WO2014040764A1

WO2014040764A1 - Als rückschlagventil ausgeführtes überdruckventil

Info

Publication number: WO2014040764A1
Application number: PCT/EP2013/060609
Authority: WO
Inventors: Christian Hartmann; Petrus Hubertus Kroon
Original assignee: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2014-03-20
Also published as: CN104736909B; DE102012216056A1; US20150226345A1; US9556963B2; CN104736909A

Abstract

Ein als Einweg- oder Rückschlagventil ausgeführtes Überdruckventil (1), das ein topfartig gestaltetes Gehäuse (2) umfasst, mit einem Boden (3) und zentraler Öffnung (4) sowie einen Ventilsitz (6), der mit einem federkraftbeaufschlagten Schließkörper (7) zusammenwirkt. In dem Gehäuse (2) ist zur Aufnahme einer den Schließkörper (7) beaufschlagenden Druckfeder (8) eine Führungshülse (9) kraftschlüssig oder formschlüssig eingesetzt, die gleichzeitig einen zerfallsicheren Aufbau des Überdruckventils (1) sicherstellt.

Description

Als Rückschlagventil ausgeführtes Überdruckventil

Die Erfindung betrifft ein als Einweg- oder Rückschlagventil ausgeführtes Über- druckventil, das ein topfartig gestaltetes Gehäuse umfasst mit einem Boden und zentraler Öffnung sowie einen Ventilsitz, der mit einem federkraftbeaufschlagten Schließkörper zusammenwirkt.

In verschiedenen maschinenbautechnischen Anwendungen, bei denen einzel- ne Bauteile oder Baugruppen von einem Mediendruck beaufschlagt werden, sind Vorkehrungen zu treffen, damit Grenzbelastungen von den druckbeaufschlagten Bereichen nicht überschritten werden. Aus dem Stand der Technik ist zum Schutz vor zu hohen Belastungen bekannt, in Hydrauliksystemen Ü- berdruckventile einzusetzen, die bei Erreichen eines Grenzdrucks öffnen und über einen Bypass oder einen Absteuerkanal einen Teilstrom des Hydraulikflu- ids absteuern.

Beispielsweise ist es für eine hydraulische Spannvorrichtung eines Zugmitteltriebs, insbesondere eines Kettentriebs, erforderlich, den Mediendruck zur Vermeidung einer zu hohen Zugmittelbelastung zu begrenzen, um die Reibung sowie den Verschleiß gering zu halten. Für den Druckabbau werden Überdruckventile eingesetzt. Beispielsweise sind in der DE 41 33 560 A1 und der US 6 193 623 hydraulische Spannvorrichtungen gezeigt und beschrieben, bei denen Überdruckventile eingesetzt sind, um hohe Spanndrücke zu vermeiden. Eine weitere Spannvorrichtung offenbart die DE 600 27 227 T2, die sich auf eine hydraulische Kettenspannvorrichtung bezieht, die ein Überdruckventil einschließt. Dabei befindet sich in einem Strömungsweg eine gestufte Bohrung, in der eine Kugel angeordnet ist, die mit einer Feder in Richtung der Bohrungsachse vorgespannt ist und an einem Dichtsitz anliegen kann. Bei Druck- anstieg in einem Druckraum wirkt der Mediendruck auf die federvorgespannte Schließkugel und versucht, die Kugel gegen die Federkraft zu drücken. Wird dieser Druck entsprechend hoch, d. h. ist die Druckdifferenz in den benachbarten Druckräumen ausreichend groß und übersteigt die Federkraft der Schließ- kugel, kommt es zu einem Druckausgleich. Sinkt die Druckdifferenz, drückt die Feder die Schließkugel wieder dichtend an den Dichtsitz, wodurch das Überdruckventil schließt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Überdruckventil zu schaffen, das bauteiloptimiert und einfach aufgebaut sowie sicher montierbar und kostengünstig herstellbar ist.

Die Lösung dieser Problemstellung erfolgt erfindungsgemäß mit einem Über- druckventil nach den Merkmalen von Anspruch 1 . Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.

Erfindungsgemäß ist zur Darstellung eines zerfallsicheren Aufbaus im Gehäuse des Überdruckventils eine Führungshülse kraftschlüssig und bündig eingesetzt, die zur Aufnahme einer den Schließkörper beaufschlagenden Druckfeder bestimmt ist. Bevorzugt wird die Führungshülse mittels einer Presspassung und/oder formschlüssig oder ohne weitere Sicherung dauerfest in der Führungshülse bzw. in dem Gehäuse gehalten. Vorteilhaft entfallen im Vergleich zu bisher eingesetzten Überdruckventilen dadurch weitere Bearbeitungsschritte und es werden zusätzliche Komponenten zur Sicherung einzelner Bauteile eingespart. Die Führungshülse bietet außerdem die Möglichkeit, eine verlängerte und somit stärkere Druckfeder einzusetzen zur unmittelbaren Einflussnahme auf die Öffnungscharakteristik des Überdruckventils. Weiterhin vereinfacht der erfindungsgemäße, zerfallsichere Aufbau des Überdruckventils den Transport und die Lagerhaltung des Ventils. Bei herkömmlichen Überdruckventilen wird der Ventilsitz zumeist durch ein weiteres separates Bauteil realisiert, das bei dem erfindungsgemäßen Überdruckventil entfällt, da der Schließkörper einerseits der Druckfeder und andererseits dem Ventilsitz zugeordnet ist. Durch die Verwendung der auch als Aufnahmekörper zu bezeichnenden Führungshülse für die Druckfeder kann ein auf vier Bauteile - das Gehäuse, den Schließkörper, die Druckfeder sowie die Führungshülse - beschränktes bauteiloptimiertes Überdruckventil realisiert werden. Die auch als Aufnahmekörper zu bezeichnende Führungshülse bewirkt eine exakte Führung der Druckfeder, wodurch sich gleichzeitig ein Ausrichten oder Balancieren des stirnseitig form- schlüssig an der Druckfeder abgestützten Schließkörpers in Richtung des Ventilsitzes erübrigt, was sich vorteilhaft auf die Funktion des Überdruckventils auswirkt.

Aufgrund der einfacheren Bauweise des Überdruckventils können vorteilhaft die Kosten für die Herstellung der benötigten einzelnen Komponenten reduziert werden. Außerdem ermöglicht die Führungshülse in Verbindung mit der einge- setzten Druckfeder eine vereinfachte, verkürzte, sichere Montage. Zur weiteren Senkung der Montagekosten bietet sich der Einsatz eines Montageautomaten an, mit dem die Baugruppe des erfindungsgemäßen Überdruckventils in eine zugehörige Umgebungskonstruktion eingefügt werden kann. Vorteilhaft kann nach einer vollständigen Vormontage bzw. der Fertigstellung des Überdruck- ventils eine Funktionsprüfung einschließlich Dichtheitsprüfung vorgenommen werden, die aufgrund eines vereinfachten Prüf- oder Messaufbaus einfacher und damit kostengünstiger durchführbar ist als nach erfolgtem Einbau des Ü- berdruckventils beispielsweise in einer Vorrichtung. Bevorzugt eignet sich das erfindungsgemäße Überdruckventil zur Anwendung in einer hydraulischen Spannvorrichtung eines Zugmitteltriebs, insbesondere einem Kettentrieb einer Brennkraftmaschine. Das vormontierte und funktionsgeprüfte Überdruckventil kann als Baugruppe beispielsweise in eine Aufnahme eines Spannkolbens oder eines Gehäuses der Spannvorrichtung eingepresst werden.

Eine besonders hohe Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Überdruckventils wird durch eine aus einem Kunststoff hergestellte Führungshülse erzielt. Durch die auch als Kunststoffpatrone zu bezeichnende Führungshülse, die einfach und kostengünstig herstellbar ist, stellt sich eine verschleißarme Führung der Druckfeder ein. Außerdem nimmt die stirnseitig in eine als kalottenförmige Ausnehmung ausgeführte Hubbegrenzung für die Druckfeder der Führungshülse aus Kunststoff einen positiven Einfluss auf die Geräuschentwicklung des Überdruckventils. Die erfindungsgemäße Führungshülse bildet einen Hülsenboden, an dem die Druckfeder unmittelbar abgestützt ist. Über eine bevorzugt zentrisch im Hülsenboden eingebrachte Abströmbohrung kann bei geöffnetem Überdruckventil ein Teil- ström des Hydraulikfluids abgesteuert werden. Vorteilhaft kann über eine Wandungshöhe des Hülsenbodens die Federkraft und somit der Öffnungsdruck des Überdruckventils festgelegt werden. In diesem Zusammenhang bietet die Erfindung die Möglichkeit, Überdruckventile mit unterschiedlichen Öffnungsdrücken bereitzustellen, die sich lediglich durch Führungshülsen mit abweichenden Wan- dungshöhen des Hülsenbodens und vorteilhaft verschiedenen Farben unterscheiden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Gehäuse des Überdruckventils einen gewölbt ausgeführten, eine Stufe einschließenden, domartig gestalte- ten Boden. Die Stufe ist axial versetzt zu einer zentrischen Öffnung, über die der Schließkörper mit dem Druckmittel beaufschlagt wird. Die Stufe bildet im Bereich eines Bodens einen für den Schließkörper bestimmten Ventilsitz. Die eine Volumenvergrößerung bewirkende Stufe beruhigt vorteilhaft das einströmende Öl und verringert außerdem die Dynamik des Schließkörpers.

Bevorzugt ist als Schließkörper eine Kugel vorgesehen, die ideal in der geschlossenen Position an dem gestuften domartigen Boden und in der geöffneten Stellung in einer kalottenförmigen, eine Hubbegrenzung bildenden Aufnahme der Führungshülse geführt ist.

Weiterhin kann durch das erfindungsgemäße Überdruckventil die Funktion der Spannvorrichtung verbessert werden, da das Überdruckventil über einen relativ kurzen Pressverband mit dem Spannkolben oder einem Gehäuseabschnitt der Spannvorrichtung verbunden ist. Diese Anordnung bewirkt einen Bauraumge- winn, wodurch eine deutlich längere, die Funktion der Spannvorrichtung vorteilhaft verbessernde Hauptfeder der Spannvorrichtung einsetzbar ist, die bereichsweise das Überdruckventil außenseitig umschließt. Das erfindungsgemäße Überdruckventil ist bevorzugt als vormontierte Baugruppe in einem hohlen Spannkolben der Spannvorrichtung integriert. Zur Herstellung des längsbeweglich in der Spannvorrichtung verschiebbaren Spannkolbens ist vorzugsweise ein kostengünstiges Fließpressverfahren vorgesehen. Als Werk- stoff für das Gehäuse des Überdruckventils ist bevorzugt ein Blechwerkstoff vorgesehen, wobei zur Herstellung insbesondere ein spanloses Umform- bzw. Tiefziehverfahren vorgesehen ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be- Schreibung der Figuren, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, wobei sich die Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Überdruckventil in einem Längsschnitt;

Fig. 2 das Überdruckventil integriert in einem Kolben einer Spannvorrichtung; und

Fig. 3 eine Spannvorrichtung im Längsschnitt mit einem zugehörigem erfin- dungsgemäßen Überdruckventil.

Die Fig. 1 zeigt eine beanspruchte Ausführungsform eines Überdruckventils 1 , das ein topfartiges, als ein Tiefziehteil gestaltetes Gehäuse 2 einschließt. Ein gestufter, domartig gestalteter Boden 3 schließt eine zentrische Öffnung 4 ein, über die ein Hydraulikfluid in das Überdruckventil 1 einströmen kann. Innenseitig bildet der Boden 3 im Bereich einer Stufe 5 einen Ventilsitz 6 für einen als Kugel ausgebildeten Schließkörper 7. Mittels einer Druckfeder 8 ist der Schließkörper 7 kraftschlüssig am Ventilsitz 6 abgestützt. Dazu ist die Druckfeder 8 in einer auch als Kunststoffpatrone zu bezeichnenden Führungshülse 9 eingesetzt und an deren Hülsenboden 10 abgestützt. Eine optimale präzise Führung des Schließkörpers 7 erfolgt einerseits über eine kalottenartige bzw. konvexe Aufnahme bzw. Hubbegrenzung 12 der Führungshülse 9 und anderseits mittels des gestuften Bodens 3 des Gehäuses 2. Die Führungshülse 9 ist bevorzugt kraftschlüssig in das Gehäuse 2 eingepresst oder alternativ stoffschlüssig befestigt. Dadurch sind alle Einzelteile des Überdruckventils 1 unverlierbar bzw. zerfallsicher als eine Baugruppe zusammengefügt. Durch eine Wandungshöhe H des Hülsenbodens 10 kann die Federkraft der Druckfeder 8 und damit eine Abstützkraft des Schließkörpers 7 am Ventilsitz 6 beeinflusst werden. Über eine im Hülsenboden 10 eingebrachte Abströmungsbohrung 1 1 kann das bei geöffnetem Überdruckventil 1 abgesteuerte Hydraulikfluid abgeleitet werden. In Fig. 2 ist das Überdruckventil 1 im eingebauten Zustand abgebildet. Über einen Pressverband 13 ist das Überdruckventil 1 bodenseitig in einem Spannkolben 14 einer in Fig. 3 gezeigten Spannvorrichtung 15 fixiert. Aufgrund des relativ kurzen Pressverbandes 13 kann vorteilhaft eine die Funktion der Spannvorrichtung 15 verbessernde, verlängerte Hauptfeder 16 eingebracht werden.

Die Fig. 3 zeigt eine Spannvorrichtung 15 in Verbindung mit einem im Spannkolben 14 integrierten erfindungsgemäßen Überdruckventil 1 . Die Spanneinrichtung 15 gemäß Fig. 3 ist vom Schutzumfang der Erfindung nicht erfasst. In einer sacklochartigen Bohrung 18 eines rohrformigen Spannergehäuses 17 der Spanneinrichtung 15 ist eine Buchse 19 eingesetzt, die zur Aufnahme des längsbeweglich geführten Spannkolbens 14 bestimmt ist. Bodenseitig schließt die Buchse 19 ein Rückschlagventil 20 ein. Weiterhin ist an dem Boden der Buchse 19 die als Schraubendruckfeder ausgebildete Hauptfeder 16 abgestützt, die gegenseitig den Spannkolben 14 in Pfeilrichtung beaufschlagt und beispielsweise ein in Fig. 3 nicht abgebildetes Spannelement eines Kettentriebs kraftbeaufschlagt. Die Hauptfeder 16 umschließt im Abstützbereich das mittels des Pressverbandes 13 im Spannkolben 14 eingesetzte Überdruckventil 1 . Aufgrund des relativ kurzen Pressverbandes 13 kann eine um den Abschnitt S verlängerte Hauptfeder 16 eingesetzt werden. Die Buchse 19 und der Spann- kolben 14 begrenzen einen mit einem Hydraulikfluid gefüllten Druckraum 21 . Eine Auswärtsbewegung des Spannkolbens 14 vergrößert den Druckraum 21 bei gleichzeitigem Druckabfall, wodurch sich das Rückschlagventil 20 öffnet und Hydraulikfluid über eine Zulaufbohrung 22 in den Druckraum 21 einströmt. Bei einer entgegengesetzten Stellbewegung des Spannkolbens 14 wird der Druckraum 21 unter Druckzunahme verkleinert, wobei ein Teilstrom des Hydraulikfluids über einen definierten Leckspalt 23 zwischen dem Spannerkolben 14 und der Buchse 19 verdrängt wird. Sobald ein Druckniveau im Druck- räum 21 einen Öffnungsdruck des Überdruckventils 1 übersteigt, wird Hydrau- likfluid über das geöffnete Überdruckventil 1 in die Durchtrittsöffnung 24 abgesteuert.

Bezugszeichenliste

1 Überdruckventil

2 Gehäuse

3 Boden

4 Öffnung

5 Stufe

6 Ventilsitz

7 Schließkörper

8 Druckfeder

9 Führungshülse

10 Hülsenboden

1 1 Abströmbohrung

12 Hubbegrenzung

13 Pressverband

14 Spannkolben

15 Spannvorrichtung

16 Hauptfeder

17 Spannergehäuse

18 Bohrung

19 Buchse

20 Rückschlagventil

21 Druckraum

22 Zulaufbohrung

23 Leckspalt

24 Durchtrittsöffnung

H Wandungshöhe (Führungshülse) S Abschnitt (Schraubendruckfeder)

Claims

Patentansprüche

1 . Überdruckventil ausgeführt als ein Einweg- oder Rückschlagventil, das ein topfartig gestaltetes Gehäuse (2) umfasst mit einem Boden (3) und zentraler Öffnung (4) sowie einen Ventilsitz (6), der mit einem federkraftbeaufschlagten Schließkörper (7) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass zum zerfallsicheren Aufbau des Überdruckventils (1 ) im Gehäuse (2) eine Führungshülse (9) bündig kraftschlüssig oder formschlüssig eingesetzt ist, die zur Aufnahme einer den Schließkörper (7) beaufschlagenden Druckfeder (8) bestimmt ist.

2. Überdruckventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ü- berdruckventil (1 ) vormontiert in einer Spannvorrichtung (15) eines Zugmitteltriebs einsetzbar ist.

3. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus einem Kunststoff hergestellte Führungshülse (9) stirnseitig eine Aufnahme bzw. Hubbegrenzung (12) für den Schließkörper (7) sowie gegenseitig eine Abströmbohrung (1 1 ) einschließt.

4. Überdruckventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (8) an einem Hülsenboden (10) der Führungshülse (9) abgestützt ist, wobei eine Wandungshöhe (H) des Hülsenbodens (10) der Führungshülse (9) eine Vorspannkraft der Druckfeder (8) bestimmt.

5. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gewölbt ausgeführte Boden (3) des Gehäuses (2) im Bereich einer Stufe (5) einen Ventilsitz (6) für den Schließkörper (7) bildet.

6. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Schließkörper (7) eine Kugel vorgesehen ist, die in einer kalottenartigen Hubbegrenzung (12) der Führungshülse (9) oder in einem gestuften Abschnitt des Bodens (3) geführt ist.

Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hauptfeder (16) der Spannvorrichtung (15) das Gehäuse (2) des Überdruckventils (1 ) bis auf eine Länge eines Pressverbandes (13) außenseitig umschließt.

Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem hohlen Spannkolben (14) der Spannvorrichtung (16) das Überdruckventil (1 ) integriert ist.

Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Gehäuses (1 ) ein spanloses Verfahren, insbesondere Tiefziehverfahren vorgesehen ist.