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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerventil, insbesondere für einen hydraulischen Nockenwellenversteller.
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Steuerventile sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. So offenbart die
DE 10 2009 024 026 A1 ein gattungsgemäßes Steuerventil zur Steuerung von Druckmittelströmen, welches umfasst: ein hohl ausgeführtes Ventilgehäuse mit wenigstens einem Zulaufanschluss, wenigstens zwei Arbeitsanschlüssen und wenigstens einem Ablaufanschluss; einen innerhalb des Ventilgehäuses verschiebbar geführten Steuerkolben, durch welchen positionsabhängig der Zulaufanschluss über wenigstens eine erste Druckmittelleitung mit dem einen oder anderen Arbeitsanschluss verbindbar ist, während der jeweils andere Arbeitsanschluss über wenigstens eine zweite Druckmittelleitung mit dem Ablaufanschluss verbunden ist, wobei der Steuerkolben einen Kolbenhohlraum aufweist und die erste Druckmittelleitung eine dem Zulaufanschluss zugeordnete Zulauföffnung und eine den Arbeitsanschlüssen zugeordnete Ablauföffnung umfasst, die jeweils in den Kolbenhohlraum münden; wenigstens ein die erste Druckmittelleitung in Zulaufrichtung freigebendes, hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil mit einem eine Dichtfläche aufweisenden Schließteil, durch das eine Ventilöffnung verschließbar ist. Das Schließteil ist dabei in Form eines spiral aufgewickelten Federbands ausgebildet und weist einen Lang- und einen Kurzarmabschnitt auf, über die das Schließteil an den Wandungen des Steuerkolbens axial gelagert wird.
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In der Praxis zeigt sich, dass das Federband, insbesondere der Langarmabschnitt, bei Druckbelastungen und Durchströmungen im Steuerkolben um seine Einbaulage herumtaumelt. Dabei begrenzt der Steuerkolbeninnendurchmesser den Raum in dem der Langarmabschnitt je nach Durchströmungssituation herumtaumeln kann. Durch dieses Ausweichen wird das Federband aus der idealen Position verschoben. Die punktuelle Abstützung des Federbands an der Wandung des Steuerkolbens führt infolge der Taumelbewegung bei der Durchströmung zu Deformationen und einem „Abheben“ einer Ecke der äußeren Wicklung. Es kommt nicht nur zu radialen Deformationen des Federbands, sondern auch zu axialen Verschiebungen der Windungen zueinander.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Steuerventil bereitzustellen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Steuerventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die Unteransprüche betreffen jeweils bevorzugte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung, deren jeweilige Merkmale im Rahmen des technisch Sinnvollen frei miteinander kombinierbar sind.
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Das gattungsgemäße Steuerventil ist für einen hydraulischen Nockenwellenversteller eines Kraftfahrzeugs vorgesehen und umfasst einen in einem hohlzylindrisch ausgeführten Ventilgehäuse angeordneten und verschiebbar geführten Steuerkolben mit einem zylindrischen Kolbenhohlraum, in dem ein hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil mit einem eine Dichtfläche aufweisenden Schließteil angeordnet ist, wobei mit dem Schließteil wenigstens eine in dem Steuerkolben radial angeordnete Ventilöffnung verschließbar ist, wobei das Schließteil in Form eines spiral aufgewickelten Federbands ausgeführt ist und ein rinnenförmig ausgestaltetes inneres Ende umfasst, das sich entlang der Längsachse des Schließteils erstreckt und einen sich zu einem ersten axialen Ende des Schließteils erstreckenden Kurzarmabschnitt sowie einen sich zu einem zweiten axialen Ende des Schließteils erstreckenden Langarmabschnitt ausbildet, wobei das Schließteil über beide Armabschnitte an einander gegenüberliegenden axial beabstandeten Wandabschnitten des Steuerkolbens gelagert ist. Erfindungsgemäß ist ein Mittel vorgesehen, das die Lagerung des Langarmabschnitts unterstützt.
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Hierdurch wird die Bewegungsfreiheit des dominierenden Langarmabschnitts des Schließteils eingeschränkt, so dass unzulässig hohe Deformationen des Federbands wirksam vermieden werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante umfasst das Mittel ein Distanzelement in Form einer sich radial nach außen erstreckenden Zunge umfasst, die sich von dem inneren Ende in und/oder gegen die Wickelrichtung erstreckt und den Abstand zur Innenwand des Steuerkolbens reduziert. Die Zunge erstreckt sich hierbei - im Querschnitt betrachtet - kreissegmentförmig und kann unterschiedlich lang ausgeführt sein. So kann beispielsweise eine Variante mit einer langen Zunge die Bewegungsfreiheit über einen größeren Bereich erweitern.
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Grundsätzlich muss das Distanzelement einen sicheren Abstand zum Steuerkolbeninneren gewährleisten, aber gerade so viel Platz lassen, dass ein ungehindertes Bewegen des gesamten Federbands nicht vermieden wird. Hierdurch wird die die Deformation des Federbands durch zu starkes Ausweichen des Langarmabschnitts besonders wirkungsvoll reduziert und das Risiko eines Einhakens vermieden.
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Vorzugsweise ist das Distanzelement im mittleren Bereich des Langarmabschnitts angeordnet.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsvariante umfasst das Mittel einen topfförmig ausgestalteten Einsatz, der an dem Wandabschnitt in dem sich axial erstreckenden Bereich des Langarmabschnitts angeordnet ist und einen im Vergleich zum Innendurchmesser des Steuerkolbens kleineren Innendurchmesser aufweist.
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Das Verhältnis von Bodentiefe des Einsatzes zum Innendurchmesser muss so gewählt werden, dass ein Herausspringen des Endabschnitts des Langarmabschnitts unter allen möglichen Deformationen, Rotationen und Ausweichbewegungen vermieden wird. Die minimal erforderliche Bodentiefe und die Einengung des Bewegungsradius infolge des Innendurchmessers als auch der Dimension des Endabschnitts des Langarmabschnitts stehen dabei in einem geometrischen Zusammenhang. Zusätzlich sind elastische Deformationen zu berücksichtigen.
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Hierdurch wird der freie Bewegungsradius des Langarmabschnitts verringert, so dass die Bewegung des gesamten Federbands wirksam eingeschränkt ist und damit eine unzulässig hohe Deformation des Federbands besonders wirkungsvoll vermieden wird.
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Weitere Vorteile und Merkmale des erfindungsgemäßen Steuerventils ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen, die anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. In dieser zeigen:
- 1 eine Ausführungsvariante eines aus dem Stand der Technik bekannten Schließteils in einer perspektivischen Darstellung,
- 2 die in 1 gezeigte Ausführungsvariante in einer Querschnittsdarstellung gemäß Schnittlinie A-A,
- 3 eine erste Ausführungsvariante eines Teils des erfindungsgemäßen Steuerventils in einer perspektivischen Darstellung,
- 4 die in 3 gezeigte Ausführungsvariante in einer Querschnittsdarstellung gemäß Schnittlinie A-A,
- 5 eine zweite Ausführungsvariante eines Teils des erfindungsgemäßen Steuerventils in einer perspektivischen Darstellung,
- 6 die in 5 gezeigte Ausführungsvariante in einer Querschnittsdarstellung gemäß Schnittlinie A-A, und
- 7 eine dritte Ausführungsvariante eines Teils des erfindungsgemäßen Steuerventils in einer Schnittdarstellung.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Figuren lediglich schematischer Natur sind und ausschließlich dem Verständnis der Erfindung dienen. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch sind die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele prinzipiell frei miteinander kombinierbar.
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Gattungsgemäße Steuerventile sind dem Fachmann aus der
DE 10 2009 024 026 A1 sowie der darin zitierten Druckschriften bekannt, so dass hinsichtlich des genauen Aufbaus und Funktion des vorliegenden erfindungsgemäßen Steuerventils auf diese Veröffentlichungen Bezug genommen wird und nachfolgend lediglich die erfinderischen Modifikationen erläutert werden.
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In 1 ist eine Ausführungsvariante eines aus dem Stand der bekannten Schließteils 1 in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Das Schließteil 1 ist in Form eines spiral aufgewickelten Federbands 2 ausgeführt und umfasst ein rinnenförmig ausgestaltetes inneres Ende 3, das sich entlang der Längsachse des Schließteils 1 erstreckt und einen sich zu einem ersten axialen Ende 4 des Schließteils 1 erstreckenden Kurzarmabschnitt 5 sowie einen sich zu einem zweiten axialen Ende 6 des Schließteils 1 erstreckenden Langarmabschnitt 7 ausbildet. Durch die spiralig aufgewickelte Ausgestaltung weist das Schließteil 1 außenseitig eine Dichtfläche 8 auf, die im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführt ist.
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2 zeigt die in 1 gezeigte Ausführungsvariante nochmals in einer Querschnittsdarstellung gemäß Schnittlinie A-A.
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In 3 ist eine erste Ausführungsvariante eines Teils des erfindungsgemäßen Steuerventils 9 in einer perspektivischen Darstellung gezeigt, wobei das Steuerventil 9 durch die Bezugsziffer lediglich angedeutet wird.
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Das gattungsgemäße Steuerventil 9 ist für einen hydraulischen Nockenwellenversteller eines Kraftfahrzeugs vorgesehen und umfasst einen in einem hohlzylindrisch ausgeführten Ventilgehäuse (nicht dargestellt) angeordneten und verschiebbar geführten Steuerkolben 10 mit einem zylindrischen Kolbenhohlraum 11, in dem ein hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil 12 mit dem die Dichtfläche 8 aufweisenden Schließteil 1 angeordnet ist, wobei mit dem Schließteil 1 wenigstens eine in dem Steuerkolben 10 radial angeordnete Ventilöffnung 13 verschließbar ist. Das Schließteil 1 ist, wie bereits in den 1 und 2 erläutert, in Form eines spiral aufgewickelten Federbands 2 ausgeführt. Wie aus 3 zum Teil erkennbar, ist das Schließteil 1 über beide Armabschnitte 5, 7 bzw. über deren Stirnflächen an einander gegenüberliegenden axial beabstandeten Wandabschnitten 14, 15 des Steuerkolbens 1 gelagert.
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Erfindungsgemäß ist ein Mittel 16 vorgesehen, das die Lagerung des Langarmabschnitts 7 unterstützt. In der vorliegend dargestellten Ausführungsvariante umfasst das Mittel 16 ein Distanzelement 17 in Form einer sich radial nach außen erstreckenden Zunge 18, die sich von dem inneren Ende 3 in und/oder gegen die Wickelrichtung erstrecken kann und den Abstand zur Innenwand 19 des Steuerkolbens 1 reduziert, wie dies anhand des in 4 gezeigten Pfeils 20 symbolisiert wird. Das Distanzelement 17 ist im mittleren Bereich des Langarmabschnitts 7 angeordnet.
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Wie in 4 erkennbar, erstreckt sich die Zunge 18 - im Querschnitt betrachtet - kreissegmentförmig und kann unterschiedlich lang ausgeführt sein. Bei der in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsvariante ist die Zunge 18 kurz ausgebildet, so dass sie mit dem rinnenförmigen Abschnitt des Federbands 2 im Querschnitt einen offenen Kreis ausbildet.
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In den 5 und 6 ist eine zweite Ausführungsvariante eines Teils des erfindungsgemäßen Steuerventils 9 gezeigt. Im Unterschied zu der in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsvariante ist die Zunge 18 lang ausgebildet, so dass sie den rinnenförmigen Abschnitt des Federbands 2 im Querschnitt teils umgibt. Die Variante mit einer langen Zunge 18 erweitert die Bewegungsfreiheit über einen größeren Bereich.
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In 7 ist eine dritte Ausführungsvariante eines Teils des erfindungsgemäßen Steuerventils 9 dargestellt. Im Unterschied zu der ersten und zweiten Ausführungsvariante umfasst das Mittel 16 einen topfförmig ausgestalteten Einsatz 21, der an dem Wandabschnitt 14 des Steuerkolbens 1 angeordnet ist. Wie anhand von 7 erkennbar, weist der Einsatz 21 einen im Vergleich zum Innendurchmesser des Steuerkolbens 1 kleineren Innendurchmesser auf, wie dies anhand der Pfeile 22, 23 symbolisiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schließteil
- 2
- Federband
- 3
- inneres Ende
- 4
- erstes axiales Ende
- 5
- Kurzarmabschnitt
- 6
- zweites axiales Ende
- 7
- Langarmabschnitt
- 8
- Dichtfläche
- 9
- Steuerventil
- 10
- Steuerkolben
- 11
- Kolbenhohlraum
- 12
- Rückschlagventil
- 13
- Ventilöffnung
- 14
- Wandabschnitt
- 15
- Wandabschnitt
- 16
- Mittel
- 17
- Distanzelement
- 18
- Zunge
- 19
- Innenwand
- 20
- Pfeil
- 21
- Einsatz
- 22
- Pfeil
- 23
- Pfeil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009024026 A1 [0002, 0017]
