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Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil für eine Spannvorrichtung eines Zugmitteltriebes, vorzugsweise für eine hydraulische Spannvorrichtung, etwa einen hydraulischen Zugmittelspanner (Kettenspanner oder Riemenspanner) einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, wie eines Lkws, Pkws, Busses, landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges oder Motorrades, mit einem eine Durchlassöffnung aufweisenden Ventilsitzbereich sowie einem mit diesem Ventilsitzbereich zusammenwirkenden sowie relativ zu dem Ventilsitzbereich verschiebbaren Schließkörper, wobei der wobei der Schließkörper in einer geschlossenen Ventilstellung so an einer die Durchlassöffnung umgebenden Dichtkontur des Ventilsitzbereiches dichtend anliegt, dass sich ein um die Durchlassöffnung geschlossen umlaufender Dichtspalt ausbildet. Desweiteren betrifft die Erfindung eine Spannvorrichtung, vorzugsweise eine hydraulische Spannvorrichtung, wie einen Endloszugmittelspanner (Ketten- oder Riemenspanner) für einen Endloszugmitteltrieb eines Kraftfahrzeuges mit einem solchen Rückschlagventil.
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Rückschlagventile, verwendet in Spannvorrichtungen, sind bereits gattungsgemäß aus dem Stand der Technik bekannt. Die
DE 10 2011 006 601 A1 offenbart bspw. eine hydraulisch gedämpfte Spannvorrichtung, die in einem Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine zum selbsttätigen Spannen eines Zugmittels eingesetzt ist. Diese Spannvorrichtung umfasst einen Zylinder, in dem ein Kolben linear verschiebbar geführt ist, wobei zwischen dem Zylinder und dem Kolben ein eine Spreizkraft ausübendes Federmittel eingesetzt ist und die Kolben-Zylinder-Einheit einen mit Hydraulikfluid gefüllten Druckraum begrenzt. In einer ersten Bewegungsrichtung des Kolbens wird eine Teilmenge des Hydraulikfluids von dem Druckraum in ein Reservoir über einen Leckspalt verdrängt und bei einer gegenläufigen Kolbenbewegung das Hydraulikfluid strömt diese Teilmenge über ein als Plattenventil ausgebildetes, einen angefederten, einen Ventilkörper einschließenden und einem Ventilhalter zugeordneten Einwegventil zurück. Der Ventilhalter bildet einen Ansatz aus, der einerseits einen Dichtsitz ausbildet, sowie andererseits mit dem Ventilkörper des Plattenventils zusammenwirkt. Der Ansatz ist druckabhängig elastisch verformbar.
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Folglich sind bereits Rückschlagventile bekannt, die etwa als Plattenventile ausgebildet sind. Diese Plattenventile sind bevorzugt aufgrund ihres druckabhängigen Druckflussverhaltens eingesetzt. Wenn das Plattenventil geschlossen ist, kann es beim Öffnen jedoch, so hat es sich nachteilig herausgestellt, zu einem „Klebeeffekt“ (Quetschströmung) kommen. Dieser so genannte Klebeeffekt, der die Haftneigung des Schließkörpers an dem Ventilsitzbereich verstärkt, wird insbesondere dadurch ausgelöst, dass das Fluid nicht schnell genug zwischen dem Ventilsitzbereich und dem Schließkörper in Form einer Platte abfließen kann.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere ein Ventil zur Verfügung zu stellen, bei dem ein so genannter „Klebeeffekt“ (durch die Quetschströmung) reduziert werden soll und ein Befüllen des Dichtspaltes möglichst unterstützt werden soll, wodurch sowohl Öffnungs- als auch Schließzeiten des Ventils verkürzt werden sollen.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest eine Erhebung an dem Schließkörper und/oder dem Ventilsitzbereich so ausgestaltet und angebracht ist, dass zum Öffnen des Ventils ein Fluid unter Minderung einer Haftkraft zwischen dem Schließkörper und dem Ventilsitzbereich in den Dichtspalt hineinströmt.
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Eine solche Unebenheit hat den Vorteil, dass eine plane, große Dichtfläche zwischen Ventilsitzbereich und Schließkörpers weitestgehend vermieden wird, wodurch der so genannte Klebeeffekt deutlich abgeschwächt wird. Dadurch ist das Ventil besonders rasch zwischen den Ventilstellungen, d.h. der geschlossenen und einer geöffneten Ventilstellung, hin- und herschaltbar.
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Die Erhebung erstreckt sich ringförmig um die Durchlassöffnung. Dadurch wird einen umlaufende Dichtspalt / eine umlaufende Dichtkontur realisiert, die in der geschlossenen Ventilstellung eine effektive Abdichtung bewirkt.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Dementsprechend ist es auch von Vorteil, wenn der Dichtspalt so ausgebildet ist, dass ein Strömungsabriss in einer Zufuhrströmungsrichtung von der Durchlassöffnung aus hin zum Schließkörper erzeugt ist. Dadurch wird die Gefahr des Klebeeffektes weiter verringert.
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Auch von Vorteil ist es, wenn die Erhebung (im Querschnitt betrachtet) zur Durchlassöffnung hin zumindest abschnittsweise ansteigt und/oder abfällt. Dann ist die Umschaltzeit zwischen den Ventilstellungen aufgrund der weiter optimierten Fluidzuführung weiter verkürzt.
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In diesem Zusammenhang ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Erhebung zur Durchlassöffnung hin zumindest abschnittsweise kontinuierlich, vorzugsweise geradlinig, konvex oder konkav gebogen / progressiv oder degressiv verlaufend, oder diskontinuierlich ansteigt und/oder abfällt. Dadurch ist die Dichtkontur besonders vielseitig ausformbar.
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Ist die zumindest eine Unebenheit zudem als eine linienförmige Dichtkontur ausgeformt, wird der Klebeeffekt weiter reduziert.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform beträgt die Höhe des ansteigenden Verlaufs der Erhebung kleiner oder gleich 20% der Länge des Ventilsitzbereichs. Alternativ oder zusätzlich überschreitet die Neigung des ansteigenden Verlaufs der Erhebung einen Winkel von 15° nicht. Auf diese Weise kann eine zum plattenförmigen Ventilkörper parallele Strömung bereits bei geringer Verlagerung des plattenförmigen Ventilkörpers erreicht werden. Zugleich wird die Anströmfläche des plattenförmigen Ventilkörpers vergrößert. In einer vorteilhaften Weiterentwicklung überschreitet die Höhe des ansteigenden Verlaufs der Erhebung den Wert von 100 µm (Mikrometer) nicht.
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Desweiteren betrifft die Erfindung eine Spannvorrichtung für einen Endloszugmitteltrieb eines Kraftfahrzeuges, mit einem Rückschlagventil nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Diese Spannvorrichtung ist besonders leistungsfähig einsetzbar.
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Von Vorteil ist es auch, wenn das Rückschlagventil als ein Überdruckventil oder ein Nachfüllventil in der Spannvorrichtung eingesetzt ist. Dadurch lässt sich die Spannvorrichtung besonders effizient betreiben.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist somit ein Ventil, vorzugsweise in Form eines Rückschlagventiles, mit einem konisch geformten Ventilsitz (Ventilsitzbereich) vorgeschlagen. Das Rückschlagventil ist insbesondere für einen Kettenspanner vorbereitet. Erfindungsgemäß wird die hydraulische Adhäsionsneigung / Haftkraft des scheibenförmigen Schließkörpers des Rückschlagventils aufgrund von Quetschströmungen reduziert, um Leerhübe des Kettenspanners zu vermeiden. Erfindungsgemäß werden Maßnahmen zur Unterdrückung dieser Quetschströmung umgesetzt. Erfindungsgemäß ist in dem Rückschlagventil ein Ventilsitz ausgeformt, um die Adhäsionsneigung zu reduzieren. Dabei weist der Ventilsitzbereich einen Spalt (Dichtspalt) auf, um einen Strömungsabriss in Richtung der Fluidförderung / Fluidzufuhr zu unterdrücken.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigt:
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1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Rückschlagventils nach einem zehnten Ausführungsbeispiel, wobei die Erhebung in radialer Richtung nach außen konvex gebogen ansteigt.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Das Ventil
1 ist als ein Plattenventil ausgestaltet. Das Ventil
1 ist für den Einsatz als Nachsaugventil zwischen Zulauf und Hochdruckraum in einer hydraulischen Spannvorrichtung eines Kraftfahrzeuges vorbereitet sowie ausgestaltet. Diese hydraulische Spannvorrichtung ist gemäß der Ausführung der
DE 10 2011 006 601 A1 prinzipiell aufgebaut sowie funktionierend, weshalb der entsprechende Offenbarungsgehalt der
DE 10 2011 006 601 A1 zu dieser Spannvorrichtung als hierin integriert gilt. Diese Spannvorrichtung ist als ein Kettenspanner oder Riemenspanner in einem Zugmitteltrieb (Ketten- oder Riementrieb) einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzt. Das Ventil
1 dient im Einsatz in dieser Spannvorrichtung als ein Überdruckventil, um ein Ablaufen eines Fluids / Hydraulikmittels / Öls in eine Fluidversorgungsleitung zu gewährleisten, nämlich dann, wenn in einem Druckraum / einer Druckkammer zwischen einem Zylinder und einem Kolben der Spannvorrichtung eine bestimmter Höchstdruckwert überschritten wird. Alternativ ist das Ventil
1 auch als Nachfüllventil eingesetzt.
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Das Ventil 1, gemäß der Ausführung als Plattenventil, weist einen Ventilsitzbereich 2 auf, der einen Ventilsitz für einen relativ zu diesem verschiebbaren / verstellbaren plattenförmigen Schließkörper 3 ausformt. Der Schließkörper 3 und der Ventilsitzbereich 2 wirken auf übliche Weise zusammen, sodass in einer ersten Ventilstellung, d.h. in einer geschlossenen Ventilstellung, der Schließkörper 3 dichtend an dem Ventilsitzbereich 2 anliegt / angedrückt ist, und das Fluid / Hydraulikmittel daran gehindert ist, durch eine Durchlassöffnung 4, die in dem Ventilsitzbereich 2 eingebracht ist, über einen Dichtspalt 5 zwischen dem Ventilsitzbereich 2 und dem Schließkörper 3 hindurch zu strömen. Insbesondere weist der Ventilsitzbereich 2 eine umlaufende Dichtkontur 6 auf, die an einem Dichtbereich 9 an dem Schließkörper 3 in dieser geschlossenen Ventilstellung anliegt. In einer zweiten / geöffneten Ventilstellung, wie in 1 dargestellt, in der der Schließkörper 3 relativ zu dem Ventilsitzbereich 2 gegenüber der ersten Ventilstellung verschoben ist, kann ein Fluidstrom wie üblich von der Durchlassöffnung 4 durch den in 1 dargestellten Dichtspalt 5 zwischen dem Schließkörper 3 und der Durchlassöffnung 4 stattfinden.
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Im Ausführungsbeispiel ist umgesetzt, dass entweder der Schließkörper 3 an dem Dichtbereich 9 / um diesen Dichtbereich 9 herum oder der Ventilsitzbereich 2 an der Dichtkontur 6 / um diese Dichtkontur 6 herum mit einer Erhebung 8 versehen ist. Die Erhebung 8 bildet hierbei eine linienförmige Dichtkontur 6 aus, die insbesondere in der geöffneten Ventilstellung linienförmig als ein Grat 14 verläuft. Folglich ist die Dichtkontur 6 des Ventilsitzbereiches 2 an dieser Erhebung 8 unmittelbar ausgestaltet.
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Diese Erhebung 8 ragt prinzipiell von einem im Wesentlichen scheibenförmigen Grundabschnitt 10 des Ventilsitzbereiches 2 (aufweisend die zentrale Durchgangsöffnung 4) in axialer Richtung in Bezug auf die Mittelachse 11 der Durchlassöffnung 4 weg (Höhe der Erhebung). Die Erhebung 8 verläuft durchgängig ringförmig um die Durchlassöffnung 4 herum (d.h. in Umfangsrichtung).
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Desweiteren ist in 1 erkennbar, dass die Dichtkontur 6 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel an einer radialen Außenseite der Erhebung 8 ausgebildet ist. Die Erhebung 8 erweitert sich in radialer Richtung gesehen von innen nach außen geradlinig. Die Erhebung 8 steigt somit radial nach außen hin an, sodass der Abstand zwischen dem Schließkörper 3 und dem Ventilsitzbereich 2 / der Erhebung 8 ebenfalls abnimmt. Somit bildet sich eine konische Form der Erhebung 8 im Querschnitt betrachtet aus. Der Winkel, mit der sich die Erhebung 8 in radialer Richtung erweitert, beträgt relativ zu einer Ebene, auf der die Mittelachse 11 senkrecht / lotrecht steht, ca. 10° bis 15°. Die Erhebung 8 steigt in radialer Richtung nach außen ausschließlich konvex an.
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Die Erhebung 8 ist stets so ausgebildet, dass sich insbesondere in der ersten Ventilstellung der Dichtspalt 5 zwischen dem Schließkörper 3 und dem Ventilsitzbereich 2 ausbildet, der so ausgeführt ist, dass er einen Strömungsabriss bei Erzeugung einer Zufuhrströmung in einer Zuführströmungsrichtung von der Durchlassöffnung 4 aus hin zum Schließkörper 3 oder entgegengesetzt alternativ dazu erzeugt. In Richtung Hochdruckraum schließt sich eine Abrisskante 15 an.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß das Befüllen des Spaltes 5 durch eine nicht plane Fläche des Sitzes 2 oder des Schließkörpers 3 zu erleichtern. Weiterhin wird durch einen linienförmigen Kontakt (Dichtkontur 6 mit Dichtbereich 9) ein Abdichten ermöglicht. Die Kontur 6, 9 von Sitz 2 und/oder Schließkörper 3 ist (zumindest teilweise) nicht parallel ausgeführt. Die Stelle an der sich Schließkörper 3 und Sitz 2 berühren kann liegt entweder außen, innen oder irgendwo dazwischen. Die Kontur der Erhebung 8 kann sowohl geradlinig oder auch beliebig ausgeführt werden.. Der „Klebeeffekt“, durch die Quetschströmung wird so reduziert, dass er nicht mehr zum Tragen kommt. Dadurch, dass die Dichtfläche 6 sich von einem Flächenkontakt auf einen Linienkontakt ändert, verbessert sich die Dichtwirkung weiter. Durch das Vorsehen einer umlaufenden Wulst in beliebiger Form, auf dem Ventilsitz 2 oder dem Schließkörper 3 wird sowohl ein linienförmiger Dichtkontakt 6 als auch ein Mindestabstand zwischen Ventilkörper 3 und Ventilsitz 3 sichergestellt. Durch die Sitzkontur 6 muss ein Ablösen der Strömung in den Spanner rein verhindert werden. Dadurch wird ein maximaler Volumenstrom ermöglicht. Weiterhin ist es ein Ziel, eine möglichst große Fläche des Schließkörpers 3 mit dem Versorgungsdruck zu beaufschlagen, um ein möglichst schnelles Öffnen zu gewährleisten. Im Gegensatz dazu sollte der Eintritt in das Ventil 1 möglichst scharfkantig ausgeführt werden. Die dadurch provozierte Ablösung führt erstens dazu, dass der austretende Volumenstrom in der Zeit des Schließens reduziert wird, zweitens wird durch den durch die Ablösung entstehenden Druckreduzierung die Kraft auf den Schließkörper 3 erhöht und so die Schließzeit verringert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rückschlagventil / Ventil
- 2
- Ventilsitzbereich
- 3
- Schließkörper
- 4
- Durchlassöffnung
- 5
- Dichtspalt
- 6
- Dichtkontur
- 7
- Unebenheit
- 8
- Erhebung
- 9
- Dichtbereich
- 10
- Grundabschnitt
- 11
- Mittelachse
- 14
- Grat
- 15
- Abrisskante
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011006601 A1 [0002, 0021, 0021]
