WO2012150048A1 - Dichtung für schaltventile - Google Patents

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    • F01L9/14—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic in which the action of a cam is being transmitted to a valve by a liquid column with a liquid chamber between a piston actuated by a cam and a piston acting on a valve stem the volume of the chamber being variable, e.g. for varying the lift or the timing of a valve

Definitions

  • Switching valve for a hydraulic unit in particular quick-acting valve for a hydraulic unit of a hydraulically variable valve train of a reciprocating internal combustion engine, with a valve body which is axially displaceably guided in a housing part and sealed by a seal relative to the housing part.
  • a hydraulic unit with a generic switching valve is known from DE 10 2009 01 1 983 A1.
  • pressure-balanced switching valves it is generally known to incorporate a groove in the housing part in which a sealing ring is inserted, which takes over the seal over the valve body ü-.
  • Sealing rings of various types and shapes are known from the catalog of the company Kölbelmaschines GmbH, 93055 Regensburg from the year 2010.
  • the object of the invention is therefore to provide a switching valve with a seal which avoids the described disadvantages and ensures a permanent seal, even at high switching frequencies. This should be done with simple, inexpensive means. Summary of the invention
  • the seal is designed as a flat sealing element which surrounds the valve body sealing and sealing is in operative connection with an axial surface of the housing part and in particular with its end face.
  • the flat sealing element centered on the valve body and adjusts itself radially on the axial surface of the housing part accordingly.
  • it is a radially floating arrangement of the flat sealing element on the Axialstirn survey the housing part, whereby an effective and low-wear sealing between the axial surface and the housing part is ensured.
  • the flat sealing element is preferably made of an elastic sealing material, in particular of an elastomeric material, a fluorine plastic or the like. Since these groups of materials contain a large number of individual elastomers or individual fluoroplastics, it is easily possible to select the appropriate material to match the operating temperature, the type of oil and the friction coefficient.
  • the flat sealing element advantageously has a metallic disc-shaped base body with an at least partial covering of an elastic material.
  • the elastic material can in turn be selected from the group of elastomeric materials or the fluorine plastics or the like, wherein the elastic material is at least partially provided and fixed to the base body.
  • the envelope is advantageously attached to the inner side facing the valve body and at least partially attached to the side of the disc-shaped main body facing the axial surface.
  • Such a flat sealing element is preferably suitable for a switching valve in which the valve body has a sealing surface arranged outside the housing part which forms a valve seat, preferably a conical valve seat, with a mating surface on a seat ring, wherein the flat sealing element is arranged on the end face of the housing part.
  • the flat sealing element is preferably loaded by a spring which is supported on the seat ring and which seals the flat sealing element. presses element against the end face, wherein the spring is supported on the side of the flat sealing element, which faces away from the envelope with elastic material.
  • the flat gasket is held sealingly on the end face and pressed only so firmly by the spring that the tightness is given despite radial Nachgie- bigkeit.
  • the sliding fit of the valve body in the housing part is chosen so large that the tightness of the valve seat is always given to avoid duplication.
  • the proposed flat sealing element is able to adjust radially accordingly. Furthermore, the sealing surface on the end face of the flat sealing element seen in the axial direction of the valve body is relatively low, so that even tilting of the valve body in the housing part for the sealing function is harmless.
  • Figure 1 shows a longitudinal section through a switching valve with a section through the flat sealing element
  • Figure 2 a section through the flat sealing element in considerably enlarged
  • 1 generally designates a quick-acting valve which has a housing part 2 in which a valve body 3 is guided in an axially displaceable manner, which is supported on the one hand by a compression spring 4 and on the other hand from a control, not shown. 5 is mastered.
  • the valve body 3 is substantially cup-shaped and has at its annular end a sealing surface 6, which is a mating surface
  • the housing part 2 has an axial end face 9 facing the seat ring 8, against which a flat sealing element designated generally by 10 rests, that of a spring 11 located on the seat ring
  • the flat sealing element 10 has a base body 12, which is disc-shaped and made of metal.
  • the base body 12 is enclosed at its inner region and at a side surface by an elastic material 13, which is preferably selected from the group of elastomeric materials or fluorine plastics and sprayed on the base body 12 or vulcanized on.
  • the outer casing of the valve body 3 provides an optimum seal which is also insensitive to tilting.
  • the flat sealing element 10 can be adjusted radially on the end face 9 in accordance with the conically executed sealing surface 6 and the corresponding cone-shaped counter surface 7, so that an optimum seal is provided.

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Abstract

Schaltventil für eine Hydraulikeinheit, insbesondere Schnellschaltventil (1) für eine Hydraulikeinheit eines hydraulisch variablen Ventiltriebes einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit einem Ventilkörper (3), der in einem Gehäuseteil (2) axial verschiebbar geführt und mittels einer Dichtung gegenüber dem Gehäuseteil abgedichtet ist, wobei die Dichtung als Flachdichtelement (10) ausgebildet ist, das denVentilkörper dichtend umschließt und dichtend mit einer Axialfläche (9) des Gehäuseteils in Wirkverbindung steht.

Description

Dichtung für Schaltventile
Schaltventil für eine Hydraulikeinheit, insbesondere Schnellschaltventil für eine Hydraulikeinheit eines hydraulisch variablen Ventiltriebes einer Hubkolbenbrenn- kraftmaschine, mit einem Ventilkörper, der in einem Gehäuseteil axial verschiebbar geführt und mittels einer Dichtung gegenüber dem Gehäuseteil abgedichtet ist.
Hintergrund der Erfindung Eine Hydraulikeinheit mit einem gattungsgemäßen Schaltventil ist aus der DE 10 2009 01 1 983 A1 bekannt. Bei derartigen, so genannten druckausgeglichenen Schaltventilen ist es allgemein bekannt, im Gehäuseteil eine Nut einzuarbeiten, in der ein Dichtring eingesetzt ist, der gegenüber dem Ventilkörper die Dichtung ü- bernimmt. Dichtringe verschiedener Arten und Formen sind aus dem Katalog der Fa. Kölbel Vertriebs GmbH, 93055 Regensburg aus dem Jahre 2010 bekannt.
Insbesondere bei einer Hydraulikeinheit, bei der das Schaltventil mit hoher Frequenz angesteuert wird, besteht das Problem, dass starr in der Nut eingesetzte Dichtungsringe entweder eine zu hohe Reibung haben und die Bewegung des Ventilkörpers behindert oder dass andererseits die Dichtheit nicht dauerhaft sichergestellt ist.
Aufgabe der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Schaltventil mit Dichtung zur Verfügung zu stellen, das die geschilderten Nachteile vermeidet und eine dauerhafte Abdichtung, auch bei hohen Schaltfrequenzen, sicherstellt. Dies soll mit einfachen, kostengünstigen Mitteln erfolgen. Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Dichtung als Flachdichtelement ausgebildet ist, das den Ventilkörper dichtend umschließt und dichtend mit einer Axialfläche des Gehäuseteils und insbesondere mit dessen Stirnfläche in Wirkverbindung steht.
Dabei zentriert sich das Flachdichtelement am Ventilkörper und stellt sich an der Axialfläche des Gehäuseteils entsprechend radial ein. Es handelt sich also mit anderen Worten um eine radial schwimmende Anordnung des Flachdichtelements an der Axialstirnfläche des Gehäuseteils, wodurch eine wirksame und verschleißarme Abdichtung zwischen Axialfläche und Gehäuseteil sichergestellt ist. Das Flachdichtelement ist vorzugweise aus einem elastischen Dichtungswerkstoff, insbesondere aus einem elastomeren Werkstoff, einem Fluor-Kunststoff oder dergleichen hergestellt. Da diese Werkstoffgruppen eine Vielzahl von Einzelelastomeren bzw. Einzelfluorkunststoffen beinhalten, ist es leicht möglich, den entsprechenden Werkstoff passend zu der Betriebstemperatur, der Ölsorte und der Reib- koeffizienten auszuwählen.
Das Flachdichtelement weist in vorteilhafter Weise einen metallischen, scheibenförmigen Grundkörper mit einer zumindest teilweisen Umhüllung aus einem elastischen Werkstoff auf. Dabei kann der elastische Werkstoff wiederum aus der Gruppe der elastomeren Werkstoffe oder den Fluor-Kunststoffen oder dergleichen ausgewählt werden, wobei der elastische Werkstoff zumindest teilweise an dem Grundkörper vorgesehen und befestigt ist.
Die Umhüllung ist in vorteilhafter Weise an dem dem Ventilkörper zugewandten Innenbereich und zumindest teilweise an der der Axialfläche zugewandten Seite des scheibenförmigen Grundkörpers angebracht.
Ein derartiges Flachdichtelement ist vorzugweise für ein Schaltventil geeignet, bei dem der Ventilkörper eine außerhalb des Gehäuseteils angeordnete Dichtfläche aufweist, die mit einer Gegenfläche an einem Sitzring einen Ventilsitz, vorzugsweise einen kegeligen Ventilsitz, bildet, wobei das Flachdichtelement an der Stirnfläche des Gehäuseteils angeordnet ist. Das Flachdichtelement ist dabei vorzugsweise von einer sich am Sitzring abstützenden Feder belastet, die das Flachdicht- element gegen die Stirnfläche drückt, wobei sich die Feder auf der Seite des Flachdichtelements abstützt, die der Umhüllung mit elastischem Werkstoff abgewandt ist. Dabei wird die Flachdichtung dichtend auf der Stirnfläche gehalten und nur so fest durch die Feder angedrückt, dass die Dichtheit trotz radialer Nachgie- bigkeit gegeben ist.
Da die Funktion des Schaltventils durch das Öffnen und Schließen und die Dichtheit am Ventilsitz gegeben ist, ist zur Vermeidung von Doppelpassungen der Gleitsitz des Ventilkörpers im Gehäuseteil so groß gewählt, dass die Dichtheit am Ventilsitz immer gegeben ist. Das vorgeschlagene Flachdichtelement ist dabei in der Lage sich radial entsprechend einzustellen. Des Weiteren ist auch die Dichtfläche an der Stirnfläche des Flachdichtelements in Achsrichtung des Ventilkörpers gesehen verhältnismäßig gering, so dass auch ein Kippen des Ventilkörpers im Gehäuseteil für die Dichtfunktion unschädlich ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist.
Es zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch ein Schaltventil mit Schnitt durch das Flachdichtelement und Figur 2: einen Schnitt durch das Flachdichtelement in erheblich vergrößertem
Maßstab.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen In den Figuren 1 und 2 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 allgemein ein Schnellschaltventil bezeichnet, das ein Gehäuseteil 2 aufweist, in dem ein Ventilkörper 3 axial verschiebbar geführt ist, der sich einerseits an einer Druckfeder 4 abstützt und andererseits von einem nicht näher dargestellten Steuerelement 5 beherrscht ist. Der Ventilkörper 3 ist im Wesentlichen topfförmig ausgebildet und weist an seinem ringförmigen Ende eine Dichtfläche 6 auf, die einer Gegenfläche
7 zugeordnet ist, wobei die Gegenfläche 7 Bestandteil eines Sitzringes 8 ist, der ebenfalls am Schnellschaltventil 1 festgelegt ist. Das Gehäuseteil 2 weist eine dem Sitzring 8 zugewandte, axiale Stirnfläche 9 auf, an der ein allgemein mit 10 bezeichnetes Flachdichtelement anliegt, das von einer Feder 1 1 , die sich am Sitzring
8 abstützt, gegen die Stirnfläche 9 gedrückt wird. Die Federkraft ist dabei so abgestimmt, dass einerseits die Dichtheit zwischen Flachdichtelement 10 und Stirnfläche 9 sichergestellt ist, andererseits aber nicht so groß ist, dass sich das Flach- dichtelement 10 nicht radial an der Stirnfläche 9 einstellen kann. Das Flachdichtelement 10 weist einen Grundkörper 12 auf, der scheibenförmig ausgebildet und aus Metall hergestellt ist. Der Grundkörper 12 ist an seinem Innenbereich und an einer Seitenfläche von einem elastischen Werkstoff 13 umschlossen, der vorzugsweise aus der Gruppe der elastomeren Werkstoffe oder Fluor- Kunststoffen ausgewählt und auf dem Grundkörper 12 aufgespritzt oder auf vulkanisiert ist.
Dadurch, dass das Flachdichtelement 10 auf seiner Innenseite, die dem Ventilkörper 3 zugewandt ist, einen Radius aufweist, also rund ausgeführt ist, ergibt sich am Außenmantel des Ventilkörpers 3 eine optimale Abdichtung, die auch unemp- findlich gegen Verkanten ist.
Das Flachdichtelement 10 kann sich auf der Stirnfläche 9 entsprechend der kegelförmig ausgeführten Dichtfläche 6 und der entsprechend kegelförmig ausgebildeten Gegenfläche 7 radial einstellen, so dass eine optimale Dichtung gegeben ist.
Bezugszeichenliste
1 Schnellschaltventil
2 Gehäuseteil
3 Ventilkörper
4 Druckfeder
5 Steuerelement
6 Dichtfläche
7 Gegenfläche
8 Sitzring
9 Axialfläche / Stirnfläche
10 Flachdichtelement
1 1 Feder
12 Grundkörper
13 elastischer Werkstoff

Claims

Patentansprüche
1 . Schaltventil für eine Hydraulikeinheit, insbesondere Schnellschaltventil (1 ) für eine Hydraulikeinheit eines hydraulisch variablen Ventiltriebes einer Hubkol- benbrennkraftmaschine, mit einem Ventilkörper (3), der in einem Gehäuseteil (2) axial verschiebbar geführt und mittels einer Dichtung gegenüber dem Gehäuseteil (2) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung als Flachdichtelement (10) ausgebildet ist, das den Ventilkörper (3) umschließt und dichtend mit einer Axialfläche (9) des Gehäuseteils (2) in Wirkverbindung steht.
2. Schaltventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Flachdichtelement (10) an der Stirnfläche (9) des Gehäuseteils (2) angeordnet ist.
3. Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachdichtelement (10) aus einem elastischen Werkstoff (13), insbesondere aus einem elastomeren Werkstoff, Fluor-Kunststoff oder dergleichen, hergestellt ist.
4. Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachdichtelement (10) einen metallischen, scheibenförmigen Grundkörper (12) mit einer zumindest teilweisen Umhüllung aus dem elastischen Werkstoff (13) aufweist.
5. Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung an dem dem Ventilkörper (3) zugewandten Innenbereich und zumindest teilweise an der der Axialfläche zugewandten Seite des scheibenförmigen Grundkörpers (12) angebracht ist.
6. Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (3) eine außerhalb des Gehäuseteils (2) angeordnete Dichtfläche (6) aufweist, die mit einer Gegenfläche (7) an einem Sitzring (8) einen Ventilsitz bildet. Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Flachdichtelement (10) und dem Sitzring (8) eine Feder (1 1 ) angeordnet ist, die das Flachdichtelement (10) in Richtung der Stirnfläche (9) belastet.
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