäuse 21, begrenzt, das einerseits am Anschlussstück 13 und andererseits am Ventilkörper 14 jeweils fluiddicht festgelegt ist. Die Ventilbaugruppe weist eine im Ventilkörper 14 axial verschieblich geführte Ventilnadel 22 zum Steuern der Zumessöffnung 16 und einen piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktor 23 zum Betätigen der Ventilnadel 22 auf. Zum Öffnen und Schließen der Zumessöffnung 16 trägt die Ventilnadel 22 einen Schließkopf 24, der unter Wirkung einer an der Ventilnadel 22 angreifenden und am Ventilkörper 14 sich abstützenden Ventilschließfeder 25 auf einen die Zumessöffnung 16 umgebenden Ventilsitz 26 aufgepresst ist. Bei Bestromung verschiebt der Aktor 23 die Ventilnadel 22 gegen die Kraft der Ventilschließfeder 25, so dass der Schließkopf 24 nach außen vom Ventilsitz 26 abhebt und die Zumessöffnung 16 freigibt. Zur Bestromung ist der Aktor 23 über eine Kontaktbrücke 27 mit einem am Ventilgehäuse 12 angeformten, hier nicht dargestellten Anschlussstecker verbunden. Ventilschließfeder 25 und Aktor 23 sind im Aktorgehäuse 21 aufgenommen, und der hydraulische Koppler 11 ist in dem mit dem Aktorgehäuse 21 fluiddicht verbundenen Anschlussstück 13 integriert. Der Aktor 23 ist dabei an der Ventilnadel 22 und am Koppler 11 kardanisch gelagert.
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Der in 2 im Längsschnitt vergrößert dargestellte hydraulische Koppler 11 weist einen Kolben 30, einen Kopplerspalt 31, einen mit einem Kopplermedium, z.B. mit Öl, hochviskoser Flüssigkeit, Fett oder weicher Masse, wie Silikon oder Elastomer, gefüllten Ausgleichsraum 32 und ein den Ausgleichsraum 32 dicht abschließendes Ausgleichselement 33 auf. Der Kolben 30 ist in einem in das Anschlussstück 13 axial mit Lochboden 281 und Lochwand 282 eingebrachten Sackloch 28 axial verschieblich geführt und begrenzt mit seiner einen Stirnseite zusammen mit dem Lochboden 281 den Kopplerspalt 31. Der Kolben 30 steht über die freie andere Stirnseite des Anschlussstücks 13 vor und ragt in das Aktorgehäuse 21 hinein, wo er über eine kardanische Lagerstelle 29 am Aktor 23 kraftschlüssig abgestützt ist. Zwischen dem Kolben 30 und der Lochwand 282 verbleibt ein Radialspalt 34, der als Drosselstelle zwischen Ausgleichsraum 32 und Kopplerspalt 31 fungiert. Zur Erzeugung eines für die Funktion des hydraulischen Kopplers 11 erforderlichen Überdrucks in dem mit dem Kopplermedium gefüllten, geschlossenen Innenraum des Kopplers 11, bestehend aus dem Ausgleichsraum 32, dem Radialspalt 34 und dem Kopplerspalt 31, ist das dem Ausgleichsraum 32 abschließende Ausgleichselement 33 dem über Fluidzulauf 15, Strömungskanal 17 und Ventilkammer 20 an der Zumessöffnung 16 anstehenden, unter Systemdruck stehenden Fluid ausgesetzt, so dass der Systemdruck des Fluids über das Ausgleichselement 33 auf das im Ausgleichsraum 32 vorhandene Kopplermedium übertragen wird. Hierzu ist in das Anschlussstück 13 eine Einsenkung 35 und eine von der Einsenkung 35 ausgehende Verbindungsbohrung 36 eingebracht, die in den Radialspalt 34 mündet. Der Radialspalt 34 ist in einem Kolbenabschnitt, der sich auf der vom Kopplerspalt 31 abgekehrten Seite der Bohrungsmündung erstreckt, also vom Kopplerspalt 31 aus gesehen jenseits der Mündung der Verbindungsbohrung 36, abgedichtet, so dass die Verbindungsbohrung 36 zwischen dieser Abdichtung und dem Kopplerspalt 31 in den Radialspalt 34 mündet.
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Die Abdichtung des Radialspalts 34 ist im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 mittels eines in einer Ringnut 37 im Kolben 30 einliegenden Dichtungsrings 38 vorgenommen, der sich radial an die Lochwand des Sacklochs 28 anpresst. Im Ausführungsbeispiel der 3 erfolgt die Abdichtung des Radialspalts 34 mittels eines Wellbalgs 39, der auf den aus dem Anschlussstück 13 vorstehenden Kolbenabschnitt des Kolbens 30 aufgeschoben ist und mit dem einen Balgende am Kolben 30 und mit dem anderen Balgende am Anschlussstück 13 dicht festgelegt, vorzugsweise dicht verschweißt ist. Das Ausgleichselement 33 ist in die Einsenkung 35 so eingesetzt, dass es einerseits zusammen mit der Einsenkung 35 den Ausgleichsraum 32 dicht abschließt und andererseits vom Fluid beaufschlagt ist.
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In den Ausführungsbeispielen der 1 bis 7 ist das Ausgleichselement 39 als Wellbalg 40 ausgebildet, der an einem Stirnende mit einem Balgboden 401 verschlossen und am anderen Stirnende mit einem eine Balgöffnung 402 umschließenden Balgrand an dem Anschlussstück 13 dicht festgelegt ist. Vorzugsweise ist in die Balgöffnung 402 ein Dichtungsring 41 eingesetzt, an dem der Balgrand angeschweißt ist, und der Dichtungsring 41 am Anschlussstück 13 verschweißt. Der Wellbalg 40 ist dünnwandig mit einer geringen Steifigkeit ausgeführt, so dass der Druck im Kopplermedium ungefähr dem Systemdruck des Fluids entspricht.
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Im Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 ist die Einsenkung 35 im Bereich des Sacklochs 28 radial in das Anschlussstück 13 eingebracht, reicht bis nahe an die Lochwand 282 des Sacklochs 28 und ist zum Fluidströmungskanal 17 hin offen.
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In den Ausführungsbeispielen der 4 bis 6 ist die Einsenkung 35 ebenfalls zum Fluidströmumgskanal 17 hin offen radial in das Anschlussstück 13 eingebracht. Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen gemäß 1 bis 3 ist aber die Einsenkung 35 im Bereich zwischen dem Sackloch 28 und dem Fluidzulauf 15 angeordnet und mit deutlich größerer Tiefe ausgeführt, so dass die Einsenkung 35 über das Sackloch 28 hinwegragt.
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Im Ausführungsbeispiel der 7 liegt die Einsenkung 35 im Anschlussstück 35 ebenfalls im Bereich zwischen dem Sackloch 28 und dem Fluidzulauf 15, ist aber axial im Anschlussstück 13 ausgerichtet, wobei die Öffnung der Einsenkung 35 zum Fluidzulauf 15 weist. Sackloch 28, Einsenkung 35 und Fluidzulauf 15 sind koaxial hintereinander gereiht, und in den Fluidzulauf 15 ist der Anschlussstutzen 10 als ein vom Anschlussstück 13 getrenntes, separates Bauteil koaxial eingesetzt.
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In dem Ausführungsbeispiel der 4 ist die Einsenkung 35 als Stufenbohrung mit einer zwischen den beiden Bohrungsabschnitten verlaufenden Übergangsschräge ausgeführt. Der am Wellbalg 40 befestigte Dichtungsring 41 weist ein T-förmiges Profil auf und schließt den durchmessergrößeren Bohrungsabschnitt dicht ab. Die Verbindungsbohrung 36 ist als Schrägbohrung ausgeführt und mündet im Bereich der Übergangsschräge in den durchmessergrößeren Bohrungsabschnitt der Einsenkung 35.
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In den Ausführungsbeispielen gemäß den 5, 6 und 7 ist die Verbindungsbohrung 36 aus zwei im Anschlussstück 13 voneinander beabstandet verlaufenden Bohrungen 361 und 362 und einem die beiden Bohrungen 361, 362 miteinander verbindenden, ringförmigen Axialkanal 363 zusammengesetzt. Der Axialkanal 363 ist innen von einem Abschnitt des Anschlussstücks 13 und außen von einer auf diesen Abschnitt aufgeschobenen Hülse 42 begrenzt. Die Hülse 42 ist jenseits der Öffnungen der beiden Bohrungen 361 und 362 am Außenumfang des Anschlussstücks 13 mit dem Anschlussstück 13 dicht verschweißt, so dass der Axialkanal 363 endseitig abgeschlossen ist. Die Hülse 42 ist in den Ausführungsbeispielen gemäß 5 und 7 ein separates Bauteil, während sie in dem Ausführungsbeispiel der 6 einstückiger Bestandteil des am Anschlussstück 13 angeschweißten Aktorgehäuses 21 ist. Im Ausführungsbeispiel der 7 kann die Hülse 42 aber genauso einstückig mit dem Aktorgehäuse 21 verbunden sein.
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In allen Ausführungsbeispielen der 2 bis 7 kann in den Wellbalg 40 eine Druckfeder 43 eingesetzt werden, wie dies in 1 und 2 dargestellt ist. Die Druckfeder 43 stützt sich einerseits am Balgboden 401 und andererseits an dem an Wellbalg 40 und Anschlussstück 13 befestigten Dichtungsring 41 ab. Die Druckfeder 43 hat die Aufgabe, das Kopplermedium des hydraulischen Kopplers 11 unter einem Minimaldruck zu halten, wenn der Systemdruck, unter dem das Fluid steht, abfällt, z.B. bei Stillstand der Brennkraftmaschine.
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In dem in 8 und 9 dargestellten Ausführungsbeispiel des Ventils ist das den Ausgleichsraum 32 abschließende Ausgleichselement 33 als Membran 44 ausgebildet, die nahe dem Grund der Einsenkung 35 am Anschlussstück 13 dicht festgelegt ist. Die radial in das Anschlussstück 13 eingebrachte, zum Fluidströmumgskanal 17 hin offene Einsenkung 35 liegt wiederum im Bereich des Sacklochs 28 und ist mit nur geringer radialer Tiefe ausgeführt. Die im Radialspalt 34 mündende Verbindungsbohrung 36 geht vom Grund der Einsenkung 35 aus. Die Membran 44 ist aus einem hochfesten Stahl mit guten Federeigenschaften, wie z.B. 1.6908 oder Durimphy, hergestellt und weist eine geringe Materialstärke von beispielsweise kleiner als 0,06mm auf. Die Membran 44 besitzt eine Wellenkontur, und der Grund der Einsenkung 35 hat eine der Wellenform der Membran 44 folgende Form. Die Membran 44 kann mit ihrem Membranrand direkt an dem Anschlussstück 13 verschweißt werden. Vorteilhaft wird, wie dies insbesondere in 9 verdeutlicht ist, die Membran 44 an einen Dichtungsring 45 angeschweißt, der seinerseits in die Einsenkung 35 eingepresst und mit dieser verschweißt wird. Um ein reproduzierbar konstantes Volumen der Kopplerflüssigkeit im hydraulischen Koppler 11 zu erzielen, wird der Dichtungsring 45 in der Einsenkung 35 hochgenau positioniert, indem der Dichtungsring 45 an einen in der Einsenkung 35 ausgebildeten Anschlag angelegt oder auf Maß in die Einsenkung 35 eingepresst wird.
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In Fällen, in denen das Ausgleichsvolumen im Ausgleichsraum 32 nicht ausreicht, können mehrere der in 8 dargestellten Einsenkung 35 am Umfang des Anschlussstücks 13 zueinander winkelversetzt vorgesehen werden, die jeweils mit einer Verbindungsbohrung 36 zum Radialspalt 34 und einer Membran 44 versehen sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004002134 A1 [0002]
