DE19847600C2 - Direkt gesteuertes Fluid-Druckventil insbesondere zum Einsatz für Öl-Motorkühlungen - Google Patents

Abstract

Direkt gesteuertes Fluid-Druckventil, insbesondere zum Einsatz für Öl-Motorkühlungen, mit einem in einem Gehäuse linear verschiebbaren, einen Hohlraum aufweisenden Ventilkörper in Topf- oder sonstiger Behältnisform, der mit seinem geschlossenen Bodenteil durch eine an einem Anschlag abgestützte Federeinrichtung gegen einen Ventilsitz gedrückt wird, der im Bereich einer ersten Fluidöffnung des Gehäuses angeordnet ist, welcher Fluidöffnung eine zweite Fluidöffnung des Gehäuses, der offenen Stirnseite des Ventilkörpers gegenüberliegend, komplementär zugeordnet ist, und mit wenigstens einem in einem Fluid-Strömungsweg zwischen der Innenseite des Gehäuses und der Außenseite des Ventilkörpers gebildeten Zwischenraum, der sich bis zum Bodenteil erstreckt, wobei die Wandung des Ventilkörpers im Längsschnitt mit einer oder mehreren Quererweiterungen oder Verbreiterungen gestaltet ist, mittels der er an der Gehäuseinnenseite gleitend geführt ist, die eine oder mehreren Quererweiterungen oder Verbreiterungen den im Fluid-Strömungsweg liegenden Zwischenraum sowohl in einem offenen als auch geschlossenen Ventilzustand begrenzen, und der Hohlraum des Ventilkörpers über einen oder mehrere, seine Wandung durchsetzende Fluid-Durchgänge mit dem Zwischenraum und dem Fluid-Strömungsweg sowohl im offenen als auch im geschlossenen Ventilzustand verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein direkt gesteuertes Fluid-Druckventil, das insbesondere zum Einsatz für Öl-Motorkühlungen geeignet ist gemäß Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Ventilkörper gemäß Ober­ begriff des Patentanspruchs 15. Weiter betrifft die Erfindung eine Verwendung dieses Druckventils gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 19. Schließlich betrifft die Erfindung eine Anordnung mit diesem Druckventil gemäß Oberbe­ griff des Patentanspruchs 20.

Direkt gesteuerte Druckventile sind bekannt (vgl. Lueger - Lexikon der Technik, vierte Auflage 1967, Band 8, Seite 154, Deutsche Verlagsanstalt Stuttgart). Insbesondere ist ein Druckventil der eingangs genannten Art bekannt (vgl. Ge­ brauchsmuster DE 296 09 979 U1), bei dem in einem Ventilgehäuse ein Ventil­ sitz eingebracht ist. Der Ventilsitz wirkt zum Öffnen und zum Schließen mit ei­ nem Ventilkörper zusammen, der mittels einer vorgespannten Feder in Rich­ tung des Ventilsitzes belastet ist. Ein externer Druck wirkt auf die nach außen gerichteten Fläche des Ventilkörpers. Erreicht der Eingangsdruck einen be­ stimmten Wert, der gleich oder größer ist als ein über die Feder einstellbarer Druck, öffnet das Ventil, indem sich Ventilkörper vom Ventilsitz aufgrund der Druckdifferenz löst. Ein Fluid-, insbesondere Flüssigkeitsstrom kann von der ersten Fluidöffnung am Ventilkörper vorbei zu einer zweiten Fluidöffnung des Gehäuses stattfinden. Allerdings ist der Ventilkörper mit einer im Längsschnitt dreieckigen Grundform offenbart, deren Ecken leicht zu Turbulenzen im strö­ menden Fluid führen können. Zudem ist nicht für eine stabile oder präzise Füh­ rung des Ventilkörpers Sorge getragen. Dies kann im Einsatz bei Kolbenküh­ lungen in Verbrennungsmotoren oder auch sonst bei hohen Schließ- und Öff­ nungsfrequenzen Querauslenkungen gegenüber der vorbestimmten Längs- Verschiebebahn des Ventilkörpers ergeben.

US 24 98 482 beschreibt eine Ventileinrichtung, welche frei von Rattern und Klopfen sowie resultierendem Verschleiß sein soll. Dazu ist das Ventilgehäuse mit einer Fluid-Einlaßkammer und einer Fluid-Auslaßkammer, beide angeordnet an entgegengesetzten Gehäuseenden, versehen. Die beiden Ein- bzw. Auslaßkammern sind durch eine Abtrenneinrichtung voneinander separiert, welche von einer Durchgangsbohrung durchsetzt ist. Dabei ist der Strömungsdurchgang für Fluid derart eingeschränkt, dass eine ausreichende Druckdifferenz zwischen den Einlaß- bzw. Auslaß-Kammern auftritt.

Das in der DE-PS 332 451 offenbarte Selbstschlußventil beschreibt einen Ventilkörper mit einem Bodenteil, der auch von einem Fluid-Durchgang durchsetzt und damit zu einem Hohlraum des Ventilkörpers hin offen ist. Beim Ventilkörper vorhandene Quererweiterungen stehen nicht mit dem Fluid-Strömungsweg zu dessen Begrenzung in Verbindung, sondern haben lediglich nur Steuer- und Führungsfunktion.

US 21 36 898 beschreibt ein Abflußventil, um kondensiertes Wasser aus einer Rohrleitung automatisch abzulassen. Dazu wird die Anordnung eines Ventilsitzes vorgeschlagen, der von den beiden komplementären Fluidöffnungen des Ventilgehäuses jeweils entfernt liegt. Quererweiterungen des Ventilkörpers dienen einzig dazu, mit dem Ventilsitz zusammenzuwirken. Der Fluid-Strömungsdruck wird dazu ausgenutzt, den Ventilkörper gegen den Druck einer Feder auf den Ventilsitz zu drücken. In geschlossener Ventilkörper-Stellung ist der Hohlraum des Ventilkörpers vom Fluidströmungsweg abgetrennt.

DE 25 41 372 A1 beschreibt einen Kesselfüll- und -entleerungshahn mit einem zylindrischen Hohlkörper als Verschlußstück, der durch einen Boden an der einen Stirnseite verschlossen und an der gegenüberliegenden Stirnseite offen ist. Die achsparallele Umfangswandung ist von Durchbrüchen für den Durchtritt von Fluid durchsetzt, wobei in geschlossenem Zustand sich diese Durchbrüche unterhalb einer Anordnung aus Ringschulter und Rundschnur befinden, so dass durch diese Durchbrüche die Fluidströmung nicht zum Ventilauslaß gelangen kann. Eine Druckfeder sorgt dafür, dass in der Schließlage die Durchbrüche unterhalb der Ringschulter-Rundschnur-Anordnung bleiben, welche die Dichtfunktion ausübt. Ferner befindet sich das abzusperrende Fließmedium in dem Bereich des Hahngehäuses, in dem die Druckfeder sich erstreckt. Zum Entleeren oder Füllen der mit diesem Kesselfüll- und -entleerungshahn versehenen Anlage wird durch manuelles Einführen einer Schlauchtülle der genannte Hohlkörper (Verschlußstück, Ventilkörper) axial verschoben, bis eine radiale Anschlag- Erweiterung des Hohlkörpers zur Anlage an die Ringschulter kommt. Dabei dichtet der Rundschnurring den Hohlkörper nach außen ab. In dem Moment, in dem die Durchbrüche an der Ringschulter vorbei bewegt werden, öffnet sich der Kesselfüll- und -entleerungshahn. In dieser Stellung besteht nämlich über die Durchbrüche und den Innenraum des Hohlkörpers eine Verbindung zwischen dem Anschlußstutzen für die Anlage und dem Einlaß- und Auslaßstutzen für die Schlauchtülle. Die Durchbrüche sind, damit in der Anschlagstellung die Durchflußfunktion gewährleistet ist, in weitem Abstand von den Anschlag- Quererweiterungen ausgebildet bzw. angeordnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Druckventil der obenge­ nannten Art die Stabilität der Bewegungsführung für den Ventilkörper zu ver­ bessern und insbesondere einen ratterfreien Betrieb zu ermöglichen, wobei gleichzeitig eine einfache Bauweise gegeben ist und sich vielfältige Einsatz­ möglichkeiten ergeben, insbesondere in einer Kolbenkühlung eines Verbren­ nungsmotors.

Zur Lösung wird ein Druckventil mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen erfindungsgemäß vorgeschlagen. Ferner wird erfindungsgemäß eine Verwendung dieses Druckventils gemäß Patentanspruch 19 sowie eine Anordnung mit diesem Druckventil gemäß Patentanspruch 20 vorgeschlagen. Die Erfindung umfaßt auch den im Patentanspruch 15 angegebenen Ventilkör­ per (siehe unten).

Die Wandung des Ventilkörpers ist also mit wenigstens einer, gegenüber der sonstigen Längsseite vorspringenden oder ausladenden Ausbauchung oder beispielsweise pilzartigen Erweiterung versehen, so daß er einen im Durch­ messer oder in der Breite stärkeren und einen schwächeren bzw. dünneren Abschnitt aufweist. In der Längserstreckung kann entweder der schwächere oder der stärkere Abschnitt dominieren. Vorzugsweise ist die Länge des stärke­ ren Abschnitts so bemessen, dass ein Verkippen des Ventilkörpers um eine Querachse oder sonstige Abweichungen von der linearen Längsbewegung ver­ hindert sind. Die in die Quere erweiterte oder verbreiterte Wandung des Ventil­ körpers läßt sich als Gleitfläche oder Gleiteinrichtung verwenden, welche ein Ausweichen des Ventilkörpers von der vorbestimmten Längsverschiebebahn verhindert, weil die Abmessungen der Quererweiterung oder -verbreiterung et­ wa dem Innendurchmesser oder Innenweite des Ventilgehäuses entsprechen. Die Quererweiterungen oder Verbreiterungen bilden zudem eine Begrenzung des Zwischenraums quer zur Achs- bzw. Fluid-Strömungsrichtung, und darin einfließendes Fluid kann so den Ventilkörper gegen die Kraft der Federeinrich­ tung vom Ventilsitz wegdrücken. Gleichzeitig kann Fluid durch die Durchgänge vom Zwischenraum zum Hohlraum des Ventilkörpers bis zur zweiten Fluidöff­ nung fließen und von da aus zu weiteren Aggregaten und Bauteilen, insbeson­ dere einer Kolbenkühlung für einen Verbrennungsmotor gelangen.

Bei Verbrennungsmotoren besteht grundsätzlich die Forderung, Ölmengen bzw. den Ölhaushalt möglichst klein zu halten. Die auf der Basis von Öl arbei­ tende Kolbenkühlung soll nur dann in Gang gesetzt werden, wenn Parameter wie Motortemperatur oder Öldruck entsprechende Werte erreicht haben. Das erfindungsgemäße Druckventil ist zur Begrenzung des Ölhaushalts geeignet. Bei niedrigem Öldruck, beispielsweise kleiner als 1,5 bar, läßt sich mit dem er­ findungsgemäßen Druckventil die Kolbenkühlung unterbinden, und der kom­ plette Ölhaushalt steht den Schmierstellen im Motor zur Verfügung. Bei einem Druck von 1,8 bar erfolgt ein rasches Öffnen des erfindungsgemäßen Druck­ ventils und der notwendige Maximal-Fluiddurchfluß von beispielsweise 4 Liter pro Minute ist vollständig realisierbar. Aufgrund der präzisen Führung des Ven­ tilkörpers über die Quererweiterungen oder -verbreiterungen seiner Außenseite oder Wandung läßt sich ein schonender Öffnungs- und Schließungsbetrieb für das Ventil erzielen. Mechanischer Verschleiß ist minimiert und die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Druckventils kann mindestens die Lebenszeit eines Verbrennungsmotors erreichen.

Eine kostengünstige Herstellung läßt sich realisieren, wenn nach einer Ausbil­ dung der Erfindung das Druckventil mit einer zylindrischen und/oder rotations­ symmetrischen Grundform realisiert ist, wobei insbesondere der Ventilkörper die Form eines Kolbens mit radialer Aufweitung als Quererweiterung und ra­ dialer Verjüngung zur Bildung des Zwischenraums besitzen kann. Im Rahmen dieser Ausbildung liegt es ferner, daß das Gehäuse, der Ventilkörper, die Fe­ dereinrichtung und/oder die Fluidöffungen zu einer gemeinsamen (zylindrischen) Mittelachse symmetrisch, koaxial und/oder axial hintereinander­ liegend und/oder fluchtend angeordnet sind.

Eine kleine, vor allem in Längsrichtung platzsparende Bauweise läßt sich durch eine Ausbildung fördern, nach der die Federeinrichtung im Hohlraum des Ven­ tilkörpers aufgenommen und ganz oder teilweise vom Fluidströmungsweg durchsetzt ist. Vor allem für den genannten Einsatzzweck der Kolbenkühlung läßt sich die maximale Länge des erfindungsgemäßen Druckventils so auf 10 mm-12 mm begrenzen. Bei der genannten zylindrischen Bauweise läßt sich der Durchmesser im Rahmen von 6 mm halten.

Zur Erhöhung der Lebensdauer ist nach einer weiteren, vorteilhaften Ausbil­ dung vorgesehen, daß das Druckventilgehäuse ein oder mehrere Anschlage­ lemente aufweist, die zur Begrenzung des Schub- oder Verschiebewegs der offenen Stirnseite des Ventilkörpers gegenüberliegend angeordnet sind und von diesem bei geschlossenem Ventilzustand einen Abstand aufweisen. Damit ist ein Blockschutz eingerichtet, der ein übermäßiges Zusammendrücken der Federeinrichtung verhindert, was zur Beeinträchtigung von deren Funktionsfä­ higkeit führen könnte.

Nach einer anderen Ausbildung der Erfindung sind die eine oder mehreren Quererweiterungen oder -verbreiterungen in einem an der offenen Stirnseite des Ventilkörpers anschließenden oder nächstliegenden Bereich oder Abschnitt gebildet oder angeordnet. Damit wird eine ausreichende Länge für den ver­ jüngten bzw. verschmälerten Abschnitt des Ventilkörpers und damit ein ausrei­ chendes Volumen für den Zwischenraum erreicht, so daß dieser auch im ge­ schlossenen Ventilzustand als effektiver Einlaßraum dienen kann. Vorzugswei­ se sind die Fluiddurchgänge durch die Ventilkörperwandung im Übergangsbe­ reich zwischen der oder den Quererweiterungen oder -verbreiterungen und dem dagegen verjüngten oder schmäleren Abschnitt des Ventilkörpers ange­ ordnet. Damit ist sichergestellt, daß das in den Zwischenraum eingelassene Fluid ausreichend Druck auf die Quererweiterungen ausüben kann und somit eine schwimmende Lagerung und Verschiebung des Ventilkörpers innerhalb des Gehäuses erreicht wird. Um eine möglichst laminare Strömung im Bereich des Ventilsitzes und des davon gelösten Fluidkörpers für das in den Zwischenraum zwischen Quererweiterungen bzw. -verbreiterungen und Ventilsitz einflie­ ßende Fluid zu gewährleisten, ist nach einer Ausbildung der Erfindung vorge­ sehen, daß der dem Ventilsitz zugeordnete Bereich, Teil oder Abschnitt des Ventilkörpers stromlinienartig gerundet sind. Dies läßt sich insbesondere mit der Anwendung des Kugelventil-Prinzips erreichen, indem das dem Ventilsitz zugeordnete Ende des Ventilkörpers entsprechend rundlich oder oval gestaltet ist.

Die Stabilität und Präzision, mit der der Ventilkörper im Gehäuse insbesondere kolbenartig geführt wird, läßt sich dadurch erhöhen, daß nach einer Erfin­ dungsausbildung ein oder mehrere, in Längs- bzw. Verschieberichtung ver­ laufende Führungselemente auf der Gehäuseinnenseite und gegebenenfalls - komplementär dazu - auf der Wandungsaußenseite des Ventilkörpers ausge­ bildet sind. Über die letztgenannte Alternative können Gehäuseinnenseite und Ventilkörper miteinander in gegeneinander verschiebbaren Eingriff stehen. Da­ durch läßt sich auch verhindern, daß sich bei zylindrischer bzw. rotationssym­ metrischer Bauweise das Gehäuse und der darin befindliche Ventilkörper ge­ geneinander verdrehen können. Die länglichen, gegebenenfalls ineinander ge­ rückten Führungselemente- oder -schienen bilden gleichsam eine Arretierung in Umfangsrichtung um die zylindrische Mittelachse.

Aufgrund der mit dem erfindungsgemäßen Prinzip erzielbaren, besonders klei­ nen Bauweise ist die Ausbildung des Druckventils gleichzeitig mit der Funktion als Hohlschraube eröffnet. Das Gehäuse wird auf seiner Außenseite mit einem Gewinde und auf einer seiner Stirnseiten mit einem Schraubenkopf, beispiels­ weise in Mehrkantform versehen. Der Schraubenkopf ist von einer Durch­ gangsbohrung durchsetzt, die mit wenigstens einer der Fluidöffnungen des Druckventils fluchtet und so eine Fluidströmung vom Eingang des Ventils über dessen Ausgang durch den Schraubenkopf ermöglicht.

Die Erfindung ermöglicht ferner die Verwendung des entsprechend ausgebil­ deten Ventils als Zentrierelement für den lagerichtigen Einbau einer daran an­ geschlossenen Kolbenkühlungseinrichtung.

Nach einer anderen Abwandlung kann ein Rohrformteil gleichzeitig das Gehäu­ se des Druckventils bilden bzw. das Gehäuse kann als Rohr verlängert sein. Andererseits ist es denkbar, daß ein vollständiges, erfindungsgemäßes Druck­ ventil innerhalb eines Rohrformteils untergebracht ist. Darüber hinaus liegt es im Rahmen der Erfindung, das entsprechende Druckventil innerhalb einer Hohlschraube, insbesondere innerhalb eines mit Außengewinde versehenen Schraubenbolzens, unterzubringen.

Zur Lösung der eingangs genannten Erfindungsaufgabe wird im Rahmen der allgemeinen erfinderischen Idee ein Ventilkörper für ein Druckventil gemäß obi­ gen Ausführungen vorgeschlagen, das sich durch eine hohle Gefäßform mit geschlossenem Bodenteil an einer Stirnseite und einer entgegengesetzten of­ fenen Stirnseite auszeichnet, wobei die zwischen den beiden Stirnseiten lie­ gende Seitenwandung von einer oder mehreren Fluiddurchgängen durchbro­ chen und in einem vom Bodenteil ausgehenden Abschnitt oder Bereich gegen­ über einem anderen Bereich verjüngt oder verschmälert ist. Mit dieser Verjün­ gung lässt sich Platz für einen Zwischenraum bzw. Einlaßraum innerhalb eines Ventilgehäuses schaffen. Zudem stellt der sich anschließende, in seiner Breite oder seinem Durchmesser erweiterte Bereich einen Widerstand für die bei ge­ öffnetem Ventil entstehende Fluidströmung dar, die so Kraftkomponenten in Hubrichtung des Ventilkörpers ausüben kann. Mit den Fluiddurchgängen lässt sich eine Verbindung vom Ventileinlaß zum Ventilauslaß durch den Ventilkörper hindurch schaffen, wobei ein hoher Strömungsdurchsatz bzw. -durchfluß er­ möglicht ist.

Der Durchfluß ist noch weiter dadurch erhöht, dass beim erfindungsgemäßen Ventilkörper sich die Fluiddurchgänge sowohl im verjüngten Bereich als auch im dem gegenüber nach außen erweiterten Bereich des Ventilkörpers erstrec­ ken. Dazu können die Fluiddurchgänge parallel zur Längsrichtung des Ventil­ körpers eine längliche Form aufweisen.

Um eine möglichst seitenstabile Führung zu erzielen bzw. ein radiales Abwei­ chen des zylindrischen Ventilkörpers von seiner axialen Hubbewegung zu ver­ meiden, ist nach einer Ausbildung vorgesehen, dass der verjüngte Bereich höchstens ein Drittel der Gesamtlänge des Ventilkörpers ausmacht. Damit er­ gibt sich ausreichend Gleitfläche für den Ventilkörper, über welche er an der Innenwandung des Ventilgehäuses stabil geführt sein kann. Um gleichzeitig den erwünschten, hohen Durchsatz für die Fluidströmung zu erreichen, ist es dazu zweckmäßig, wenn sich die Fluiddurchgänge zum größten Teil im erwei­ terten, im Durchmesser oder in der Breite stärkeren Teil des Ventilkörpers er­ strecken.

Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile, Wirkungen und Verwendungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele und Anwendungen der Erfindung sowie aus den Zeichnungen. Diese zeigen in:

Fig. 1 in einer radialen Längsseitenansicht mit auseinandergezogener Darstellung die Einzelteile zur Bildung eines vollständigen Bausatzes eines erfindungsgemäßen Druckventils,

Fig. 2 das zusammengebaute Druckventil gemäß Fig. 1 in einer axial geschnittenen Längsansicht im geschlossenen Ventilzustand,

Fig. 3 das Ventil nach Fig. 2 in entsprechender Ansicht im geöffneten Zustand,

Fig. 4 in einer Längsseitenansicht die Anordnung eines erfindungsge­ mäßen Druckventils in einer Hohlschraube,

Fig. 5 in einer Längsseitenansicht die Anordnung eines erfindungsge­ mäßen Druckventils in einem Rohrformteil,

Fig. 6 die Anordnung des erfindungsgemäßen Druckventils als Zentrier- und/oder Fixierelement ebenfalls in einer Längs- bzw. Seitenan­ sicht,

Fig. 7 in einer Längs- oder Seitenansicht die Anordnung des erfindungs­ gemäßen Druckventils in einem Stanz- oder Drehteil

Fig. 8 die Anordnung des erfindungsgemäßen Druckventils in einer Längs- bzw. Seitenansicht in einem Motorblock,

Fig. 9 eine Fig. 1 entsprechende Ansicht und Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Druckventils,

Fig. 10 in axial geschnittener Längsansicht ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemässen Ventilkörper,

Fig. 11 das zusammengebaute Druckventil gemäss Fig. 9 in einer axial geschnittenen Längsansicht im geschlossenen Ventilzustand, und

Fig. 12 das Ventil nach Fig. 11 in entsprechender Ansicht im geöffneten Zustand.

Gemäß Fig. 1 läßt sich das erfindungsgemäße Druckventil als komplett be­ schaffbarer Bausatz mit einem hülsenartigen Gehäuse 1, einem als Schiebee­ lement dienendem Ventilkörper 2, einer Schraubenfeder 3 und einem Deckel 4 bereithalten. Das Gehäuse 1, das wie der Ventilkörper 2 eine zylindrische Grundform aufweist, ist auf seinem Außenmantel mit wenigstens einer rinnen­ artigen Vertiefung 5 versehen, die sich auf dem Innenmantel in einer entspre­ chenden rippenartigen Erhöhung 6 umsetzt (vgl. Fig. 2).

Gemäß Fig. 2 ist der Ventilkörper 2 im Gehäuse 1 so verschiebbar aufge­ nommen, daß ihm hin- und hergehende Hubbewegungen 7 erteilt werden kön­ nen. In seinem oberen Bereich 8 besitzt der Ventilkörper eine radiale Umfangserweiterung 9, die so bemessen ist, daß eine Gleitführung an der gegenüber­ liegenden Innenwandung 10 des Gehäuses 1 verwirklicht ist. Ferner steht die rippenartige Erhöhung 6 des unteren Bereichs des Ventilgehäuses 1 soweit nach innen vor, daß mit dem davon abgedeckten Umfangsabschnitt auf dem Außenmantel des verjüngten Bereichs 11 des Ventilkörpers (Bezugsziffer 11 in Fig. 1) ebenfalls eine Gleitführung realisiert ist. Gemäß gezeichneten Erfin­ dungsbeispiel in Fig. 1 und 2 weist der Ventilkörper 2 auf seiner Außenseite im verjüngten Bereich 11 keine zu den rippenartigen Erhöhungen 6 komple­ mentäre Vertiefungen oder dergleichen auf, die jedoch grundsätzlich im Rah­ men der Erfindung liegen würden und eine Sicherung beispielsweise gegen Verdrehen des Ventilkörpers bilden könnten.

Gemäß Fig. 2 besteht zwischen der Gehäuse-Innenwandung 10 außerhalb des Bereichs der rippenartigen Erhöhung 6 und dem verjüngten Bereich 11 des Außenmantels des Ventilkörpers 2 ein Zwischenraum 12, der eine Einlaßzone für Fluid bildet. Der Zwischenraum 12 ist in Richtung der Hubbewegung 7 ge­ sehen einerseits von der Umfangserweiterung 9 und andererseits von einem Ventilsitz 13 begrenzt, der die untere Stirnseite des Gehäuses 1 bildet und eine erste Fluidöffnung 14 des Gehäuses 1 umgrenzt. Gegen den Ventilsitz 13 wird der Ventilkörper 2 mit seinem geschlossenen Bodenteil 15 gedrückt, das an seinem Umfangsrand über kugelige Rundungen 16 in die achsparallele Man­ telwandung 17 des Ventilkörpers 2 übergeht. Zum Druck der die Mittelachse des Ventilkörpers 2 umgebenden Rundung 16 gegen den Ventilsitz 13 ist die Feder 3 in einem Hohlraum 18 aufgenommen, den der Ventilkörper 2 aufgrund seiner topf bzw. behältnisartigen Form aufweist. Dabei drückt die Feder 3 mit ihrem einen Ende an die Innenseite des Bodenteils 15 und mit ihrem anderen Ende, das aus der offenen Stirnseite 19 des Ventilkörpers 2 herausragt, gegen die Unterseite 20 des Deckels 4. Die Umfangs- bzw. Mantelwandung 17 des Ventilkörpers 2 ist im Übergangsbereich vom verjüngten Bereich bzw. Abschnitt 11 des Ventilkörpers zu seiner Umfangsquererweiterung 9 von einem oder mehreren Fluiddurchgängen 21 durchbrochen. Diese bilden etwa radial ge­ richtete Verbindungen zwischen dem Zwischenraum 12 und dem Hohlraum 18 im Ventilkörper 2.

Gemäß Fig. 2 weist beim geschlossenen Zustand des Druckventils der Ventil­ körper 2 an seiner offenen Stirnseite 19 einen Abstand 22 zu der Unterseite 20 des Deckels 4 auf. Dieser beinhaltet eine grob angedeutete, zweite Fluidöff­ nung 23, die beispielsweise in Form mittiger Bohrungen (nicht gezeichnet) realisiert sein kann. Wie insbesondere auch aus Fig. 1 erkennbar, sind am Umfang des Deckels 4 radiale Vorsprünge 25 ausgebildet, die in einer kom­ plementären Ringnut 26 aufgenommen sind, die in die Innenwandung 10 des Gehäuses 1 in dessen oberen peripheren bzw. stirnseitigen Bereich eingeformt sind.

Gemäß Fig. 3 wird durch die Unterseite 20 des Deckels 4 und/oder die Unter­ seiten 27 der radialen bzw. sternartigen Vorsprünge 25 ein Anschlag für den Ventilkörper 2 gebildet, der die Hubbewegung 7 des Ventilkörpers 2 begrenzt und damit einen Blockschutz für die Feder 3 bildet. Der in Fig. 2 im offenen Ventilzustand noch gegebene Abstand 22 ist verschwunden, und der Ventilkör­ per 2 liegt mit seiner offenen Stirnseite 19 unmittelbar an den Unterseiten 27 der radialen bzw. sternartigen Vorsprünge des Deckels 4 an. Dies kann da­ durch bewirkt sein, daß ein externer Fluiddruck P1 auf die Außenseite des Bo­ denteils 15 des Ventilkörpers 2 so stark geworden ist (z. B. 1,8 bar erreicht hat), daß die entgegengesetzte Kraft der Feder 3 überwunden und dem Ventilkörper 2 eine Hubbewegung 7 nach oben gegen die Unterseite 20 des Deckels 4 er­ teilt wird. Damit hebt die kugelige Rundung 14 des Ventilkörpers 2 vom Ventil­ sitz 13 ab, und Fluid kann zunächst in den Zwischenraum 12 gelangen. Gleich­ zeitig ist für den abgehobenen Ventilkörper 2 eine schwimmende Lagerung und ein Auftrieb gegeben, der die Hubbewegung gegen den oberen Anschlag 4, 20; 25, 27 bewirkt. Das in den Zwischenraum 12 strömende Fluid drückt auch von unten gegen die Umfangsquererweiterung 9, was eine weitere Auftriebskraft erzeugt und gelangt durch die Fluiddurchgänge 21 in den Hohlraum 18. Darin setzt sich der Fluidströmungsweg 41 weiter fort und das mit Druck P1 einflie­ ßende Fluid durchsetzt die Feder 3 und gelangt durch die Öffnung 23 aus dem Gehäuse 1 des Druckventils heraus.

Nach Fig. 4 ist das erfindungsgemäße Druckventil 28 (schematisch angedeu­ tet) im Inneren des hohlen Bolzens 29 mit Außengewinde 30 einer Hohlschrau­ be 31 angeordnet, die stirnseitig mit einem axial durchbohrten Schraubkopf 32 abgeschlossen ist. Am anderen stirnseitigen Ende der Hohlschraube 31, näm­ lich am Rand des Hohlraums innerhalb des Gewindebolzens 29 ist eine nach innen vorspringende Ringschulter 33 ausgebildet, mittels welcher das Druck­ ventil 28 "verstemmt" und gegen Herausrutschen aus der Bohrung des Gewin­ debolzens 29 gesichert ist. Die Öl-Strömungsrichtung 34 ist grundsätzlich bidi­ rektional und kann je nach Einbau des Druckventils 28 in die eine oder andere Richtung variabel eingestellt werden, ohne daß eine grundsätzliche Bauteilän­ derung notwendig wäre. Wie bereits oben angesprochen, kann auf der Basis der Erfindung das Druckventil selbst gleichzeitig als Hohlschraube ausgebildet sein, indem der Bolzen 29 mit seinem Außengewinde 30 gleichzeitig das Ven­ tilgehäuse bildet.

Gemäß Fig. 5 ist das Druckventil 28 in einem Rohrformteil 35 mit stirnseitig angesetztem Ausflußstutzen 36 untergebracht. Auch hier ist ein Verstemmen des Druckventils 28 mittels einer Ringschulter 33 am stirnseitigen Ende des Rohrformteils 35 vorgesehen, um das Ventil 28 axial zu sichern.

Aus Fig. 6 geht hervor, daß das erfindungsgemäße Druckventil 28 sich leicht in ein universelles Bauteil 37 mit vielfältigen Zusatzfunktionen, beispielsweise ein Sinterteil mit Ventilaufnahme, einsetzen läßt. Dabei kann das erfindungs­ gemäße Druckventil aufgrund der Ausbildung seines Gehäuses Zentrier- und/oder Fixierfunktionen übernehmen. Entsprechendes gilt für Fig. 7, wo­ nach das Druckventil 28 in ein flanschartiges Stanz- oder Drehteil 38 mit stirn­ seitig angeschlossenem Ausflußstutzen 36 mittig eingesetzt ist.

In Fig. 8 ist schematisch demonstriert, wie leicht sich das erfindungsgemäße Druckventil 28 aufgrund seiner kleinen Baugröße in einen Motorblock 39 inte­ grieren läßt, wobei an das Ventil ein- und ausgangsseitig Leitungsmittel 40 an­ geschlossen sind.

Gemäß Fig. 9 unterscheidet sich die zweite Ausführungsform von der ersten zum Einen durch das Fehlen der Vertiefung 5 auf der Außenwandung bzw. der entsprechenden Erhöhung 6 auf der Innenwandung des Gehäuses 1. Zum An­ deren ist beim zweiten Ausführungsbeispiel der obere Bereich/die Umfangser­ weiterung 8/9 in achsparalleler Richtung erheblich länger ausgeführt als der verjüngte Bereich 11, während es beim ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1-3 umgekehrt ist.

Weitere Details zum gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel unterschied­ lich ausgeführten Ventilkörper 2 des zweiten Ausführungsbeispiels lassen sich insbesondere anhand von Fig. 10 erläutern: Die Fluiddurchgänge 21 sind läng­ lich mit eckiger Grundform ausgebildet. Dabei erstrecken sich mindestens zwei Drittel der achsparallelen Länge im oberen Bereich 8 der Umfangserweiterung 9. Daraus ergibt sich auch eine vereinfachte Herstellung, weil eine sternartige Ausstanzung zur Erzeugung der länglichen Fluiddurchgänge 21 möglich ist, und die sich sternartig ergebenen Vorsprünge in einem weiteren Herstellungs­ schritt nach oben zur Bildung des geschlossenen Ventilkörper-Behältnisses mit offener Stirnseite 19 verformt werden können. Die entsprechenden Stoßfugen 44 ergeben sich mit einem Verlauf in achsparalleler Richtung. Der verjüngte Bereich 11, der über die kugelige Rundung 16 im Bodenteil 15 endet, besitzt am entgegengesetzten Ende, angrenzend an einen Übergangsbereich 45 zur Umfangserweiterung 9, eine umlaufende Ringschulter 46. Der Übergangsbe­ reich 45 verläuft dabei schräg zur Richtung der Mittelachse 43. Die achsparal­ lele Erstreckung der Umfangserweiterung 9 macht etwa zwei Drittel der Ge­ samtlänge des Ventilkörpers aus, wobei sich der schräge Übergangsbereich 45 und der verjüngte Bereich 11 die restliche Länge des Ventilkörpers etwa hälftig teilen.

Die Funktionsweise des zweiten Ausführungsbeispiels ist anhand der Fig. 11 und 12 verdeutlicht, wobei die obigen Erläuterungen zu Fig. 2 und 3 hier ent­ sprechend anwendbar sind. Zudem ist erkennbar, dass für den Fluid- Strömungsweg 41 der Fluiddurchgang 21 aufgrund seines vergrößerten Ausmaßes erheblich weniger Widerstand entgegensetzt. Bewährt haben sich drei über den Umfang verteilt angeordnete Fluiddurchgänge 21, die beispielsweise in Umfangsrichtung des zylindrischen Ventilkörpers 2 etwa die Hälfte der Um­ fangserstreckung abdecken können.

Claims (21)

1. Direkt gesteuertes Fluid-Druckventil (28), insbesondere zum Einsatz für Öl- Motorkühlungen, mit einem in einem Gehäuse (1) linear verschiebbaren, einen Hohlraum (18) aufweisenden Ventilkörper (2) in Topf- oder sonstiger Behältnisform, der mit seinem geschlossenen Bodenteil (15) durch eine an einem Anschlag (4, 20; 25, 27) abgestützte Federeinrichtung (3) gegen einen Ventilsitz (13) gedrückt wird, der im Bereich einer ersten Fluidöffnung (14) des Gehäuses (1) angeordnet ist, welcher Fluidöffnung (14) eine zweite Fluidöffnung (23) des Gehäuses (1), der offenen Stirnseite (19) des Ventil­ körpers (2) gegenüberliegend, komplementär zugeordnet ist, und mit we­ nigstens einem in einem Fluid-Strömungsweg (41) zwischen der Innenseite (10) des Gehäuses (1) und der Außenseite (42) des Ventilkörpers (2) gebil­ deten Zwischenraum (12), der sich bis zum Bodenteil (15) erstreckt, da­ durch gekennzeichnet, dass die Wandung (17) des Ventilkörpers (2) im Längsschnitt mit einer oder mehreren Quererweiterungen (9) oder Verbrei­ terungen gestaltet ist, mittels der er an der Gehäuseinnenseite (10) gleitend geführt ist, dass die eine oder mehreren Quererweiterungen (9) oder Verbreite­ rungen den im Fluid-Strömungsweg (41) liegenden Zwischenraum (12) so­ wohl in einem offenen als auch geschlossenen Ventilzustand begrenzen, und der Hohlraum (18) des Ventilkörpers (2) über einen oder mehrere, sei­ ne Wandung (17) durchsetzende Fluid-Durchgänge (21) mit dem Zwischen­ raum (12) und dem Fluid-Strömungsweg (41) sowohl im offenen als auch im geschlossenem Ventilzustand verbunden ist.

2. Druckventil (28) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zylindrische und/oder rotationssymmetrische Grundform insbesondere mit kolbenarti­ gem Ventilkörper (2), wobei das Gehäuse (1), der Ventilkörper (2), die Fe­ dereinrichtung (3) und/oder die Fluidöffnungen (14, 23) bezüglich einer gemeinsamen Mittelachse (43) symmetrisch, koaxial und/oder axial hinterein­ anderliegend angeordnet sind.

3. Druckventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fe­ dereinrichtung (3) im Hohlraum (18) des Ventilkörpers (2) aufgenommen und ganz oder teilweise vom Fluidströmungsweg (41) durchsetzt ist.

4. Druckventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (1) ein oder mehrere Anschlagelemente (4, 20; 25, 27) aufweist, die zur Begrenzung eines Hub- oder Verschiebewegs (7) der offenen Stirnseite (19) des Ventilkörpers (2) entgegengesetzt sind und von diesem im geschlossenen Ventilzustand einen Abstand (22) auf­ weisen.

5. Druckventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Anschlagelemente (4, 20; 25, 27) mittels einer oder mehrerer, vorzugsweise ringartiger Schulterflächen und/oder sternartiger Vorsprünge (25) gebildet sind, die im oder am Gehäuse (1) der offenen Stirnseite (19) des Ventilkör­ pers (2) gegenüberliegend ausgebildet sind.

6. Druckventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die eine oder mehrereren Quererweiterungen (9) oder Ver­ breiterungen in einem an der offenen Stirnseite (19) des Ventilkörpers (2) anschließenden oder nächstliegenden Bereich (8) oder Abschnitt gebildet sind.

7. Druckventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fluiddurchgänge (21) im Übergangsbereich zwischen der oder den Quererweiterungen (9) oder Verbreiterungen und den demgegen­ über verjüngten oder schmäleren Abschnitt (11) des Ventilkörpers (2) an­ geordnet sind.

8. Druckventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der dem Ventilsitz (13) zugeordnete Bereich, Teil oder Ab­ schnitt des Ventilkörpers, insbesondere dessen Bodenteil (15) gerundet, insbesondere mit einer kugelartigen oder ovalen Form (16), gestaltet ist.

9. Druckventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (1) im der offenen Stirnseite (19) des Ventilkör­ pers (2) gegenüberliegenden Bereich mit einem Deckel (4) oder sonstigen beispielsweise lösbaren Verschlußteil versehen ist, worin die zweite Flui­ döffnung (23) vorzugsweise mit einer oder mehreren Bohrungen ausgebil­ det ist.

10. Druckventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (4) an seinem Rand oder Umfang mit Vorsprüngen (25) versehen ist, über wel­ che er mit einer oder mehreren Nuten (26) oder sonstigen Vertiefungen der Gehäuseinnenseite (10) in Eingriff steht.

11. Druckventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein oder mehrere, in Längs- beziehungsweise Verschieberichtung (7) verlaufende Führungselemente (6) auf der Gehäuseinnenseite (10), mit denen der Ventilkörper (2) - gegebenenfalls über komplementäre Führung­ selemente auf seiner Außenseite - verschiebbar in Eingriff steht.

12. Druckventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Führungselemente (6) in dem Bereich oder Abschnitt (11) des Ventilkörpers (2) ausgebildet sind, der außerhalb des Bereichs oder Abschnitts (8) des oder der Quererweiterungen (9) oder Verbreiterungen beziehungsweise deckungsgleich mit dem verjüngten Bereich (11) des Ventilkörpers (2) liegt.

13. Druckventil nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Führungselemente (6) mittels rippenartiger Erhöhungen und/oder furchen- oder rinnenartiger Vertiefungen auf der oder den Wandungsober­ flächen auf der Gehäuseinnenseite (10) und/oder Ventilkörper-Außenseite realisiert sind.

14. Druckventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als Hohlschraube, indem das Gehäuse auf seiner Außenseite mit einem Gewinde und auf einer seiner Stirnseiten mit einem Schraubenkopf versehen ist, der von einer mit wenigstens einer der Flui­ döffnungen fluchtenden Durchgangsbohrung durchsetzt ist.

15. Ventilkörper (2) für ein Druckventil nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, mit einer hohlen Gefäßform mit geschlossenem Bodenteil (15) an ei­ ner Stirnseite und mit einer entgegengesetzten offenen Stirnseite (19), wo­ bei die dazwischenliegende Seitenwandung (17) von einer oder mehreren Fluiddurchgängen (21) durchbrochen und in einem vom Bodenteil (15) ausgehenden Abschnitt oder Bereich gegenüber einem anderen Bereich (8) verjüngt oder verschmälert ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Fluiddurchgänge (21) sowohl im verjüngten Bereich (11) als auch im dem­ gegenüber nach außen erweiterten Bereich (8) erstrecken.

16. Ventilkörper nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluid­ durchgänge (21) parallel zur Längsrichtung des Ventilkörpers (2) eine läng­ liche Form aufweisen.

17. Ventilkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der verjüngte Bereich (11) sich über höchstens ein Drittel der Gesamtlänge des Ventilkörpers (2) erstreckt.

18. Ventilkörper (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich die Fluiddurchgänge (21) zum größten Teil im Be­ reich (8) außerhalb des verjüngten Bereichs erstrecken.

19. Verwendung des Druckventils nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse als Zentriermittel für den lage­ richtigen Einbau einer Kolbenkühlungsleitung eines Verbrennungsmotors verwendet wird.

20. Anordnung mit einem Druckventil nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, ausgenommen Anspruch 14, und mit einer Hohlschraube (31) aus Gewindebolzen (29) und Schraubkopf (32), die von einer gemeinsamen Durchgangsbohrung durchsetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in­ nerhalb der Hohlschraube (31) das Druckventil (28) angeordnet ist, wobei dessen Fluidöffnungen zur Durchgangsbohrung kongruent liegen.

21. Anordnung mit einem Druckventil nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, und mit einem Rohrformteil, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (28) im Rohrformteil (35) aufgenommen ist.