WO2012007240A1 - Ventileinsatz sowie ventil mit einem solchen ventileinsatz - Google Patents

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pressure medium
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Definitions

  • the invention relates to a valve core for a valve and a valve, in particular special for a control valve for controlling pressure medium flows of a No ckenwellenverstellers, with such a valve core.
  • camshaft adjuster used to make the phase position of a camshaft relative to a crankshaft in a defined angular range, between a maximum early and a maximum late position variable
  • the cams of the camshafts are usually on cam followers, such as bucket tappets, finger levers or rocker arms. If a camshaft is rotated, the cams roll on the cam followers, which in turn actuate the gas exchange valves. Due to the position and the shape of the cams thus both the opening duration and the opening amplitude, but also the opening and closing times of the gas exchange valves are fixed.
  • camshaft timing The angular displacement of the camshaft with respect to the crankshaft to achieve optimized timing for different speed and load conditions is referred to as camshaft timing.
  • a constructive variant of a camshaft adjuster operates, for example, according to the so-called swivel motor principle.
  • a stator and a rotor are provided, which coaxial and are movable relative to each other.
  • the stator and the rotor together form pairs of hydraulic chambers.
  • a pair of chambers is here each bounded by webs of the stator and divided by a respective wing of the rotor into two mutually opposite pressure chambers whose volumes are changed in opposite directions by a relative rotational movement of the rotor to the stator.
  • the respective wing In the maximum adjustment position of the respective wing is located on one of the edge-side webs of the stator.
  • the relative rotational movement of the rotor is effected by an adjustment of the wing by a hydraulic medium or pressure medium, such as oil, is introduced via pressure medium channels in one of the pressure chambers of the chamber pair and pushes the wing.
  • the pressure medium channels open on both sides of the respective wing, so that the hydraulic medium is guided into the respective pressure chamber.
  • camshaft adjuster hydraulic control valves are used in the form of multi-way spool valves in the rule. They comprise, as essential components, a valve housing and a housing piston axially displaceably received control piston, which is actuated by an actuator, typically an electromagnet with plunger.
  • control valves are connected as so-called central valves, which are used in a central bore of the rotor of a camshaft adjuster.
  • the valve housing of such a central valve is provided with a thread, via which the valve housing can be screwed into a corresponding threaded bore of the camshaft in order to connect the rotor in a rotationally fixed manner to the camshaft.
  • a supply or discharge from the pressure medium to the pressure medium connection or from the drain connection of the control valve takes place through the rotor or the camshaft.
  • the pressure medium is supplied radially via an inlet connection.
  • the pressure medium is alternately introduced into the opposite chambers of a chamber pair.
  • one of the chambers is connected via one of the working ports to the supply port and is filled with the pressure medium. simultaneously communicates the opposite chamber via its associated working port with a drain port on the control valve and is thereby emptied.
  • alternating torques can occur at the camshaft, which are transmitted via the pressure chambers as pressure surges on the hydraulic system of the camshaft adjuster.
  • hydraulically releasable check valves are used in the pressure medium inlet of the camshaft adjuster.
  • a control valve with an integrated, flat check valve is described in DE 0 2008 004591.
  • a hollow pressure medium insert is used, which is adapted in its outer diameter to the inner diameter of the housing.
  • the pressure medium insert comprises a sleeve-shaped insert portion with a housing shaft side formed structural portion which is frontally provided with an axial support ring.
  • the support ring is received within an axial retaining collar which is integrally formed on a seat surface body.
  • the retaining collar is bent at its free end radially inwardly and engages behind the support ring, whereby the three components seat body, closing element and pressure medium insert are secured in their relative axial position.
  • the plate-shaped closing element has a multiplicity of perforations which are formed in such a way that a central closure part, which is mounted resiliently over a plurality of spring tongues, is formed for closing a valve opening.
  • the openings surround the closure part in a spiral shape.
  • a ring filter is also installed in the pressure medium line upstream of the return valve.
  • the invention has for its object to design the components of a valve easy to install and inexpensive.
  • a valve insert for a valve in particular for a control valve for controlling pressure medium flows of a camshaft adjuster comprising an insert housing in which a filter and a check valve with a closing element and a seat element are integrated, wherein at least the insert housing, the filter and the seat member are permanently connected to each other and form a prefabricated unit.
  • a valve in particular by a control valve for controlling pressure medium flows of a camshaft adjuster, comprising a hollow executed valve housing with at least one inlet port and at least one drain port, wherein the valve housing such a valve core is attached.
  • the invention is based on the consideration that a simple assembly of at least some of the components of a valve and a cost-effective production of these components takes place by the components form a prefabricated unit, which is stored as such, transported and installed in the valve.
  • the closing element can likewise be fastened inseparably on the valve insert; alternatively, the connection between the closing element and the valve insert can be separable.
  • the components of the prefabricated structural unit can be made of the same material as well as of different materials and are permanently joined to one another in a production step of the structural unit. This eliminates a complex, separate installation of the filter and the check valve in the assembly of the valve. The risk that one of the components dissolves during operation is thereby minimized.
  • the one-piece valve insert is attached to the valve body during assembly of the valve.
  • the valve insert is designed in particular as an external valve insert, i. it is not arranged inside the valve housing, but it forms an extension of the valve housing.
  • the valve insert is arranged in the flow direction of the pressure medium, in particular immediately after the inlet connection, wherein the inlet connection is formed in the insert housing or alternatively in another, front part of the multi-part valve.
  • the valve insert is preferably positively or positively and positively connected to the valve housing. For this connection, several types of connections are possible, such as e.g. Bending, crimping, corking or a snap connection between the insert housing and the valve housing.
  • the non-return valve preferably has a flat closing element which, in a closed position, covers a breakthrough in the seat element of the non-return valve in a fluid-tight manner.
  • the flat closure element which is in particular plate-shaped or disk-shaped, forms a spring element due to its geometry and its material composition.
  • the closing element is supported against the seat element, wherein the closing element is fixedly connected to the seat element at at least one point. If no external forces act on the check valve, the closing element is in the closed position, in which it closes the breakthrough. Due to the pressure force of the pressure medium, which flows through the inlet connection into the valve insert, a free, unsecured region of the closing element is lifted by the seat element.
  • the check valve is in an open position, in which the breakthrough is released and the pressure fluid flows through the opening into the interior of the valve. When a change in direction of the pressure medium, this presses the closing element again against the seat element, whereby the opening is closed and a return of the pressure medium is prevented. Due to the springy properties of the Closing element, the check valve is automatically closed, even if acting on the closing element no external forces more.
  • the seat element of the check valve on a bearing surface, around whose circumference openings are formed.
  • the support surface is a particular circular end face in which the breakthrough is formed.
  • the material of the filter frame is injected on both sides of the support surface and thus firmly and inseparably connected to the material of the support surface.
  • a collar is formed around the support surface, which is provided with the openings and axially offset with respect to the support surface. Between the support surface and the insert housing thus creates a groove which is filled in the manufacture of the valve insert with the material of a filter frame of the filter up to the height of the support surface.
  • the filter frame is a molded part which is injected through the openings around the support surface.
  • the filter frame is thus formed on both sides of the support surface or of the collar.
  • the filter frame is in particular made of plastic.
  • a filter fabric is clamped, which extends parallel to the plane of the support surface.
  • the support surface is part of the insert housing, so that the seat element and the insert housing form a component of the same material.
  • the filter frame formed of plastic is in this case in particular completely inside the insert housing.
  • the bearing surface and the insert housing are preferably made of steel, although other materials are also suitable. If the valve is installed in a rotor of a camshaft adjuster, a part of the valve housing and the valve insert extend inside the camshaft. The valve insert strikes against an abutment on the inner wall of the camshaft, which usually sharp-edged and offers little stop surface.
  • the insert housing may for example also be made of plastic.
  • the insert housing forms the filter frame for the filter and the seat element of the check valve represents a separate component, which is integrated in the manufacture of the insert housing in this.
  • This second embodiment of the valve insert is advantageous if lower requirements are placed on the mechanical stability of the insert housing, so that this consists of plastic.
  • the collar is advantageously a Z-shaped collar, which is encapsulated by the material of the insert housing.
  • tabs are formed on the insert housing for a snap connection with the valve.
  • FIG. 1 shows an axial section view through a control valve with a valve insert according to a first embodiment
  • Fig. 2 is a plan view of a check valve in the plane I according to
  • Fig. 3 is a plan view of a seat member of the check valve according to
  • FIG. 2 shows an insert housing for a valve insert according to FIG. 1 in an axial section
  • FIG. 5 shows in an axial section the insert housing according to FIG. 4 with an integrated filter
  • FIG. 6 is an axial sectional view through a control valve with a valve insert according to a second embodiment variant
  • Fig. 7 is a plan view of a seat element for a check valve in the
  • FIG. 8 shows an axial section through the seat element according to FIG. 7, FIG.
  • FIG. 9 shows an axial section through the valve insert according to FIG. 6, and FIG. 10 shows a further axial section through the valve insert according to FIG. 6.
  • a control valve 2 which is designed as a central valve and is used for use in a central bore of a rotor of a hydraulic camshaft adjuster not shown here.
  • the control valve 2 comprises a hollow executed cylindrical valve housing 4 with a feed port P not shown here in detail for a pressure medium such as oil, wherein a feed direction of the oil is indicated by the arrow P.
  • a pressure medium such as oil
  • two working ports A, B for the opposing pressure medium chambers in the rotor of the camshaft adjuster and a drain port T are formed.
  • a control piston 6 is guided axially, wherein, depending on its position, the inlet port P with one of the working ports A, B is fluidically connected, while the other working port A, B is connected to the drain port T.
  • a valve insert 8a is arranged in the area of a pressure medium line 7 between the inlet connection P and the working connections A, B.
  • the valve insert 8a comprises an insert housing 10 in which a filter 12 and a check valve 14 are arranged downstream one behind the other.
  • the filter 12 comprises a filter fabric 16 and a filter frame 18 for clamping the filter fabric 16. Between the filter fabric 16 and the check valve 14, a cavity for the pressure medium is formed.
  • the check valve 14 is in the illustrated embodiment of a seat member 20 with an opening 22 for the pressure medium and a closing element 24 together.
  • the valve insert 8a is fastened in this case made of steel and by crimping or bending on an outer side of the valve housing 4.
  • the insert housing 10 thus represents an extension of the valve housing 4, so that the valve core 8a is an external valve core.
  • the detailed structure of the axially flat check valve 14 can be seen from Figures 2 and 3.
  • the closing element 24 is made of spring steel.
  • the closing element 10 comprises three functional areas: a closure plate 26 for closing the opening 22 in the seat element 20, a resilient bending web 28 and two fixing arms 30a for fixing the closing element 24 to the seat element 20.
  • the shape of the fixing arms 30 follows the contour of the seat element 20 , so that the fixing arms 30 are curved in the embodiment shown.
  • the seat member 20 has a support surface 32 on which the closure member 24 rests in a closed position of the check valve 14 and thereby covers the opening 22.
  • the shape of the closure plate 26 is adapted to the shape of the opening 22.
  • the pressure medium which is introduced through the working port P in the control valve 2, passes into the pressure medium line 7 and passes through the filter 12. Under the pressure force of the pressure medium lifts the closure plate 26 from the seat member 20 so that the opening 22 is opened and the pressure medium in the direction of the working ports A, B can flow.
  • the support surface 34 is made of steel and is integrally formed with the insert housing 10.
  • the insert housing 10 thus forms the seat member 20 for the check valve 14.
  • To the support surface 34 is formed when viewed in axial section L-shaped collar 36 which is provided with openings 38.
  • the openings 38 serve to inject a synthetic material, from which the filter frame 18 is formed.
  • the seat member 20 and the filter fabric 16 are thereby overmolded with the material of the filter frame 18.
  • the filter frame 18 is a molded part which extends on both sides of the L-shaped collar 36 and is thus inseparably connected to the insert housing 10, thus forming the insert housing 10, the filter frame 18, the filter fabric 16 and the seat member 20 of the check valve 14 an indecomposable unit.
  • the prefabricated unit 40 is completed by also the closing element 24 is secured to the seat member 20.
  • the assembly 40 is then coupled in this form to the valve housing 4.
  • Another control valve 2 with a valve insert 8b according to a second embodiment is shown in FIG. 6.
  • the valve insert 8b differs from the valve insert 8a according to the preceding embodiment in that the insert housing 10 is formed from the material of the filter frame 18 and thus consists of plastic.
  • the seat member 20 is formed as a separate component, which is encapsulated in the manufacture of the insert housing 10 with the material of the insert housing 10 and the filter frame 18.
  • the seat member 20 may be made of steel or other materials such as plastic.
  • the seat member 20 has in this embodiment, a Z-shaped collar 42 which is completely surrounded by the material of the filter frame 18 in the assembled state of the valve core 8b (see Fig. 10).
  • the Z shaped collar 42 is also provided with openings 38 for the material of the filter frame 18.
  • valve insert 8 For attaching the valve insert 8 to the valve housing 4 tabs 44 are provided with the aid of a snap connection with the valve housing 4 is made.
  • FIGS. 9 and 10 show the prefabricated structural unit 40, which in this case encompasses the insert housing 10 with the tabs 44, which is the filter frame 18 at the same time, the filter fabric 16 and the seat element 20.
  • a closing element 24 for closing the opening 22 on the seat element 20 or on the insert housing 10 is also fastened in this case.
  • the valve inserts 8a, 8b are characterized in that due to the one-piece construction of the prefabricated unit 40, the mounting of both the check valve 14 and the filter 12 in the control valve 2 is particularly simple. If one of these components 12,14 is damaged, the valve core 8a, 8b can be easily replaced.

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Abstract

Ein Ventileinsatz (8a, 8b) für ein Ventil, insbesondere für ein Steuerventil (2) zur Steuerung von Druckmittelströmen eines Nockenwellenverstellers, umfasst ein Einsatzgehäuse (10), in dem ein Filter (12) sowie ein Rückschlagventil (14) mit einem Schließelement (24) und einem Sitzelement (20) integriert sind. Eine montagefreundliche Ausbildung des Ventileinsatzes in gewährleistet, indem zumindest das Einsatzgehäuse (10), der Filter (12) und das Sitzelement (20) unlösbar miteinander verbunden sind und eine vorgefertigte Baueinheit (40) bilden.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Ventileinsatz sowie Ventil mit einem solchen Ventileinsatz
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Ventileinsatz für ein Ventil sowie ein Ventil, insbe sondere für ein Steuerventil zur Steuerung von Druckmittelströmen eines No ckenwellenverstellers, mit einem solchen Ventileinsatz.
Hintergrund der Erfindung
In modernen Brennkraftmaschinen werden Vorrichtungen zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen, auch als Nockenwellenverstel- ler bekannt, eingesetzt, um die Phasenlage einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel gestalten zu können. Die Nocken der Nockenwellen liegen für gewöhnlich an Nockenfolgern an, beispielsweise Tassenstößeln, Schlepphebeln oder Schwinghebeln. Wird eine Nockenwelle in Drehung versetzt, so wälzen die Nocken auf den Nockenfolgern ab, die wiederum die Gaswechselventile betätigen. Durch die Lage und die Form der Nocken sind somit sowohl die Öffnungsdauer als auch die Öffnungsamplitude, aber auch die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Gaswechselventile festgelegt.
Die Winkelverschiebung der Nockenwelle in Bezug auf die Kurbelwelle zur Erzielung optimierter Steuerzeiten für verschiedene Drehzahl- und Lastzustände wird als Nockenwellenverstellung bezeichnet. Eine konstruktive Variante eines Nockenwellenverstellers arbeitet beispielsweise nach dem so genannten Schwenkmotorprinzip. Hierbei sind ein Stator und ein Rotor vorgesehen, die koaxial liegen und relativ zueinander beweglich sind. Der Stator und der Rotor bilden zusammen Hydraulikkammerpaare. Ein Kammerpaar ist hierbei jeweils von Stegen des Stators begrenzt und durch einen jeweiligen Flügel des Rotors in zwei zueinander gegenläufige Druckkammern unterteilt, deren Volumina durch eine Relativ-Drehbewegung des Rotors zum Stator gegenläufig verändert werden. In der maximalen Verstellposition liegt der jeweilige Flügel an einem der randseitigen Stege des Stators an. Die Relativ-Drehbewegung des Rotors erfolgt durch eine Verstellung des Flügels, indem ein Hydraulikmedium oder Druckmittel, wie z.B. Öl, über Druckmittelkanäle in eine der Druckkammern des Kammerpaars eingeleitet wird und den Flügel wegdrückt. Die Druckmittelkanäle münden auf beiden Seiten des jeweiligen Flügels, so dass das Hydraulikmedium in die jeweilige Druckkammer geführt wird.
Zur Steuerung von Druckmittelströmen für Nockenwellenversteller werden in der Regel hydraulische Steuerventile in Form von Mehrwege-Schieberventilen verwendet. Sie umfassen als wesentliche Komponenten ein Ventilgehäuse und einen in einem Gehäusehohlraum axial verschiebbar aufgenommenen Steuerkolben, der von einem Aktuator, typischerweise ein Elektromagnet mit Stößel, betätigt wird.
In einer gängigen Bauart sind solche Steuerventile als so genannte Zentralventile geschaltet, welche in eine Zentralbohrung des Rotors eines Nockenwellen- verstellers eingesetzt werden. Das Ventilgehäuse eines solchen Zentralventils ist mit einem Gewinde versehen, über welches das Ventilgehäuse in eine ent- sprechende Gewindebohrung der Nockenwelle eingeschraubt werden kann, um den Rotor drehfest mit der Nockenwelle zu verbinden. Eine Zufuhr bzw. Abfuhr vom Druckmittel zum Druckmittelanschluss bzw. vom Ablaufanschluss des Steuerventils erfolgt durch den Rotor bzw. die Nockenwelle. Die Druckmittelzufuhr erfolgt radial über einen Zulaufanschluss. Über zwei Arbeitsanschlüsse am Ventilgehäuse wird das Druckmittel abwechselnd in die gegenläufigen Kammern eines Kammerpaars eingeleitet. In Abhängigkeit von der Stellung des Steuerkolbens ist eine der Kammern über einen der Arbeitsanschlüsse mit dem Zufuhranschluss verbunden und wird mit der Druckmittel befüllt. Gleichzeitig kommuniziert die gegenläufige Kammer über den ihr zugeordneten Arbeitsan- schluss mit einem Ablaufanschluss am Steuerventil und wird dabei entleert.
Während des Betriebs der Brennkraftmaschine können an der Nockenwelle Wechselmomente auftreten, die über die Druckkammern als Druckstöße auf das Hydrauliksystem des Nockenwellenverstellers übertragen werden. Um eine Weiterleitung derartiger Druckstöße zu verhindern, werden im Druckmittelzulauf des Nockenwellenverstellers hydraulisch entsperrbare Rückschlagventile eingesetzt.
Ein Steuerventil mit einem integrierten, flachen Rückschlagventil ist in der DE 0 2008 004591 beschrieben. In einem Ventilgehäuse des Steuerventils ist ein hohler Druckmitteleinsatz eingesetzt, welcher in seinem Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Gehäuses angepasst ist. Der Druckmitteleinsatz umfasst einen hülsenförmigen Einsatzabschnitt mit einem gehäuseschaftseitig angeformten Strukturabschnitt, der stirnseitig mit einem axialen Stützring versehen ist. Der Stützring ist innerhalb eines axialen Haltekragens aufgenommen, der an einem Sitzflächenkörper angeformt ist. Der Haltekragen ist an seinem freien Ende radial einwärts gebogen und hintergreift den Stützring, wodurch die drei Komponenten Sitzflächenkörper, Schließelement und Druckmitteleinsatz in ihrer relativen axialen Lage gesichert sind. Eine Stirnfläche des axialen Stützrings gelangt zur Anlage gegen ein Schließelement, das seinerseits an einer vom Sitzflächenkörper geformten Sitzfläche anliegt. Das plattenförmige Schließelement weist eine Vielzahl von Durchbrechungen auf, die derart aus- gebildet sind, dass ein über mehrere Federzungen federnd gelagertes mittiges Verschlussteil zum Verschließen einer Ventilöffnung geformt ist. Die Durchbrechungen umgeben dabei das Verschlussteil spiralförmig. In der Druckmittelleitung stromauf des Rückventils ist außerdem ein Ringfilter eingebaut. Eine solche, mehrteilige Ausführung des Druckmitteleinsatzes, des Rückschlagventils und des Filters führt zu einem erhöhten Handlingsaufwand und ist mit mehreren Arbeitsschritten bei der Montage der einzelnen Komponenten des Steuerventils verbunden. Aufgabe der Erfind
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bauteile eines Ventils montagefreundlich und kostengünstig auszubilden.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Ventileinsatz für ein Ventil, insbesondere für ein Steuerventil zur Steuerung von Druckmittelströmen eines Nockenwellenverstellers, umfassend ein Einsatzgehäuse, in dem ein Filter sowie ein Rückschlagventil mit einem Schließelement und einem Sitzelement integriert sind, wobei zumindest das Einsatzgehäuse, der Filter und das Sitzelement unlösbar miteinander verbunden sind und eine vorgefertigte Baueinheit bilden.
Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch ein Ventil, insbesondere durch ein Steuerventil zur Steuerung von Druckmittelströmen eines Nockenwellenverstellers, umfassend ein hohl ausgeführtes Ventilgehäuse mit wenigstens einem Zulaufanschluss sowie wenigstens einem Ablaufanschluss, wobei am Ventilgehäuse ein derartiger Ventileinsatz befestigt ist. Die in Bezug auf den Ventileinsatz nachstehend angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auf das Ventil zu übertragen.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass eine einfache Montage zu- mindest einiger der Bauteile eines Ventils sowie eine kostengünstige Herstellung dieser Bauteile erfolgt, indem die Bauteile eine vorgefertigte Baueinheit bilden, die als solche gelagert, transportiert und im Ventil eingebaut wird. Das Schließelement kann dabei ebenfalls unlösbar am Ventileinsatz befestigt sein, alternativ kann die Verbindung zwischen dem Schließelement und dem Ventil- einsatz trennbar sein. Die Bauteile der vorgefertigten Baueinheit können sowohl aus dem gleichen Material als auch aus verschiedenen Materialien sein und werden in einem Herstellungsschritt der Baueinheit unlösbar miteinander verbunden. Somit entfällt ein aufwändiges, separates Einbauen des Filters und des Rückschlagventils bei dem Zusammenbau des Ventils. Auch die Gefahr, dass sich eines der Bauteile im Betrieb löst, ist dadurch minimiert.
Der einstückige Ventileinsatz wird beim Aufbau des Ventils am Ventilgehäuse befestigt. Der Ventileinsatz ist dabei insbesondere als ein externer Ventileinsatz ausgebildet, d.h. er ist nicht im Inneren des Ventilgehäuses angeordnet, sondern er bildet eine Verlängerung des Ventilgehäuses. Der Ventileinsatz ist dabei in Strömungsrichtung des Druckmittels insbesondere unmittelbar nach dem Zulaufanschluss angeordnet, wobei der Zulaufanschluss im Einsatzgehäuse oder alternativ in einem anderen, vorderen Teil des mehrteiligen Ventils ausgebildet ist. Der Ventileinsatz ist dabei bevorzugt formschlüssig oder kraft- und formschlüssig mit dem Ventilgehäuse verbunden. Für diese Verbindung kommen mehrere Verbindungsarten in Frage, wie z.B. Umbiegen, Verbördeln, Ver- stemmen oder eine Schnappverbindung zwischen dem Einsatzgehäuse und dem Ventilgehäuse.
Vorzugsweise weist das Rückschlagventil ein flaches Schließelement auf, welches in einer geschlossenen Position einen Durchbruch im Sitzelement des Rückschlagventils fluiddicht überdeckt. Das flache Schließelement, das insbe- sondere platten- oder scheibenförmig ist, bildet aufgrund seiner Geometrie und seiner Materialzusammensetzung ein Federelement. Das Schließelement stützt sich dabei gegen das Sitzelement ab, wobei das Schließelement an mindestens einer Stelle mit dem Sitzelement ortsfest verbunden ist. Wenn auf das Rückschlagventil keine externen Kräfte wirken, befindet sich das Schließele- ment in der geschlossenen Position, in der es den Durchbruch verschließt. Durch die Druckkraft des Druckmittels, das durch den Zulaufanschluss in den Ventileinsatz hineinströmt, wird ein freier, unbefestigter Bereich des Schließelements vom Sitzelement angehoben. Das Rückschlagventil befindet sich dabei in einer offenen Position, in der der Durchbruch freigegeben ist und das Druckmittel durch den Durchbruch ins Innere des Ventils fließt. Bei einem Richtungswechsel des Druckmittels drückt dieses das Schließelement wieder gegen das Sitzelement, wodurch der Durchbruch verschlossen wird und ein Rücklauf des Druckmittels verhindert wird. Aufgrund der federnden Eigenschaften des Schließelements wird das Rückschlagventil automatisch geschlossen, auch wenn auf das Schließelement keine externen Kräfte mehr wirken.
Bevorzugt weist das Sitzelement des Rückschlagventils eine Auflagefläche auf, um deren Umfang Öffnungen ausgebildet sind. Die Auflagefläche ist eine insbesondere kreisrunde Stirnfläche, in der der Durchbruch ausgebildet ist. Durch die Öffnungen wird das Material des Filterrahmens beidseitig der Auflagefläche eingespritzt und somit fest und untrennbar mit dem Material der Auflagefläche verbunden. Gemäß einer bevorzugten Variante ist dabei um die Auflagefläche ein Kragen ausgebildet, der mit den Öffnungen versehen ist und axial versetzt in Bezug auf die Auflagefläche ist. Zwischen der Auflagefläche und dem Einsatzgehäuse entsteht somit eine Nut, die beim Herstellen des Ventileinsatzes mit dem Material eines Filterrahmens des Filters bis zur Höhe der Auflagefläche ausgefüllt wird.
Vorzugsweise ist der Filterrahmen ein Spritzteil, das durch die Öffnungen um die Auflagefläche eingespritzt ist. Der Filterrahmen ist somit beidseitig der Auflagefläche bzw. des Kragens ausgebildet. Der Filterrahmen ist insbesondere aus Kunststoff. Im Filterrahmen ist ein Filtergewebe eingespannt, welches sich parallel zur Ebene der Auflagefläche erstreckt.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Auflagefläche Teil des Einsatzgehäuses, so dass das Sitzelement und das Einsatzgehäuse eine Komponente aus demselben Material bilden. Durch die einteilige Ausführung des Sitzele- ments und des Einsatzgehäuses wird die Anzahl der Bauteile des Ventileinsatzes weiterhin reduziert, wodurch die Herstellung des Ventileinsatzes einfacher ist. Der aus Kunstsoff gebildete Filterrahmen befindet sich hierbei insbesondere vollständig im Inneren des Einsatzgehäuses. Die Auflagefläche und das Einsatzgehäuse sind bevorzugt aus Stahl, obwohl auch andere Materialien in Frage kommen. Wenn das Ventil in einem Rotor eines Nockenwellenverstellers eingebaut ist, erstrecken sich ein Teil des Ventilgehäuses sowie der Ventileinsatz im Inneren der Nockenwelle. Der Ventileinsatz schlägt dabei gegen ein Widerlager an der Innenwand der Nockenwelle an, welches in der Regel scharfkantig ist und wenig Anschlagfläche bietet. Aus Stabilitätsgründen wird für das Einsatzgehäuse daher Stahl bevorzugt. Wenn die Anschlagfläche etwas größer ist, kann das Einsatzgehäuse z.B. auch aus Kunststoff ausgebildet sein. Nach einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung bildet das Einsatzgehäuse den Filterrahmen für den Filter und das Sitzelement des Rückschlagventils stellt ein separates Bauteil dar, das bei der Herstellung des Einsatzgehäuses in diesen integriert ist. Diese zweite Ausgestaltung des Ventileinsatzes ist vorteilhaft, wenn geringere Anforderungen an die mechanische Stabilität des Einsatzge- häuses gestellt sind, so dass dieses aus Kunststoff besteht. Im Hinblick auf ein sicheres Einfügen des Sitzelementes im Einsatzgehäuse ist der Kragen vorteilhafterweise ein Z-förmiger Kragen, der vom Material des Einsatzgehäuses umspritzt ist. Zweckdienlicherweise sind am Einsatzgehäuse Laschen für eine Schnappverbindung mit dem Ventil ausgebildet. Am Ventilgehäuse sind entsprechende Aufnahmen für die Laschen vorgesehen. Somit erfolgt eine sichere Verbindung zwischen dem Ventil und dem Ventileinsatz, die bei Bedarf getrennt werden kann um z.B. den Einsatz zu warten oder auszutauschen. Die Ausbildung von Verbindungselementen ist besonders leicht und effizient, wenn das Einsatzgehäuse aus Kunststoff ist.
Kurze Beschreibung der Zeich
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher läutert. Hierin zeigen:
Fig. 1 eine Axialschnitteinsicht durch ein Steuerventil mit einem Ventil- einsatz nach einer ersten Ausführungsvariante,
Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Rückschlagventil in der Ebene I gemäß
Fig. 1 ,
Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Sitzelement des Rückschlagventils gemäß
Fig. 2, Fig. 4 in einem Axialschnitt ein Einsatzgehäuse für einen Ventileinsatz gemäß Fig. 1 ,
Fig. 5 in einem Axialschnitt das Einsatzgehäuse gemäß Fig. 4 mit einem integrierten Filter,
Fig. 6 eine Axialschnitteinsicht durch ein Steuerventil mit einem Ventil- einsatz nach einer zweiten Ausführungsvariante,
Fig. 7 eine Draufsicht auf ein Sitzelement für ein Rückschlagventil in der
Ebene II gemäß Fig. 6,
Fig. 8 einen Axialschnitt durch das Sitzelement gemäß Fig. 7,
Fig. 9 einen Axialschnitt durch den Ventileinsatz gemäß Fig. 6, und Fig. 10 einen weiteren Axialschnitt durch den Ventileinsatz gemäß Fig. 6.
Gleiche Bezugszeichen haben in den verschiedenen Figuren die gleiche Bedeutung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung in Fig. 1 ist ein Steuerventil 2 gezeigt, das als ein Zentralventil ausgebildet ist und zur Verwendung in eine Zentralbohrung eines Rotors eines hier nicht näher gezeigten hydraulischen Nockenwellenverstellers eingesetzt wird. Das Steuerventil 2 umfasst ein hohl ausgeführtes zylindrisches Ventilgehäuse 4 mit einem hier nicht näher gezeigten Zulaufanschluss P für ein Druckmittel wie z.B. Öl, wobei eine Zulaufrichtung des Öls mit dem Pfeil P angedeutet ist. Im Ventilgehäuse 4 sind außerdem zwei Arbeitsanschlüsse A, B für die gegenläufigen Druckmittelkammern im Rotor des Nockenwellenverstellers sowie ein Ablaufanschluss T ausgebildet. Innerhalb des Ventilgehäuses 4 wird ein Steuerkolben 6 axial geführt, wobei in Abhängigkeit von seiner Position der Zulaufanschluss P mit einem der Arbeitsanschlüsse A, B strömungstechnisch verbunden ist, während der andere Arbeitsanschluss A, B mit dem Ablaufanschluss T verbunden ist. Im Bereich einer Druckmittelleitung 7 zwischen dem Zulaufanschluss P und den Arbeitsanschlüssen A, B ist ein Ventileinsatz 8a angeordnet. Der Ventileinsatz 8a umfasst ein Einsatzgehäuse 10, in dem stromabwärts hintereinander ein Filter 12 und ein Rückschlagventil 14 angeordnet sind. Der Filter 12 umfasst ein Filtergewebe 16 sowie einen Filterrahmen 18 zum Einspannen des Filtergewebes 16. Zwischen dem Filtergewebe 16 und dem Rück- schlagventil 14 ist ein Hohlraum für das Druckmittel ausgebildet. Das Rückschlagventil 14 setzt sich im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Sitzelement 20 mit einem Durchbruch 22 für das Druckmittel und einem Schließelement 24 zusammen. Der Ventileinsatz 8a ist hierbei aus Stahl und durch Ver- bördeln oder Umbiegen an einer Außenseite des Ventilgehäuses 4 befestigt. Das Einsatzgehäuse 10 stellt somit eine Verlängerung des Ventilgehäuses 4 dar, so dass der Ventileinsatz 8a ein externer Ventileinsatz ist.
Der detaillierte Aufbau des axial flachen Rückschlagventils 14 ist aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich. Das Schließelement 24 ist aus Federstahl. Das Schließ- element 10 umfasst drei Funktionsbereiche: Eine Verschlussplatte 26 für den Verschluss des Durchbruchs 22 im Sitzelement 20, einen federnden Biegesteg 28 und zwei Fixierarme 30a zum Fixieren des Schließelements 24 am Sitzelement 20. Die Form der Fixierarme 30 folgt der Kontur des Sitzelements 20, so dass die Fixierarme 30 im gezeigten Ausführungsbeispiel bogen- förmig sind.
Das Sitzelement 20 weist eine Auflagefläche 32 auf, auf der das Schließelement 24 in einer geschlossenen Position des Rückschlagventils 14 aufliegt und dabei den Durchbruch 22 überdeckt. Die Form der Verschlussplatte 26 ist dabei an die Form des Durchbruchs 22 angepasst.
Das Druckmittel, das durch den Arbeitsanschluss P in das Steuerventil 2 eingeleitet wird, gelangt in die Druckmittelleitung 7 und passiert den Filter 12. Unter der Druckkraft des Druckmittels hebt die Verschlussplatte 26 vom Sitzelement 20 ab, so dass der Durchbruch 22 geöffnet wird und das Druckmittel in Rich- tung der Arbeitsanschlüsse A, B fließen kann.
Bei einem auftretenden Druckstoß gegen die Strömungsrichtung bzw. bei einem Rücklauf des Druckmittels wird die Verschlussplatte 26 des Rückschlag- ventils 14 gegen die Auflagefläche 32 gedrückt, so dass der Durchbruch 22 verschlossen wird und ein weiteres Rückläufen des Druckmittels durch den Durchbruch 22 verhindert wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Auflagefläche 34 aus Stahl und ist einteilig mit dem Einsatzgehäuse 10 ausgebildet. Das Einsatzgehäuse 10 bildet somit das Sitzelement 20 für das Rückschlagventil 14. Um die Auflagefläche 34 ist ein im Axialschnitt betrachtet L-förmiger Kragen 36 geformt, der mit Öffnungen 38 versehen ist. Die Öffnungen 38 dienen zum Einspritzen eines Kunst- Stoffs, aus welchem der Filterrahmen 18 ausgebildet ist. Das Sitzelement 20 und das Filtergewebe 16 werden dabei mit dem Material des Filterrahmens 18 umspritzt. Da der Filterrahmen 18 ein Spritzteil ist, welches sich beidseitig des L-förmigen Kragens 36 erstreckt und dadurch untrennbar mit dem Einsatzgehäuse 10 verbunden ist, bilden somit das Einsatzgehäuse 10, der Filterrahmen 18, das Filtergewebe 16 und das Sitzelement 20 des Rückschlagventils 14 eine unzerlegbare Baueinheit. Die vorgefertigte Baueinheit 40 wird vervollständigt, indem auch das Schließelement 24 am Sitzelement 20 befestigt wird. Die Baueinheit 40 wird dann in dieser Form an das Ventilgehäuse 4 angekoppelt. Ein weiteres Steuerventil 2 mit einem Ventileinsatz 8b nach einer zweiten Ausführungsvariante ist aus Fig. 6 ersichtlich. Der Ventileinsatz 8b, dessen Aufbau in den Figuren 7 bis 10 gezeigt ist, unterscheidet sich vom Ventileinsatz 8a gemäß dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel dadurch, dass das Einsatzgehäuse 10 aus dem Material des Filterrahmens 18 ausgebildet ist und somit aus Kunststoff besteht. Das Sitzelement 20 ist als ein separates Bauteil ausgebildet, welches beim Herstellen des Einsatzgehäuses 10 mit dem Material des Einsatzgehäuses 10 bzw. des Filterrahmens 18 umspritzt wird. Das Sitzelement 20 kann dabei aus Stahl oder auch aus anderen Materialien wie z.B. Kunststoff bestehen.
Das Sitzelement 20 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Z-förmigen Kragen 42 auf, der im zusammengebauten Zustand des Ventileinsatzes 8b vollständig vom Material des Filterrahmens 18 umgeben ist (siehe Fig. 10). Der Z- förmige Kragen 42 ist ebenfalls mit Öffnungen 38 für das Material des Filterahmens 18 versehen.
Zum Anbringen des Ventileinsatzes 8 an das Ventilgehäuse 4 sind Laschen 44 vorgesehen, mit deren Hilfe eine Schnappverbindung mit dem Ventilgehäuse 4 hergestellt wird.
In den Figuren 9 und 10 ist die vorgefertigte Baueinheit 40 gezeigt, welche in diesem Fall das Einsatzgehäuse 10 mit den Laschen 44, welches gleichzeitig der Filterrahmen 18 ist, das Filtergewebe 16 und das Sitzelement 20 um- fasst. Zum Vervollständigen des Ventileinsatzes 8b wird auch hierbei ein Schließelement 24 zum Verschließen des Durchbruchs 22 am Sitzelement 20 oder am Einsatzgehäuse 10 befestigt. Die Ventileinsätze 8a, 8b zeichnen sich dadurch aus, dass aufgrund des einstückigen Aufbaus der vorgefertigten Baueinheit 40 das Montieren sowohl des Rückschlagventils 14 als auch des Filters 12 im Steuerventil 2 besonders einfach ist. Wenn eines dieser Bauteile 12,14 beschädigt ist, kann der Ventileinsatz 8a, 8b auf einfache Weise ausgetauscht werden.
Liste der Bezugszahlen
2 Ventil
4 Ventilgehäuse
6 Steuerkolben
7 Druckmittelleitung
8a, 8b Ventileinsatz
10 Einsatzgehäuse
12 Filter
14 Rückschlagventil
16 Filtergewebe
18 Filterrahmen
20 Sitzelement
22 Durchbruch
24 Schließelement
26 Verschlussplatte
28 Biegesteg
30 Fixierarm
32 Auflagefläche
34 Auflagefläche
36 L-förmiger Kragen
38 Öffnung
40 Baueinheit
42 Z-förmiger Kragen
44 Lasche
A,B Arbeitsanschlüsse
P Zulaufanschluss
T Ablaufanschluss

Claims

Patentansprüche
Ventileinsatz (8a, 8b) für ein Ventil, insbesondere für ein Steuerventil (2) zur Steuerung von Druckmittelströmen eines Nockenwellenverstellers, umfassend ein Einsatzgehäuse (10), in dem ein Filter (12) sowie ein Rückschlagventil (14) mit einem Schließelement (24) und einem Sitzelement (20) integriert sind, wobei zumindest das Einsatzgehäuse (10), der Filter (12) und das Sitzelement (20) unlösbar miteinander verbunden sind und eine vorgefertigte Baueinheit (40) bilden.
Ventileinsatz (8a, 8b) nach Anspruch 1 ,
wobei das Schließelement (24) flach ausgebildet ist und in einer geschlossenen Position einen Durchbruch (22) im Sitzelement (20) fluid- dicht überdeckt.
Ventileinsatz (8a, 8b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sitzelement (20) eine Auflagefläche (34) aufweist, um deren Umfang Öffnungen (38) ausgebildet sind.
Ventileinsatz (8a, 8b) nach Anspruch 3,
wobei um die Auflagefläche (34) ein Kragen (36, 42) ausgebildet ist, der mit den Öffnungen (38) versehen ist.
Ventileinsatz (8a, 8b) nach Anspruch 3 oder 4,
wobei ein Filterrahmen (18) des Filters (12) um die Auflagefläche (34) eingespritzt ist.
Ventileinsatz (8a, 8b) nach Anspruch 3 bis 5,
wobei die Auflagefläche (34) Teil des Einsatzgehäuses (10) ist.
Ventileinsatz (8a, 8b) nach Anspruch 5,
wobei das Einsatzgehäuse (10) den Filterrahmen (18) bildet. Ventileinsatz (8a, 8b) nach Anspruch 7,
wobei der Kragen (36, 42) ein Z-förmiger Kragen (42) ist, der vom Material des Einsatzgehäuses (10) umspritzt ist.
Ventileinsatz (8a, 8b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am Einsatzgehäuse (10) Laschen für eine Schnappverbindung mit dem Ventil (2) ausgebildet sind.
Ventil, insbesondere ein Steuerventil (2) zur Steuerung von Druckmittelströmen eines Nockenwellenverstellers, umfassend ein hohl ausgeführtes Ventilgehäuse (4) mit wenigstens einem Zulaufanschluss (P) sowie wenigstens einem Ablaufanschluss (T), wobei am Ventilgehäuse (4) ein Ventileinsatz (8a, 8b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche befestigt ist.
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