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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einem Ventilgehäuse, wenigstens einem Kolben, und zumindest einer Feder, mit den Merkmalen:
- - der Kolben und das Ventilgehäuse sind zueinander koaxial auf einer gedachten Ventilachse angeordnet, wobei die Ventilachse in eine erste axiale Richtung sowie in eine zur ersten axialen Richtung entgegengesetzte zweite axiale Richtung axial ausgerichtet ist,
- - der Kolben ist gegen Federkräfte der Feder axial beweglich in dem Ventilgehäuse aufgenommen,
- - eine für Strömungsmittel durchlässige erste Öffnung des Ventilgehäuses ist dem Kolben zugewandt und durch den Kolben verschließbar.
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Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Regelung von Drücken eines Strömungsmittels in einem Fahrzeuggetriebe mit dem Ventil und eine Vorrichtung zur Sicherung des Ventils in einem Bauteil des Fahrzeuggetriebes.
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Hintergrund der Erfindung
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In
JP2010261569 A2 ist ein Ventil der Gattung offenbart. Das Ventilgehäuse ist in ein massives Gehäuse eingeschraubt oder eingepresst. Das Ventilgehäuse weist eine quer zur Ventilachse gerichtete Öffnung für den Durchgang eines Strömungsmittels durch das Ventil auf. Ein weiteres Ventil der Gattung ist in
JP2014181765 A2 offenbart. Das Ventilgehäuse dieses Ventils ist aus Blech gefertigt und weist mehrere am Umfang gleichmäßig verteilte Queröffnungen auf. Über die Queröffnungen wird im Zusammenwirken mit einem massiven Gehäuse ein Bypass für einen Betriebszustand geschaffen, in welchem der Kolben des Ventils in einer Mittelstellung steht und das Ventil geöffnet ist. In diesem Betriebszustand kann ein Strömungsmittel aus einem Kanal über die stirnseitige Öffnung des Ventils und über dem Bypass zu einem weiteren Kanal an der Rückseite des Ventils fließen. Der Ventilsitz ist koaxial zwischen dem Kanal und dem weiteren Kanal ausgebildet. Damit das Strömungsmittel unter Druck nur über dem Bypass fließt, ist eine druckdichte Dichtung jeweils stirnseitig- und endseitig zwischen dem Ventilgehäuse und dem Ventilsitz bzw. dem jeweiligen Kanal angeordnet. Die Vorbereitung des Ventilsitzes für Ventile nach dem Stand der Technik in dem massiven Gehäuse ist sehr aufwendig.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ventil zu schaffen, mit dem die zuvor genannten Nachteile vermieden werden und durch welches die genannten Anforderungen mit einfachen und kostengünstigen Maßnahmen umgesetzt werden können.
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Die Aufgabe ist mit einem Ventil nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Außerdem ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Ventil vorgesehen.
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An dem Ventilgehäuse ist wenigstens ein sich der ersten Öffnung anschließendes Ausgleichselement mit einem axialen Abstandshalter befestigt, welches in eine mit der Ventilachse gleichgerichtete Richtung von dem Ventilgehäuse axial absteht.
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Ventile werden in Sitze von Durchgangsbohrungen oder in Sacklöcher eingesetzt. Die Ventile müssen auch in axiale Richtung in diesen Sitzen axial gesichert sein. Darüber hinaus ist oft auch stirnseitig ein dichtender Sitz des Ventils erforderlich. Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass ein einmal in Standardabmessungen gestaltetes und hergestelltes Ventil in verschiedenen Getrieben eingesetzt werden kann, auch wenn sich die Bohrungen oder Kanäle, in denen das Ventil eingesetzt ist, hinsichtlich ihrer Länge unterscheiden oder wenn sich die Axialanschläge für die Ventile bzw. die stirnseitigen Dichtsitze nur schwer im unmittelbaren Kontakt mit dem Ventil verwirklichen lassen. Wenn ein Abstand zwischen der Stirnseite des Ventils und einem axialen Anschlag oder einem Dichtsitz verbleibt, kann dieser vorteilhaft mit dem Ausgleichselement bzw. mit dem Abstandshalter des Ausgleichselements überbrückt werden. Die Länge des Abstandshalters ergibt sich dann aus der Differenz zwischen der Länge des Ventils und den beiden Axialanschlägen stirnseitig und rückseitig des Ventils bzw. dem Abstand der Axialposition der Stirnseite des Ventils zum Dichtsitz. Aufwändige Vorbereitungen von Ventilsitzen, welche gewöhnlich gebohrt bzw. gefräst und geschliffen werden müssen, entfallen. Dies, weil der Abstandshalter hinsichtlich seiner Gestalt nach Belieben den entsprechenden Anforderungen angepasst werden kann. Die Gehäusebohrung für den Ventilsitz im Gehäuse kann mit lediglich mit recht groben Toleranzen eingebracht werden.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Ausgleichselement wenigstens einen quer zur Ventilachse ausgerichteten ersten Kragen aufweist, von welchem wenigstens der mit der Ventilachse gleichgerichtete Abstandshalter axial hervorsteht. Ein erster Kragen verläuft radial außenseitig des Ventils um die Öffnung und der Abstandshalter steht von einem radial außen liegenden Rand des Kragens ab. Der Kragen dient demnach vorteilhaft als Basis für den Abstandshalter und kann außerdem als Radialführung des Ventils in dem Ventilsitz benutzt werden und/oder kann zugleich, wie eine Ausgestaltung der Erfindung vorsieht, als Halter für einen Dichtring eingesetzt werden. Die Vorbereitung von Dichtsitzen in massiven Gehäusen entfällt dam it.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Abstandshalter einen sich axial erstreckenden hohlzylindrischen Abschnitt aufweist, welcher in einer mit der Ventilachse gleichgerichteten axialen Richtung von dem Ventilgehäuse bzw. von dem Kragen absteht. Der hohlzylindrische Abschnitt umgibt die erste Öffnung umfangsseitig und ist konzentrisch zur Ventilachse ausgebildet. Ein Ausgleichselement derartiger Bauart lässt sich einfach und kostengünstig aus einer flachen Ronde aus Blech durch Kaltumformen ziehen. Der beim Ziehen benutze Kragen bildet den ersten Flansch und der durchgestellte Teil den hohlzylindrischen Abschnitt, wodurch gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ohne hohen Aufwand ein einteilig-einmaterialig aus dem ersten Kragen und dem hohlzylindrischen Abschnitt geformtes Gebilde ergibt. Über den Durchmesser des hohlzylindrischen Abschnitts kann sich an gegebene Durchmesser von Kanälen oder Ventilsitzen adaptiv angepasst werden. Das Ausgleichselement fungiert diesem Fall als Durchmesser-Adapter und kann wahlweise auch zugleich als axialer Abstandshalter angewendet werden. Dadurch kann das Ventil in Standardabmessungen in verschiedenen Anwendungen mit verschiedenen Einbaumaßen des Gehäuses eingesetzt werden. Es muss lediglich das Ausgleichselement an die speziellen Einbaubedingungen angepasst werden. Mit einer derartigen Lösung ist demnach auch eine für jede Anwendung angepasste aufwändige individuelle Auslegung der Ventile und die damit verbundene Teilevielfalt sowie die damit verbundene aufwändige Lagerhaltung beim Hersteller des Ventils vermieden. Die Einzelteile und das Ventil lassen sich vorteilhaft ein in großer Stückzahl kostengünstig herstellen.
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Mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ausgleichselement formschlüssig und dabei unlösbar an dem Ventilgehäuse befestigt ist. Auf die Befestigung durch Stoffschluss wie Schweißen wird verzichtet. Wärmeverzug und Verschmutzung durch Schweißspritzer werden im zuletzt genannten Fall vermieden.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein ringförmiger Grundkörper des Ausgleichselements in die erste Öffnung axial eingreift sowie einen Rand der ersten Öffnung axial an mindestens einer Stelle hintergreift. Die erste Öffnung des Ventils und deren Rand werden als Basis für die Befestigung des Ausgleichselements genutzt, wodurch die Befestigung des Ausgleichselements vereinfacht ist und keinen zusätzlichen Bauraum beansprucht. Auf diese Weise ist das Ausgleichselement zumindest in einer axialen Richtung gesichert, da der Rand einen axialen Hinterschnitt bildet. Die jeweilige Kontur des Ausgleichselements ragt dabei in radialer Richtung über den Öffnungsquerschnitt der ersten Öffnung hinaus. Das Ausgleichselement ist je nach Verwendung von wenigstens einem oder zwei Hinterschnitten in axiale Richtungen auf einfache Weise unverrückbar gehalten.
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Ein besonderer Vorteil ergibt sich mit Sicht auf die zuvor genannte Ausgestaltung, wenn Kaltumformen als Verfahren zur Befestigung des Ausgleichselements am Ventilgehäuse angewendet wird. Dafür sind an dem Grundkörper der erste Kragen und ein zweiter Kragen ausgebildet. Der erste Kragen ist radial nach außen von der Ventilachse weg gerichtet und einteilig mit dem Abstandshalter versehen. Er hintergreift dabei den Rand der ersten Öffnung außenseitig des Ventils axial. An der anderen Seite der Ventilöffnung bzw. der Stirnseite des Ventilgehäuses ist durch Umformen ein zweiter Kragen ausgebildet, welcher radial von der Ventilachse weg geneigt gerichtet verläuft und dabei den Rand im Inneren des Ventils axial hintergreift.
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Die Verbindung zwischen dem Ausgleichselement und dem Ventilgehäuse weist also keinen Stoffschluss auf. Über die unlösbare Formschlussverbindung können das Ventilgehäuse und das Ausgleichselement miteinander verschnappt, ineinander eingehakt oder über plastische Verformung entweder des Ausgleichselements und/oder von Bereichen des Ventilgehäuses ineinandergreifend aneinander befestigt werden. Dabei ist nicht ausgeschlossen, dass eine Kraft-Formschluss-Verbindung ausgebildet ist. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Rand des Ventilgehäuses einen integral mit dem Ventilgehäuse ausgebildeten hohlzylindrischen Abschnitt aufweist, welcher die erste Öffnung umgibt. Die Gestaltung des hohlzylindrischen Abschnitts bietet mehr Möglichkeiten, die Formschlussverbindung mit dem Ausgleichselement zu gestalten. Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, dass der hohlzylindrischen Abschnitt im Durchmesser gegenüber dem Außendurchmesser des Ventils radial abgesetzt ist, d. h., dass ein erster Außendurchmesser des hohlzylindrischen Abschnitts kleiner als ein zweiter Außendurchmesser der außenzylindrischen Außenkontur des Ventilgehäuses und größer als ein erster Innendurchmesser der Öffnung des hohlzylindrischen Abschnitts und/oder der ersten Öffnung ist. Eine derartige Anordnung macht es möglich, den Grundkörper des Ausgleichselements formschlüssig auf den Ventilkörper aufzusetzen, ohne dass dieser radial über die Außenkontur des Ventilgehäuses hinausragt.
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Der erste Kragen ist radial nach außen von der Ventilachse weg gerichtet und kann zum Beispiel durch plastisches Umformen eines Rohr- oder Flachblechrohlings des Ausgleichselements in diese Richtung umgelegt werden. Von dem Kragen steht dann beispielsweise ein hohlzylindrischer Abschnitt axial ab, dessen axiale Abmessung im Wesentlichen der Länge der axial auszugleichenden Distanz angepasst ist. Der zweite Kragen ist radial nach außen von der Ventilachse weg gerichtet und hintergreift dabei den Rand im Inneren des Ventils axial - also an der anderen, d. h., im Inneren des Ventils liegenden Seite der ersten Öffnung. Das Ausgleichselement ist so auf einfache Weise formschlüssig am Rand der ersten Öffnung in beide axiale Richtungen gehalten. Die Kragen werden vorzugsweise durch plastisches Umformen von einem Rohling des Ausgleichselements, welcher bevorzugt aus Stahlblech hergestellt ist, erzeugt. Alternativ ist das Ausgleichselement nur lose formschlüssig in die Öffnung des Ventilgehäuses eingesetzt oder am Rand aufgesetzt.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht im vorgenannten Sinne vor, dass ein zweiter Innendurchmesser des zumindest innen um die Ventilachse rotationssymmetrisch ausgebildeten Grundkörpers kleiner ist als der erste Innendurchmesser der ersten Öffnung und/oder des hohlzylindrischen Abschnitts. Mit anderen Worten: die erste Öffnung ist im Durchmesser so gestaltet, dass das Ausgleichselement in die erste Öffnung eingesetzt werden kann. Der Sitz des Ausgleichselements beansprucht radial nach außen hin weniger Platz, da der Grundkörper des Ausgleichselements innerhalb der Öffnung und/oder des hohlzylindrischen Abschnitts befestigt bzw. in diese eingesetzt ist.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass am Rand der ersten Öffnung ein Ventilsitz ausgebildet ist, wobei die erste Öffnung durch den an dem Ventilsitz anliegenden Kolben verschließbar ist. Unter Ventilsitz ist ein zumindest zeitweise dichtender Anschlag des Kolbens in der Nähe der ersten Öffnung, also beispielsweise einer Einlassöffnung des Ventils, zu verstehen. Der Ventilsitz ist eine mit einer Geometrie einer Kante oder Fläche des Kolbens dichtend korrespondierende Ringfläche. Die Ringfläche ist zum Beispiel an dem Ausgleichselement, zum Beispiel bevorzugt an dem zweiten Kragen, ausgebildet. Das hat den Vorteil, dass auch Dichtsitze an unterschiedliche Anwendungen angepasst variabel gestaltet werden können, ohne dass das Grunddesign des Ventilgehäuses und damit dessen Fertigung von der Art des Dichtsitzes beeinflusst wird. Es sind größere Losgrößen des Ventilgehäuses herstellbar. Die Herstellung ist damit kostengünstig. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht alternativ dazu vor, dass der Ventilsitz direkt an dem Material des Ventilgehäuses ausgebildet ist. Das Ventilgehäuse kann als Press- und/oder Ziehteil kostengünstig aus Blech hergestellt werden. Der Werkstoff des Blechs ist bevorzugt Stahl. Die Ausbildung des Ventilsitzes kann dabei ohne zusätzlichen Aufwand in den Press- bzw. Ziehprozess integriert werden.
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Das Ausgleichselement weist wahlweise wenigstens einen quer zur Ventilachse gerichteten radialen Vorsprung auf. Der Vorsprung kann beispielsweise in einer Formschlussverbindung beim späteren Einbau in ein Fahrzeuggetriebe zur Lageorientierung und/oder zur Lagesicherung des Ventils eingesetzt werden. Alternativ weist das Stützelement einen radialen oder axialen Vorsprung zur Lageorientierung und/oder zur Lagesicherung des Ventils auf, welche mit einer Struktur des Getriebegehäuses formschlüssig korrespondiert.
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Deshalb ist in diesem Zusammenhang eine Vorrichtung zur Regelung von Drücken eines Strömungsmittels in einem Fahrzeuggetriebe vorgesehen. Die Vorrichtung ist aus einem Abschnitt eines Getriebebauteils, aus zumindest einem ersten Kanal und einem zweiten Kanal sowie aus dem Ventil gebildet. Mittels des Ausgleichselements wird eine axiale Distanz zwischen dem Ventil und einem Getriebebauteil ausgeglichen und dabei das Ventil zu dem Getriebebauteil axial auf Abstand gehalten.
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Das Ausgleichselement kann vorteilhaft als Einzelteil hergestellt und dann formschlüssig am Ventilgehäuse befestigt werden. Es ist zum Beispiel dadurch möglich, den axialen Abstand des Ventils zu einem Gehäuseabschnitt oder Bauteil der Vorrichtung zu verändern, ohne dass am Ventil selbst geändert werden muss. Dies ist von Vorteil, weil das Ventil, wie anfangs schon erwähnt, in Standardabmessungen hergestellt werden kann und nur durch Änderung der Abmaße des Ausgleichselements an verschiedener Einbaubedingungen adaptiert werden kann.
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Außerdem können, für den Fall, dass ein radialer Vorsprung zur Lageorientierung des Ventils beim Einbau in die Vorrichtung erforderlich wird, lediglich wahlweise das Ausgleichselement oder das Stützelement oder dessen Ausrichtungen geändert werden und an die spezifischen Besonderheiten der sich unterscheidende Einbausituationen angepasst werden. Das Ventil oder das Ventilgehäuse selbst braucht diesbezüglich nicht an die geänderte Einbausituation angepasst werden. Ein einheitliches Design des Ventils bzw. Ventilgehäuses kann dadurch für verschiedene Anwendungsfälle und Lageorientierungen verwendet werden. Die Fertigung des Ventilgehäuses kann in größeren Losen und damit kostengünstig vorgenommen werden. Die relativ hohen Werkzeugkosten zur Herstellung des Ventilgehäuses müssen nur einmal aufgebracht werden. Für das Ausgleichselement und/oder Stützelement notwendige Werkzeuge können kostengünstig und einfach auch für die Herstellung von geringen Losgrößen gestaltet werden. Durch eine entsprechende Wahl der Formschlussverbindung können das Ausgleichselement oder das Stützelement in beliebigen Positionen um die Ventilachse am Ventilgehäuse befestigt werden. Die unlösbare Formschlussverbindung bzw. das Widerlager als Verdrehsicherung sichern eine solide um die Ventilachse bzw. auf dem Ventilgehäuse in Umfangsrichtung nicht verdrehbare Halterung ab.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in dem Ventilgehäuse wenigstens eine für die Strömungsmittel durchlässige zweite Öffnung ausgebildet ist. Die zweite Öffnung ist zumindest teilweise durch den Kolben verschließbar. Die Ventilachse verläuft in die axialen Richtungen durch die erste Öffnung, d. h., die erste Öffnung ist axial ausgerichtet. Die zweite Öffnung ist radial von der Ventilachse entfernt und demnach quer zur Ventilachse ausgerichtet (Queröffnungen). Es sind alternativ auch mehrere am Umfang verteilte zweite Öffnungen (Queröffnungen) im Ventilgehäuse vorgesehen.
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Die Erfindung sieht in diesem Zusammenhang die Vorrichtung zur Regelung von Drücken eines Strömungsmittels in einem Fahrzeuggetriebe vor. Die Vorrichtung ist aus einem Abschnitt eines Getriebebauteils, aus zumindest einem ersten Kanal und einem zweiten Kanal sowie aus dem Ventil gebildet und weist außerdem wahlweise eine Vorrichtung zur Sicherung des Ventils bzw. zur lageorientierten Montage in dem Getriebebauteil auf. Der erste Kanal führt in dem Abschnitt des Getriebebauteils zu der ersten Öffnung und die zweite Öffnung mündet in den zweiten Kanal. Der an dem Ausgleichselement, oder wie in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, der an dem Stützelement ausgebildete Vorsprung greift in eine Ausnehmung des Getriebebauteils ein oder stützt sich in Drehrichtung an einem Widerlager ab. Die Vorrichtung zur Sicherung eines Ventils im Getriebebauteil gegen Verdrehen und zur Positionierung und Fixierung der Lage der Öffnungen des Ventils zu Kanälen im Getriebebauteil ist dabei vorzugsweise lediglich durch wenigstens einen Vorsprung an dem Stützelement und ein entsprechendes Widerlager am Getriebebauteil gebildet.
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Durch die lageorientierte Montage ist zum Beispiel sichergestellt, dass die zweite Öffnung und der zweite Kanal exakt zueinander ausgerichtet werden. Das ist insbesondere dann von Vorteil, wenn, wie mit einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, die erste Öffnung und der Kolbenboden koaxial der Ventilachse angeordnet und dabei aber die zweite Öffnung in dem Ventilgehäuse quer zur ersten Öffnung ausgerichtet ist. Die durch den wenigstens einen Vorsprung und das Wiederlager gebildete Verdrehsicherung zwischen dem Ventil und dem Getriebebauteil ist vorteilhaft an der Rückseite des Ventilgehäuses und sich axial an das Stützelement anschließend ausgebildet, welche zum Beispiel ein Widerlager in Form eines Vorsprungs an dem Getriebebauteil ist.
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Das Ventil ist mit einem hülsenförmig ausgebildeten Ventilgehäuse versehen, welches durch einen zur Ventilachse konzentrisch ausgerichteten Hülsenmantel und einen radial in Richtung der Ventilachse ausgerichteten sowie um die erste Öffnung verlaufenden Rand aus dem Blech aufweist. Der Ventilsitz ist direkt in den Rand aus Blech geprägt. Eine derartige Lösung lässt sich sehr kostengünstig herstellen. Eine kostenaufwändige spanabhebende Bearbeitung eines Ventilsitzes entfällt.
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Der Kolben ist hülsenförmig mit einem hohlzylindrischen Kolbenmantel und einem den Kolben an einer Seite verschließenden Kolbenboden ausgebildet, wobei die Feder axial von dem Kolbenmantel umgeben und axial innen im Kolben an dem Kolbenboden abgestützt ist. Der Kolben ist vorzugsweise aus Blech gefertigt. Der Kolbenboden ist entsprechend dünnwandig. Gegenüber massiv ausgebildeten Kolben steht somit mehr axialer und Bauraum im Inneren des Kolbens für die Feder zur Verfügung, da die Feder axial in den Kolben eintaucht und rückseitig der zur ersten Öffnung gewandten Fläche des Kolbenbodens abgestützt ist. Dadurch bestehen mehr Möglichkeiten für die Auswahl und Auslegung der Feder. Die die Feder kann auch aus mehreren parallel oder in Reihe geschalteten Federn bestehen.
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Die zweite Öffnung oder mehrere dieser ist/sind quer zur ersten Öffnung ausgerichtet und in ein aus Blech hergestelltes Ventilgehäuse, vorzugsweise durch Stanzen eingebracht. Die Mittenachse der Öffnung verläuft in radialer Richtung senkrecht zur Ventilachse. Das Ventilgehäuse lässt sich einfach und kostengünstig herstellen.
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Der Kolben ist über den Kolbenmantel axial beweglich in dem Ventilgehäuse sowie radial in dem Ventilgehäuse zentriert geführt. Dadurch ergibt sich vorteilhaft eine im Wesentlichen druckdichte und zugleich axial bewegliche Führung des Kolbens im Ventilgehäuse, insbesondere dann, wenn das Radialspiel, mit dem der Kolben radial im Gehäuse zentriert ist, sehr gering ist. Die Gleitflächen, d. h., die Durchmesser der innenzylindrischen Fläche des Ventilgehäuses und der außenzylindrischen Fläche des Kolbens können beim Ziehen dieser Bauelemente spanlos aus Blech ohne spanabhebende Nachbearbeitung sehr genau eingestellt werden. Gegebenenfalls sind Gleitbeschichtungen auf den Oberflächen der Bauelemente vorteilhaft.
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Der Kolben ist gegen die Federkräfte der Feder aus einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung axial beweglich in dem Ventilgehäuse geführt. In der Schließstellung des Kolbens ist die erste Öffnung durch den Kolbenboden verschlossen und die zweite Öffnung zumindest teilweise durch den Kolbenmantel. In der Öffnungsstellung hat der Kolbenboden vom Ventilsitz abgehoben. Wenigstens eine Kante oder eine Kontur des Kolbens gibt dabei analog einer Steuerkante die zweite Öffnung frei, so dass eine für Strömungsmittel durchgängige Verbindung zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung ausgebildet ist. Dabei ist das der ersten Öffnung axial gegenüberliegende offene Ende des Ventilgehäuses sowohl in der Schließstellung als auch in der Öffnungsstellung durch den Kolben abgedichtet, dies vorbehaltlich eines durch Radialspiel bedingten Leckspalts durch den Kolben gegenüber dem Strömungsmittel.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels eines Ventils 1 beschrieben.
- 1 zeigt ein als Druckausgleichsventil ausgeführtes Ventil 1 in einem Längsschnitt entlang der Ventilachse. Das Ventil 1 ist in eine Vorrichtung 37 zur Regelung von Drücken eines Strömungsmittels in einem Fahrzeuggetriebe eingesetzt dargestellt. Das Ventil 1 ist in diesem Fall als ein Druckausgleichsventil ausgeführt und in der Vorrichtung 37 zur Regelung von Drücken eines Strömungsmittels verbaut sowie mit einer Vorrichtung zur Sicherung des Ventils bzw. Druckausgleichsventils in einem Getriebebauteil gesichert.
- 2 zeigt das in 1 markierte Detail Z des Ventils 1 in einer nicht maßstäblichen vergrößerten Darstellung.
- 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ausgleichselements 24 in einer Gesamtansicht.
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1 - Die Vorrichtung 37 zur Regelung von Drücken eines Strömungsmittels in einem Fahrzeuggetriebe ist aus wenigstens einem Abschnitt eines Getriebebauteils 20, einem ersten Kanal 30 einem zweiten Kanal 38, aus dem Ventil 1, aus einem dritten Kanal 39 sowie aus einer Vorrichtung 34 zur Sicherung des Ventils 1 gegen Verdrehen in dem Getriebebauteil 20 gebildet. Das Ventil 1 sitzt in einer Durchgangsbohrung 35, deren Durchmesser gleich dem des ersten Kanals 30 oder größer bzw. kleiner als der des ersten Kanals 30 ist. Der erste Kanal 30 führt zur ersten Öffnung 8 des Ventils 1. Die zweite Öffnung 10 ist zu dem zweiten Kanal 38 so ausgerichtet, dass diese in den zweiten Kanal 38 mündet. Das Ventil 1 ist über die Außenkontur 29 in die Durchgangsbohrung 35 des Getriebebauteils 20 eingepresst bzw. mit einer Übergangspassung oder einem Ringspalt eingesetzt. Der dritte Kanal 39 schließt sich an die Rückseite des Ventils 1 an.
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Das Ventil 1 weist ein Ventilgehäuse 2, einen Kolben 3, ein Stützelement 4 und eine Feder 5 auf. Das Ventilgehäuse 2 und der Kolben 3 sind im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet und koaxial zu der Ventilachse 6 angeordnet. Die Ventilachse 6 ist axial ausgerichtet. Der Kolben 3 ist axial beweglich aber radial eng mit wenig radialem Spiel in dem Ventilgehäuse 2 geführt und mit einem Kolbenmantel 9 sowie einen Kolbenboden 7 versehen. Der Kolbenmantel 9 ist hohlzylindrisch ausgebildet und koaxial zur Ventilachse 6 ausgerichtet und erstreckt sich von dem Kolbenboden 7 aus in Richtung des Stützelements 4.
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Das Ventilgehäuse 2 und der Kolben 3 sind hülsenförmigen Bauelemente, die vorzugsweise aus flachem Blechmaterial kalt geformt, d. h., gezogen und gestanzt, werden. Die Feder 5 ist eine Druckfeder und axial in die eine Richtung an dem Kolbenboden 7 des Kolbens 3 und in die andere axiale Richtung an dem Stützelement 4 so abgestützt, dass die Feder 5 axial zwischen dem Kolbenboden 7 und dem Stützelement 4 eingespannt ist. Das Stützelement 4 greift mit Vorsprüngen 28 in eine Umfangsnut 21 des Ventilgehäuses 2 ein und ist dort durch die Federwirkung der Vorsprünge 28 fest abgestützt. Der Kolben 3 ist aus einer dargestellten Schließstellung gegen die Wirkung der Federkräfte der Feder 5 axial in eine nicht dargestellte Öffnungsstellung beweglich. Der Kolbenboden 7 weist einen kleineren Außendurchmesser auf als der Kolbenmantel 9.
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Das hülsenförmig ausgebildete Ventilgehäuse 2 ist mit einer für Strömungsmittel durchlässigen ersten Öffnung 8 und an seinem Ventilgehäuse 2 mit einer zweiten Öffnung 10 versehen. Die erste Öffnung ist kopfseitig des Ventils 1 an dem Ventilgehäuse 2 ausgebildet, koaxial zur Ventilachse 6 angeordnet und senkrecht von der Ventilachse 6 durchstoßen. Die zweite Öffnung 10 ist quer zur ersten Öffnung 8 ausgerichtet, d. h., dass sich die zweite Öffnung 10 mit radialem Abstand zur Ventilachse 6 in axialer Richtung erstreckt.
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An der Rückseite des Druckausgleichventils 1 sitzt das Stützelement 4 in dem Ventilgehäuse 2. Das Stützelement 4 ist analog eines Zackenrings federelastisch ausgebildet und weist an einem Grundkörper 31 mehrere am Umfang verteilte zackenartig ausgebildete der Vorsprünge 28, einen Vorsprung 23 sowie einen Vorsprung 42 auf. Eine Formschlussverbindung ist durch die Vorsprünge 28 und die Umfangsnut 21 gebildet, wobei die Vorsprünge 28 radial in die Umfangsnut 21 eingeschnappt sind und das Stützelement 4 dadurch axial in dem Ventilgehäuse 2 abgestützt ist. Der Grundkörper 31 dient als axiale Stütze und radiale Zentrierung sowie Führung der Feder 5.
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1 - Die Vorrichtung 34 zur Sicherung des Ventils 1 gegen Verdrehen in dem Getriebebauteil 20 ist wie folgt aufgebaut: An dem Grundkörper 31 steht im Wesentlichen in eine mit der Ventilachse 6 gleichgerichtete axiale Richtung mindestens ein weiterer Vorsprung 23 hervor. Dieser Vorsprung 23 wird bei der Herstellung des Zackenrings zunächst identisch mit den Vorsprüngen 28 ausgebildet und dann im Anschluss in die axiale Richtung weisend abgewinkelt. Der Vorsprung 23 schlägt an einem Widerlager 26 in Form eines Vorsprung s 44 des Getriebebauteils 20 so an, dass ein Verdrehen des Stützelements 4 um die Ventilachse 6 nicht möglich ist. Ein weiterer Vorsprung 42 greift in eine Ausnehmung 43 des Ventilgehäuses 2 ein, wodurch eine Verdrehsicherung des Ventilgehäuses 2 gegenüber dem Stützelement 4 geschaffen ist. Dargestellt ist nur ein Vorsprung 23. Es ist aber beispielsweise auch möglich, dass zwei der Vorsprünge 23 an dem Stützelement ausgebildet sind und diese zum Beispiel in Umfangsrichtung zu einer Seite und zu einer anderen Seite des Vorsprungs 42 benachbart an dem Stützelement 4 ausgebildet sind. Durch eine derartige Verdrehsicherung ist abgesichert, dass zum einen das Stützelement 4 sich im Ventilgehäuse 2 nicht verdrehen kann und zum anderen, dass beim Einbau des Ventils 1 in die Vorrichtung 37 der Vorsprung 23 gegenüber einem am Getriebebauteil 20 ausgebildeten Vorsprung 44 genau positioniert und in dieser Position gehalten ist. Über die Position des Vorsprungs 23 wiederum ist die exakte Ausrichtung der zweiten Öffnung 10 gegenüber dem zweiten Kanal 38 abgesichert. Durch diese Vorrichtung ist abgesichert, dass die zweite Öffnung 10 und der zweite Kanal 38 zweifelsfrei zueinander ausgerichtet sind und eine für Strömungsmittel durchlässige Verbindung zwischen dem ersten Kanal 30 über das Ventil 1 zu dem zweiten Kanal 38 gewährleistet ist. Die Vorrichtung 34 zur Sicherung des Ventils 1 gegen Verdrehen in dem Getriebebauteil 20 ist also einerseits durch den Vorsprung 23 des Stützelements 4 und durch ein an Getriebebauteil 20 ausgebildetes Widerlager 26 im in dem Getriebebauteil 20 gebildet und andererseits durch eine Vorrichtung zur lage- und positionsorientierten Montage des Ventils 1 in das Getriebebauteil 20.
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1 und 2 - Das Ausgleichselement 24 weist einen ringförmigen Grundkörper 19 auf und ist mit einem ersten Kragen 22 sowie mit einem zweiten Kragen 36 versehen. Der erste Kragen 22 hintergreift den Rand 16 außenseitig des Ventils an dem Ventilgehäuse 2 axial und ragt dabei radial über den Öffnungsquerschnitt der ersten Öffnung 8 hinaus. Der zweite Kragen 36 ist auch radial von der Ventilachse 6 weg geneigt und hintergreift im Inneren des Ventilgehäuses 2 einen Hinterschnitt 14 an der ersten Öffnung 8 axial. Bei der Herstellung dieser unlösbaren formschlüssige Verbindung wird beispielsweise zunächst ein axial von dem ersten Kragen 22 abstehender hohlzylindrischer Abschnitt in die erste Öffnung 8 gesteckt und dann so radial nach außen aufgeweitet, dass dieser zu dem zweiten Kragen 36 geformt ist. Auf diese Weise ist das Ausgleichselement 24 radial unbeweglich an der auf den Hinterschnitt 14 folgenden engsten Stelle der ersten Öffnung 8 und axial in eine Richtung außen am Ventilgehäuse 2 und innen an dem Rand 16 gehalten. Die äußere Kante des zweiten Kragens 36 befindet sich dabei axial zwischen der Fläche 18 des Kolbenbodens 7 und dem Hinterschnitt 14. Zwischen dem ersten Flansch 22 und der Stirnseite des Ventilgehäuses 2 ist axial ein Dichtring 40 gehalten bzw. eingeklemmt. Mit dem Dichtring 40 ist ein zwischen der Außenkontur 29 des Ventilgehäuses 2 und der Innenwand der Durchgangsbohrung 35 ausgebildeter Ringspalt 41 abgedichtet.
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Der Ringspalt 41 ist auf Grund seiner geringen radialen Ausdehnung zwar in den 1 und 2 nicht sichtbar, kann jedoch in ungünstigen Toleranzlagen so groß sein, dass das Strömungsmittel (vorzugsweise Öl) ohne den vorhandenen Dichtring 40 diesen passieren könnte.
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1, 2 und 3 -zur Bildung des Ausgleichselements 24 sind an einem Grundkörper 19 einteilig-einmaterialig ein hohlzylindrischer Abschnitt 11 als Abstandshalter 15, der erste Kragen 22 das und der zweite Kragen 36 aus einem Stahlblech ausgebildet. Daraus ergibt sich eine trichterförmige Gestalt des Ausgleichselements 24, wie insbesondere aus den 2 und 3 hervorgeht.
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1 und 2 - Der Kolben 3 ist in der mit den 1 und 2 dargestellten Schließstellung durch die Wirkung der Feder 5 axial gegen den Ventilsitz 17 vorgespannt und verschließt in dieser Position die erste Öffnung 8 mit dem Kolbenboden 7. Die Schließstellung ist dementsprechend die Position des Kolbenbodens 7 zum Ventilsitz 17 im geschlossenen Zustand des Ventils 3. Dabei liegt die der Kolben 3 dichtend an dem Ventilsitz 17 an. In der Schließstellung ist ein Ringkanal 13 zwischen dem Kolben 3 und dem Ventilgehäuse 2 ausgebildet. Der Ringkanal 13 ist in der dargestellten Schließstellung nur an der spaltförmigen Durchgangsöffnung 12 offen und ansonsten umlaufend geschlossen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ventil
- 2
- Ventilgehäuse
- 3
- Kolben
- 4
- Stützelement
- 5
- Feder
- 6
- Ventilachse
- 7
- Kolbenboden
- 8
- erste Öffnung
- 9
- Kolbenmantel
- 10
- zweite Öffnung
- 11
- hohlzylindrischer Abschnitt
- 12
- spaltförm ige Durchgangsöffnung
- 13
- Ringkanal
- 14
- Hinterschnitt
- 15
- Abstandshalter
- 16
- Rand
- 17
- Ventilsitz
- 18
- Fläche des Kolbenbodens
- 19
- Grundkörper des Ausgleichselements
- 20
- Getriebebauteil
- 21
- Umfangsnut
- 22
- erster Kragen
- 23
- Vorsprung des Stützelements
- 24
- Ausgleichselement
- 25
- Vorsprung
- 26
- Widerlager
- 28
- Vorsprung des Stützelements
- 29
- Außenkontur des Ventilgehäuses
- 30
- erster Kanal
- 31
- Grundkörper des Stützelements
- 32
- Ende des Ventils
- 33
- offener Querschnitt des Ventils
- 34
- Vorrichtung zur Sicherung
- 35
- Durchgangsbohrung
- 36
- zweiter Kragen
- 37
- Vorrichtung
- 38
- zweiter Kanal
- 39
- dritter Kanal
- 40
- Dichtring
- 41
- Ringspalt
- 42
- Vorsprung
- 43
- Ausnehmung
- 44
- Vorsprung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2010261569 A2 [0003]
- JP 2014181765 A2 [0003]
