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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung mit einem in einer Ventilaufnahme sitzenden Ventil, wobei das Ventil eine längs in zwei entgegengesetzte axiale Richtungen verlaufende Ventilachse, ein zur Ventilachse koaxial verlaufendes Ventilgehäuse und wenigstens einen auf dem Ventilgehäuse sitzenden Anschlag aufweist, und wobei die Ventilaufnahme mit einem innenzylindrisch ausgebildeten Ventilsitz versehen ist, in welchem das Ventil mit einem außenzylindrischen ersten Gehäuseabschnitt des Ventilgehäuses sitzt.
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Hintergrund der Erfindung
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Die in der Vorrichtung der Gattung verwendeten Ventile des Typs werden zum Beispiel zur Druckregelung in Wandlergetrieben eingesetzt. Ein Beispiel einer Anwendung ist in der
DE 10 2007 035 706 A1 offenbart. Dieses Ventil ist als Rückschlagventil ausgeführt, sitzt in einer Getriebeeingangswelle und ist in einem Hydraulikkreislauf eines Automatikgetriebes untergebracht. Es weist ein Ventilgehäuse aus Blech und eine Dichtung auf. Die Dichtung ist ein O-Ring, welcher in einer Umfangsnut an der Eingangsöffnung des Ventilgehäuses sitzt. Am Rand der Eingangsöffnung ist das Blech des Ventilgehäuses in Form einer Rinne für die Aufnahme des O-Rings umgeformt.
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Ein weiteres Ventil ist in
DE 10 2006 010 706 A1 beschrieben. Das Ventilgehäuse des Ventils ist ein Umformteil aus Blech. Der Kolben dieses Ventils ist eine Kugel, welche mittels einer Druckfeder axial gegen einen Kolbendichtsitz an der Eingangsöffnung des Ventilgehäuses vorgespannt ist. Das Ventilgehäuse ist 2-stufig ausgeführt, d. h., es weist einen ersten Gehäuseabschnitt und zweiten Gehäuseabschnitt auf. Die Durchmesser der Gehäuseabschnitte unterscheiden sich. Der Außendurchmesser des ersten Gehäuseabschnitts ist größer als der Außendurchmesser des zweiten Gehäuseabschnitts. Rückseitig ist in das Ventil ein Stützelement eingebracht, an welchem die Druckfeder axial abgestützt ist.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ventilvorrichtung mit einem einfach herzustellenden Ventil zu schaffen, in welcher eine Fehlmontage des Ventils ausgeschlossen ist.
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Die Aufgabe der Erfindung ist nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist aus einem Gehäuse und einem in einer Ventilaufnahme des Gehäuses sitzenden Ventil sowie aus mindestens einem axialen Anschlag gebildet. Der radial und axial steife Anschlag sitzt auf dem Ventilgehäuse des Ventils. Der Anschlag ist so gestaltet, dass die sich radial erstreckende größte Anschlag-Abmessung größer ist als der Innendurchmesser des Ventilsitzes in einem Gehäuse. Die Anschlag-Abmessung ist durch einen radialen Abstand zwischen der Ventilachse und einem am weitesten radial von der Ventilachse entfernten Bereich oder einer am weitesten entfernten Körperkante des Anschlags definiert. Das Gehäuse ist beispielsweise ein Gehäuseabschnitt eines Gehäuses eines Fahrzeuggetriebes, eine Getriebewelle, eine Nabe oder ist ein beliebiges anderes Bauteil, in welchem die Ventilaufnahme ausgebildet sein kann. Der Ventilsitz ist in diesem Falle als eine Aufnahme, vorzugsweise als eine Bohrung, definiert, in welcher das Ventil eingeschoben, gehalten und/oder eingepresst ist.
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Bei einer Montage des Ventils in das Gehäuse besteht für die Ventile des bekannten Standes der Technik zunächst die Möglichkeit, das Ventil entweder mit der einen Seite oder mit der anderen Seite voran in die Ventilsitz des Gehäuses einzuführen und das unbeachtlich der für die Funktion notwendigen vorgesehenen Montagerichtung des Ventils. Es kann also zu Fehlern bei der Montage des Ventils in das Gehäuse derart führen, dass dieses verkehrt herum eingebaut wird. Bleibt dieser Fehler während der weiteren Montage des Getriebes unentdeckt, wird dieses bei Inbetriebnahme nicht funktionieren. Eine aufwändige Fehlersuche bzw. Reparatur werden notwendig oder das Getriebe ist Ausschuss.
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Ein derartiges Ventil ist zum Beispiel mit
DE 10 2007 029 466 A1 beschrieben. Das Ventil weist durchgängig außen, vorbehaltlich zweier Sicken, einen Außendurchmesser auf. In der einen Sicke sitzt eine Dichtung in Form eines O-Rings. Da beide Enden des Ventils den gleichen Durchmesser aufweisen, könnte dieses auch falsch herum in eine Ventilaufnahme eingesetzt werden.
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Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass das Ventilgehäuse zusammen mit dem Anschlag die zuvor beschriebene Fehlmontage verhindert. Der Anschlag ist vorzugsweise als Dichtung, Dichtlippe einer Dichtung oder als Armierung einer Dichtung ausgebildet. Der Anschlag dient als axialer Anschlag, der verhindert, dass das Ventil verkehrt, d. h. mit seiner Einlassöffnung und/oder mit der Dichtung voran in den Ventilsitz eingeführt werden kann. Der Außendurchmesser des Anschlags, oder der Außendurchmesser der Dichtung, und/oder der Außendurchmesser der Armierung der Dichtung ist/sind größer als der Innendurchmesser des Ventilsitzes im Gehäuse. Üblicherweise muss das Ventil vollständig in der Ventilaufnahme aufgenommen werden. Wird das Ventil mit der Einlassöffnung voran verkehrt in die Aufnahme des Gehäuses eingeführt, kann dieses nur soweit axial bewegt werden, bis der Anschlag axial an der die Öffnung des Ventilsitzes begrenzenden Kontur anschlägt. Die Rückseite des Ventils steht in diesem Falle dann offensichtlich so axial über die Aufnahme hinaus, das dies als Fehler erkannt wird. Der Fehler wird also noch rechtzeitig vor dem weiteren Zusammenbau des Getriebes erkannt und kann korrigiert werden.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Ventilaufnahme mit einer Einführöffnung versehen ist, welche innen mit einer innenzylindrischen Dichtfläche versehen ist. Die Dichtung überbrückt den zwischen dem Ventilgehäuse und der Einführöffnung ausgebildeten ersten Ringspalt radial und ist radial gegen eine innenzylindrisch ausgebildete Kontur der Einführöffnung elastisch vorgespannt. Die Innenkontur des ersten Ringspaltes ist vorzugsweise an die Außenkontur des Ventilgehäuses an der Stelle angepasst. Die Innenkontur des den ersten Ringspalt umgebenden Gehäuses bzw. der Ventilaufnahme des Gehäuses ist innenzylindrisch und koaxial zur Ventilachse ausgerichtet und begründet die Einführöffnung für das Ventil in die Ventilaufnahme.
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Es ergibt sich, dass der Innendurchmesser der innenzylindrischen Kontur der Einführöffnung dem Außendurchmesser des ersten Ringspaltes entspricht. Damit ist der Außendurchmesser des ersten Ringspaltes genauso groß wie und/oder kleiner als der Außendurchmesser eines zweiten Ringspaltes. Der zweite Ringspalt schließt sich dem ersten Ringspalt axial an. Wenn der zweite Ringspalt außen nicht außenzylindrisch ist, muss der zweite Ringspalt aber radial so viel freien Raum bieten, dass dieser radial außen durch einen Mindestradius eines gedachten Hohlzylinders beschrieben ist. Der Mindestradius muss gleich groß, vorzugsweise jedoch größer sein als der Innendurchmesser des Ventilsitzes, so dass der erste Gehäuseabschnitt des Ventilgehäuses axial ungehindert durch den ersten Durchführquerschnitt hindurch in den Ventilsitz einführbar ist. Der durch die Innenkontur des Gehäuses außen begrenzte freie Querschnitt des zweiten Ringspaltes, welcher den zweiten Gehäuseabschnitt des Ventilgehäuses umgibt und welcher axial auf die Einführöffnung folgt, muss außen also mindestens die Abmessungen des Hohlzylinders aufweisen. In der Praxis kann der Ringspalt gegebenenfalls aus folgendem Grund gegenüber dem Querschnitt der Einführöffnung auch radial erweitert sein:
- Voraussetzung für die Funktion des Ventiles ist, dass eine als Queröffnung ausgeführte Strömungsöffnung dem offenen Querschnitt eines im Gehäuse verlaufenden Strömungskanals direkt gegenüber liegt. Sie sollte oder darf im Interesse eines ungehinderten Strömungsdurchgangs also nicht teilweise oder ganz von einem Gehäuseabschnitt verdeckt sein. Nur so kann das Strömungsmittel ungehindert aus dem Ventil in den Strömungskanal oder umgekehrt aus dem Strömungskanal über die Strömungsöffnung in das Innere des Ventils strömen.
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Beim Zusammenbau der Ventilvorrichtungen nach dem Stand der Technik muss das Ventil deswegen so richtungsorientiert in die Ventilaufnahme eingeführt werden, dass sich die erste Öffnung und der Strömungskanal in der finalen Position des Ventils einander direkt gegenüber liegen und nicht zueinander versetzt sind.
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Bei der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung ist jedoch vorgesehen, dass radial zwischen dem zweiten Gehäuseabschnitt des Ventilgehäuses und einer Innenkontur der Ventilaufnahme des Gehäuses der zweite Ringspalt ausgebildet ist. Der Strömungskanal mündet in den zweiten Ringspalt. Die Strömungsöffnung ist an dem zweiten Gehäuseabschnitt im Ventilgehäuse ausgebildet, welcher von dem zweiten Ringspalt umgeben ist. Die Strömungsöffnung bzw. mehrere umfangsseitig zu einander benachbarte Strömungsöffnungen münden in diesen zweiten Ringspalt, durch den eine radiale Distanz zwischen dem Ventil und der dem Strömungskanal oder den Strömungskanälen in dem Gehäuse geschaffen ist. Durch den zweiten Ringspalt ist also unbeachtlich der Ausrichtung des Ventils ausreichend Strömungsquerschnitt für das Strömen des Strömungsmittels zwischen dem Ventilgehäuse und dem Gehäuse geschaffen - und das unabhängig davon, ob die Strömungsöffnung dem Eingang eines Strömungskanals direkt gegenüber liegt oder nicht. Eine mit Sicht auf die Lage der Strömungsöffnung des Ventils in Umfangsrichtung richtungsorientierte Montage des Ventils derartig, dass sich die erste Öffnung und der Eingang des Strömungskanals direkt einander gegenüberliegen müssen, ist also nicht notwendig. Die Montage des Ventils ist vereinfacht.
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Das Gehäuse ist vorzugsweise ein Gehäuse eines Fahrzeuggetriebes oder einer Fahrzeugkupplung. Unter Gehäuse sind weitläufig alle Bauteile eines Gehäuses aber auch andere Bauteile, wie zum Beispiel Gehäuse von Pumpen, Zahnräder und Wellen, zu verstehen. Das Gehäuse ist mit einem innenzylindrischen Ventilsitz versehen, welcher beispielsweise eine Aufnahmebohrung ist und einen Sitz für das Ventilgehäuse bildet. Das Ventil sitzt mit dem Ventilgehäuse mit engem radialem Spiel oder mittels Presspassung in dem Ventilsitz und ist so radial in dem Gehäuse geführt bzw. gehalten.
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Das Ventil ist vorzugsweise im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet. Das betrifft sowohl das Ventilgehäuse als auch den Kolben. Symmetrieachse ist die Ventilachse, welche zum besseren Verständnis der Richtungen „axial“ und „radial“ in Längsrichtung als axial ausgerichtet definiert ist. Axial ist für die Beschreibung der Erfindung demnach durchgängig als gleichgerichtet mit der Ventilachse und radial ist folgerichtig als quer zur Längsrichtung bzw. Ventilachse ausgerichtet definiert.
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Das Ventilgehäuse kann einteilig ausgebildet oder mehrteilig zusammengesetzt sein. Das Ventilgehäuse ist vorzugsweise aus Blech und durch Kaltumformen hergestellt. Das Ventilgehäuse ist in mindestens zwei Gehäuseabschnitte unterteilt. Mit dem ersten Gehäuseabschnitt sitzt das Ventil in dem Ventilsitz. Der zweite Gehäuseabschnitt weist die mindestens eine Strömungsöffnung auf und ist von dem zweiten Ringspalt umgeben. Unter dem zweiten Ringspalt ist dabei ein radialer Freiraum zwischen dem Ventilgehäuse und einer inneren Kontur der Ventilaufnahme des Gehäuses zu verstehen, dessen Innenkontur durch die Außenkontur des zweiten Gehäuseabschnitts des Ventilgehäuses vorgegeben ist. Die Außenkontur des zweiten Ringspaltes kann räumlich beliebig ausgeführt sein, wie zum Beispiel mit axialen und radialen Hinterschnitten und radialen Vertiefungen und Vorsprüngen. Die radialen Vertiefungen und Vorsprünge ragen jedoch nicht in den zweiten Ringspalt hinein.
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Das Ventilgehäuse weist, wie oben schon erwähnt, wenigstens eine Strömungsöffnung auf. Diese Strömungsöffnung kann auch als Queröffnung bezeichnet werden, weil diese vorwiegend quer zur Ventilachse ausgerichtet ist - was eine vom rechten Winkel abweichenden schräge Ausrichtung gegenüber der Ventilachse auch nicht ausschließt. Beim Austausch von Strömungsmittel zwischen dem Inneren des Ventilgehäuses und seiner Umgebung ist die generelle Strömungsrichtung des Strömungsmittels an der Strömungsöffnung deshalb zunächst quer oder schräg zur Ventilachse. Das Ventilgehäuse weist mindestens eine Strömungsöffnung aber auch alternativ mehrere am Umfang zu einander benachbarte oder auch axial zueinander benachbarte Strömungsöffnungen auf. Wenn mehrere Strömungsöffnungen ausgebildet sind, können diese auch axial zueinander versetzt sein.
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Der zweite Ringspalt ist radial in die eine Richtung durch den zweiten Gehäuseabschnitt und radial in die andere Richtung durch Wandabschnitte des Gehäuses an der Ventilaufnahme begrenzt, wobei die Wandabschnitte des Gehäuses auch durch Öffnungen von Strömungskanälen für das Strömungsmittel unterbrochen sein können. Der Austausch des Strömungsmittels erfolgt wahlweise über den zweiten Ringspalt und das Innere des Ventils und durch die Strömungsöffnung(en) in beide Richtungen. Alternativ verlässt das Strömungsmittel das Ventil über die Strömungsöffnung(en) und strömt von dort in den zweiten Ringspalt und möglicherweise weiter über Strömungskanäle in andere Bauteile.
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Die Außenkontur des zweiten Ringspaltes muss zumindest ein gedachter und konzentrisch zur Ventilachse ausgerichteter Hohlzylinder passgenau derartig passen, dass dessen Radius größer ist als der Radius des Ventilsitzes. Nur so kann das Ventil mit der Rückseite zuerst, also mit dem ersten Gehäuseabschnitt voran, zunächst durch die Einführöffnung und dann durch die Ventilaufnahme hindurch bis zu dem Ventilsitz geführt und schließlich in den Ventilsitz passgenau eingeführt oder eingepresst werden.
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Wie oben schon erwähnt, kann der durch innere Kontur des Gehäuses begrenzte freie Querschnitt des zweiten Ringspaltes an der Ventilaufnahme in dem Bereich des zweiten Ringspaltes radiale Abmessungen aufweisen, welche größer sind als der Radius des gedachten Hohlzylinders. Der freie Querschnitt muss an dieser Stelle jedoch mindestens so groß sein, dass dieser dabei einen engsten freien Querschnitt zwischen einander gegenüberliegenden Wandabschnitten des Gehäuses abbildet, der durch den Radius des Hohlzylinders definiert wird. Mit anderen Worten: Der Hohlzylinder definiert damit einen sich radial zwischen dem Ventilgehäuse und dem Gehäuse ausbreitenden freien Querschnitt, der sowohl für die Montage des Ventils notwendig ist, als auch der Bildung des Ringsspalts dient und der aber auch aufgrund verschiedenster Ausführungen des Gehäuses zum Beispiel durch Lage und Geometrie von Strömungskanälen im Gehäuse größer als der Außenradius des Hohlzylinders sein kann. Dabei ist demnach also nicht ausgeschlossen, dass sich partiell an einigen Stellen ein radialer Abstand zwischen der Außenkontur des zweiten Gehäuseabschnitts und der inneren Kontur des Gehäuses ergibt, der größer ist als der Radius des Hohlzylinders.
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Die Dichtung kann beliebig gestaltet und in ihrer einfachsten Form als O-Ring ausgeführt sein. Alternativ kann die Dichtung, wie eine Ausgestaltung der Erfindung vorsieht, auch eine oder mehrere Dichtlippen aufweisen. Der Vorteil liegt darin, dass die Dichtungen hinsichtlich ihrer geometrischen Ausführung und des Werkstoffs ohne viel Aufwand und ohne Änderung der Umgebungskonstruktion oder ohne Änderung des Ventils an verschiedene Druckmedien bzw. Strömungsmittel oder unterschiedliche Drücke bzw. Temperature angepasst ausgeführt werden können. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Dichtung eine Armierung aufweist. Eine Armierung kann vorteilhaft als Basis für das Aufbringen mehrerer Dichtlippen gleicher oder unterschiedlicher Ausführung dienen und/oder verstärkt die Dichtlippe(n). Außerdem kann mittels einer Armierung ein sicherer Sitz der Dichtung im Gehäuse oder vorzugsweise auf dem Ventilgehäuse gewährleistet werden.
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Die Erfindung sieht als Ausgestaltungen ein zweifach- alternativ dreifach gestuftes Ventilgehäuse vor. Zweifach gestuft ist das Ventilgehäuse, wenn der erste Gehäuseabschnitt und der zweite Gehäuseabschnitt unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen. Dreifach gestuft ist das Ventilgehäuse, wenn dieses einen dritten Gehäuseabschnitt aufweist und dieser dritte Gehäuseabschnitt einen anderen Außendurchmesser aufweist als der zu dem dritten Gehäuseabschnitt benachbarte Gehäuseabschnitt des Ventilgehäuses. Über eine derartige Stufung kann sich zum einen, bei ansonsten unverändertem Aufbau des Ventils, lediglich durch Änderung des Ventilgehäuses an veränderte Einbaubedingungen angepasst werden. Zum anderen können die Arbeitsquerschnitte des Ventils, wie der Querschnitt der Einlassöffnung, der oder die Querschnitte von Kolbendichtsitzen für einen oder mehrere Kolben an die gewünschten Betriebsbedingungen angepasst werden. Veränderliche Betriebsbedingungen sind zum Beispiel Druck und Strömungsgeschwindigkeit. Genauso kann sich dadurch beliebig an die funktionell bzw. fertigungstechnisch bedingten Einbaubedingungen des Getriebes angepasst werden.
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So sieht eine Ausgestaltung der Erfindung wenigstens einen in dem Ventilgehäuse axial beweglich entlang der Ventilachse geführten Kolben vor, durch den wahlweise oder zugleich sowohl die mindestens erste Öffnung als auch die zweite(n) Öffnung(en) verschließbar sind.
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Ventilaufnahmen für Ventile sind in der Regel relativ aufwendig spanabhebend herzustellen. Deshalb ist es von Vorteil, wenn diese möglichst gleichmäßige Querschnitte aufweisen. Gehäuse sind in der Regel großvolumig ausgeführt und werden beispielsweise gegossen. Die Aufnahmen werden entweder vollständig spanabhebend eingebracht oder zumindest in letzten Arbeitsschritten spanabhebend bearbeitet. Es ist deshalb einfacher, vorzugsweise zum Beispiel im Interesse der Ausbildung des zweiten Ringspaltes, diesen durch die gestufte Gestaltung des Ventilgehäuses zu schaffen und die Ventilaufnahme als Bohrung auszuführen. Mit einer Ausgestaltung der Erfindung ist deshalb vorgesehen, dass ein Außendurchmesser des zweiten Gehäuseabschnitts kleiner ist als der Innendurchmesser des Ventilsitzes in dem Gehäuse. Damit ist der Außendurchmesser des zweiten Gehäuseabschnitt in diesem Fall auch kleiner als der Außendurchmesser des ersten in dem Ventilsitz sitzenden Gehäuseabschnitts. Der Außendurchmesser des ersten Gehäuseabschnitts und der Innendurchmesser in dem Ventilsitz sind vom Nennmaß her gleich und voneinander abweichend maßlich so toleriert, dass sich die gewünschte Sitzpassung, zum Beispiel ein Presssitz, ergibt.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein außenzylindrischer dritter Gehäuseabschnitt des Ventilgehäuses einen Außendurchmesser aufweist, welcher kleiner ist als der erste Innendurchmesser der Eingangsöffnung. Die zuvor genannten Abmessungen der Eingangsöffnung des Gehäuses berücksichtigend, ist somit vorteilhaft Platz für den Sitz einer gut dichtenden Dichtung auf dem dritten Gehäuseabschnitt zwischen dem Ventilgehäuse und dem Gehäuse geschaffen. Außerdem kann damit der Querschnitt der Einlassöffnung des Ventils bedarfsweise geringgehalten werden. Damit jedoch der sich daraus ergebende geringe Durchmesser der Eingangsöffnung nicht nachteilig auf den Querschnitt des im zweiten Gehäuseabschnitt geführten Kolbens auswirkt, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass der dritte Gehäuseabschnitt des Ventilgehäuses einen Außendurchmesser aufweist, welcher kleiner ist als der Außendurchmesser des Ventilgehäuses an dem zweiten Gehäuseabschnitt, in welchem der Kolben geführt ist. Auf diese Weise kann das Reaktionsverhalten des Ventils auf Druckänderungen positiv beeinflusst werden, d. h., können die Flächen des Kolbens ausreichend groß gestaltet werden.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Armierung einen Außendurchmesser aufweist, welcher kleiner oder gleich dem Innendurchmesser des Ventilsitzes ist. Die Armierung und damit die Eingangsöffnung können im Durchmesser relativ klein gehalten werden, weil der Durchmesser der Dichtung radial gering gehalten werden kann. Der Axialanschlag gegen die Fehlmontage ist vorzugsweise zum einen durch die Armierung und zum anderen durch den radial über die Armierung hinausragenden Anteil der Dichtlippe(n) gewährleistet, die trotz ihrer Elastizität durch die Armierung an der Zone, die durch die Anschlagsabmessung definiert ist, steif genug gehalten sind, um einer Fehlmontage des Ventils zu widerstehen. Folgerichtig sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Dichtlippe einen Außendurchmesser aufweist, welcher größer als der Innendurchmesser der Ventilaufnahme ist. Die Armierung ist vorzugsweise ringscheibenförmig ausgebildet, kann aber auch aus einem oder mehreren radialen Segmenten bestehen.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
- 1 zeigt eine Ventilvorrichtung 1, in der ein Ventil 2 bestimmungsgemäß verbaut ist, in einem Längsschnitt entlang der Ventilachse 8.
- 1a und 2 zeigen unterschiedliche Einbauzustände des in 1 dargestellten Ventils 2 in die Ventilvorrichtung 1, in Längsschnitten entlang der Ventilachse 8. Dabei ist das Ventil 2 in der Darstellung nach 1a richtig eingeführt dargestellt. 2 zeigt eine mögliche Fehlmontage des Ventils 2.
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1 - Die Ventilvorrichtung 1 ist aus einem Gehäuse 3 und einem Ventil 2 gebildet. Das Gehäuse 3 ist nicht vollständig dargestellt. Das Ventil 2 ist mit einer Dichtung 11 versehen. Das Ventil 2 besteht aus einem Ventilgehäuse 4, einem Kolben 16, einer Feder 20 und aus einem Stützelement 21.
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Das Ventilgehäuse 4 ist 3-stufig ausgeführt und in einen ersten Gehäuseabschnitt 7, einen zweiten Gehäuseabschnitt 12 und in einen dritten Gehäuseabschnitt 13 unterteilt, wobei die Gehäuseabschnitte 7, 12 und 13 hohlzylindrisch ausgebildet sind. Dem ersten Gehäuseabschnitt 7 schließt sich axial der zweite Gehäuseabschnitt 12 des Ventilgehäuses 4 an, wobei axial gleichgerichtet mit der Ventilachse 8 des Ventils 2 ist. Der dritte Gehäuseabschnitt 13 wiederum schließt sich axial an den zweiten Gehäuseabschnitt 12 an. Das Ventilgehäuse 4 ist mit mehreren (zum Beispiel drei oder vier) am Umfang verteilten Strömungsöffnungen 5 versehen und weist axial stirnseitig in dem dritten Abschnitt 13 eine Einlassöffnung 9 auf. Die Strömungsöffnungen 5 sind in dem zweiten Gehäuseabschnitt 12 des Ventilgehäuses 4 ausgebildet und radial, d. h. quer zur Ventilachse 8, ausgerichtet. Die Einlassöffnung 9 ist stirnseitig in den dritten Gehäuseabschnitt 13 ausgebildet und ist axial ausgerichtet.
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Der Kolben 16 ist zweistufig mit einer ersten Stufe 24 und einer zweiten Stufe 25 ausgeführt. Am Übergang zwischen der ersten Stufe 24 und der zweiten Stufe 25 ist eine kreisringförmige Kolbenfläche 35 ausgebildet. Der Kolbenboden an der zweiten Stufe 25 weist eine Kreisfläche als Kolbenfläche 36 auf.
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Das Stützelement 21 sitzt fest in dem ersten Gehäuseabschnitt 7. Der Kolben 16 ist axial beweglich in dem zweiten Gehäuseabschnitt 12 geführt. Die Feder 20 ist axial zwischen dem Kolbenboden 23 und dem Stützelement 21 elastisch eingespannt und presst den Kolben 16 gegen den Kolbendichtsitz 22. Die Feder 20 ist dabei axial in die eine Richtung in der zweiten Stufe 25 des Kolbens 16 und axial in die andere Richtung an einer Zentrierung 35 des Stützelements 21 radial zentriert geführt. Der Kolben 16 ist über die erste Stufe 24 radial in dem zweiten Gehäuseabschnitt 12 geführt und verschließt mit der ersten Stufe 24 in der dargestellten Position die Strömungsöffnungen 5.
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1 und 1a - 1a entspricht der Darstellung nach 1. Das Ventil 2 ist rückseitig mit dem ersten Gehäuseabschnitt 7 in den Ventilsitz 6 des Gehäuses 3 eingepresst. Der zweite Gehäuseabschnitt 12 ist von einem zweiten Ringspalt 10 umgeben, welcher radial zwischen dem Ventilgehäuse 4 und einer Innenkontur der Ventilaufnahme 30 ausgebildet ist. Der dritte Gehäuseabschnitt 13 des Ventilgehäuses 4 ist von dem ersten Ringspalt 14 umgeben, welcher radial zwischen einer innenzylindrischen Fläche der Einführöffnung 9 und dem Ventilgehäuse 4 ausgebildet ist. Auf dem dritten Gehäuseabschnitt 13 sitzt die Dichtung 11, welche den ersten Ringspalt 14 so dichtend verschließt, dass ein Durchgang für Strömungsmittel zwischen einem ersten Strömungskanal 26 und dem zweiten Ringspalt 10 abgedichtet ist. Die Dichtung 11 besteht aus einer Armierung 18 und aus wenigstens einer Dichtlippe 19. Die Armierung 18 ist ein Winkelring, der mit einem axial ausgerichteten Schenkel 29 auf dem dritten Gehäuseabschnitt 13 sitzt und der die Dichtlippe 19 auf einem radial ausgerichteten Schenkel 31 hält.
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Der Strömungskanal 26 führt zu Einführöffnung 38 und damit zur Einlassöffnung 9 des Ventilgehäuses 4. Mindestens ein Strömungskanal 27 mündet in den zweiten Ringspalt 10. Eine Entlüftungsöffnung 28 ist rückseitig des Kolbens 16 in dem Stützelement 21 ausgebildet. In dem mit 1 dargestellten Betriebszustand des Ventils 2 ist das Ventil 2 geschlossen. Der Kolben 16 liegt in der Darstellung dichtend an einem Kolbendichtsitz 22 an, welcher an dem Übergang zwischen dem zweiten Gehäuseabschnitt 12 und dem dritten Gehäuseabschnitt 13 des Ventilgehäuses ausgebildet ist.
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1a und 2 - In 1 ist die richtige Einbaulage des Ventils 2 in der Ventilvorrichtung 1 abgebildet und die Einbaumaße sind markiert. In 2 dagegen wird die Position des infolge einer Fehlmontage verkehrt in eine Ventilaufnahme 30 eingeführten Ventils 2 dargestellt. Die Ventilaufnahme 30 ist ein Hohlraum im Gehäuse eines Fahrzeuggetriebes bzw. anderen Bauteils eines Fahrzeuggetriebes, in den das Ventil 2 eingesetzt ist.
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1a - Das Gehäuse 3 ist mit der Ventilaufnahme 30 versehen und weist einen Ventilsitz 6, einen Strömungskanal 26 sowie mindestens einen Strömungskanal 27 und eine Einführöffnung 38 auf. Die Ventilaufnahme 30 ist vom Durchmesser ihrer Öffnungen her mindestens dreifach gestuft ausgeführt. Die erste Öffnungsstufe 32 ist durch Ventilsitz 6 gebildet. Die zweite Öffnungsstufe 33 ist durch einen innenzylindrischen Abschnitt der Ventilaufnahme 30 gebildet, welcher zumindest den zweiten Gehäuseabschnitt 12 des Ventilgehäuses 4 umgibt. Die dritte Öffnungsstufe 34 beschreibt die Einführöffnung 38.
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Der innenzylindrische Ventilsitz 6 ist durch einen Ventilsitz-Innenradius VR1 beschrieben. Der Innendurchmesser des Ventilsitzes 6 ist demnach der der ersten Öffnungsstufe 32 der Ventilaufnahme 30 und entspricht im Nennmaß dem Außenradius GH1 des ersten Gehäuseabschnitts 7 des Ventilgehäuses 4.
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Die zweite Öffnungsstufe 33 weist zumindest einen radialen freien Querschnitt auf, dessen Innendurchmesser durch den Hohlzylinder-Radius HR1 eines gedachten Hohlzylinders 17 beschrieben ist. Der gedachte Hohlzylinder ist, so an dem Übergang zu einem Strömungskanal 27 erkennbar, auf der einen Seite gestrichelt und im Bild rechtsseitig mit einer verstärkt gezeichneten/hervorgehobenen Körperkante dargestellt und beschreibt den Außenumriss des zweiten Ringspalts 10, der mindestens gegeben ist. Daraus ergibt sich, dass der zweite Ringspalt 10 außen mindestens durch den Hohlzylinder-Radius HR1 beschrieben ist.
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Der zweite Ringspalt 10 weist innen einen Innendurchmesser auf, der dem Zweifachen des Außenradius GH2 des zweiten Gehäuseabschnitts 12 des Ventilgehäuses 4 beschreibt.
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Der erste Ringspalt 14, welcher zwischen dem dritten Gehäuseabschnitt 13 und der Innenkontur der Einführöffnung 38 ausgebildet ist, weist einen Außendurchmesser auf, der dem Innenradius IK1 der innenzylindrischen Innenkontur der Einführöffnung 38 der Ventilaufnahme 30 entspricht. Der Innenradius IK1 der innenzylindrischen Innenkontur der Einführöffnung 38 entspricht in diesem Falle auch einem Hohlzylinder-Radius HR1 eines gedachten Hohlzylinders 17 und kann sich aber in anderen nicht dargestellten Einbausituationen auch von diesem unterscheiden. Der Innendurchmesser des ersten Ringspaltes 14 entspricht einem Zweifachen des Außenradius GH3 des dritten Gehäuseabschnitts 13.
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1a und 2 - Die elastische Dichtlippe 19 weist einen Außenradius AD auf, der stufenlos elastisch auf den Außenradius ADUE reduzierbar ist und im Fall des in 2 dargestellten Beispiels gegenüber dem Innenradius IK1 der Einführöffnung 38 mit einem Übermaß versehen ist - also im nicht verbauten Zustand des Ventils größer ist als der Innenradius IK1. Das ist in der Darstellung nach 2 durch die über die gezeichneten Körperkanten der Innenkontur hinaus gehenden gestrichelten Linien der Dichtlippe 19 im Bild rechts zeichnerisch angedeutet. Im eingebauten Zustand des Ventils 2 ist der Radius AD bzw. ADUE auf den Innenradius IK1 der Körperkannte der innenzylindrischen Innenkontor der Einführöffnung 38 reduziert. In diesem Fall ist die Dichtlippe 19 auf einen durch den Innenradius IK1 vorgegebenen Außendurchmesser elastisch eingeschnürt oder umgelegt. Alternativ ist möglich, dass der Außenradius AD auch im nichtverbauten Zustand des Ventils 2 dem Nennmaß des Innenradius IK1 entspricht. Der Innenradius ORI der Einführöffnung 38 kann muss aber nicht gleich dem Innenradius IK1 der Innenkontur der Einführöffnung 38 sein. Der Innenradius IK1 der Innenkontur ist bestimmend für den Dichtkontakt zwischen der Dichtlippe 19 und dem Gehäuse 3. Der Innenradius ORI beschreibt den engsten oder weitesten Öffnungsquerschnitt der Einführöffnung, der größer oder gleich der Abmessung der Dichtfläche am Gehäuse 3 sein kann.
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2 - ORi muss jedoch größer sein als die Anschlag-Abmessung AR. Die Anschlag-Abmessung AR muss größer sein als der Radius VR1 des Ventilsitzes 6.
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1a - Die Innenkontur der Armierung 18 bzw. von deren Schenkel 29 entspricht im Nennmaß dem Außenradius GH3 des dritten Gehäuseabschnitt 13. Der radial verlaufende Schenkel 31 der Armierung 18 ist außen durch einen Außenradius AM beschrieben, welcher kleiner als der Innenradius IK1 der Einführöffnung 38 aber auch kleiner als der Außendurchmesser AD bzw. ADUE der Dichtlippe 19 ist.
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2 - Die radiale Abmessung AR des Anschlags 37 ist in diesem Fall ein Radius, da sowohl die Dichtung 11 als auch die Armierung 18 rotationssymmetrische Bauelemente sind. Der Radius AR ist größer als der Radius AM der Armierung aber auch kleiner als der Außenradius AD/ADUE der Dichtlippe 19 sowohl im nicht verbauten als auch im Verbauten Zustand und gleich oder größer als der Innenradius des Ventilsitzes 6, welcher dem Außenradius GH1 des ersten Gehäuseabschnitts 7 des Ventilgehäuses 4 entspricht.
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1a und 2 - Zusammenfassung: Der Außenradius AD der Dichtlippe 19 im nicht verbauten Zustand des Ventils 2 ist kann größer oder gleich dem Außendurchmesser ADUE der Dichtlippe im eingebauten Zustand des Ventils 2 sein. Die radiale Anschlag-Abmessung AR des Anschlags 37 kann größer oder gleich der radialen Abmessung AM der Armierung 18 sein und muss größer sein als der Innenradius der innenzylindrischen Wandung des Ventilsitzes 6, wobei das Nennmaß des Innenradius VR1 des Ventilsitzes 6 dem Nennmaß des Außenradius GH1 des ersten Gehäuseabschnitts 7 des Ventilgehäuses 4 entspricht. AR > GH1 = VR1 und AD ≥ ADUE ≥ AR ≥ AM;
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2 - Das Ventil 2 ist versehentlich mit der Einlassöffnung 9 und somit auch mit der Dichtung 11 voran in die Ventilaufnahme 30 soweit eingeführt, bis die Dichtung 11 axial an der ersten Öffnungsstufe, also am Rand des Ventilsitzes 6 anliegt bzw. anstößt. Dies weil zumindest die radiale Anschlag-Abmessung AR des Anschlags 37 oder gar der Außenradius AD der Dichtlippe 19 kleiner sind als der Öffnungs- Innenradius ORI der Einführöffnung 38 bzw. Innenradius IK1 der innenzylindrischen Innenkontor der Einführöffnung 38 sowie auch kleiner als der der Hohlzylinder-Radius HR1 des gedachten Hohlzylinders 17. Der Anschlag 37 ist in diesem Fall durch einen durch die Armierung 18 verstärkten und gestützten radialen Bereich der Dichtung 11 mit einem Radius gebildet, der als die radiale Anschlag-Abmessung AR des Anschlags 37 bezeichnet ist. Die Dichtlippe 19 bzw. Dichtung 11 ist in diesem Fall also zumindest so steif als der Anschlag 37 ausgebildet, dass diese bei einem weiteren Einführen des Ventils 2 in die Ventilaufnahme eine axial gerichtete Widerstandskraft entgegenstellt, die ein Einführen ohne weiteres der Dichtung 11 in den Ventilsitz 6 verhindert. In dieser Position ragt das rückseitige Ende des Ventils 2 bzw. des ersten Gehäuseabschnitts 7 über den Rand der Einführöffnung 38 hinaus, wodurch die fehlerhafte Einbaulage des Ventils 2 auch optisch offensichtlich wahrnehmbar ist.
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Die radiale Anschlag-Abmessung AR des Anschlags 37 kann in anderen nicht dargestellten Fällen auch genauso groß oder kleiner als der Außenradius AM der Armierung 18 sein. In diesem Fall wäre der Außenradius der Armierung 17 größer als der Ventilsitz-Innenradius des Ventilsitzes 6. In anderen nicht dargestellten Fällen kann der Anschlagsradius AR auch gleich dem Außenradius AD der Dichtlippe sein. Wenn das Ventil 2 bzw. das Ventilgehäuse 4, so wie dargestellt, gestuft ausgebildet ist, muss die radiale Anschlag-Abmessung AR kleiner oder gleich dem Innenradius IK1 der innenzylindrischen Innenkontor der Einführöffnung 38 sein.
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1a - Der Innenradius IK1 der innenzylindrischen Innenkontor der Einführöffnung 38 muss für ein derartig gestuftes Ventil 2 aber größer sein als der Außenradius GH1 des ersten Gehäuseabschnitts 7 des Ventilgehäuses 4. Der Öffnungs- Innenradius ORI der Einführöffnung 38 muss also ausreichend groß genug sein (der Öffnungs- Innenradius ORI ist größer als der der Außenradius GH1 des ersten Gehäuseabschnitts 7) , um das Ventil 2 mit dem ersten Gehäuseabschnitt 7 voran in die Ventilaufnahme 30 einführen zu können und so, dass der erste Gehäuseabschnitt 7, so wie dargestellt, bestimmungsgemäß in dem Ventilsitz 6 zum Sitzen kommt. In dem dargestellten Fall sind die Dichtung 11 und der Anschlag 37 als ein Bauteil ausgebildet, so dass der Öffnungs- Innenradius ORI der Einführöffnung 38 dem Innenradius IK1 der innenzylindrischen Innenkontor der Einführöffnung 38, an welcher die Dichtlippe 19 anliegt, gleich groß sind. Es gibt aber alternativ auch nicht dargestellte Einbausituationen, in denen der Innenradius IK1 der innenzylindrischen Innenkontor der Einführöffnung 38 größer ist als der Öffnungs-Innenradius ORI der Einführöffnung 38.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ventilvorrichtung
- 2
- Ventil
- 3
- Gehäuse
- 4
- Ventilgehäuse des Ventils
- 5
- Strömungsöffnungen des Ventilgehäuses
- 6
- Ventilsitz im Gehäuse
- 7
- erster Gehäuseabschnitt des Ventilgehäuses
- 8
- Ventilachse des Ventils
- 9
- Einlassöffnung im Ventilgehäuse
- 10
- zweiter Ringspalt
- 11
- Dichtung
- 12
- zweiter Gehäuseabschnitt des Ventilgehäuses
- 13
- dritter Gehäuseabschnitt des Ventilgehäuses
- 14
- erster Ringspalt
- 15
- -
- 16
- Kolben
- 17
- gedachter Hohlzylinder
- 18
- Armierung
- 19
- Dichtlippe
- 20
- Feder
- 21
- Stützelement
- 22
- Kolbendichtsitz
- 23
- Kolbenboden
- 24
- erste Stufe des Kolbens
- 25
- zweite Stufe des Kolbens
- 26
- Strömungskanal
- 27
- Strömungskanal
- 28
- Entlüftungsöffnung
- 29
- Schenkel der Armierung
- 30
- Ventilaufnahme des Gehäuses
- 31
- Schenkel der Armierung
- 32
- erste Öffnungsstufe der Ventilaufnahme
- 33
- zweite Öffnungsstufe der Ventilaufnahme
- 34
- dritte Öffnungsstufe der Ventilaufnahme
- 35
- kreisringförmige Kolbenfläche
- 36
- Kolbenfläche
- 37
- Anschlag
- 38
- Einführöffnung
- AR
- radiale Anschlag-Abmessung des Anschlags 37, von der Ventilachse 8 aus gemessen;
- VR1
- Ventilsitz-Innenradius des Ventilsitzes 6, von der Ventilachse 8 aus gemessen;
- ORI
- Öffnungs- Innenradius der Einführöffnung 38, von der Ventilachse 8 aus gemessen;
- HR1
- Hohlzylinder-Radius des gedachten Hohlzylinders 17, von der Ventilachse 8 aus gemessen;
- GH1
- Außenradius des ersten Gehäuseabschnitts 7 des Ventilgehäuses 4, von der Ventilachse 8 aus gemessen;
- GH2
- Außenradius des zweiten Gehäuseabschnitts 12 des Ventilgehäuses 4, von der Ventilachse 8 aus gemessen;
- GH3
- Außenradius des dritten Gehäuseabschnitts 13 des Ventilgehäuses 4, von der Ventilachse 8 aus gemessen;
- IK1
- Innenradius der innenzylindrischen Innenkontor der Einführöffnung 38, von der Ventilachse 8 aus gemessen;
- AM
- Außenradius der Armierung 18, von der Ventilachse 8 aus gemessen;
- AD bzw. ADUE
- Außenradius der Dichtlippe, von der Ventilachse 8 aus gemessen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007035706 A1 [0002]
- DE 102006010706 A1 [0003]
- DE 102007029466 A1 [0008]
