DE102016200788A1

DE102016200788A1 - Steuerventil für eine hydraulische Vorrichtung

Info

Publication number: DE102016200788A1
Application number: DE102016200788.2A
Authority: DE
Inventors: Mihai Achim; Mihaly Kovacs; Markus Kinscher; David Köhler; Stefan Kramer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-01-21
Filing date: 2016-01-21
Publication date: 2017-07-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für eine hydraulische Vorrichtung, insbesondere Zentralventil eines Nockenwellenverstellers für eine Brennkraftmaschine, umfassend ein Ventilgehäuse (1), an dessen Innenumfangsfläche zumindest mittelbar eine Ventilhülse (2) angeordnet ist, wobei innerhalb der Ventilhülse (2) ein axial verschiebbarer Steuerkolben (3) angeordnet ist, wobei das Steuerventil einen Zuflussanschluss (P), mehrere Arbeitsanschlüsse (A, B) und einen Tankanschluss (T) aufweist, und wobei der Steuerkolben (3) dazu vorgesehen ist, einen Hydraulikmittelfluss vom Zuflussanschluss (P) zu den Arbeitsanschlüssen (A, B) zu steuern. Erfindungsgemäß sind Dichtungsstreifen (4) in jeweilige dafür vorgesehene, axial ausgebildete Nuten (5) an der Außenumfangsfläche der Ventilhülse (2) angeordnet, um eine fluidtechnische Abdichtung zwischen der Ventilhülse (2) und dem Ventilgehäuse (1) zu schaffen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für eine hydraulische Vorrichtung, insbesondere Zentralventil eines Nockenwellenverstellers für einen Brennkraftmaschine.
Nockenwellenversteller werden in Brennkraftmaschinen zur Variation der Steuerzeiten der Brennraumventile eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel gestalten zu können. Die Anpassung der Steuerzeiten an die aktuelle Last und Drehzahl senkt den Verbrauch und die Emissionen. Zu diesem Zweck sind Nockenwellenversteller in einen Antriebsstrang integriert, über welche ein Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen wird. Dieser Antriebsstrang kann beispielsweise als Riemen-, Ketten- oder Zahnradtrieb ausgebildet sein.
Bei einem hydraulischen Nockenwellenversteller bilden das Abtriebselement und das Antriebselement ein oder mehrere Paare gegeneinander wirkende Druckkammern aus, welche mit Hydraulikmittel beaufschlagbar sind. Das Antriebselement und das Abtriebselement sind koaxial angeordnet. Durch die Befüllung und Entleerung einzelner Druckkammern wird eine Rotation zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement erzeugt.
Aus der DE 10 2012 202 520 A1 geht ein Zentralventil für einen Nockenwellenversteller hervor. Das Zentralventil weist ein Gehäuse und ein innerhalb des Gehäuses angeordneten Steuerkolben auf. Ferner hat das Zentralventil einen Zuflussanschluss, mehrere Arbeitsanschlüsse und einen Tankanschluss, wobei der Steuerkolben den Hydraulikmittelfluss vom Zuflussanschluss zu den Arbeitsanschlüssen steuert. Das Gehäuse ist als Schraube mit einem Schraubenkopf, einem Schraubenschaft und einem Gewinde ausgebildet.
Des Weiteren geht auch aus der DE 10 2012 208 591 A1 ein Steuerventil für einen Nockenwellenversteller hervor. Das Steuerventil weist ein Gehäusebauteil, einen Steuerkolben und einen Sicherungsring auf, wobei der Steuerkolben einerseits von einer Feder belastet und andererseits mittels des Sicherungsringes begrenzt, verschiebbar gelagert ist. Der Sicherungsring überragt den Steuerkolben in radialer Richtung und ist in einer Ausnehmung am Gehäusebauteil in axialer Richtung fixierbar. Ferner sind zwischen dem Steuerkolben und dem Gehäusebauteil eine Steuerhülse und eine diese umgebende Kunststoffhülle vorgesehen. Der Sicherungsring ist zusätzlich zur Fixierbarkeit am Gehäusebauteil an der Kunststoffhülle und/oder an der Steuerhülse axial festlegbar, wobei die Verschiebung des Steuerkolbens gegenüber der Steuerhülse und/oder der Kunststoffhülle begrenzt ist.
Nachteilig an dem zuvor genannten Stand der Technik ist, dass es bei hohen hydraulischen Drücken im Steuerventil zu Leckagen zwischen dem Gehäusebauteil und der Kunststoffhülle kommen kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Steuerventil der zuvor genannten Art weiterzuentwickeln und insbesondere die Dichtigkeit bei hohen hydraulischen Drücken zu erhöhen, um Leckagen zu verhindern.
Das erfindungsgemäße Steuerventil für eine hydraulische Vorrichtung umfasst ein Ventilgehäuse, an dessen Innenumfangsfläche zumindest mittelbar eine Ventilhülse angeordnet ist, wobei innerhalb der Ventilhülse ein axial verschiebbarer Steuerkolben angeordnet ist, wobei das Steuerventil einen Zuflussanschluss, mehrere Arbeitsanschlüsse und einen Tankanschluss aufweist, und wobei der Steuerkolben dazu vorgesehen ist, einen Hydraulikmittelfluss vom Zuflussanschluss zu den Arbeitsanschlüssen zu steuern, wobei Dichtungsstreifen in jeweilige dafür vorgesehene, axial ausgebildete Nuten an der Außenumfangsfläche der Ventilhülse angeordnet sind, um eine fluidtechnische Abdichtung zwischen der Ventilhülse und dem Ventilgehäuse zu schaffen.
Insbesondere sind die Dichtungsstreifen zur fluidtechnischen Abdichtung zumindest zwischen den Arbeitsanschlüssen vorgesehen. Die Dichtungsstreifen erstrecken sich im Wesentlichen axial zum Ventilgehäuse. Die Ventilhülse ist vorzugsweise aus einer metallischen Steuerhülse und einer die Steuerhülse zumindest teilweise umhüllende Kunststoffhülle ausgebildet. Die Steuerhülse ist zur axialen Führung des Steuerkolbens vorgesehen, wobei die Kunststoffhülle zur Aufnahme der Ventilhülse im Ventilgehäuse und zur Aufnahme der Dichtungsstreifen vorgesehen ist.
Vorzugsweise sind die Dichtungsstreifen aus einem Polymerwerkstoff ausgebildet. Insbesondere werden die Dichtungsstreifen aus einem Elastomerwerkstoff spritzgusstechnisch hergestellt.
Ferner bevorzugt sind die Dichtungsstreifen aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet. Insbesondere sind die metallischen Dichtungsstreifen in den Nuten radial beweglich angeordnet. Durch eine Drehung des Steuerventils werden die Dichtungsstreifen von der Zentrifugalkraft radial nach außen gezogen und kommen an der Innenumfangsfläche des Ventilgehäuses zur Anlage, um eine fluidtechnische Abdichtung zwischen der Ventilhülse und dem Ventilgehäuse zu schaffen.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung zwei bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der drei Figuren näher dargestellt. Es zeigen
1 eine schematische Schnittansicht zur Veranschaulichung des Aufbaus des erfindungsgemäßen Steuerventils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Explosivdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus des erfindungsgemäßen Steuerventils gemäß 1, und
3 eine schematische Detaildarstellung eines in einer Nut angeordneten Dichtungsstreifens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Gemäß 1 weist das erfindungsgemäße Steuerventil, das als Zentralventil eines – hier nicht dargestellten – Nockenwellenverstellers für eine – hier nicht dargestellte – Brennkraftmaschine ausgebildet ist, ein Ventilgehäuse 1 auf, indem ein Steuerkolben 3 innerhalb einer Ventilhülse 2 angeordnet ist. Ferner ist im Ventilgehäuse 1 ein Rückschlagventil 9 angeordnet. Das Steuerventil umfasst einen Zuflussanschluss P, zwei Arbeitsanschlüsse A, B und einen Tankanschluss T. Insbesondere ist das Steuerventil dazu vorgesehen, einen Hydraulikmittelfluss vom Zuflussanschluss P zu den Arbeitsanschlüssen A, B zu steuern. Die Ventilhülse 2 umfasst eine Steuerhülse 2a und eine die Steuerhülse 2a zumindest teilweise umhüllende Kunststoffhülle 2b. Die Steuerhülse 2a ist zur axialen Führung des Steuerkolbens 3 vorgesehen, wobei die Kunststoffhülle 2b zur Aufnahme der Ventilhülse 2 im Ventilgehäuse 1 vorgesehen ist. Die axiale Position der Ventilhülse 2 im Ventilgehäuse 1 wird durch einen Sicherungsring 6, der stirnseitig zumindest an der Ventilhülse 2 angeordnet ist, fixiert. Der Sicherungsring 6 kommt dabei in einer radial am Ventilgehäuse 1 ausgebildeten Nut 7 zur Anlage. Ferner dient der Sicherungsring 6 auch als axialer Anschlag für den Steuerkolben 3, wobei eine Druckfeder 8 den Steuerkolben 3 mit einer Axialkraft beaufschlagt, wodurch der Steuerkolben 3 gegen den Sicherungsring 6 anschlägt. Die Druckfeder 8 kommt axial zwischen der Kunststoffhülle 2b und dem Steuerkolben 3 zur Anlage. Ferner ist der Steuerkoben 3 zur fluidtechnischen Verbindung der beiden Arbeitsanschlüsse A, B mit dem Tankanschluss T hohlzylindrisch ausgebildet.
Das in 1 dargestellte Steuerventil ist in 2 zur Vereinfachung nur teilweise dargestellt. 2 zeigt eine Explosionsdarstellung des Ventilgehäuses 1 nebst Ventilhülse 2 und Dichtungsstreifen 4. Acht Dichtungsstreifen 4 sind in jeweilige dafür vorgesehene, axial ausgebildete Nuten 5 an der Außenumfangsfläche der Ventilhülse 2 angeordnet, um eine fluidtechnische Abdichtung zwischen der Ventilhülse 2 und dem Ventilgehäuse 1 zu schaffen. Die Dichtungsstreifen 4 sind aus einem Polymerwerkstoff ausgebildet und spritzgusstechnisch hergestellt. Mithin sind die Dichtungsstreifen 4 in den Nuten 5 befestigt. Die Ventilhülse 2 wird axial in das Ventilgehäuse 1 gepresst, wobei die Dichtungsstreifen 4 zumindest teilweise elastisch gestaucht werden, um ihre Dichtwirkung zu entfalten.
Gemäß 3 sind die Dichtungsstreifen 4 aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet. Ferner sind die Dichtungsstreifen 4 in der jeweiligen Nut 5 an der Außenumfangsfläche der Ventilhülse 2 radial beweglich angeordnet. Durch Rotation des Steuerventils werden die Dichtungsstreifen 4 von der Zentrifugalkraft radial nach außen gezogen und kommen an der Innenumfangsfläche des Ventilgehäuses 1 dichtend zur Anlage.
Bezugszeichenliste

1: Ventilgehäuse
2: Ventilhülse
2a: Steuerhülse
2b: Kunststoffhülle
3: Steuerkolben
4: Dichtungsstreifen
5: Nut
6: Sicherungsring
7: Nut
8: Druckfeder
9: Rückschlagventil
A: Arbeitsanschluss
B: Arbeitsanschluss
P: Zuflussanschluss
T: Tankanschluss

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 102012202520 A1 [0004]
DE 102012208591 A1 [0005]

Claims

Steuerventil für eine hydraulische Vorrichtung, insbesondere Zentralventil eines Nockenwellenverstellers für eine Brennkraftmaschine, umfassend ein Ventilgehäuse (1), an dessen Innenumfangsfläche zumindest mittelbar eine Ventilhülse (2) angeordnet ist, wobei innerhalb der Ventilhülse (2) ein axial verschiebbarer Steuerkolben (3) angeordnet ist, wobei das Steuerventil einen Zuflussanschluss (P), mehrere Arbeitsanschlüsse (A, B) und einen Tankanschluss (T) aufweist, und wobei der Steuerkolben (3) dazu vorgesehen ist, einen Hydraulikmittelfluss vom Zuflussanschluss (P) zu den Arbeitsanschlüssen (A, B) zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass Dichtungsstreifen (4) in jeweilige dafür vorgesehene, axial ausgebildete Nuten (5) an der Außenumfangsfläche der Ventilhülse (2) angeordnet sind, um eine fluidtechnische Abdichtung zwischen der Ventilhülse (2) und dem Ventilgehäuse (1) zu schaffen.
Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsstreifen (4) aus einem Polymerwerkstoff ausgebildet sind.
Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsstreifen (4) aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet sind.
Steuerventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsstreifen (4) in den Nuten (5) radial beweglich angeordnet sind.