DE102014216175A1

DE102014216175A1 - Rückschlagventil für ein Steuerventil eines Nockenwellenverstellers

Info

Publication number: DE102014216175A1
Application number: DE102014216175.4A
Authority: DE
Inventors: Enno Schmitt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-08-14
Filing date: 2014-08-14
Publication date: 2016-02-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für einen Nockenwellenversteller. Das Steuerventil verfügt über eine einen axialbeweglich geführten Ventilkolben aufnehmende Kolbenführungshülse und über ein die Kolbenführungshülse zumindest teilweise umschließendes Ventilgehäuse. Innerhalb des Ventilgehäuses befindet sich ein Rückschlagventil, das in einem Druckmittelzulauf zu dem Steuerventil angeordnet ist, wobei das Rückschlagventil aus einem Blechband besteht und in einem durch Kolbenführungshülse und Ventilgehäuse entlang deren Umfang gebildeten und zwecks Druckmittelzuführung mit radialen Durchtritten versehenen Ringkanal angeordnet ist. Der Ringkanal ist an einer Stelle in seinem Umlauf unterbrochen ist, wobei die Enden des Blechbandes jeweils zu einem Kragen gebogen sind.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Proportional-Wegeventile, die als Zentralventil insbesondere zu der Steuerung sogenannter Nockenwellenversteller eingesetzt werden können. Nockenwellenversteller dienen der Regelung des Betriebs eines Verbrennungsmotors, indem der Ladungswechsel gezielt beeinflusst wird: Eine Verstellung der Phasenlage der Nockenwelle ändert deren Position in Relation zur Phasenlage der Kurbelwelle; somit lassen sich die Öffnungs- und Schließzeiten der Gaswechselventile zu einem früheren bzw. späteren Zeitpunkt des durchlaufenen Kreisprozesses verschieben, Zentralventile verfügen über mehrere Schaltpositionen, mittels derer der Verlauf eines Druckmittpfades zwischen einem Zu- und Ablauf eingestellt werden kann – der Druckmittelstrom übt auf den Nockenwellenversteller eine Kraft aus, die von der Schaltposition abhängig ist und eine Verstellung in eine bestimmte Lage bewirkt. Die Güte der Regelung ist von der zuverlässigen Einstellung der relativen Phasenlage abhängig, woraus sich hohe Anforderungen an die Präzision des Steuerventils ergeben, Infolge einer Verstellung der relativen Phasenlage der Nockenwelle kann der Druck des Druckmittels variieren; Druckspitzen können somit grundsätzlich auf weitere Aggregate einwirken, wie beispielsweise eine Ölpumpe, und deren Funktionsfähigkeit beeinträchtigen.
Aus der DE 10 2010 009 401 A1 ist ein Proportionalventil bekannt, das eine Kolbenführungshülse und einen in der Kolbenführungshülse bewegbaren Ventilkolben zeigt sowie ein in einem Druckmittelzulauf zu dem Proportionalventil angeordneten Rückschlagventil. Das Rückschlagventil ist ein gebogenes Blechband, das in einem die Kolbenführungshülse umgebenden Ringspalt angeordnet ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Rückschlagventil für ein Steuerventil vorzuschlagen, das hinsichtlich seines Betriebsverhaltens verbessert wird.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs, während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind. Demnach wird die Aufgabe gelöst durch eine Steuerventil für einen Nockenwellenversteller mit einer einen axialbeweglich geführten Ventilkolben aufnehmenden Kölbenführungshülse und mit einem die Kolbenführungshülse zumindest teilweise umschließenden Ventilgehäuse sowie mit einem Rückschlagventil, das in einem Druckmittelzulauf zu dem Steuerventil angeordnet ist, wobei das Rückschlagventil aus einem Blechband besteht und in einem durch Kolbenführungshülse und Ventilgehäuse entlang deren Umfang gebildeten und zwecks Druckmittelzuführung mit radialen Durchtritten versehenen Ringkanal angeordnet ist. Der Ringkanal ist an einer Stelle in seinem Umlauf unterbrochen, wobei die Enden des Blechbandes jeweils zu einem Kragen gebogen sind.
Der Vorteil der Erfindung zeigt sich in den zu einem Kragen gebogenen Enden des Blechbandes. Die auf diese Art und Weise abgerundeten Enden schonen die Flanken des Stegs. Darüber hinaus wird ein Einfädeln der Enden in den Kontaktbereich zwischen Kolbenführungshülse und Ventilgehäuse verhindert.
Die axiale Sicherung gegen Verschieben kann durch eine Stufe im Ventilgehäuse am ersten axialen Ende und durch eine Stufe an der Kolbenführungshülse am zweiten axialen Ende erfolgen. Die axiale Sicherung am ersten oder zweiten Ende oder an beiden Enden kann Aussparungen in axialer Richtung aufweisen: Von radial außen dem Steuerventil zugeführtes Druckmittel gelangt über Durchtritte am Außenumfang in den Ringkanal und lenkt das Federblech derart aus, dass Aussparungen am ersten und/oder zweiten Ende freigegeben werden. Es erfolgt eine Umlenkung des Druckmittels aus seiner relativ zum Steuerventil radialen Richtung der Strömung in eine axiale Richtung. Anschließend erfolgt eine weitere Umlenkung in radiale Richtung, über einen Durchtritt in der Kolbenführungshülse kann das Druckmittel in den Hohlraum der Hülse und somit zu einem – durch Steuerkolben und Kolbenführungshülse gebildeten – Druckmittelverteilraum gelangen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Unterbrechung des Ringkanals mittels eines sich radial nach innen erstreckenden Stegs verwirklicht. Ähnlich einer Nase ragt ein Teil des Ventilgehäuses radial nach innen, der Innenumfang dieses Teilabschnittes schmiegt sich an den korrespondierenden Außenumfang der Kolbenführungshülse an. In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform wird die Unterbrechung des Ringkanals mittels eines sich radial nach außen erstreckenden Stegs an der Kolbenführungshülse verwirklicht. In einer vorteilhaften Weiterentwicklung liegen die Enden des Blechbandes im geöffneten Zustand des Rückschlagventils an den Flanken des Stegs an.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei Bezug auf die Zeichnungen genommen wird. Funktionsgleiche Elemente der erläuterten Ausführungsformen werden mit dem gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
1 Querschnitt eines Steuerventil mit geschlossenem Rückschlagventil;
2 Längsschnitt des Steuerventil aus 1;
3 Querschnitt des Steuerventil aus 1 mit geöffnetem Rückschlagventil;
4 Längsschnitt des Steuerventil aus 3;
5 erstes Ausführungsbeispiel des Blechbandes;
6 Draufsicht auf das Blechband aus 5;
7 zweites Ausführungsbeispiel des Blechbandes;
8 Draufsicht auf das Blechband aus 7;
9 drittes Ausführungsbeispiel des Blechbandes;
10 Draufsicht auf das Blechband aus 9.
In 1 und 2 ist ein Steuerventil 1 im Querschnitt dargestellt, wobei die Abbildung ein Rückschlagventil im geschlossenen Zustand zeigt. Das Ventilgehäuse 2 umschließt eine mehrteilige, den Steuerkolben 1 führende Steuerhülse 3, deren erste und zweite Teilhülse 4, 5 gezeigt werden. Die erste und die zweite Teilhülse 4, 5 sind derart ineinander gesteckt, dass als Rückschlagventilzwischenraum ein Ringkanal 6 gebildet wird.
Der Ringkanal 5 verläuft entlang des Umfangs und ist an einer Stelle unterbrochen; die Unterbrechung wird durch eine radial nach innen weisende Nase 7 verwirklicht. Der Ringkanal 6 nimmt ein Blechband 8 auf, das aufgrund seiner Federvorspannung radial nach außen drängt und somit an der inneren Wandung der ersten Teilhülse 4 anliegt. Der Druck veranschaulicht durch Pfeile 9) des abfließenden Druckmittels verstärkt diesen Effekt. Die Öffnung zum Druckmittelverteilraum 10 ist geschlossen – Druckspitzen des Druckmittels werden auf den Bereich des Steuerventils 1 begrenzt.
Das Blechband 8 ist in seinem Umfang kleiner als der Umfang der ersten bzw. zweiten Teilhülse 4, 5 ausgeführt. In jeder Position des Blechbandes 8 verbleibt somit ein Abstand zwischen dessen erstem und dem zweiten Ende 11, 12, wie ein Vergleich zwischen den Darstellungen der 1 und 3 sowie 4 verdeutlicht. Die Nase 7 verhindert ein Verschieben des Blechbandes 8 in Umfangsrichtung. Der aufgrund des Abstandes der Enden 11, 12 des Blechbandes 8 nicht abgedeckte Teil des Umfangs der ersten Teilhülse 4 befindet sich somit in jedem Zustand in einem Bereich, der keine Öffnungen zum Druckmittelverteilraum 10 enthält. Eine sicherer Verschluss ist somit gewährleistet.
In 2 ist eine geschlossene Stellung des Rückschlagventils in einem Längsschnitt veranschaulicht. Das Blechband 8 ist nach radial außen ausgelenkt und deckt einen Durchtritt 13 für das Druckmittel ab; das Druckmittel gelangt nicht in den Druckmittelverteilraum 10.
Das Blechband 8 ist in 3 und 4 in einer nach radial innen ausgelenkten Position dargestellt – infolge der Druckbeaufschlagung durch zuströmendes Druckmittel: Somit wird ein Weg 14 für das Druckmittel freigegeben von radial außen über einen Durchtritt 18 in das Innere des Steuerventils 1. Zunächst wird das Blechband 8 nach innen gedrückt, wodurch das Druckmittel in den Ringkanal 6 gelangt. Anschließend wird das Druckmittel in axiale Richtung ausgelenkt und tritt durch eine Öffnung der zweiten Teilhülse 5 in den Hohlraum des Steuerventils 1.
Die 5 und 6 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel des gebogenen Blechbandes 8. In 5 ist ein Blechband 8 innerhalb des Ringkanals 6 angeordnet. Auf der Seite der Öffnung der zweiten Teilhülse 5 wird bei Druckbeaufschlagung von außen ein Druckmittelkanal 14 freigegeben. 6 zeigt in der Draufsicht die geometrische Gestaltung des Blechbandes 8, es ist plan ausgeführt.
Die 7 und 8 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel. Das Blechband 8 kann an einer Seite längs entweder mit Ausbrüchen 15 versehen sein (burgzinnenförmig) oder mit kreisförmigen Ausstanzungen bzw. Ausnehmungen 16. Das Blechband kann infolgedessen breiter ausgeführt werden, wodurch ein Verrutschen in axialer Richtung der Hülse verhindert wird. Die Anordnung des Blechbandes 8 innerhalb des Ringkanals 6 ist in 7 gezeigt.
Die 9 und 10 zeigen eine dritte Ausführungsform. Das Blechband 8 ist beidseitig längs mit kreisförmigen Ausstanzungen bzw. Ausnehmungen 17 versehen. Auf diese Weise werden die Vorteile der zweiten Ausführungsform verwirklicht und darüber hinaus der Volumenstrom des durchfließenden Druckmittel erhöht. Die zweite Teilhülse 5 weist dementsprechend eine zu einer ersten Reihe von Durchbrüchen axial versetzte zweite Reihe Durchbrüche auf.
Bezugszeichenliste

1: Steuerventil
2: Ventilgehäuse
3: Steuerhülse
4: erste Teilhülse
5: zweite Teilhülse
6: Ringkanal
7: Nase
8: Blechband
9: Druckpfeil
10: Druckmittelverteilraum
11: erstes Ende
12: zweites Ende
13: Durchtritt
14: Weg, Druckmittelpfad
15: Ausbrüche
16: Ausstanzungen, Ausnehmungen
17: Ausstanzungen, Ausnehmungen
18: Durchtritt

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 Patentliteratur

DE 102010009401 A1 [0002]

Claims

Steuerventil (1) für einen Nockenwellenversteller mit einer einen axialbeweglich geführten Ventilkolben aufnehmenden Kolbenführungshülse (4, 5) und mit einem die Kolbenführungshülse (4, 5) zumindest teilweise umschließenden Ventilgehäuse (2) sowie mit einem Rückschlagventil (8), das in einem Druckmittelzulauf zu dem Steuerventil (1) angeordnet ist, wobei das Rückschlagventil aus einem Blechband (8) besteht und in einem durch Kolbenführungshülse (4, 5) und Ventilgehäuse (2) entlang deren Umfang gebildeten und zwecks Druckmittelzuführung mit radialen Durchtritten versehenen Ringkanal (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkanal (6) an einer Stelle in seinem Umlauf unterbrochen ist, wobei die Enden des Blechbandes (8) jeweils zu einem Kragen (11, 12) gebogen sind.
Steuerventil nach Anspruch 1, wobei die Unterbrechung des Ringkanals (6) mittels eines sich radial nach innen erstreckenden Stegs (7) am Ventilgehäuse (2) verwirklicht wird.
Steuerventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Enden des Blechbands (11, 12) im geöffneten Zustand des Rückschlagventils an den Flanken des Stegs (7) anliegen.