WO2009010332A1

WO2009010332A1 - Ventilteil eines hydraulischen steuerventils

Info

Publication number: WO2009010332A1
Application number: PCT/EP2008/056541
Authority: WO
Inventors: John Stallmann
Original assignee: Schaeffler Kg
Priority date: 2007-07-18
Filing date: 2008-05-28
Publication date: 2009-01-22
Also published as: DE112008001516A5; US20090020178A1; US8272403B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventilteil eines hydraulischen Steuerventils zur Steuerung von Druckmittelströmen, welches umfasst: ein zylindrisches Ventilgehäuse mit einem axial einseitig offenen Ventilgehäusehohlraum, wobei das Ventilgehäuse mit einem radialen ersten Arbeitsanschluss (A), einem radialen zweiten Arbeitsanschluss (B) und einem radialen Druckanschluss (P) versehen ist, die jeweils in den Ventilgehäusehohlraum münden, und ein im Ventilgehäusehohlraum axial verschiebbar aufgenommener zylindrischer Steuerkolben mit einem an einer axialen Steuerkolbenhohlraumöffnung einseitig offenen Steuerkolbenhohlraum, wobei der Steuerkolben mit einem in den Steuerkolbenhohlraum mündenden radialen Ablaufanschluss (T) versehen ist, und wobei der Steuerkolben so ausgebildet ist, dass die Arbeitsanschlüsse (A, B) durch Axialverschiebung des Steuerkolbens wahlweise mit dem Druckanschluss (P) und dem Ablaufanschluss (T) fluidleitend verbindbar sind. Das Ventilteil zeichnet sich dadurch aus, dass an der axialen Steuerkolbenhohlraumöffnung ein mit wenigstens einer Deckelöffnung versehener Deckel befestigt ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung

Ventilteil eines hydraulischen Steuerventils

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Steuerventile und betrifft nach ihrer Gattung ein durch einen Aktuator betätigtes Ventilteil eines Steuerventils zur Steuerung von Druckmittelströmen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Stand der Technik

In Brennkraftmaschinen werden Gaswechselventile durch die Nocken einer durch die Kurbelwelle in Drehung versetzten Nockenwelle betätigt, wobei über Anordnung und Form der Nocken die Steuerzeiten der Gaswechselventile ge- zielt festlegbar sind. Vor dem Hintergrund thermodynamischer Prozesse hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn während des Betriebs der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von deren aktuellen Betriebszustand, wie Drehzahl oder Last, auf die Steuerzeiten der Gaswechselventile Einfluss genommen wird, welche durch die relative Drehlage zwischen Nocken- und Kurbelwelle vorge- geben sind. Hinlänglich bekannt ist die Anwendung von Vorrichtungen zur Änderung und Fixierung der relativen Drehlage zwischen Nocken- und Kurbelwelle, im Allgemeinen als "Nockenwellenversteller" bezeichnet.

Nockenwellenversteller umfassen gewöhnlich ein über ein Antriebsrad mit der Kurbelwelle drehfest verbundenes Antriebsteil und ein nockenwellenfestes Abtriebsteil, sowie einen zwischen An- und Abtriebsteil geschalteten beispielsweise hydraulischen Stellantrieb, welcher das Drehmoment von dem An- triebsteil auf das Abtriebsteil überträgt und eine Fixierung sowie Verstellung der relativen Drehlage zwischen An- und Abtriebsteil ermöglicht.

Hydraulische Nockenweckenwellenversteller sind typischer Weise als Axialkol- benversteller oder Rotationskolbenversteller ausgebildet. Bei einem Axialkolbenversteller ist das Antriebsteil über eine Schrägverzahnung mit einem Kolben verzahnt, welcher seinerseits über eine Schrägverzahnung mit dem Abtriebsteil verzahnt ist. Zwischen An- und Abtriebsteil ist ein Druckraum ausgebildet, der durch den Kolben in zwei Druckkammern geteilt wird. Bei einem Ro- tationskolbenversteller sind das in Form eines Außenrotors ("Stator") ausgebildete Antriebsteil und das in Form eines Innenrotors ("Rotor") ausgebildete Abtriebsteil konzentrisch und zueinander drehverstellbar angeordnet. Im radialen Zwischenraum zwischen Stator und Rotor sind Druckräume geformt. In jeden dieser Druckräume erstreckt ein mit dem Rotor verbundener Flügel wodurch jeder Druckraum in zwei Druckkammern geteilt wird. Durch gezielte Druckbeaufschlagung der Druckkammern eines jeweiligen Druckraums, das heißt durch Erzeugen einer Druckdifferenz über dem Druckkammerpaar eines jeweiligen Druckraums, kann das Antriebsteil gegen das Abtriebsteil verschwenkt werden, so dass eine Drehung der Nockenwelle und demzufolge eine Änderung der relativen Drehlage zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle bewirkt wird. Andererseits kann die relative Drehlage durch eine entsprechend gleiche Druckbeaufschlagung der beiden Druckkammern eines Druckraums beibehalten werden.

Eine Steuerung des hydraulischen Nockenwellenverstellers erfolgt durch eine Steuereinheit, welche auf Basis von erfassten Kenndaten der Brennkraftmaschine den Zu- und Abfluss von Druckmittel zu bzw. von den einzelnen Druckkammern steuert. Die Druckmittelströme werden durch ein von der Steuereinheit gesteuertes Steuerventil (Proportionalventil) geregelt.

Steuerventile zur Steuerung der Druckmittelströme für Nockenwellenversteller sind als solche hinlänglich bekannt und beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung EP 1 596 041 A2 und der deutschen Offenlegungsschrift DE 102 39 207 A1 der Anmelderin beschrieben. Sie umfassen als wesentliche Komponenten einen Aktuator, typischer Weise ein Elektromagnet mit einem hohlzylindrischen Magnetgehäuse, in dessen Hohlraum eine Spulenwicklung und ein axial beweglicher Magnetanker mit Stößel angeordnet sind, sowie ein hydraulisches Ventilteil mit einem hohlzylindrischen Ventilgehäuse, in dessen Hohlraum ein axial verschiebbarer Steuerkolben aufgenommen ist. Bei Bestro- mung des Magnetankers wirkt der Stößel auf den Steuerkolben des Ventilteils ein, so dass dieser gegen die Druckkraft einer Druckfeder axial verschoben werden kann, um hierdurch die Druckmittelströme zu regeln.

In einer typischen Bauart ist das Ventilgehäuse an seinem Außenumfang mit einer Mehrzahl axial beabstandeter Ringnuten versehen, in die jeweils in den Hohlraum des Ventilgehäuses mündende Radialbohrungen eingearbeitet sind, welche als Druckanschluss und Arbeitsanschlüsse dienen. Der Steuerkolben kann in Form eines Hohlkolbens mit einem einseitig offenen Hohlraum versehen sein, dessen Öffnung als Ablaufanschluss dient. Befindet sich die Hohlraumöffnung des Steuerkolbens am stößelabgewandten Ende, kann sie als Axialöffnung gestaltet werden. Befindet sich die Hohlraumöffnung des Steuerkolbens am stößelzugewandten Ende, ist es im Allgemeinen erforderlich, diese als Radialöffnung zu gestalten, um dem Stößel eine ausreichende Angriffsfläche am Steuerkolben zu bieten. Ein beispielhafter Aufbau eines derartigen Ventilteils ist FIG. 5 dargestellt.

Demnach umfasst das insgesamt mit der Bezugszahl 100 bezeichnete Ventilteil eines elektromagnetischen Steuerventils ein hohlzylindrisches Ventilgehäuse 101 , das einen Ventilgehäusehohlraum 103 mit einer axialen Hohlraumöffnung 121 umgibt. Im Ventilgehäusehohlraum 103 ist ein Steuerkolben 102 axial verschiebbar aufgenommen. An der in Fig. 5 linken Stirnfläche 105 des Steuerkolbens 102 greift ein lediglich teilweise dargestellter Stößel 104 an, der an einem Magnetanker eines in Fig. 5 nicht dargestellten Elektromagneten starr befestigt ist. Wenn der Magnetanker bestromt wird, wird der Stößel in axialer Richtung zum Ventilteil 100 verschoben und verschiebt hierbei den Steuerkolben 102 entgegen der Federkraft einer Druckfeder 106. Die Druckfeder 106 liegt an ihrem einen Ende dem stößelabgewandten Ende des Steuerkolbens 102 an und ist zu diesem Zweck in einer axialen ersten Ringstufe 107 aufgenommen. An ihrem anderen Ende stützt sich die Druckfeder 106 an einer senkrecht zur Axialenrichtung orientierten ersten Stirnfläche 109 einer axialen zweiten Ring- stufe 108 des Ventilgehäusehohlraums 103 ab.

Das Ventilgehäuse 101 ist an seinem Außenumfang mit drei axial beabstande- ten Ringnuten versehen, nämlich eine erste Ringnut 124, eine zweite Ringnut 125 und eine dritte Ringnut 126. In die Ringnuten, sind, gleichmäßig um den Umfang verteilt, erste Radialbohrungen 110, zweite Radialbohrungen 111 bzw. dritte Radialbohrungen 112 eingearbeitet, die jeweils in den Ventilgehäusehohlraum 103 münden. In dem dargestellten Axialschnitt gehen die Ringnuten un-mittelbar in die Radialbohrungen über, so dass sie zeichnerisch nicht von den Ringnuten unterschieden sind. Wie durch die Pfeile angedeutet, dient die erste Ringnut 124 mit den ersten Radialbohrungen 110 als erster Arbeitsan- schluss A, die zweite Ringnut 125 mit den zweiten Radialbohrungen 111 als Druckanschluss P und die dritte Ringnut 126 mit den dritten Radialbohrungen 112 als zweiter Arbeitsanschluss B.

Der Steuerkolben 102 ist in Form eines Hohlkolbens ausgebildet, wobei der Steuerkolbenhohlraum 118 durch eine zur ersten Stirnfläche 109 des Ventilgehäuses 101 hin offene Sacklochbohrung mit einer axialen zweiten Stirnfläche 127 geformt wird. In den Außenumfang des Steuerkolbens 102 sind drei Ringnuten eingearbeitet, nämlich eine vierte Ringnut 114, eine fünfte Ringnut 115 und eine zwischen der vierten und fünften Ringnut befindliche sechste Ringnut 113. Die vierte Ringnut 114 ist mit gleichmäßig um den Umfang verteilten vierten Radialbohrungen 116 und die fünfte Ringnut 115 mit gleichmäßig um den Umfang verteilten fünften Radialbohrungen 117 versehen, die jeweils in den Steuerkolbenhohlraum 118 münden. Weiterhin ist der Steuerkolben 102 an seinem stößelseitigen Endabschnitt mit um den Umfang verteilt angeordneten sechsten Radialbohrungen 119 versehen, welche den Steuerkolbenhohlraum 118 mit einer doppelt abgesetzten, axialen dritten Ringstufe 120 fluidleitend verbinden, die in die Hohlraumöffnung 121 des Ventilgehäuses 101 mündet. Die Hohlraumöffnung 121 dient als Ablaufanschluss T. Angrenzend an die sechste Ringnut 113 befinden sich ein erster Ringsteg 122 und ein zweiter Ringsteg 123, deren Umfangsflächen so geformt sind, dass sie bei axialer Verschiebung des Steuerkolbens 102 die ersten und dritten Radialbohrungen 1 10, 112 überdecken bzw. freigeben können, um auf diese Weise über eine Änderung der Öffnungsquerschnitte die Durchflussmenge von Druckmittel zu regeln.

Je nach axialer Position des Steuerkolbens 102 können somit der erste Ar- beitsanschluss A und der zweite Arbeitsanschluss B wahlweise mit dem Druck- anschluss P oder dem Tankanschluss T fluidleitend verbunden werden. In FIG. 5 ist eine Situation gezeigt, in welcher der erste Arbeitsanschluss A mit dem Tankanschluss T verbunden ist, während der zweite Arbeitsanschluss B mit dem Druckanschluss P verbunden ist.

Strömt Druckmittel (wie durch die gestrichelten Pfeile angegeben) in den Steuerkolbenhohlraum 118 ein, werden die radialeinwärts gerichteten Druckmittelströme in einen zum stößelseitigen Ende des Steuerkolbenhohlraums 118 gerichteten axialen Druckmittelstrom umgelenkt, der im Wesentlichen mittig des Steuerkolbenhohlraums 118 strömt. Anschließend wird der axiale Druckmit- telstrom in radialauswärts gerichtete Druckmittelströme umgelenkt, welche in den Ablaufanschluss T abgeleitet werden.

Beim Umlenken der in den Steuerkolbenholraum 118 einströmenden radialeinwärts gerichteten Druckmittelströme in einen axialen Druckmittelstrom wird durch das Druckmittel eine axiale Druckkraft auf die erste Stirnfläche 109 des Ventilgehäuses 101 ausgeübt, wie in Fig. 5 durch die (nach rechts gerichteten) Pfeile angedeutet ist. Durch die hierbei entstehende Reaktionskraft wird der Steuerkolben 102 in eine Richtung gedrückt, welche zur Richtung der Federkraft der Druckfeder 106 gleich ist (in Fig. 5 nach links). Wenn der axiale Druckmittelstrom auf die zweite Stirnfläche 127 des Steuerkolbenhohlraums 118 des Steuerkolbens 102 trifft, wird durch den axialen Druckmittelstrom ein Staudruck an der zweiten Stirnfläche 127 ausgeübt, weicher den Steuerkolben 102 in eine Richtung belastet, die zur Federkraft der Druckfeder 106 gleichgerichtet ist (in Fig. 5 nach links).

In der Folge führen diese Effekte zu einem Ungleichgewicht der Druckkräfte vor allem in der Mitte des Steuerkolbens 102, die unerwünschte Kraftkurven für die gewünschten axialen Verschiebungen des Steuerkolbens 102 erzeugen. Darüber hinaus muss der vom Elektromagneten betätigte Stößel 104 den Steuerkolben 102 gegen einen höheren Widerstand verschieben, so dass der Elektromagnet ausreichend robust gestaltet werden muss, um einer vermehrten Wärmeerzeugung bei den hierzu erforderlichen höheren Stromstärken standzuhalten.

Zusammenfassung der Erfindung Aufgabe der Erfindung

Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Ventilteil eines elektromagnetischen Steuerventils zur Regelung von Druckmittelströmen zur Verfügung zu stellen, durch welche die oben genannten, mit einem Umlenken des radialeinwärts gerichteten Druckmittelströme in einen axialen Druckmittelstrom einher gehenden Nachteile vermieden werden können.

Lösung der Aufgabe

Diese und weitere Aufgaben werden nach dem Vorschlag der Erfindung durch ein Ventilteil eines hydraulischen Steuerventils zur Steuerung von Druckmittelströmen, insbesondere für einen hydraulischen Nockenwellenversteller einer Brennkraftmaschine, mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben.

Erfindungsgemäß ist ein Ventilteil eines hydraulischen Steuerventils zur Steuerung von Druckmittelströmen gezeigt, welches insbesondere zur Steuerung von Druckmittelströmen eines hydraulischen Nockenwellenverstellers dient. Das Ventilteil umfasst ein (hohl-)zylindrisches Ventilgehäuse mit einem in Axia- lenrichtung (bezogen auf die Ventillängshchtung bzw. Zylinderachse) sich erstreckenden ersten Zylindermantelabschnitt und einem senkrecht zur Axia- lenrichtung sich erstreckenden ersten Zylinderbodenabschnitt. Der erste Zylindermantelabschnitt und der erste Zylinderbodenabschnitt begrenzen gemeinsam einen einseitig offenen Ventilgehäusehohlraum. Der erste Zylindermantelabschnitt ist mit einem ersten (radialen) Arbeitsanschluss (A) versehen, welcher zum Beispiel in Form einer Ringnut mit eingearbeiteten Radialöffnungen, die in den Ventilgehäusehohlraum münden, ausgebildet sein kann. Der erste Arbeitsanschluss (A) ist beispielsweise zur Verbindung mit einer der beiden Druckkammern eines Druckraums eines hydraulischen Nockenwellenverstel- lers vorgesehen. Der erste Zylindermantelabschnitt ist weiterhin mit einem (radialen) zweiten Arbeitsanschluss (B) versehen, welcher zum Beispiel in Form einer Ringnut mit eingearbeiteten Radialöffnungen, die in den Ventilgehäusehohlraum münden, ausgebildet sein kann. Der zweite Arbeitsanschluss (B) ist beispielsweise zur Verbindung mit der anderen der beiden Druckkammern eines Druckraums eines hydraulischen Nockenwellenverstellers vorgesehen. Darüber hinaus ist der erste Zylindermantelabschnitt mit einem (radialen) Dru- ckanschluss (P) versehen, welcher zum Beispiel in Form einer Ringnut mit eingearbeiteten Radialöffnungen, die in den Ventilgehäusehohlraum münden, ausgebildet sein kann. Der Druckanschluss (P) ist beispielsweise zur Verbindung mit einer Druckmittelpumpe vorgesehen. Der erste Arbeitsanschluss (A), der zweite Arbeitsanschluss (B) und der Druckanschluss (P) münden jeweils in den Ventilgehäusehohlraum.

Das Ventilteil umfasst weiterhin einen im Ventilgehäusehohlraum axial verschiebbar aufgenommenen zylindrischen Steuerkolben mit einem in Axialen- richtung sich erstreckenden zweiten Zylindermantelabschnitt und einem senk- recht zur Axialenrichtung sich erstreckenden zweiten Zylinderbodenabschnitt. Der zweite Zylindermantelabschnitt und der zweite Zylinderbodenabschnitt begrenzen gemeinsam einen einseitig offenen Steuerkolbenhohlraum mit einer axialen Steuerkolbenhohlraumöffnung. Der zweite Zylindermantelabschnitt ist benachbart zum zweiten Zylinderbodenabschnitt mit einem in den Steuerkolbenhohlraum mündenden (radialen) Ablaufanschluss (T) zur Verbindung mit einem Druckmitteltank versehen.

Der Steuerkolben ist mittels entsprechender Steuerabschnitte derart ausgebildet, dass die beiden Arbeitsanschlüsse (A, B) durch Axialverschiebung des Steuerkolbens wahlweise mit dem Druckanschluss (P) und dem Ablaufanschluss (T) fluidleitend verbindbar sind. So kann der erste Arbeitsanschluss A mit dem Druckanschluss P fluidleitend verbunden werden, während der zweite Arbeitsanschluss B mit dem Ablaufanschluss T fluidleitend verbunden ist. E- benso kann der zweite Arbeitsanschluss B mit dem Druckanschluss P fluidleitend verbunden werden, während der erste Arbeitsanschluss A mit dem Ablaufanschluss T fluidleitend verbunden ist. Auf diese Weise kann eine der beiden Druckkammern eines Druckraums eines Nockenwellenverstellers über einen Arbeitsanschluss mit einer Druckmittelpumpe verbunden werden, während die andere Druckkammer des Druckraums über den anderen Arbeitsanschluss mit dem Ablaufanschluss und angeschlossenem Druckmitteltank verbunden ist, so dass An- und Abtriebsteil hydraulisch verdreht werden können. Gleichermaßen kann der Steuerkolben die beiden Arbeitsanschlüsse A, B hydraulisch verschließen, so dass eine relative Drehlage zwischen An- und Abtriebsteil hydraulisch verspannt werden kann.

Das erfindungsgemäße Ventilteil zeichnet sich in wesentlicher Weise dadurch aus, dass an der axialen Steuerkolbenhohlraumöffnung ein mit wenigstens einer Deckelöffnung (Durchbrechung) versehener Deckel, beispielsweise in Form eines plattenförmigen rund Deckels, befestigt ist.

Strömt Druckmittel in radialeinwärtiger Richtung in den Steuerkolbenhohlraum ein, kann durch den der axialen Steuerkolbenhohlraumöffnung anliegenden Deckel bei der Umlenkung der radialeinwärts gerichteten Druckmittelströme in einen axialen Druckmittelstrom in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass kein Staudruck auf die Stirnfläche des Ventilgehäusehohlraums ausgeübt wird, in dessen Folge der Steuerkolben aufgrund der Reaktionskraft druckbelastet würde. Durch die im Deckel vorgesehene wenigstens eine Deckelöffnung kann eine hydraulische Blockierung des Steuerkolbens bei einer axialen Verschiebung innerhalb des Ventilgehäusehohlraums vermieden werden.

Da bei einer axialen Verschiebung des Steuerkolbens in Richtung zur Stirnfläche des Ventilgehäusehohlraums Druckmittel zwischen Deckel und Ventilgehäusehohlraum durch die wenigstens eine Deckelöffnung gedrückt werden muss, tritt ein Druckanstieg zwischen Deckel und Ventilgehäusehohlraum auf, welcher die Bewegung des Steuerkolbens dämpft. Durch diesen Dämpfungsef- fekt können die Vibrationsamplituden des Steuerkolbens minimiert und die Stabilität des Steuerventils verbessert werden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ventilteils ist der Deckel mit einer Mehrzahl Deckelöffnungen versehen ist, welche benachbart zum Deckelrand angeordnet sind. Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Öffnungen bei einem rund Deckel gleichmäßig um den Deckelumfang (Deckelrand) verteilt angeordnet sind.

Die wenigstens eine Deckelöffnung des Deckels kann beispielsweise kreisloch- förmig oder langlochförmig, insbesondere schlitzförmig, ausgebildet sein. Vorteilhaft ist die wenigstens eine Öffnung in Form einer vom Deckelrand aus eingearbeiteten Aussparung ausgebildet.

Eine Befestigung des Deckels am Steuerkolben erfolgt mittels eines geeigne- ten Befestigungsmechanismus, beispielsweise durch einen Presssitz oder einen Rast- oder Schnappmechanismus. Vorteilhaft ist der Deckel so angeordnet, dass er durch die Federkraft einer den Steuerkolben gegen das Stellglied eines Aktuators belastenden Druckfeder gegen den Steuerkolben gedrückt wird.

Die Erfindung erstreckt sich ferner auf ein Steuerventil zur Druckmittelsteuerung, insbesondere für einen hydraulischen Nockenwellenversteller einer Brennkraftmaschine, das ein wie oben beschriebenes Ventilteil und einen Ak- tuator, insbesondere in Form eines Elektromagneten, umfasst. Der Aktuator ator, insbesondere in Form eines Elektromagneten, umfasst. Der Aktuator um- fasst ein Stellglied, beispielsweise in Form eines Stößels, das mit dem Steuerkolben des Ventilteils derart in Wirkverbindung steht, dass der Steuerkolben entgegen der Federkraft einer Druckfeder axial verschiebbar ist.

Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf einen hydraulischen Nockenwellen- versteller mit einem wie oben beschriebenen Steuerventil.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird. Gleiche bzw. gleich wirkende Elemente sind in den Zeichnungen mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Es zeigen:

Fig. 1 eine Axialschnittansicht eines Ventilteils entsprechend einem Ausführ ungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ventilteils;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des Deckels des Ventilteils von Fig. 1 ;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Variante des Deckels des Ventilteils;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Variante des Deckels des Ventilteils;

Fig. 5 eine Axialschnittansicht eines im Stand der Technik bekannten gattungsgemäßen Ventilteils eines elektro-magnetischen Steuerventils.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen Fig. 5, in der ein herkömmliches gattungsgemäßes Ventilteil eines elektromagnetischen Steuerventils gezeigt ist, wurde bereits in der Beschreibungseinleitung ausführlich erläutert, so dass sich hier eine weitere Beschreibung erübrigt.

Sei zunächst Fig. 1 betrachtet, worin im Axialschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ventilteils gezeigt ist. Das insgesamt mit der Bezugszahl 1 bezeichnete Ventilteil eines elektromagnetischen Steuerventils, insbesondere zur Druckmittelregelung eines hydraulischen Nockenwellenvers- tellers einer Brennkraftmaschine, umfasst ein im Wesentlichen hohlzylindri- sches Ventilgehäuse 2 mit einem in Axialenrichtung (parallel zu einer Zylinderachse 34) angeordneten ersten Zylindermantelabschnitt 35 und als Endabschnitt einen sich senkrecht zur Zylinderachse 34 erstreckenden ersten Zylinderbodenabschnitt 36. Der erste Zylindermantelabschnitt 35 und der erste Zylinderbodenabschnitt 36 umgrenzen einen einseitig offenen Ventilgehäusehohl- räum 4 mit einer axialen Hohlraumöffnung 22.

Koaxial zur Zylinderachse 34 ist im Ventilgehäusehohlraum 4 ein im Wesentlichen hohlzylindrischer Steuerkolben 3 axial verschiebbar aufgenommen. Der in Form eines Hohlkolbens ausgebildete Steuerkolben 3 umfasst einen in Axial- richtung (parallel zu einer Zylinderachse 34) angeordneten zweiten Zylindermantelabschnitt 37 und als Endabschnitt einen zweiten Zylinderbodenabschnitt 25, welcher sich senkrecht zur Zylinderachse 34 erstreckt. Der zweite Zylindermantelabschnitt 37 und der zweite Zylinderbodenabschnitt 25 umgrenzen einen einseitig offenen Steuerkolbenhohlraum 19 mit einer in Fig. 1 nicht näher bezeichneten axialen Hohlraumöffnung auf Seite des ersten Zylinderbodenabschnitts 36 des Ventilgehäuses 2.

An der in Fig. 1 linken Stirnfläche 6 des zweiten Zylinderbodenabschnitts 25 des Steuerkolbens 3 greift ein lediglich teilweise dargestellter Stößel 5 an, der an einem Magnetanker eines in Fig. 1 nicht dargestellten Elektromagneten (elektromagnetischer Aktuator) starr befestigt ist. Wenn der Magnetanker bestromt wird, wird der Stößel 5 in axialer Richtung zum Ventilteil 1 verschoben und verschiebt hierbei den Steuerkolben 3 axial entgegen der Federkraft einer Druckfeder 7. Die Druckfeder 7 liegt zu diesem Zweck an ihrem einen Ende dem stößelabgewandten Ende des Steuerkolbens 3 an und ist in einer sich radial erweiternden axialen ersten Ringstufe 8 des Steuerkolbens 3 aufgenommen. An ihrem anderen Ende ist die Druckfeder 7 in einer axialen zweiten Ringstufe 9 des Ventilgehäusehohlraums 4 aufgenommen und stützt sich an einer senkrecht zur Axialenrichtung 40 orientierten Stirnfläche 10 des ersten Zylinderbodenabschnitts 36 des Ventilgehäuses 2 ab. Die Druckfeder 7 ist hier beispielsweise als Schraubenfeder ausgebildet, kann jedoch auch von jedem anderen geeigneten Federtyp sein. Wird der Magnetanker nicht bestromt, so dass der Stößel 5 vom Elektromagneten nicht betätigt wird, stellt die Druckfeder 7 den Steuerkolben 3 zurück (in Fig. 1 nach links).

In die erste Außenmantelfläche 30 des ersten Zylindermantelabschnitts 35 des Ventilgehäuses 2 sind drei axial voneinander beabstandete umlaufende Ring- nuten eingearbeitet, nämlich eine erste Ringnut 31 , eine zweite Ringnut 32 und eine dritte Ringnut 33. In die erste Ringnut 31 sind, gleichmäßig um den Umfang verteilt, erste Radialbohrungen 11 eingearbeitet. Ebenso sind in die zweite Ringnut 32, gleichmäßig um den Umfang verteilt, zweite Radialbohrungen 12, und in die dritte Ringnut 33, gleichmäßig um den Umfang verteilt, dritte Radialbohrungen 13 eingearbeitet. Die ersten, zweiten und dritten Radialbohrungen münden jeweils in den Ventilgehäusehohlraum 4. In dem Fig. 1 gezeigten Axialschnitt gehen die Ringnuten jeweils unmittelbar in die Radialbohrungen über, so dass eine zeichnerische Unterscheidung zwischen Ringnuten und Radialbohrungen nicht erkennbar ist.

Wie durch die Pfeile angedeutet, dient die erste Ringnut 31 mit den ersten Radialbohrungen 11 als erster Arbeitsanschluss A, die zweite Ringnut 32 mit den zweiten Radialbohrungen 12 als Druckanschluss P und die dritte Ringnut 33 mit den dritten Radialbohrungen 13 als zweiter Arbeitsanschluss B.

In die zweite Außenmantelfläche 38 des zweiten Zylindermantelabschnitts 37 des Steuerkolbens 3 sind drei voneinander axial beabstandete umlaufende Ringnuten eingearbeitet, nämlich eine vierte Ringnut 14, eine fünfte Ringnut 15 und eine zwischen der vierten und fünften Ringnut befindliche sechste Ringnut 16. In die vierte Ringnut 14 sind, gleichmäßig um den Umfang verteilt, vierte Radialbohrungen 17 eingearbeitet, die jeweils in den Steuerkolbenhohlraum 19 münden. Ebenso sind in die fünfte Ringnut 15, gleichmäßig um den Umfang verteilt, fünfte Radialbohrungen 18 eingearbeitet, die jeweils in den Steuerkolbenhohlraum 19 münden. Die sechste Ringnut 16 dient, je nach Position des Steuerkolbens 3, als Druckmittelkanal zur Verbindung der ersten Radialbohrungen 11 mit den zweiten Radialbohrungen 12 bzw. der dritten Radialbohrungen 13 mit den zweiten Radialbohrungen 12.

Im zweiten Zylindermantelabschnitts 37 des Steuerkolbens 3 sind stößelseitig der fünften Ringnut 15, angrenzend an den zweiten Zylinderbodenabschnitt 25 des Steuerkolbens 3, in den Steuerkolbenhohlraum 19 mündende sechste Radialbohrungen 20 geformt. Über die sechsten Radialbohrungen 20 ist der Steu- erkolbenhohlraum 19 zur Außenseite des Steuerkolbens 3 geöffnet, wobei die in eine dritte Ringstufe 21 des Ventilgehäusehohlraums 4 mündenden sechsten Radialbohrungen 20 als Ablaufanschluss T dienen.

In der in Fig. 1 gezeigten Anschlussbelegung können über die vierte, fünfte und sechste Ringnut 14-16, sowie die in die vierte Ringnut 14 eingearbeiteten vierten Radialbohrungen 17 und die in die fünfte Ringnut 15 eingearbeiteten fünften Radialbohrungen 18, je nach axialer Position des Steuerkolbens 3, der erste Arbeitsanschluss A und der zweite Arbeitsanschluss B wahlweise mit dem Druckanschluss P oder dem Tankanschluss T fluidleitend verbunden oder ge- trennt werden. In FIG. 1 ist eine Stellung des Steuerkolbens 3 gezeigt, bei welcher der erste Arbeitsanschluss A mit dem Tankanschluss T und der zweite Arbeitsanschluss B mit dem Druckanschluss P fluidleitend verbunden ist. Wird der Steuerkolben 3 durch Einwirkung des Stößels 5 noch weiter in axiale Richtung entgegen die Federkraft der Druckfeder 7 (in Fig. 1 nach rechts) verscho- ben, kann der zweite Arbeitsanschluss B mit dem Tankanschluss T und der erste Arbeitsanschluss A mit dem Druckanschluss P fluidleitend verbunden werden. Gleichermaßen kann der Steuerkolben 3 in eine zwischen liegende Position gebracht werden, in der keiner der beiden Arbeitsanschlüsse A, B mit dem Druckanschluss P oder dem Tankanschluss T fluidleitend verbunden sind.

Benachbart zur sechsten Ringnut 16 sind ein erster Ringsteg 23 und ein zwei- ter Ringsteg 24 geformt, welche insbesondere der axialen Führung des Steuerkolbens 3 innerhalb des Ventilgehäuses 2 dienen. Die Umfangsflächen der beiden Ringstege 23, 24 sind so geformt, dass sie bei axialer Verschiebung des Steuerkolbens 3 die ersten Radialbohrungen 11 bzw. die dritten Radialbohrungen 13 dichtend überdecken bzw. freigeben können, um auf diese Wei- se über eine Änderung der Öffnungsquerschnitte die Durchflussmenge von Druckmittel (beispielsweise Öl) zu regeln. Eine Einstellung der Öffnungsquerschnitte der ersten Radialbohrungen 11 bzw. der dritten Radialbohrungen 13 erfolgt über Steuerkanten der beiden Ringstege 23, 24, nämlich eine stößelab- gewandte erste Steuerkante 26 und eine stößelzugewandte zweite Steuerkante 27 des ersten Ringstegs 23 bzw. eine stößelabgewandte dritte Steuerkante 28 und eine stößelzugewandte vierte Steuerkante 29 des zweiten Ringstegs 24.

Im dem in Fig. 1 gezeigten Ventilteil 1 ist ein plattenförmiger runder Deckel 39 auf der axialen Hohlraumöffnung des Steuerkolbenhohlraums 19 angeordnet. Der Deckel 39 überdeckt die axiale Hohlraumöffnung des Steuerkolbenhohlraums 19 vollständig und ist zu diesem Zweck in der ersten Ringstufe des Steuerkolbens 3 aufgenommen. Der Deckel 39 wird durch die Druckkraft der Druckfeder 7 gegen den Steuerkolben 3 gedrückt.

In den Deckel 39 ist eine Mehrzahl den Deckel 39 durchbrechender Deckelöffnungen 40 geformt. Über die Deckelöffnungen 40 wird der Steuerkolbenhohlraum 19 mit dem auf der stößelabgewandten Seite des Deckels 39 befindlichen Teil des Ventilgehäusehohlraums fluidleitend verbunden.

In Fig. 2 ist der runde Deckel 39 von Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung vergrößert gezeigt. Demnach ist dieser mit vier kreisrunden Deckelöffnungen 40 versehen, die in gleichmäßiger Verteilung um den Umfang des Deckels 39 angeordnet sind. Die kreisrunden Deckelöffnungen 40 befinden sich in der Nähe (benachbart) des Deckelrands (Außenumfang) 43.

In der in Fig. 1 gezeigten Stellung des Steuerkolbens 3, in der der erste Ar- beitsanschluss A mit dem Tankanschluss T fluidleitend verbunden ist, kann Druckmittel über die ersten Radialbohrungen 11 und die vierten Radialbohrungen 17 in den Steuerkolbenhohlraum 19 einströmen. Die radial einwärts gerichteten Druckmittelströme werden in einen zum zweiten Zylinderbodenabschnitt 25 gerichteten axialen Druckmittelstrom umgelenkt, der im Wesentlichen mittig des Steuerkolbenhohlraums 19 strömt. Durch den über die Federkraft der Druckfeder 7 am Steuerkolben 3 befestigen Deckel 39 wird verhindert, dass Druckmittel beim Umlenken in einen axialen Druckmittelstrom auf die Stirnfläche 10 des Ventilgehäusehohlraums 4 trifft, so dass eine hierdurch bewirkte Reaktionskraft auf den Steuerkolben 3, welche den Steuerkolben 3 in die glei- che Richtung wie die Federkraft der Druckfeder 7 belasten würde, vermieden wird. Da der Druckmittelstrom im Wesentlichen mittig auf den Deckel 39 trifft, kann durch die nahe des Deckelrands 43 positionierten Deckelöffnungen 40 vermieden werden, dass Druck-mittel durch die Deckelöffnungen 40 in den auf der stößelabgewandten Seite des Deckels 39 befindlichen Abschnitt des Ven- tilgehäusehohlraums 4 strömt.

Über die Deckelöffnungen 40 kann bei einer axialen Verschiebung des Steuerkolbens 3 in Richtung zur Stirnfläche 10 des Ventilgehäusehohlraums 4 Druckmittel zwischen Deckel 39 und Ventilgehäusehohlraum 4 strömen, wobei über den Strömungswiderstand vorteilhaft ein Druckanstieg zwischen Deckel 39 und Ventilgehäusehohlraum 4 auftritt, welcher die Bewegung des Steuerkolbens 3 dämpft, Vibrationsamplituden des Steuerkolbens 3 minimiert und die Stabilität des Steuerventils verbessert. Über eine Änderung des Öffnungsquerschnitts der Deckelöffnungen 40 kann der Strömungswiderstand in gewünschter Weise eingestellt werden. Fig. 3 zeigt eine Variante des runden Deckels 39, welcher ebenfalls in dem Ventilteil von Fig. 1 einsetzbar ist. Hier sind die Deckelöffnungen 41 langloch- förmig ausgebildet.

Fig. 4 zeigt eine weitere Variante des runden Deckels 39, welcher ebenfalls in dem Ventilteil von Fig. 1 einsetzbar ist. Hier sind die Deckelöffnungen in Form von Aussparungen 42, die in den Deckelrand 43 eingearbeitet sind, ausgebildet.

Obgleich in den Ausführungsbeispielen ein Verschiebungsmechanismus veranschaulicht ist, bei dem der Steuerkolben 2 durch einen mittels eines Elektromagneten betätigten Stößel 5 verschoben wird, kann ebenso ein anderer Aktu- ator zu Betätigung des Stößels 5, wie beispielsweise ein elektrischer Stellmotor, vorgesehen sein.

Obgleich das Ventilteil und das zugehörige Steuerventil in der Verwendung zur Druckmittelsteuerung für einen Nockenwellenversteller einer Brennkraftmaschine beschrieben wurden, können Ventilteil bzw. Steuerventil gleichermaßen zur Steuerung von Druckmittelströmen in anderen Vorrichtungen eingesetzt werden.

Bezugszeichenliste

I Ventilteil 2 Ventilgehäuse

3 Steuerkolben

4 Ventilgehäusehohlraum

5 Stößel

6 Stirnfläche 7 Druckfeder

8 erste Ringstufe

9 zweite Ringstufe

10 Stirnfläche

I I erste Radialbohrungen 12 zweite Radialbohrungen

13 dritte Radialbohrungen

14 vierte Ringnut

15 fünfte Ringnut

16 sechste Ringnut 17 vierte Radialbohrungen

18 fünfte Radialbohrungen

19 Steuerkolbenhohlraum

20 sechste Radialbohrungen

21 dritte Ringstufe 22 Hohlraumöffnung

23 erster Ringsteg

24 zweiter Ringsteg

25 zweiter Zylinderbodenabschnitt

26 erste Steuerkante 27 zweite Steuerkante

28 dritte Steuerkante

29 vierte Steuerkante

30 erste Außenmantelfläche 31 erste Ringnut

32 zweite Ringnut

33 dritte Ringnut

34 Zylinderachse 35 erster Zylindermantelabschnitt

36 erster Zylinderbodenabschnitt

37 zweiter Zylindermantelabschnitt

38 zweite Außenmantelfläche

39 Deckel 40 kreislochförmige Deckelöffnung

41 langlochförmige Deckelöffnung

42 Aussparung

43 Deckelrand 100 Ventilteil 101 Ventilgehäuse

102 Steuerkolben

103 Ventilgehäusehohlraum

104 Stößel

105 Stirnfläche 106 Druckfeder

107 erste Ringstufe

108 zweite Ringstufe

109 erste Stirnfläche

110 erste Radialbohrungen 111 zweite Radialbohrungen

112 dritte Radialbohrungen

113 sechste Ringnut

114 vierte Ringnut

115 fünfte Ringnut 116 vierte Radialbohrungen

117 fünfte Radialbohrungen

118 Steuerkolbenhohlraum

119 sechste Radialbohrungen 120 dritte Ringstufe

121 Hohlraumöffnung

122 erster Ringsteg

123 zweiter Ringsteg

124 erste Ringnut

125 zweite Ringnut

126 dritte Ringnut

127 zweite Stirnfläche

Claims

Patentansprüche

1. Ventilteil (1 ) eines Steuerventils zur Steuerung von Druckmittelströmen, welches umfasst: ein zylindrisches Ventilgehäuse (2) mit einem axial einseitig offenen

Ventilgehäusehohlraum (4), wobei das Ventilgehäuse mit einem radialen ersten Arbeitsanschluss (A), einem radialen zweiten Arbeitsanschluss (B) und einem radialen Druckanschluss (P) versehen ist, die jeweils in den Ventilgehäusehohlraum (4) münden, und ein im Ventilgehäusehohl- räum (4) axial verschiebbar aufgenommener zylindrischer Steuerkolben

(3) mit einem an einer axialen Steuerkolbenhohlraumöffnung einseitig offenen Steuerkolbenhohlraum (19), wobei der Steuerkolben mit einem in den Steuerkolbenhohlraum (19) mündenden radialen Ablaufanschluss (T) versehen ist, und wobei der Steuerkolben (3) so ausgebildet ist, dass die Arbeitsanschlüsse (A, B) durch Axialverschiebung des Steuerkolbens (3) wahlweise mit dem Druckanschluss (P) und dem Ablaufanschluss (T) fluidleitend verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass an der axialen Steuerkolbenhohlraumöffnung ein mit wenigstens einer Deckelöffnung (40, 41 , 42) versehener Deckel (39) befestigt ist.

2. Ventilteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (39) mit einer Mehrzahl Deckelöffnungen (40, 41 , 42) versehen ist, welche benachbart zum Deckelrand (43) angeordnet sind.

3. Ventilteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (39) runde Form hat und die Deckelöffnungen (40, 41 , 42) gleichmäßig um den Deckelrand (43) verteilt angeordnet sind.

4. Ventilteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Deckelöffnung (40) kreislochförmig ausgebildet ist.

5. Ventilteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Deckelöffnung (41 ) langlochförmig ausgebildet ist.

6. Ventilteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Deckelöffnung in Form einer am Deckelrand (43) eingearbeiteten Aussparung (43) ausgebildet ist.

7. Ventilteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (39) mittels eines Presssitzes, Rast- oder Schnappmechanismus am Steuerkolben (3) befestigt ist.

8. Ventilteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (39) durch die Federkraft einer den Steuerkolben (3) gegen das Stellglied (5) eines Aktuators belastenden Druckfeder (7) gegen den Steuerkolben (3) gedrückt wird.

9. Steuerventil, welches einen Aktuator und ein von dem Aktuator betätigtes Ventilteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.

10. Nockenwellenversteller mit einem Steuerventil nach Anspruch 9.