DE102020114751A1 - Steuerventil für einen Nockenwellenversteller - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerventil (1) für einen Nockenwellenversteller, aufweisend ein zylinderförmiges Ventilgehäuse (2) mit einem stirnseitig angeordneten Zulaufanschluss (P) für ein Hydraulikmittel, einem Tankanschluss (T), der auf der dem Zulaufanschluss (P) entgegengesetzten Stirnseite angeordnet ist, sowie mehreren Arbeitsanschlüssen (A, B, P); eine innerhalb des Ventilgehäuses (2) positionsfest angeordnete Steuerhülse (3), die aus einer inneren metallischen Hülse (4) sowie einer sie zumindest teilweise umgebenden äußeren Kunststoffhülse (5) ausgebildet ist, wobei die metallische Hülse (4) im Bereich ihres zulaufanschluss-seitigen ersten distalen Endes (6) mehrere entlang einer ersten Umfangslinie angeordnete A-Öffnungen (7), im Bereich ihres tankanschluss-seitigen zweiten distalen Endes (8) mehrere entlang einer zweiten Umfangslinie angeordnete B-Öffnungen (9) sowie axial zwischen den A- und B-Öffnungen (7, 9) mehrere entlang einer dritten Umfangslinie angeordnete P-Öffnungen (10) umfasst, wobei die mehreren A-, B- und P-Öffnungen (7, 9, 10) mit den im Ventilgehäuse (2) ausgebildeten mehreren Arbeitsanschlüssen (A, B, P) fluidleitend verbunden sind; wobei die metallische Hülse (4) außenseitig zumindest ein in Umfangsrichtung verlaufendes Verstärkungsmittel (12) umfasst, das derart ausgebildet ist, dass es die radialen Kräfte zumindest teilweise aufnehmen kann.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerventil für einen Nockenwellenversteller sowie einen Nockenwellenversteller umfassend das erfindungsgemäße Steuerventil.
  • Ein gattungsgemäßes Steuerventil für einen Nockenwellenversteller ist aus der DE 10 2017 111 388 A1 bekannt. Dieses umfasst ein zylinderförmiges Ventilgehäuse mit einem stirnseitig angeordneten Zulaufanschluss (P) für ein Hydraulikmittel, einem Tankanschluss (T), der auf der dem Zulaufanschluss (P) entgegengesetzten Stirnseite angeordnet ist, sowie mehreren Arbeitsanschlüssen (A, B, P), eine innerhalb des Ventilgehäuses positionsfest angeordnete Steuerhülse, die aus einer inneren metallischen Hülse sowie einer, sie zumindest teilweise umgebenden, äußeren Kunststoffhülse ausgebildet ist, wobei die metallische Hülse im Bereich ihres zulaufanschluss-seitigen ersten distalen Endes mehrere entlang einer ersten Umfangslinie angeordnete A-Öffnungen, im Bereich ihres tankanschluss-seitigen zweiten distalen Endes mehrere entlang einer zweiten Umfangslinie angeordnete B-Öffnungen, sowie axial zwischen den A- und den B-Öffnungen mehrere entlang einer dritten Umfangslinie angeordnete P-Öffnungen umfasst, wobei die mehreren A-, B- und P-Öffnungen mit den im Ventilgehäuse ausgebildeten mehreren Arbeitsanschlüssen (A, B, P) fluidleitend verbunden sind.
  • Das aus dem Stand der Technik bekannten Steuerventil weist eine Steuerhülse auf, die aus zwei unterschiedlichen Materialien, nämlich Stahl und Kunststoff, ausgebildet ist. Da beide Materialien unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, wobei der Ausdehnungskoeffizient von Kunststoff größer ist als der von Stahl, treten bei einer Erhöhung der Temperatur Spannungen in der Steuerhülse auf, die diese deformieren können. Zudem kann sich das Volumen der äußeren Kunststoffhülse durch eine Wasseraufnahme zusätzlich vergrößern.
  • Diese beiden Phänomene führen dazu, dass die innere metallische Hülse radial gebogen und leicht deformiert wird. Diese Deformation führt zu einer Einklemmung des innerhalb der Steuerhülse axial beweglich gelagerten Steuerkolbens.
  • Vor diesem Hintergrund ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein, gegenüber dem Stand der Technik, verbessertes Steuerventil für einen Nockenwellenversteller sowie einen verbesserten Nockenwellenversteller bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Steuerventil gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie einem Nockenwellenversteller gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 9.
  • 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.
  • Das erfindungsgemäße Steuerventil ist für einen Nockenwellenversteller vorgesehen und umfasst ein zylinderförmiges Ventilgehäuse mit einem stirnseitig angeordneten Zulaufanschluss (P) für ein Hydraulikmittel, einem Tankanschluss (T), der auf der dem Zulaufanschluss (P) entgegengesetzten Stirnseite angeordnet ist, sowie mehreren Arbeitsanschlüssen (A, B, P). Innerhalb des Ventilgehäuses ist eine Steuerhülse positionsfest angeordnet, die aus einer inneren metallischen Hülse sowie einer, sie zumindest teilweise umgebenden, äußeren Kunststoffhülse ausgebildet ist, wobei die metallische Hülse im Bereich ihres zulaufanschluss-seitigen ersten distalen Endes mehrere entlang einer ersten Umfangslinie angeordnete A-Öffnungen, im Bereich ihres tankanschluss-seitigen zweiten distalen Endes mehrere entlang einer zweiten Umfangslinie angeordnete B-Öffnungen sowie axial zwischen den A- und B-Öffnungen mehrere entlang einer dritten Umfangslinie angeordnete P-Öffnungen umfasst, wobei die mehreren A-, B- und P-Öffnungen mit den im Ventilgehäuse ausgebildeten mehreren Arbeitsanschlüssen (A, B, P) fluidleitend verbunden sind.
  • Das Steuerventil kennzeichnet sich dadurch aus, dass die metallische Hülse außenseitig zumindest ein in Umfangsrichtung verlaufendes Verstärkungsmittel umfasst, das derart ausgebildet ist, dass es die radialen Kräfte zumindest teilweise aufnehmen kann.
  • Hierdurch werden die radialen Kräfte, die zu der Deformation der Steuerhülse führen, signifikant reduziert, so dass eine Einklemmung des Steuerkolbens wirkungsvoll verhindert werden kann.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann das Verstärkungsmittel axial zwischen dem zweiten distalen Ende der metallischen Hülse sowie den entlang der zweiten Umfangslinie angeordneten B-Öffnungen angeordnet sein. Alternativ oder ergänzend hierzu kann das Verstärkungsmittel auch axial zwischen den entlang der zweiten Umfangslinie angeordneten B-Öffnungen und den entlang der dritten Umfangslinie angeordneten P-Öffnungen angeordnet sein.
  • In einer ersten bevorzugten Ausführungsvariante ist das Verstärkungsmittel in Form eines metallischen Ringes ausgebildet, der entlang der jeweiligen zweiten und/oder dritten Umfangslinie angeordnet ist.
  • In einer zweiten bevorzugten Ausführungsvariante ist das Verstärkungsmittel aus einem metallischen Material ausgebildet, weist eine in Umfangsrichtung wellenförmige Form auf und ist entlang der jeweiligen zweiten und/oder dritten Umfangslinie derart angeordnet, dass die B- oder die P-Öffnungen zumindest teilweise umfasst sind.
  • In einer dritten bevorzugten Ausführungsvariante ist das Verstärkungsmittel aus einem metallischen Material ausgebildet, weist eine in Umfangsrichtung schlangenförmige Form auf und ist entlang der ersten und der dritten Umfangslinie derart angeordnet, dass sämtliche A- und P-Öffnungen vollständig umfasst sind.
  • Das Verstärkungsmittel kann in seinem Querschnitt O-förmig ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Verstärkungsmittel in seinem Querschnitt jedoch I-förmig oder quadratisch ausgebildet, da derartige Formen eine verbesserte Biegesteifigkeit aufweisen.
  • Um Hydraulikmittelleckagen zwischen dem Ventilgehäuse des Steuerventils sowie der Steuerhülse zu vermeiden, ist aus dem Stand der Technik bekannt Dichtlippen zwischen der inneren und der äußeren Hülse anzuordnen. In diesem Zusammenhang ist daher bevorzugt vorgesehen, dass das Verstärkungsmittel in Form einer verstärkten Dichtlippe ausgebildet ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante ist das Verstärkungsmittel von der, die innere metallische Hülse zumindest teilweise umgebenden, äußeren Kunststoffhülse umspritzt.
  • In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung zudem einen Nockenwellenversteller umfassend das erfindungsgemäße Steuerventil.
  • 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 eine erste Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Steuerventils in einer Schnittdarstellung,
    • 2 eine zweite Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Steuerventils in einer stark vereinfachen schematischen Darstellung,
    • 3 eine dritte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Steuerventils in einer stark vereinfachen schematischen Darstellung,
    • 4 eine vierte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Steuerventils in einer stark vereinfachen schematischen Darstellung,
    • 5 eine fünfte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Steuerventils in einer stark vereinfachen schematischen Darstellung, und
    • 6 eine sechste Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Steuerventils in einer stark vereinfachen schematischen Darstellung.
  • In 1 ist eine erste Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Steuerventils 1 in einer Schnittdarstellung gezeigt, welches für einen Nockenwellenversteller (nicht dargestellt) vorgesehen ist.
  • Das Steuerventil 1 umfasst ein zylinderförmiges Ventilgehäuse 2 mit einem stirnseitig angeordneten Zulaufanschluss (P) für ein Hydraulikmittel, einem Tankanschluss (T), der auf der dem Zulaufanschluss (P) entgegengesetzten Stirnseite angeordnet ist sowie mehreren Arbeitsanschlüssen (A, B, P).
  • Innerhalb des Ventilgehäuses 2 ist eine Steuerhülse 3 positionsfest angeordnet, die aus einer inneren metallischen Hülse 4 aus Stahl sowie einer sie zumindest teilweise umgebenden äußeren Kunststoffhülse 5 ausgebildet ist. Die metallische Hülse 4 weist im Bereich ihres zulaufanschluss-seitigen ersten distalen Endes 6 mehrere entlang einer ersten Umfangslinie angeordnete A-Öffnungen 7, im Bereich ihres tankanschluss-seitigen zweiten distalen Endes 8 mehrere entlang einer zweiten Umfangslinie angeordnete B-Öffnungen 9 sowie axial zwischen den A- und B-Öffnungen 7, 9 mehrere entlang einer dritten Umfangslinie angeordnete P -Öffnungen 10 auf, wobei die mehreren A-, B- und P-Öffnungen 7, 9, 10 mit den im Ventilgehäuse 2 ausgebildeten mehreren Arbeitsanschlüssen (A, B, P) fluidleitend verbunden sind.
  • Wie weiterhin anhand von 1 erkennbar, umfasst das Steuerventil 1 einen innerhalb der Steuerhülse 3 axial beweglich gelagerten Steuerkolben 11.
  • Das in der vorliegend dargestellten Ausführungsvariante gezeigte Steuerventil 1 weist auf der Außenseite der metallischen Hülse 3 mehrere in Umfangsrichtung verlaufendes Verstärkungsmittel 12 auf, die derart ausgebildet sind, dass sie die radialen Kräfte, die aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien von innerer und äußerer Hülse 4, 5 entstehen, aufnehmen können.
  • Die mehreren in der vorliegend dargestellten Ausführungsvariante gezeigten Verstärkungsmittel 12 sind in Form von verstärkten Dichtlippen 13 ausgebildet und zudem von der äußeren Kunststoffhülse 5 umspritzt. Die verstärkte Dichtlippe 13 umfasst hierbei zum einen das in Form eines metallischen Ringes 14 ausgebildete Verstärkungsmittel 12 sowie das Dichtlippenmaterial 15.
  • In 2 ist eine zweite Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Steuerventils 1 in einer stark vereinfachen schematischen Darstellung gezeigt. Das Verstärkungsmittel 12 ist hierbei in Form des metallischen Ringes 14 ausgebildet, der entlang der zweiten Umfangslinie, also zwischen dem tankanschluss-seitigen zweiten distalen Ende 8 und den mehreren B-Öffnungen 9, angeordnet ist.
  • In 3 ist eine dritte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Steuerventils 1 in einer stark vereinfachen schematischen Darstellung gezeigt. Das Verstärkungsmittel 12 ist hierbei ebenfalls in Form des metallischen Ringes 14 ausgebildet, der entlang der dritten Umfangslinie, also axial zwischen den A- und B-Öffnungen 7, 9, angeordnet ist.
  • In 4 ist eine vierte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Steuerventils 1 in einer stark vereinfachen schematischen Darstellung gezeigt. Das Verstärkungsmittel 12 ist hierbei aus einem metallischen Material ausgebildet und weist eine in Umfangsrichtung wellenförmige Form 16 auf. Wie anhand der 4 erkennbar, ist das Verstärkungsmittel 12 derart angeordnet, dass die P-Öffnungen 10 teilweise umfasst sind.
  • In 5 ist eine fünfte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Steuerventils 1 in einer stark vereinfachen schematischen Darstellung gezeigt. Im Vergleich zu der vorhergehenden vierten Ausführungsvariante weist das Steuerventil 1 zudem das in Form des metallischen Ringes 14 ausgebildete und der entlang der zweiten Umfangslinie angeordnete Verstärkungsmittel 12 auf.
  • In 6 ist eine sechste Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Steuerventils 1 in einer stark vereinfachen schematischen Darstellung gezeigt. Das Verstärkungsmittel 12 ist hierbei aus einem metallischen Material ausgebildet und weist eine in Umfangsrichtung schlangenförmige Form 17 auf. Das Verstärkungsmittel 12 ist hierbei derart angeordnet, dass sämtliche A- und P-Öffnungen 7, 10 vollständig umfasst sind.
  • Die Erfindung ist nicht auf die in den unabhängigen Ansprüchen definierten Merkmalskombinationen beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal der unabhängigen Ansprüche weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern ist der unabhängige Anspruch lediglich als ein erster Formulierungsversuch für die vorliegende Erfindung zu verstehen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Steuerventil
    2
    Ventilgehäuse
    3
    Steuerhülse
    4
    innere metallische Hülse
    5
    äußere Kunststoffhülse
    6
    erstes distales Ende
    7
    A-Öffnungen
    8
    zweites distales Ende
    9
    B-Öffnungen
    10
    P-Öffnungen
    11
    Steuerkolben
    12
    Verstärkungsmittel
    13
    verstärkte Dichtlippe
    14
    metallischer Ring
    15
    Dichtlippenmaterial
    16
    wellenförmige Form
    17
    schlangenförmige Form
    A
    Arbeitsanschluss
    B
    Arbeitsanschluss
    P
    Zulaufanschluss
    T
    Tankanschluss
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102017111388 A1 [0002]

Claims (9)

  1. Steuerventil (1) für einen Nockenwellenversteller, aufweisend: - ein zylinderförmiges Ventilgehäuse (2) mit einem stirnseitig angeordneten Zulaufanschluss (P) für ein Hydraulikmittel, einem Tankanschluss (T), der auf der dem Zulaufanschluss (P) entgegengesetzten Stirnseite angeordnet ist, sowie mehreren Arbeitsanschlüssen (A, B, P); - eine innerhalb des Ventilgehäuses (2) positionsfest angeordnete Steuerhülse (3), die aus einer inneren metallischen Hülse (4) sowie einer sie zumindest teilweise umgebenden äußeren Kunststoffhülse (5) ausgebildet ist, wobei die metallische Hülse (4) im Bereich ihres zulaufanschluss-seitigen ersten distalen Endes (6) mehrere entlang einer ersten Umfangslinie angeordnete A-Öffnungen (7), im Bereich ihres tankanschluss-seitigen zweiten distalen Endes (8) mehrere entlang einer zweiten Umfangslinie angeordnete B-Öffnungen (9) sowie axial zwischen den A- und B-Öffnungen (7, 9) mehrere entlang einer dritten Umfangslinie angeordnete P-Öffnungen (10) umfasst, wobei die mehreren A-, B- und P-Öffnungen (7, 9, 10) mit den im Ventilgehäuse (2) ausgebildeten mehreren Arbeitsanschlüssen (A, B, P) fluidleitend verbunden sind; dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Hülse (4) außenseitig zumindest ein in Umfangsrichtung verlaufendes Verstärkungsmittel (12) umfasst, das derart ausgebildet ist, dass es die radialen Kräfte zumindest teilweise aufnehmen kann.
  2. Steuerventil (1) nach Anspruch 1, wobei das Verstärkungsmittel (12) i) axial zwischen dem zweiten distalen Ende (8) der metallischen Hülse (4) sowie den entlang der zweiten Umfangslinie angeordneten B-Öffnungen (9) und/oder ii) axial zwischen den entlang der zweiten Umfangslinie angeordneten B-Öffnungen (9) und den entlang der dritten Umfangslinie angeordneten P-Öffnungen (10) angeordnet ist.
  3. Steuerventil (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verstärkungsmittel (12) in Form eines metallischen Ringes (14) ausgebildet ist, der entlang der jeweiligen zweiten und/oder dritten Umfangslinie angeordnet ist.
  4. Steuerventil (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verstärkungsmittel (12) aus einem metallischen Material ausgebildet ist, eine in Umfangsrichtung wellenförmige Form (16) aufweist und entlang der jeweiligen zweiten und/oder dritten Umfangslinie derart angeordnet ist, dass die B- oder die P-Öffnungen (9, 10) zumindest teilweise umfasst sind.
  5. Steuerventil (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verstärkungsmittel (12) aus einem metallischen Material ausgebildet ist, eine in Umfangsrichtung schlangenförmige Form (17) aufweist und entlang der ersten und der dritten Umfangslinie derart angeordnet ist, dass sämtliche A- und P-Öffnungen (7, 10) vollständig umfasst sind.
  6. Steuerventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verstärkungsmittel (12) in seinem Querschnitt O-förmig, I-förmig oder quadratisch ausgebildet ist.
  7. Steuerventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verstärkungsmittel (12) in Form einer verstärkten Dichtlippe (13) ausgebildet ist.
  8. Steuerventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verstärkungsmittel (12) von der, vorzugsweise die innere metallische Hülse (4) zumindest teilweise umgebenden, äußeren Kunststoffhülse (5) umspritzt ist.
  9. Nockenwellenversteller umfassend ein Steuerventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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DE102017111388A1 (de) 2017-05-24 2018-11-29 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Steuerventil und Nockenwellenversteller mit Steuerventil

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DE102017111388A1 (de) 2017-05-24 2018-11-29 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Steuerventil und Nockenwellenversteller mit Steuerventil

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