DE102020113339A1

DE102020113339A1 - Rückschlagventil und Steuerventil für eine Nockenwellen-Verstelleinrichtung

Info

Publication number: DE102020113339A1
Application number: DE102020113339.1A
Authority: DE
Inventors: Ali BAYRAKDAR
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-05-18
Filing date: 2020-05-18
Publication date: 2021-11-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil (1), insbesondere für ein Steuerventil 6 einer Nockenwellen-Verstelleinrichtung (10), mit einem Gehäuse (2) oder ausgebildet in einem Gehäuse (2), wobei das Gehäuse (2) eine Ringnut (3) aufweist, welche zumindest eine radial ausgebildete Öffnung (4) zur Durchführung eines Fluids aufweist und wobei innerhalb der Ringnut (3) ein elastisch ausgebildeter Ventilring (5) mit umfänglicher Trennstelle (T) angeordnet ist, derart, dass in Abhängigkeit von einer Druckbeaufschlagung des Ventilrings (5) über die radiale Öffnung (4) der Ringnut (3) ein durch die Öffnung (4) führender Fluidkanal gesperrt oder freigegeben wird. Gemäß der Erfindung weist der Ventilring (5) über seine Abwicklung verteilt mindestens zwei radiale Durchbrüche (50) auf und ist der Ventilring (5) im radialen Querschnitt gesehen spiralförmig überlappend ausgebildet. Dabei sind die Durchbrüche (50) derart angeordnet, dass in einem Ruhezustand des Rückschlagventils (1) die zumindest zwei Durchbrüche (50) des Ventilrings (5) radial nicht übereinanderliegend angeordnet sind und dass in einem Betriebszustand des Rückschlagventils (1), in dem der Ventilring (5) radial mit Druck beaufschlagt ist, der spiralförmige Ventilring (5) sich umfänglich derart verformt, dass die zumindest zwei Durchbrüche (50) sich radial zumindest bereichsweise überlappen, so dass die zumindest eine Öffnung (4) zumindest bereichsweise freigegeben ist, oder umgekehrt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rückschlagventil, insbesondere für ein Steuerventil einer Nockenwellen-Verstelleinrichtung, mit einem Gehäuse oder ausgebildet in einem Gehäuse, wobei das Gehäuse eine Ringnut aufweist, welche zumindest eine radial ausgebildete Öffnung zur Durchführung eines Fluids aufweist. Dabei ist innerhalb der Ringnut ein elastisch ausgebildeter Ventilring mit umfänglicher Trennstelle angeordnet, derart, dass in Abhängigkeit einer Druckbeaufschlagung des Ventilrings über die radiale Öffnung der Ringnut ein durch die Öffnung führender Fluidkanal gesperrt oder freigegeben wird.
Die DE 10 2014 223 995 A1 beschreibt ein Steuerventil für einen Nockenwellenversteller einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, das mit Druckmittel beaufschlagbare Arbeitskammern beherrscht, die in gegensinnig wirkende Druckräume unterteilt sind, wobei das Steuerventil zentral in der Nockenwelle oder in einem mit der Nockenwelle verbundenen Einsatz oder in einem Gehäuse angeordnet ist. Das Gehäuse/Zentralgehäuse weist Arbeitskammeranschlüsse (A und B), einen Tankanschluss (T) und einen zentralen Druckanschluss auf. Ferner ist im Gehäuse ein federbelasteter Steuerkolben angeordnet, wobei mit einem Zapfen des Steuerkolbens eine maschinenfest angeordnete Betätigungseinheit in Wirkverbindung steht und der Zapfen mittels eines Stützelements im Zentralgehäuse geführt ist. Der Steuerkolben ist dabei hohl ausgeführt, während der Hohlraum mit dem zentralen Druckanschluss in Verbindung steht. Der Steuerkolben weist Nuten auf, die strömungstechnisch mit den Arbeitskammeranschlüssen verbindbar sind, wobei in die Nuten Öffnungen eingearbeitet sind, die mit dem Hohlraum in Verbindung stehen, wobei in den Nuten Rückschlagventile vorgesehen sind, die die Querschnitte der Öffnungen beherrschen. Die Rückschlagventile können Ventilbleche aufweisen, die ringförmig angeordnet sind oder an einem Ring befestigt oder einstückig mit diesem hergestellt sind. Die Rückschlagventile können aber auch als Federring ausgeführt werden, der geschlitzt ausgeführt ist und durch Aufweiten die Öffnungen freigibt und sie durch Federkraft verschließt. Um eine möglichst verlustfreie Strömung des Druckmittels durch die Öffnungen und die Rückschlagventile zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, dass die Seitenwände der Nuten sich in Richtung zum Zentralgehäuse erweitern.
Darüber hinaus sind Nockenwellenversteller mit entsprechenden Steuerventilen beispielsweise bekannt aus der DE 10 2015 213 562 und der DE 10 2015 208 453 B3 .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rückschlagventil sowie ein Steuerventil mit einem derartig ausgebildeten Rückschlagventil für eine Nockenwellen-Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, wobei das Rückschlagventil konstruktiv einfach herstellbar ist. Mit Vorteil soll das Rückschlagventil im Hinblick auf den zur Verfügung bestehenden Bauraum weiter optimiert sein.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Rückschlagventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Steuerventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4.
Ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil umfasst ein Gehäuse oder ist einem Gehäuse entsprechend angeordnet, wobei das Gehäuse eine Ringnut aufweist, welche zumindest eine radial ausgebildete Öffnung zur Durchführung eines Fluids aufweist und wobei innerhalb der Ringnut ein elastisch ausgebildeter Ventilring mit umfänglicher Trennstelle angeordnet ist, derart, dass in Abhängigkeit einer Druckbeaufschlagung des Ventilrings über die radiale Öffnung der Ringnut ein durch die Öffnung führender Fluidkanal gesperrt oder freigegeben wird. Der Ventilring weist dabei über seine Abwicklung verteilt mindestens zwei radiale Durchbrüche auf und ist im radialen Querschnitt gesehen spiralförmig überlappend ausgebildet. Die Durchbrüche sind derart angeordnet, dass in einem Ruhezustand des Rückschlagventils die zumindest zwei Durchbrüche des Ventilrings radial nicht übereinanderliegend angeordnet sind, so dass die zumindest eine Öffnung gesperrt ist, und dass in einem Betriebszustand des Rückschlagventils, in dem der Ventilring radial mit Druck beaufschlagt ist, der spiralförmige Ventilring sich umfänglich derart verformt, dass die zumindest zwei Durchbrüche sich radial zumindest bereichsweise überlappen, so dass die zumindest eine Öffnung zumindest bereichsweise freigegeben ist, oder umgekehrt. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass ein Rückschlagventil geschaffen ist, welches im Hinblick auf den benötigten Bauraum weiter optimiert ist. Dadurch, dass ein Fluidkanal durch zwei umfänglich versetzt im Ventilring ausgebildete Durchbrüche, die sich je nach Betriebsposition überlappen oder eben nicht, geschaffen werden konnte, ist seitlich des Ventilrings kein zusätzlicher Bauraum erforderlich.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Ventilring eine Vielzahl von über seine umfängliche Abwicklung gleichmäßig verteilt angeordneten Durchbrüchen aufweist, wodurch zum einen der Ventilring vielseitiger als Standardbauteil verwendbar ist und wodurch zum anderen das freischaltbare Durchflussvolumen weiter erhöht werden kann.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Durchbrüche rechtwinklig ausgeformt sind, was wiederum eine konstruktiv vereinfachte Herstellung erlaubt.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Steuerventil für eine Nockenwellen-Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Gehäuse mit zumindest einem ersten Arbeitskammeranschluss und einem zweiten Arbeitskammeranschluss sowie mit einem Druckanschluss, einen in dem Gehäuse axial verschiebbar gelagerten Steuerkolben, einem Federelement welches den Steuerkolben gegen eine Gehäusewandung axial mit einer Federkraft beaufschlagt, und einem dem ersten Arbeitskammeranschluss zugeordneten Rückschlagventil und einem dem zweiten Arbeitskammeranschluss zugeordneten Rückschlagventil. Dabei sind das erste und/oder das zweite Rückschlagventil ausgebildet, wie vorstehend beschrieben.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können.
Es zeigen:

1 einen als Ventilring ausgeführten Ventilkörper für ein erfindungsgemäß ausgebildetes Rückschlagventil in einer möglichen Ausführungsform in drei unterschiedlichen Ansichten,
2 den in 1 gezeigten Ventilkörper eingesetzt in einer Ringnut eines Gehäuses in einer Schnittdarstellung in zwei unterschiedlichen Betriebspositionen des Ventilrings,
3 den in 1 gezeigten Ventilkörper eingesetzt in einer Ringnut eines Gehäuses in einer Schnittdarstellung in zwei unterschiedlichen Betriebspositionen des Ventilrings, und
4 eine Nockenwellen-Verstelleinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäß aufgebauten Steuerventil, umfassend ein Rückschlagventil gemäß den 1-3.

1 zeigt einen als Ventilring 5 ausgeführten Ventilkörper für ein erfindungsgemäß ausgebildetes Rückschlagventil 1 in einer möglichen Ausführungsform in drei unterschiedlichen Ansichten. In der oberen Ansicht ist der Ventilring in einer Draufsicht gezeigt, unten links in einer Seitenansicht und unten rechts in einer perspektivischen Ansicht. In der Draufsicht als auch in der Perspektivansicht sind gut die umfänglich verteilt angeordneten Durchbrüche 50 zu erkennen, während in der Seitenansicht und der Perspektivansicht der spiralförmige Aufbau, des in einer Abwicklung streifenförmigen Ventilrings 5 erkennbar ist.
2 zeigt den in 1 dargestellten Ventilkörper 1, eingesetzt in einer Ringnut 3 eines Gehäuses 2 in einer Schnittdarstellung in zwei unterschiedlichen Betriebspositionen des Ventilrings 5. Der Ventilring 5 ist dabei in einer innenliegend ausgebildeten Ringnut 3 des Gehäuses 2, welches als Gehäuse 2 eines Steuerventils 6 ausgestaltet sein kann, angeordnet. In der oberen Darstellung ist der Ventilring 5 von innen vorgespannt in der Ringnut 3 des Gehäuses 2 angeordnet, wobei der spiralförmig aufgebaute Ventilring 5 derart in der Ringnut 3 liegt, dass durch keinen der Mehrzahl der Durchbrüche 50 ein durchgängiger Fluidkanal gebildet ist und die in der Ringnut 3 ausgebildete radiale Öffnung 4 verschlossen gehalten ist. Durch umfänglichen Druck eines Fluids von außen auf den Ventilring 5, wird dieser entsprechend zusammengedrückt, so dass er sich aufgrund seines spiralförmigen Aufbaus im Durchmesser reduziert, so dass die Durchbrüche 50 zumindest bereichsweise sich überlappen und die Öffnung 4 freigegeben wird (angedeutet durch die entsprechenden Pfeile).
3 zeigt, analog zu 2, den in 1 gezeigten Ventilkörper 1 eingesetzt in einer Ringnut 3 eines Gehäuses 2 in einer Schnittdarstellung in zwei unterschiedlichen Betriebspositionen des Ventilrings 5, wobei der Ventilring 5 hier in einer äußeren Ringnut 3 des Gehäuses 2 die Öffnung im Gehäuse 2 verschließt und aufgrund eines von innen auf den „verschlossenen“ Ventilring 5 wirkenden Druck eines Fluidsder Ventilring 5 auseinandergedrückt wird, so dass er sich aufgrund seines spiralförmigen Aufbaus im Durchmesser erweitert, so dass die Durchbrüche 50 sich überlappen und die Öffnung 4 in der Ringnut 3 des Gehäuses 2 freigeben (angedeutet durch die entsprechenden Pfeile).
4 zeigt eine Nockenwellen-Verstelleinrichtung 10 für ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäß aufgebauten Steuerventil 6, umfassend ein Rückschlagventil 1 gemäß den 1-3.
Das in 4 gezeigte Rückschlagventil 1 ist als ein Rückschlagventil 1 für ein Steuerventil 6 einer Nockenwellen-Verstelleinrichtung 10 ausgebildet.
Das Steuerventil 6 für eine Nockenwellen-Verstelleinrichtung 10 eines Kraftfahrzeugs umfasst ein Gehäuse 11 mit einem ersten Arbeitskammeranschluss 12 und einem zweiten Arbeitskammeranschluss 13 sowie mit einem Druckanschluss 14. In dem Gehäuse 11 ist axial verschiebbar gelagert ein Steuerkolben 15 angeordnet, der über ein Federelement 16 diesen gegen eine Gehäusewandung axial mit einer Federkraft beaufschlagt. Ferner ist ein dem ersten Arbeitskammeranschluss 12 zugeordnetes Rückschlagventil 1 und ein dem zweiten Arbeitskammeranschluss 13 zugeordnetes Rückschlagventil 1 vorgesehen. Das Rückschlagventil 1ist vorliegend in das Gehäuse 2 der Nockenwellen-Verstelleinrichtung 10 integriert. Das Gehäuse 2 weist eine Ringnut 3 auf, welche zumindest eine radial ausgebildete Öffnung 4 zur Durchführung eines Fluids aufweist und wobei innerhalb der Ringnut 3 ein elastisch ausgebildeter Ventilring 5 mit umfänglicher Trennstelle T angeordnet ist, derart, dass in Abhängigkeit einer Druckbeaufschlagung des Ventilrings 5 über die radiale Öffnung 4 der Ringnut 3 ein durch die Öffnung 4 führender Fluidkanal gesperrt oder freigegeben wird. Der Ventilring 5 weist über seine Abwicklung verteilt mindestens zwei radiale Durchbrüche 50 auf und ist im radialen Querschnitt gesehen spiralförmig überlappend ausgebildet. Die Durchbrüche 50 sind derart angeordnet, dass in einem Ruhezustand des Rückschlagventils 1 die Durchbrüche 50 des Ventilrings 5 radial nicht übereinanderliegend angeordnet sind, so dass die zumindest eine Öffnung 4 gesperrt ist, und dass in einem Betriebszustand des Rückschlagventils 1, in dem der Ventilring 5 radial mit Druck beaufschlagt ist, der spiralförmige Ventilring 5 sich umfänglich derart verformt, dass die zumindest zwei Durchbrüche 50 sich radial zumindest bereichsweise überlappen, so dass die zumindest eine Öffnung 4 zumindest bereichsweise freigegeben ist, oder umgekehrt.
Aus der Figur ist ferner ersichtlich, dass der Ventilring 5 eine Vielzahl von über seine umfängliche Abwicklung gleichmäßig verteilt angeordneten Durchbrüchen 50 aufweist, und dass die Durchbrüche 50 rechtwinklig ausgeformt sind.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
Bezugszeichenliste

1: Rückschlagventil, erstes Rückschlagventil, zweites Rückschlagventil
2: Gehäuse
3: Ringnut
4: Öffnung
5: Ventilring
50: Durchbruch (Ventilring)
6: Steuerventil
10: Nockenwellen-Verstelleinrichtung
11: Gehäuse
12: erster Arbeitskammeranschluss
13: zweiter Arbeitskammeranschluss
14: Druckanschluss
15: Steuerkolben
16: Federelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014223995 A1 [0002]
DE 102015213562 [0003]
DE 102015208453 B3 [0003]

Claims

Rückschlagventil (1), insbesondere für ein Steuerventil (6) einer Nockenwellen-Verstelleinrichtung (10) mit einem Gehäuse (2) oder ausgebildet in einem Gehäuse (2), wobei das Gehäuse (2) eine Ringnut (3) aufweist, welche zumindest eine radial ausgebildete Öffnung (4) zur Durchführung eines Fluids aufweist und wobei innerhalb der Ringnut (3) ein elastisch ausgebildeter Ventilring (5) mit umfänglicher Trennstelle (T) angeordnet ist, derart, dass in Abhängigkeit einer Druckbeaufschlagung des Ventilrings (5) über die radiale Öffnung (4) der Ringnut (3) ein durch die Öffnung (4) führender Fluidkanal gesperrt oder freigegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilring (5) über seine Abwicklung verteilt mindestens zwei radiale Durchbrüche (50) aufweist und der Ventilring (5) im radialen Querschnitt gesehen spiralförmig überlappend ausgebildet ist und die Durchbrüche (50) derart angeordnet sind, dass in einem Ruhezustand des Rückschlagventils (1) die zumindest zwei Durchbrüche (50) des Ventilrings (5) radial nicht übereinanderliegend angeordnet sind, so dass die zumindest eine Öffnung (4) gesperrt ist, und dass in einem Betriebszustand des Rückschlagventils (1), in dem der Ventilring (5) radial mit Druck beaufschlagt ist, der spiralförmige Ventilring (5) sich umfänglich derart verformt, dass die zumindest zwei Durchbrüche (50) sich radial zumindest bereichsweise überlappen, so dass die zumindest eine Öffnung (4) zumindest bereichsweise freigegeben ist, oder umgekehrt.
Rückschlagventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilring (5) eine Vielzahl von über seine umfängliche Abwicklung gleichmäßig verteilt angeordneten Durchbrüchen (50) aufweist.
Rückschlagventil (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrüche (50) rechtwinklig ausgeformt sind.
Steuerventil (6) für eine Nockenwellen-Verstelleinrichtung (10) eines Kraftfahrzeugs, umfassend - ein Gehäuse (11) mit zumindest einem ersten Arbeitskammeranschluss (12) und einem zweiten Arbeitskammeranschluss (13) sowie mit einem Druckanschluss (14), - einen in dem Gehäuse (11) axial verschiebbar gelagerten Steuerkolben (15), - einem Federelement (16) welches den Steuerkolben (15) gegen eine Gehäusewandung axial mit einer Federkraft beaufschlagt, und - einem dem ersten Arbeitskammeranschluss (12) zugeordneten Rückschlagventil (1) und einem dem zweiten Arbeitskammeranschluss (13) zugeordneten Rückschlagventil (1), dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Rückschlagventil (1) ausgebildet sind gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.