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Die Erfindung betrifft eine elektro-hydraulische Ventilsteuereinrichtung zum Einstellen der Öffnungs- und Schließstellung wenigstens eines Ventils einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer Leitung zum Führen eines Hydraulikfluids und einem darin angeordneten, fest verbauten Schnellschaltventil.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits elektro-hydraulische Ventilsteuereinrichtungen bekannt. Beispielsweise offenbart die
DE 10 2013 220 555 B4 eine elektrohydraulische Ventilsteuerung zur vollvariablen Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine mit einem rekuperierend wirkenden Hochdruckspeicher. Insbesondere offenbart diese Druckschrift eine hydraulische Ventilsteuerung, welche einen hydraulisch beaufschlagten Nehmerkolben, der einerseits einen Nehmerkolbenraum begrenzt und andererseits ein in Schließrichtung federkraftbeaufschlagtes Gaswechselventil antreibt, und einen Kolbendruckspeicher, dessen Speicherkolbenraum über einen ersten Druckspeicherkanal an den Nehmerkolbenraum angeschlossen ist, umfasst. Bei solch bekannten elektro-hydraulischen Ventilsteuereinrichtungen ist das Schnellschaltventil herkömmlicherweise ortsfest in einem Gehäuse angeordnet, wobei die ortsfeste Verbindung reibschlüssig, vorzugsweise über einen Presssitz, ein Aufklemmen oder ein Aufpressen, durchgeführt wird.
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Darüber hinaus ist ein weiteres bekanntes Schnellschaltventil serienmäßig momentan bei der elektro-hydraulischen Ventilsteuereinrichtung des Automobilzulieferers Schäffler mit der Bezeichnung „UniAir“ geclincht.
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Der Stand der Technik hat jedoch (immer) den Nachteil, dass das Schnellschaltventil der elektro-hydraulischen Ventilsteuereinrichtung fest in der Hydraulikfluidleitung verbaut ist und nicht zerstörungsfrei gewechselt werden kann.
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Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Insbesondere soll ein Schnellschaltventil für eine elektro-hydraulische Ventilsteuereinrichtung bereitgestellt werden, welches, vorzugsweise werkzeuglos, lösbar in der Leitung befestigt werden kann. Mit anderen Worten, es soll eine Möglichkeit zum zerstörungsfreien Austausch des Schnellschaltventils, insbesondere bei der Anwendung in dem „UniAir“-System, geschaffen werden.
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Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Schnellschaltventil über einen Bajonettverschluss in der Leitung gehalten ist.
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Dies hat den Vorteil, dass durch den Bajonettverschluss eine lösbare formschlüssige Verbindung zwischen dem Schnellschaltventil und der Leitung hergestellt werden, was zum einen die Demontage und den Austausch des Schnellschaltventils ermöglicht und zum anderen auch einen sicheren Betrieb der elektro-hydraulischen Ventilsteuereinrichtung gewährleistet.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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Bei einer erfindungsgemäßen elektro-hydraulischen Ventilsteuereinrichtung kann zwischen der Leitung und dem Schnellschaltventil ein Vorspannelement so angeordnet sein, dass es das Schnellschaltventil entgegen einer Einsatzrichtung des Schnellschaltventils in der Leitung drückt. Dabei kann das Vorspannelement als Tellerfeder oder als Axialdichtring ausgebildet sein. Wenn das Vorspannelement als Tellerfeder ausgebildet ist, kann zur Abdichtung des Schnellschaltventils zu der Leitung wenigstens ein Radialdichtring zwischen dem Schnellschaltventil und einer Innenumfangsfläche der Leitung angeordnet sein. So kann sowohl bei Verwendung der Tellerfeder als Vorspannelement, bei welcher zur Abdichtung der wenigstens eine Radialdichtring angeordnet ist, als auch bei Verwendung des Axialdichtrings, welcher das Schnellschaltventil in der Leitung drückt und abdichtet, ein unerwünschtes Ein- oder Ausströmen eines Hydraulikfluids vermieden werden und somit ein sicherer Betrieb gewährleistet werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung kann das Schnellschaltventil der erfindungsgemäßen elektro-hydraulischen Ventilsteuereinrichtung wenigstens eine radial abstehende Nase (Vorsprung) auf einer Außenumfangsfläche des Schnellschaltventils aufweisen, welche eingerichtet ist, in einer Längseinsetznut in einem Schnellschaltventil-Sitzbereich der Leitung (insbesondere der Leitungsinnenseite) geführt und nach dem Einsetzen in einer in Umfangsrichtung verlaufenden Sicherungsnut in dem Schnellschaltventil-Sitzbereich verdreht zu werden. Vorzugsweise können dabei 3 Nasen gleichförmig im Abstand von 120° auf der Außenumfangsfläche des Schnellschaltventils ausgebildet sein.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann das Schnellschaltventil der erfindungsgemäßen elektro-hydraulischen Ventilsteuereinrichtung über ein mit dem Schnellschaltventil in Eingriff stehendes Verriegelungselement, insbesondere einem Splint, gesichert sein, wodurch ein unerwünschtes Bewegen des Schnellschaltventils im Betrieb verhindert wird und somit ein sicherer Betrieb gewährleistet wird.
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Mit anderen Worten betrifft die Erfindung ein Schnellschaltventil für eine elektro-hydraulische Ventilsteuereinrichtung, welches durch einen Verschluss nach Art eines Bajonettverschlusses verbessert wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Teilschnitt eines Schnellschaltventils nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 eine Draufsicht einer Bohrung, in welche das Schnellschaltventil nach dem ersten Ausführungsbeispiel eingesetzt wird,
- 3 eine Querschnittansicht durch die Bohrung entlang der Linie III aus 2, in welche das Schnellschaltventil nach dem ersten Ausführungsbeispiel eingesetzt wird, und
- 4 eine zur Darstellung nach 1 vergleichbarer Teilschnittansicht eines Schnellschaltventils, aber nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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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. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können untereinander ausgetauscht werden.
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1 zeigt schematisch einen Teil eines Schnellschaltventils 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel. Das Schnellschaltventil 1 ist dabei in einer Bohrung 2 (Brickbohrung), welche in einem das Schnellschaltventil 1 aufnehmenden Gehäuse 3 ausgebildet ist, angeordnet. Das Gehäuse 3 ist hier ein Beispiel für eine „Leitung“.
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Die Bohrung 2 in dem Gehäuse 3 ist in 2 und 3 ohne das eingesetzte Schnellschaltventil 1 dargestellt. Dabei ist 2 eine Draufsicht auf die Bohrung 2 in einer Einsetzrichtung (axiale Richtung) des Schnellschaltventils 1 in die Bohrung 2 und 3 eine Schnittansicht durch die Bohrung 2 entlang der Linie III in 2.
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Wie in 3 zu erkennen, weist die Bohrung 2 in dem ersten Ausführungsbeispiel drei Bohrungsabschnitte 2a, 2b, 2c auf, welche in der Einsetzrichtung des Schnellschaltventils 1 in die Bohrung 2 nach einander angeordnet sind. Durchmesser der drei Bohrungsabschnitte 2a, 2b, 2c nehmen in der Einsetzrichtung des Schnellschaltventils 1 von einem Durchmesser Da des ersten Bohrungsabschnitts 2a über einen Durchmesser Db des zweiten Bohrungsabschnitts 2b hin zu einem Durchmesser Dc des dritten Bohrungsabschnitts 2c stufenweise ab. Mit anderen Worten, der Durchmesser Da des ersten Bohrungsabschnitts 2a ist größer als der Durchmesser Db des zweiten Bohrungsabschnitts 2b, welcher wiederum größer als der Durchmesser Dc des dritten Bohrungsabschnitts 2c ist, wobei sich die Durchmesser stufenweise jeweils über zwischen den Bohrungsabschnitten ausgebildeten Absätzen (Rücksprünge) ändern.
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Wie in 2 zu erkennen, sind in dem ersten Ausführungsbeispiel in der Einsetzrichtung des Schnellschaltventils 1 von einer dem ersten Bohrungsabschnitt 2a zugewandten Außenseite drei gleichmäßig in einer Bohrungsumfangsrichtung verteilte Längseinsetznuten 4 ausgebildet. Mit anderen Worten, die Längseinsetznuten 4 sind jeweils unter 120° in der Bohrungsumfangsrichtung verteilt. Die Längseinsetznuten 4 erstrecken sich in dem ersten Ausführungsbeispiel in der Einsetzrichtung des Schnellschaltventils 1, wie in 3 dargestellt, hin zu einer in dem zweiten Bohrungsabschnitt 2b ausgebildeten, in Bohrungsumfangsrichtung umlaufenden Sicherungsnut 5.
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Das Schnellschaltventil 1 weist, wie in 1 dargestellt, einen Ventilhauptteil 6, welcher nicht in der Bohrung 2 aufgenommen ist, und einen in der Bohrung 2 aufgenommenen Ventilbohrungsteil 7 auf. An dem Ventilhauptteil 6 ist ein Einlass (nicht dargestellt in 1) ausgebildet, über welchen ein in einem ersten Fluidraum lagerndes Hydraulikfluid in das Schnellschaltventil 1 einströmt. Ähnlich wie die Bohrung 2, weist der Ventilbohrungsteil 7 einen ersten Ventilbohrungsabschnitt 7a mit einem ersten Ventildurchmesser Dva, einen zweiten Ventilbohrungsabschnitt 7b mit einem zweiten Ventildurchmesser Dvb und einen dritten Ventilbohrungsabschnitt 7c mit einem dritten Ventildurchmesser Dvc auf. Die Ventilbohrungsabschnitte 7a, 7b und 7c sind dabei so ausgebildet, dass diese in der Einsetzrichtung des Schnellschaltventils 1 nach einander angeordnet sind. Dabei ist der erste Durchmesser Dva des ersten Ventilbohrungsabschnitts 7a größer als der zweite Durchmesser Dvb und größer als der dritte Durchmesser Dvc. Im Gegensatz zu der Bohrung 2 ist jedoch der Durchmesser Dvb des zweiten Ventilbohrungsabschnitts 7b kleiner als der Durchmesser Dvc des dritten Ventilbohrungsabschnitts 7c.
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Im Inneren des Schnellschaltventils 1 ist ein Stellglied (nicht dargestellt in 1) angeordnet, welches elektromagnetisch bewegbar ist und einen Fluidweg von dem ersten Fluidraum zu einem zweiten Fluidraum freigeben oder sperren kann. Mit anderen Worten, wenn das Schnellschaltventil 1 den Fluidweg freigibt und somit das Schnellschaltventil 1 in einem geöffneten Zustand ist, kann das Hydraulikfluid von dem ersten Fluidraum durch das Schnellschaltventil 1 zu dem zweiten Fluidraum strömen.
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Auf einer Außenumfangsfläche des ersten Ventilbohrungsabschnitts 7a ist eine umlaufende Nut ausgebildet, in welcher ein Radialdichtring/O-Ring 8 angeordnet ist. An einem dem zweiten Ventilbohrungsabschnitt 7b zugewandten Endabschnitt ist die Außenumfangsfläche des ersten Ventilbohrungsabschnitts 7a gefast, so dass der Durchmesser Dva des ersten Ventilbohrungsabschnitts 7a in der Einsetzrichtung des Schnellschaltventils 1 kontinuierlich auf einen Fasenenddurchmesser verringert wird, bevor über einen Absatz (Rücksprung) der Durchmesser auf den Durchmesser Dvb des zweiten Ventilbohrungsabschnitts 7b abnimmt.
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Auf einer Außenumfangsfläche des zweiten Ventilbohrungsabschnitts 7b sind in dem ersten Ausführungsbeispiel drei gleichmäßig verteilte Öffnungen 9 ausgebildet. Durch diese Öffnungen 9 kann, wenn das Schnellschaltventil 1 in dem geöffneten Zustand ist, das Hydraulikfluid ausströmen und über einen Strömungskanal 10 hin zu dem zweiten Fluidraum strömen. Ein dem dritten Ventilbohrungsabschnitt 7c zugewandter Endabschnitt des zweiten Ventilbohrungsabschnitts 7b ist so ausgestaltet, dass der Außendurchmesser des Schnellschaltventils 1 kontinuierlich von dem Durchmesser Dvb des zweiten Ventilbohrungsabschnitts 7b auf den Durchmesser Dvc des dritten Ventilbohrungsabschnitts 7c ansteigt.
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An einem dem zweiten Ventilbohrungsabschnitt 7b zugewandten Endabschnitt des dritten Ventilbohrungsabschnitts 7c ragen radial von einer Außenumfangsfläche des dritten Ventilbohrungsabschnitts 7c drei gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Nasen (Vorsprung) 11 vor. Wenn das Schnellschaltventil 1 in die Bohrung 2 eingesetzt wird, werden die Nasen 11 zunächst in den jeweiligen Längseinsetznuten 4 geführt, bis die Nasen 11 schließlich an einer in Einsetzrichtung unteren Seite der Sicherungsnut 5 anstoßen. Daraufhin wird das Schnellschaltventil 1 in Umfangsrichtung verdreht, so dass die Nasen 11 in Umfangsrichtung in der Sicherungsnut 5 geführt werden und somit das Schnellschaltventil 1 in der Bohrung 2 halten. Mit anderen Worten, die Nasen 11 des Schnellschaltventils 1 bilden mit den Längseinsatznuten 4 und der Sicherungsnut 5 einen Verschluss des Schnellschaltventils 1 in Form eines Bajonettverschlusses aus.
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Ein dem zweiten Ventilbohrungsabschnitt 7b abgewandter Endabschnitt des dritten Ventilbohrungsabschnitts 7c ist mit einer Fase versehen, so dass der Durchmesser Dvc des dritten Ventilbohrungsabschnitts 7c in der Einsetzrichtung des Schnellschaltventils 1 kontinuierlich auf einen Fasenenddurchmesser verringert wird. Zwischen den beiden Endabschnitten des dritten Ventilbohrungsabschnitts 7c ist auf der Außenumfangsfläche eine umlaufende Nut ausgebildet, in welcher ein weiterer Radialdichtring 8 angeordnet ist.
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Um ein unerwünschtes Lösen des Bajonettverschlusses zu vermeiden, ist zwischen dem Schnellschaltventil 1 und dem Gehäuse 3 eine Tellerfeder 12 angeordnet. Die Tellerfeder 12 liegt dabei in dem ersten Ausführungsbeispiel an einer Endabschlussfläche des Schnellschaltventils 1 und an dem Absatz zwischen dem zweiten Bohrungsabschnitt 2b und dem dritten Bohrungsabschnitt 2c an und drückt die Nasen 11 in der Sicherungsnut 5 entgegen der Einsetzrichtung, so dass eine Bewegung des Schnellschaltventils 1 in und entgegen der Einsetzrichtung verhindert wird.
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Des Weiteren wird das Schnellschaltventil 1 in dem ersten Ausführungsbeispiel nach dem Einsetzen in die Bohrung 2 zusätzlich durch einen Splint (nicht dargestellt in 1) gegen ein unerwünschtes Verdrehen gesichert.
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3 zeigt ein Schnellschaltventil 101 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. Bei dem Schnellschaltventil 101 werden zur Abdichtung zwischen dem Schnellschaltventil 101 und dem Gehäuse 3 anstatt der Radialdichtringe 8 Axialdichtringe 13 verwendet. In dem ersten und dritten Ventilbohrungsabschnitt 7a, 7c des Schnellschaltventils 101 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel sind somit keine umlaufenden Nuten zur Aufnahme der Radialdichtringe 8 ausgebildet. Die Axialdichtringe 13 sind in Nuten, welche jeweils in den Absätzen zwischen dem ersten Bohrungsabschnitt 2a und dem zweiten Bohrungsabschnitt 2b bzw. dem zweiten Bohrungsabschnitt 2b und dem dritten Bohrungsabschnitt 2c ausgebildet sind, angeordnet.
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Analog zu dem ersten Ausführungsbeispiel bilden die Nasen 11 des Schnellschaltventils 101 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel mit der Sicherungsnut 5 des Gehäuses 3 den Bajonettverschluss aus. Wenn das Schnellschaltventil 101 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel in der Bohrung 2 angeordnet ist und somit durch die Nasen 11 in der Sicherungsnut 5 gehalten wird, drücken die Axialdichtringe 13 die Nasen 11 in der Sicherungsnut 5 entgegen der Einsetzrichtung, so dass die Bewegung des Schnellschaltventils 1 in und entgegen der Einsetzrichtung verhindert wird. Mit anderen Worten, die Axialdichtringe 13 übernehmen bei dem Schnellschaltventil 101 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel zusätzlich zu der abdichtenden Wirkung auch die Verspannung der Tellerfeder 12.
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In anderen Worten ausgedrückt, weist das Schaltventil/Schnellschaltventil 1 unter 120° am Umfang verteilt 3 Nasen auf. In der Brickbohrung 2 werden ebenfalls unter jeweils 120° 3 Nuten (Längseinsetznut 4) eingearbeitet, die in einer Ringnut (Sicherungsnut 5) enden. Bei der Montage wird das Schaltventil 1 eingesteckt und verdreht. Die notwendige Abdichtung kann über axiale Dichtringe (Axialdichtring 13) oder radiale Dichtringe (Radialdichtring 8) erfolgen. Beim Einsatz von axialen Dichtringen soll die Vorspannkraft der Dichtringe ausreichen, um ein Lösen der Verbindung zu verhindern. Beim Einsatz von radialen Dichtringen muss eine axiale Kraft erzeugt werden, die das Lösen verhindert. Dies kann entweder durch den Einsatz einer Feder 12 oder durch eine andere vorspannungserzeugende Vorrichtung erfolgen. Anschließend wird über einen Splint die Verbindung gegen Missbrauch gesichert.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 101
- Schnellschaltventil
- 2
- Bohrung/Brickbohrung
- 2a
- erster Bohrungsabschnitt
- 2b
- zweiter Bohrungsabschnitt
- 2c
- dritter Bohrungsabschnitt
- 3
- Gehäuse
- 4
- Längseinsetznut
- 5
- Sicherungsnut
- 6
- Ventilhauptteil
- 7
- Ventilbohrungsteil
- 7a
- erster Ventilbohrungsabschnitt
- 7b
- zweiter Ventilbohrungsabschnitt
- 7c
- dritter Ventilbohrungsabschnitt
- 8
- Radialdichtring
- 9
- Öffnung
- 10
- Strömungskanal
- 11
- Nase/Vorsprung
- 12
- Tellerfeder
- 13
- Axialdichtring
- Da
- Durchmesser des ersten Bohrungsabschnitts
- Db
- Durchmesser des zweiten Bohrungsabschnitts
- Dc
- Durchmesser des dritten Bohrungsabschnitts
- Dva
- Durchmesser des ersten Ventilbohrungsabschnitts
- Dvb
- Durchmesser des zweiten Ventilbohrungsabschnitts
- Dvc
- Durchmesser des dritten Ventilbohrungsabschnitts
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013220555 B4 [0002]
