DE102012220830B4

DE102012220830B4 - Steuerventil für eine hydraulische Vorrichtung mit einer austauschbaren Hydraulikeinheit

Info

Publication number: DE102012220830B4
Application number: DE102012220830.5A
Authority: DE
Inventors: David Köhler; Jens Hoppe; Markus Kinscher; Ali BAYRAKDAR
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2018-01-18
Anticipated expiration: 2032-11-16
Also published as: DE102012220830A1; US20150292625A1; CN104797786A; WO2014075666A1; CN104797786B

Abstract

Steuerventil (1) für eine hydraulische Vorrichtung, in dem eine Hydraulikeinheit (2) mit einem Steuerkolben (5) angeordnet ist, wobei die Hydraulikeinheit (2) ein aus Kunststoff hergestelltes Ventilgehäuse (3) und eine Steuerhülse (4) aufweist und wobei der Steuerkolben (5) in der Hydraulikeinheit (2) verschiebbar gelagert, einerseits von einer Feder (6) belastet und andererseits in seiner Verschiebebewegung mittels eines Anschlagelements (7) begrenzbar ist, wobei das Anschlagelement (7) als getrenntes Bauteil ausgestaltet ist, und mit einem Sicherungsring (9), der in einer Innenaufnahme (12) am Aufnahmebauteil (8) festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (7) als Ring (10) ausgebildet ist, wobei das Anschlagelement (7) stoffschlüssig oder formschlüssig an dem Ventilgehäuse (3) fixiert ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Steuerventil für eine hydraulische Vorrichtung, insbesondere Zentralventil eines Nockenwellenverstellers für Hubkolbenbrennkraftmaschinen, mit einem Aufnahmebauteil, in dem eine Hydraulikeinheit mit einem Steuerkolben angeordnet ist, wobei die Hydraulikeinheit ein aus Kunststoff hergestelltes Ventilgehäuse und eine Steuerhülse aufweist und wobei der Steuerkolben in der Hydraulikeinheit verschiebbar gelagert, einerseits von einer Feder belastet und andererseits in seiner Verschiebebewegung mittels eines Anschlagelements begrenzbar ist, wobei das Anschlagelement als getrenntes Bauteil ausgestaltet ist, und mit einem Sicherungsring, der in einer Innenaufnahme am Aufnahmebauteil festlegbar ist.
Hintergrund der Erfindung
Ein entsprechendes Steuerventil ist aus der DE 10 2008 004 591 A1 bekannt. Offenbart ist ein Zentralventil mit einer Zentralventilschraube und einem in einer Hydraulikeinheit geführten Steuerkolben. Die Hydraulikeinheit besteht aus einer Steuerhülse, die in einer Kunststoffumspritzung gelagert ist. Die Hydraulikeinheit wird mittels eines Sicherungsrings innerhalb der Zentralventilschraube gehalten.
Ein weiteres Steuerventil ist aus der DE 10 2009 039 385 A1 bekannt. Bei dieser Ausgestaltung ist das Aufnahmebauteil als Nockenwelle ausgebildet und die Hydraulikeinheit dort eingesetzt. Die Hydraulikeinheit stützt sich am inneren Ende der Nockenwelle an einem Absatz ab und ist am äußeren Ende mittels eines Sicherungsringes fixiert, der in einer Innenaufnahme der Nockenwelle eingreift. Der Sicherungsring weist an seinem Innenumfang Nasen auf, die bis zu einem Absatz am Steuerkolben reichen, so dass dieser sich am Sicherungsring gegen die Kraft der Feder abstützen kann. Weiterhin sind an der Hydraulikeinheit Formschlusselemente angebracht, die den Sicherungsring von innen umgreifen, so dass die Hydraulikeinheit als Baugruppe ausgebildet ist und zur Montage oder Demontage in das Aufnahmebauteil, im vorliegenden Fall, in die Nockenwelle, eingesetzt oder entnommen werden kann. Die inneren Nasen am Sicherungsring und die Formschlusselemente an der Hydraulikeinheit halten dabei die Baueinheit auch gegen die Kraft der Feder zusammen.
Diese an sich gewünschte Maßnahme ist mit einem großen Bauaufwand verbunden, da die Formschlusselemente als Einzelteile oder an der Hydraulikeinheit angebaut, aufwändig in der Herstellung und in der Montage sind.
Da der Sicherungsring stark gedehnt werden muss, um ihn in und aus den Formschlusselementen hinein und heraus zu bewegen, besteht das Problem, dass er die Spannung verliert oder bricht.
Auch die Auslegung der Spannkraft des Sicherungsringes ist schwierig, da er einerseits genügend Spannkraft haben muss um in die Innenaufnahme der Nockenwelle eingreifen zu können, andererseits darf die Spannkraft nicht zu groß sein, da er den Anschlag für den Steuerkolben bilden muss und sich nicht zuviel aufweiten darf.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, die zuvor beschriebenen Nachteile zu beheben und das Steuerventil so zu modifizieren, dass mit geringem Bauaufwand und damit kostengünstig eine Baugruppe zur Verfügung gestellt wird, die leicht als Einheit in das Aufnahmebauteil ein- und ausgebaut werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass das Anschlagelement als Ring ausgebildet ist, wobei das Anschlagelement stoffschlüssig oder formschlüssig an dem Ventilgehäuse fixiert ist. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, dass unabhängig von dem Sicherungsring der Steuerkolben in der Hydraulikeinheit festgelegt werden kann, so dass die Hydraulikeinheit als Baueinheit nach Lösen des Sicherungsringes ein- und ausgebaut werden kann.
Die Hydraulikeinheit weist ein aus Kunststoff hergestelltes Ventilgehäuse und eine Steuerhülse auf, wodurch das Anschlagelement einfach an dem Ventilgehäuse zu fixieren ist. Das Anschlagelement ist als Ring ausgebildet, so dass eine umlaufende stoffschlüssige Befestigung möglich ist. Die radiale Erstreckung des Ringes kann etwa der Dicke der Kunststoffhülse entsprechen und mit nach innen vorstehenden Nasen den Ausfahrweg des Steuerkolbens begrenzen.
Es kann dabei stoffschlüssig mit dem Ventilgehäuse verbunden werden, wobei sich ein Schweißvorgang, insbesondere eine Ultraschallschweißung anbietet, da der Ring ebenfalls vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt ist. Das Ventilgehäuse kann als Kunststoffhülse hergestellt sein, wobei diese z. B. durch Kleben an der Steuerhülse befestigt ist. Die Kunststoffhülse kann aber auch auf die Steuerhülse aufgespritzt werden, wodurch gleichzeitig eine Befestigung hergestellt ist. Das Anschlagelement kann mehrere Einzelanschläge aufweisen.
Es ist auch möglich, den Ring mittels zumindest einer Schnappverbindung an dem Ventilgehäuse, also der Kunststoffhülse, zu befestigen. Es handelt sich dabei um die angesprochene formschlüssige Verbindung, die auch mittels Haken an der Kunststoffhülse oder am Anschlagelement bzw. Ring erfolgen kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Anschlagelement zumindest eine Führungseinheit für den Sicherungsring aufweist. Es kann sich dabei um eine Außennut zur Aufnahme des Sicherungsringes handeln, so dass der Sicherungsring nicht einzeln ein- und ausgebaut zu werden braucht, sondern mit der Baueinheit der Hydraulikeinheit eine Einheit bildet. Um eine einfache Betätigung des Sicherungsringes in der Außennut des Ringes zu gewährleisten, hat der Ring zumindest einen Ausschnitt, in dem die Ringösen des Sicherungsringes gelagert sind, so dass diese mittels eines Werkzeuges von außen greifbar sind. Anstelle der Außennut kann der Ring auch Schnapphaken zur Aufnahme des Sicherungsringes aufweisen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind.
Es zeigen:
1: einen Schnitt durch ein Steuerventil,
2: einen Ausschnitt aus der Hydraulikeinheit des Steuerventils in vergrößertem Maßstab,
3: eine Draufsicht auf die Hydraulikeinheit gemäß 2,
4: einen Ausschnitt aus der Hydraulikeinheit gemäß 2 in modifizierter Ausgestaltung,
5: eine Draufsicht auf die Hydraulikeinheit gemäß 4,
6: einen Ausschnitt aus der Hydraulikeinheit in weiter modifizierter Ausgestaltung,
7: eine Draufsicht auf die Hydraulikeinheit gemäß 6,
8: einen Ausschnitt aus der Hydraulikeinheit mit weiter modifizierter Ausgestaltung und
9: eine Draufsicht auf die Hydraulikeinheit gemäß 8.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den 1 bis 9 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 allgemein ein Steuerventil bezeichnet, in dem eine allgemein mit 2 bezeichnete Hydraulikeinheit eingebaut ist. Die Hydraulikeinheit 2 weist ein als Kunststoffhülse ausgestaltetes Ventilgehäuse 3 auf, in dem eine Steuerhülse 4 gelagert ist. Das Ventilgehäuse 3 ist vorzugsweise als Umspritzbauteil auf der Steuerhülse 4 ausgebildet. In der Steuerhülse 4 ist ein Steuerkolben 5 axial beweglich geführt, der einerseits von einer Feder 6 belastet ist und andererseits durch ein allgemein mit 7 bezeichnetes Anschlagelement begrenzt ist. Die Hydraulikeinheit 2 ist in einem Aufnahmebauteil 8 eingesetzt und mittels eines Sicherungsringes 9 in dem Aufnahmebauteil 8 fixiert.
Gemäß den 1 bis 3 ist das Anschlagelement 7 als Ring 10 ausgebildet, der mittels einer Schnappverbindung 11 in dem Ventilgehäuse 3 eingesetzt und fixiert ist. Der Innendurchmesser des Ringes 10 ist kleiner als der Außendurchmesser des Steuerkolbens 5, so dass der Ring 10 eine axiale Fixierung des Steuerkolbens 5 in der Hydraulikeinheit 2 definiert. Der Ring 10 kann aus beliebigem Werkstoff hergestellt sein, zumindest dann, wenn das Ventilgehäuse aus Kunststoff hergestellt ist, da die Schnappverbindung auch dann wirksam ist, wenn der Ring 10 aus einem metallischen Werkstoff hergestellt ist.
In den 4 und 5 ist das Anschlagelement 7 als Kunststoffring ausgeführt, der mittels eines geeigneten Schweißverfahrens an dem Ventilgehäuse befestigt ist. Es bietet sich dabei eine Ultraschallschweißung an.
Wie den 1 bis 5 zu entnehmen ist, ist der Sicherungsring 9 als getrenntes Bauteil ausgeführt. Nach Einrasten des Sicherungsrings 9 in einer Innenaufnahme 12 im Aufnahmebauteil 8 erfolgt eine Sicherung der Hydraulikeinheit 2 als Baugruppe. Dabei ist festzuhalten, dass der Sicherungsring 9 beim Ein- und Ausbau nicht gesichert ist und damit herausspringen oder herunterfallen kann.
In den 6 und 7 ist daher der Ring 10 so modifiziert, dass er eine Außennut 13 aufweist, in die der Sicherungsring 9 eingesetzt ist, so dass er am Ring 10 fixiert ist. Der Ring 10 hat gemäß diesen Figuren einen Ausschnitt 14, der den Ring 10 durchdringt. Der Ausschnitt 14 ist zum einen von Vorteil, um ein passendes Werkzeug an Ringösen 15 des Sicherungsringes 9 ansetzen zu können, und zum anderen, um ein leichteres Einführen des Sicherungsringes 9 in die Außennut 13 des Ringes 10 zu ermöglichen, da aufgrund des Ausschnittes 14 der Ring 10, insbesondere wenn er aus Kunststoff hergestellt ist, leicht verformt werden kann. In dem Ausführungsbeispiel gemäß den 8 und 9 weist der Ring 10 Haken 16 auf, hinter denen der Sicherungsring 9 fixiert werden kann. Dadurch ist die Montage des Sicherungsringes 9 auf dem Ring 10 noch leichter.
Bezugszeichenliste

1: Steuerventil
2: Hydraulikeinheit
3: Ventilgehäuse
4: Steuerhülse
5: Steuerkolben
6: Feder
7: Anschlagelement
8: Aufnahmebauteil
9: Sicherungsring
10: Ring
11: Schnappverbindung
12: Innenaufnahme
13: Außennut
14: Ausschnitt
15: Ringösen
16: Haken

Claims

Steuerventil (1) für eine hydraulische Vorrichtung, in dem eine Hydraulikeinheit (2) mit einem Steuerkolben (5) angeordnet ist, wobei die Hydraulikeinheit (2) ein aus Kunststoff hergestelltes Ventilgehäuse (3) und eine Steuerhülse (4) aufweist und wobei der Steuerkolben (5) in der Hydraulikeinheit (2) verschiebbar gelagert, einerseits von einer Feder (6) belastet und andererseits in seiner Verschiebebewegung mittels eines Anschlagelements (7) begrenzbar ist, wobei das Anschlagelement (7) als getrenntes Bauteil ausgestaltet ist, und mit einem Sicherungsring (9), der in einer Innenaufnahme (12) am Aufnahmebauteil (8) festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (7) als Ring (10) ausgebildet ist, wobei das Anschlagelement (7) stoffschlüssig oder formschlüssig an dem Ventilgehäuse (3) fixiert ist.
Steuerventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (7) mittels eines Schweißvorgangs, z. B. Ultraschallschweißen, mit dem Ventilgehäuse (3) verbindbar ist.
Steuerventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (7) mehrere Einzelanschläge aufweist.
Steuerventil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (10) mittels zumindest einer Schnappverbindung (11) mit dem Ventilgehäuse (3) verbunden ist.
Steuerventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (7) zumindest eine Führungseinheit für den Sicherungsring (9) aufweist.
Steuerventil (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (10) eine Außennut (13) zur Aufnahme des Sicherungsringes (9) beinhaltet.
Steuerventil (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (10) einen Ausschnitt (14) aufweist, in dem Ringösen (15) des Sicherungsringes (9) lagerbar ist.
Steuerventil (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (7) Haken (16) zur Aufnahme des Sicherungsringes (9) aufweist.