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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerventil für einen Nockenwellenversteller sowie ein Nockenwellenversteller umfassend das erfindungsgemäße Steuerventil.
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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,
C), über die jeweils eine A-Kammer, eine B-Kammer und eine C-Kammer mit dem Hydraulikmittel versorgbar ist. Die mehreren Arbeitsanschlüsse (
C) sind entlang einer Umfangslinie des Ventilgehäuses in regelmäßigen Abständen voneinander angeordnet und alternierend von Zulauf- und Ablaufbohrungen gebildet. Innerhalb des Ventilgehäuses umfasst das Steuerventil einen axial beweglich gelagerten Steuerkolben, der auf seiner Außenseite mehrere Öffnungen umfasst, die mit den im Ventilgehäuse ausgebildeten Arbeitsanschlüssen (
A,
B,
C) in Abhängigkeit seiner axialen Position fluidleitend verbindbar sind.
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Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Steuerventil sind die jeweiligen Kammern (A, B und C-Kammer) mit zusätzlicher Schaltung bei einer Nullstellung (Stromloser-Stellung) gemeinsam mit dem Tankanschluss (T) fluidleitend verbindbar. In einer bestromten Schaltstellung als auch im Regelbetrieb liegt an der C-Kammer immer ein Druck auf, so dass Verriegelungspins immer mit einem Druck des Hydraulikmittels beaufschlagt sind und nicht verriegeln. In der Praxis hat sich gezeigt, dass es infolge von Nockenwellenwechselmomenten zur Bildung eines Unterdrucks bei bestimmten Betriebspunkten der A- oder der B-Kammer kommen kann. Dadurch, dass die C-Kammer über den Zulaufanschluss (P) mit der A- und der B-Kammer fluidisch verbunden ist, kann es zu einem ungewünschten kurzfristigen absinken des Hydraulikmitteldrucks in der C-Kammer kommen.
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Vor diesem Hintergrund ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein, gegenüber dem Stand der Technik, verbessertes Steuerventil für einen Nockenwellenversteller sowie einen verbesserten Nockenwellenversteller bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Steuerventil gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie einem Nockenwellenversteller gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 7.
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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.
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In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Steuerventil für einen Nockenwellenversteller. Das Steuerventil 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, C), über die jeweils eine A-Kammer, eine B-Kammer und eine C-Kammer mit dem Hydraulikmittel versorgbar ist. Die mehreren Arbeitsanschlüsse (C) sind entlang einer Umfangslinie in regelmäßigen Abständen voneinander angeordnet und alternierend von Zulauf- und Ablaufbohrungen gebildet. Innerhalb des Ventilgehäuses ist ein axial beweglich gelagerter Steuerkolben angeordnet, der auf seiner Außenseite mehrere Öffnungen umfasst, die mit den im Ventilgehäuse ausgebildeten Arbeitsanschlüssen (A, B, C) in Abhängigkeit seiner axialen Position innerhalb des Ventilgehäuses fluidleitend verbindbar sind.
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Das Steuerventil kennzeichnet sich dadurch aus, dass die mehreren Zulaufbohrungen der mehreren Arbeitsanschlüsse (C) über ein Rückschlagventil öffen- und verschließbar sind, derart, dass der Hydraulikmittelfluss zur C-Kammer ermöglicht und ein Ablauf zum Tankanschluss (T) verhindert ist bzw. wird.
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Dadurch, dass die Zulaufbohrungen über das Rückschlagventil verschließbar sind, wird das Absinken des Hydraulikmitteldrucks in der C-Kammer wirkungsvoll verhindert.
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In einer vorteilhaften Ausführungsvariante sind die mehreren Ablaufbohrungen direkt mit dem Tankanschluss (T) verbindbar, derart, dass der Hydraulikmittelfluss in einer Nullstellung von der C-Kammer zum Tankanschluss (T) ungehindert möglich ist.
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Vorteilhafterweise ist das Rückschlagventil in Form eines ringförmig ausgebildeten elastischen Elements, besonders bevorzugt einem Blech, ausgebildet, welches umfangsseitig auf dem Ventilgehäuse angeordnet ist und die mehreren Zulaufbohrungen der Arbeitsanschlüsse (C) bedeckt. Somit sind die Zulaufbohrungen bei drucklosem Zustand immer geschlossen. In diesem Zusammenhang ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass das ringförmig ausgebildete elastische Element mehrere Ausnehmungen aufweist, die mit den mehreren Ablaufbohrungen übereinander, ganz besonders bevorzugt in einer Flucht, angeordnet sind, sodass eine Öffnung immer gewährleistet ist, sobald eine Ventilschaltung den Hydraulikmittelfluss freigibt.
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Das bevorzugt aus einem Blech hergestellte ringförmig ausgebildete elastische Element weist somit Vollflächen und Freiflächen auf. Die Vollflächen bilden dabei die Rückschlagventilfunktion auf, wohingegen die Freiflächen die Ausnehmungen bilden und die Öffnung gewährleisten. Vorteilhaft ist daher vorgesehen, dass das elastische Element um das Ventilgehäuse winkelorientiert und verdrehsicher positioniert ist. Daher weist das ringförmig ausgebildete elastische Element eine Verdrehsicherung auf, die vorzugsweise in Form eines gebogenen Endes ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das gebogene Ende in einer der Ablaufbohrungen positioniert ist.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung zudem einen Nockenwellenversteller umfassend das erfindungsgemäße Steuerventil.
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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 Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Steuerventils in einer Schnittdarstellung,
- 2 einen Teilbereich der in 1 gezeigten Ausführungsvariante in einer perspektivischen Darstellung ohne Rotor,
- 3 eine Schnittdarstellung der in 1 gezeigten Ausführungsvariante in einer ersten Schaltstellung,
- 4 einen Teilbereich der in 3 gezeigten Ausführungsvariante in einer perspektivischen Darstellung ohne Rotor,
- 5 eine Schnittdarstellung der in 1 gezeigten Ausführungsvariante in einer zweiten Schaltstellung,
- 6 eine Schnittdarstellung der in 1 gezeigten Ausführungsvariante in einer dritten Schaltstellung,
- 7 die in 1 gezeigte Ausführungsvariante in einer perspektivischen Darstellung ohne Rotor,
- 8 eine erste Ausführungsvariante des Rückschlagventils in Form eines ringförmig ausgebildeten elastischen Elements,
- 9 eine zweite Ausführungsvariante des Rückschlagventils in Form eines ringförmig ausgebildeten elastischen Elements.
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In 1 ist eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Steuerventils 1 in einer Schnittdarstellung gezeigt, wobei das Steuerventil 1 sich in einer Nullstellung (stromloser-Stellung) befindet.
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Das Steuerventil 1, das für einen Nockenwellenversteller vorgesehen ist, umfasst ein zylinderförmiges Ventilgehäuse 2 mit einem stirnseitig angeordneten Zulaufanschluss (P) für ein Hydraulikmittel sowie einem axial gegenüberliegend angeordneten Tankanschluss (T). In seiner Mantelfläche 3 umfasst das Ventilgehäuse 2 mehrere Arbeitsanschlüsse (A, B, C), über die jeweils eine A-Kammer, eine B-Kammer und eine C-Kammer mit dem Hydraulikmittel versorgbar ist.
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Die mehreren Arbeitsanschlüsse (C) sind entlang einer Umfangslinie in regelmäßigen Abständen voneinander angeordnet und alternierend von Zulauf- und Ablaufbohrungen 4, 5 gebildet, wie dies anhand von 2 erkennbar ist.
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Innerhalb des Ventilgehäuses 2 ist ein axial beweglich gelagerter Steuerkolben 6 angeordnet, der auf seiner Außenseite mehrere Öffnungen 7 umfasst, die mit den im Ventilgehäuse 2 ausgebildeten Arbeitsanschlüssen (A, B, C) in Abhängigkeit seiner axialen Position fluidleitend verbindbar sind.
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Das Steuerventil 1 kennzeichnet sich dadurch aus, dass die mehreren Zulaufbohrungen 4 der mehreren Arbeitsanschlüsse (C) über ein Rückschlagventil 8 öffen- und verschließbar sind, derart, dass der Hydraulikmittelfluss zur C-Kammer ermöglicht und ein Ablauf zum Tankanschluss (T) verhindert ist bzw. wird.
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Das Rückschlagventil 8 ist in der vorliegend dargestellten Ausführungsvariante in Form eines ringförmig ausgebildeten elastischen Elements 9 ausgebildet, das aus einem dünnen Blech hergestellt ist. Wie insbesondere anhand von 2 erkennbar, ist dieses umfangsseitig auf dem Ventilgehäuse 2 angeordnet, derart, dass es die mehreren Zulaufbohrungen 4 des Arbeitsanschlusses (C) verdeckt. Wie weiterhin anhand von 2 erkennbar, umfasst das ringförmig ausgebildete elastische Element 9 mehrere Ausnehmungen 10, die mit den mehreren Ablaufbohrungen 5 des Arbeitsanschlusses (C) übereinanderliegend angeordnet sind, so dass eine Öffnung für das Hydraulikmittel immer gewährleistet ist. Das elastische Element 9 ist in der vorliegend dargestellten Ausführungsvariante in einem Raum 11 zwischen dem Ventilgehäuse 2 und einer Rotornut 12 eines Rotors 13 mit einer spezifischen Vorspannung um das Ventilgehäuse 2 angeordnet.
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Das in 1 gezeigte Steuerventil 1 weist eine Nullstellung (stromlose-Stellung) auf. In dieser Nullstellung sind die drei Arbeitsanschlüsse (A, B, C) mit dem Tankanschluss (T) fluidleitend verbunden, wie dies anhand der Pfeile 14 dargestellt ist.
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2 zeigt einen Teilbereich des in 1 gezeigten Steuerventils 1 in einer perspektivischen Darstellung ohne Rotor 13. Erkennbar anhand der Darstellung ist das aus dem Blech hergestellte ringförmig ausgebildete elastische Element 9, das die mehreren Ausnehmungen 10 aufweist und die in Form von länglichen Schlitzen ausgebildet sind.
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Wie bereits erläutert, ist es vorteilhaft das ringförmig ausgebildete elastische Element 9 um das Ventilgehäuse 2 winkelorientiert und verdrehsicher zu positionieren. Daher weist dieses, wie anhand der 2 dargestellt, eine Verdrehsicherung 15 auf, die in Form eines gebogenen Endes ausgebildet ist, welches in einer der Ablaufbohrungen 5 positioniert ist und das elastische Element 9 verdrehsicher fixiert.
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In 3 ist eine Schnittdarstellung der in 1 gezeigten Ausführungsvariante gezeigt, in der sich das Steuerventil 1 in einer ersten Schaltstellung befindet. In dieser ersten Schaltstellung ist der Arbeitsanschluss (A) direkt mit dem Tankanschluss (T) fluidleitend verbunden, wie dies anhand der Pfeile 14 dargestellt ist. Die beiden Arbeitsanschlüsse (B, C) hingegen sind mit Zulaufanschluss (P) fluidleitend verbunden, so dass die B-Kammer und die C-Kammer mit dem Hydraulikmittel versorgbar ist (siehe Pfeile 16).
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4 zeigt einen Teilbereich der in 3 gezeigten Ausführungsvariante des Steuerventils 1 in einer perspektivischen Darstellung ohne Rotor 13. Erkennbar ist hierbei, dass die Zuströmung des Hydraulikmittels in die C-Kammer über die mit dem Rückschlagventil 8 verschließbare Zulaufbohrung 4 erfolgt, wie dies anhand der Pfeile 16 dargestellt ist.
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In 5 ist eine Schnittdarstellung der in 1 gezeigten Ausführungsvariante gezeigt, in der sich das Steuerventil 1 in einer zweiten Schaltstellung befindet. In dieser zweiten Schaltstellung ist lediglich der Arbeitsanschluss (C) mit dem Zulaufanschluss (P) fluidleitend verbunden, so dass die C-Kammer mit dem Hydraulikmittel versorgbar ist (erkennbar anhand des Pfeils 17).
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In 6 ist eine Schnittdarstellung der in 1 gezeigten Ausführungsvariante gezeigt, in der sich das Steuerventil 1 in einer dritten Schaltstellung befindet. In dieser dritten Schaltstellung ist der Arbeitsanschluss (B) direkt mit dem Tankanschluss (T) fluidleitend verbunden, wie dies anhand der Pfeile 18 dargestellt ist. Die beiden Arbeitsanschlüsse (A, C) hingegen sind mit dem Zulaufanschluss (P) fluidleitend verbunden, so dass die A-Kammer und die C-Kammer mit dem Hydraulikmittel versorgbar ist (erkennbar anhand der Pfeile 19).
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7 zeigt die in 1 gezeigte Ausführungsvariante des Steuerventils 1 nochmals in einer perspektivischen Darstellung ohne Rotor 13. Erkennbar ist hierbei insbesondere die von dem Rückschlagventil 8 verdeckte Zulaufbohrung 4 des Arbeitsanschlusses (C).
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In 8 ist eine erste Ausführungsvariante des Rückschlagventils 8 in Form des ringförmig ausgebildeten elastischen Elements 9 gezeigt, wobei die Ausnehmungen 10 in Form von länglichen Schlitzen ausgebildet sind.
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9 zeigt eine zweite Ausführungsvariante des Rückschlagventils 8, wobei im Unterschied zu der ersten Ausführungsvariante die Ausnehmungen 10 in Form von rechteckigen Öffnungen ausgebildet sind.
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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.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steuerventil
- 2
- Ventilgehäuse
- 3
- Mantelfläche
- 4
- Zulaufbohrung
- 5
- Ablaufbohrung
- 6
- Steuerkolben
- 7
- Öffnungen
- 8
- Rückschlagventil
- 9
- elastisches Element
- 10
- Ausnehmungen
- 11
- Raum
- 12
- Rotornut
- 13
- Rotor
- 14
- Pfeil
- 15
- Verdrehsicherung
- 16
- Pfeil
- 17
- Pfeil
- 18
- Pfeil
- 19
- Pfeil
- A
- Arbeitsanschluss
- B
- Arbeitsanschluss
- C
- Arbeitsanschluss
- P
- Zulaufanschluss
- T
- Tankanschluss
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017111388 A1 [0002]
