DE102008005766A1

DE102008005766A1 - Überdruckventil mit Hubbegrenzung

Info

Publication number: DE102008005766A1
Application number: DE200810005766
Authority: DE
Inventors: Dominik Hofmann; Roman Kern
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Catensys Germany GmbH
Priority date: 2008-01-24
Filing date: 2008-01-24
Publication date: 2009-07-30
Also published as: WO2009092491A2; WO2009092491A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Überdruckventil (1), das insbesondere in hydraulischen Spannsystemen von Zugmitteltrieben eingesetzt ist. Das Überdruckventil (1) umfasst ein weitestgehend topfartig gestaltetes Gehäuse (2), bei dem ein Boden (9) eine einen Ventilsitz (8) bildende zentrische Öffnung (10) einschließt. Zur Bildung eines Plattenventils ist ein scheibenartig gestalteter Schließkörper (7) vorgesehen, der über ein Federmittel (5) kraftbeaufschlagt an dem Ventilsitz (8) im geschlossenen Zustand anliegt. Zur Bildung einer Hubbegrenzung "S" für den Schließkörper (7) ist in das Gehäuse (2) eine das Federmittel (5) umschließende Führungshülse (4) vorgesehen, an der sich stirnseitig bei Erreichen eines maximalen Hubs der Schließkörper (7) abstützt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Überdruckventil, eingesetzt in Spannsystemen von Zugmitteltrieben, insbesondere Kettentriebe von Brennkraftmaschinen, umfassend ein weitestgehend topfartig gestaltetes Gehäuse, bei dem der Boden zumindest eine einen Ventilsitz bildende Öffnung einschließt, der ein von einem Federmittel beaufschlagter, angefederter Schließkörper zugeordnet ist.
Hintergrund der Erfindung
Das Einsatzgebiet der vorliegenden Erfindung erstreckt sich insbesondere auf Zugmittelmitteltriebe, wie Ketten- oder Riementriebe, die zur Erreichung eines Maximums an Wirkungsgrad und Lebensdauer eine optimale Vorspannung benötigen. Durch Erwärmung und Verschleiß ändert sich die Länge des Zugmittels, sodass deren Vorspannung laufend mittels Spannsystemen nachjustiert wird.
Aus der DE 10 2004 048 281 A1 ist ein hydraulisches Spannsystem bekannt, welches ein Zylindergehäuse umfasst, in dem ein vom Hydraulikfluid beaufschlagter Kolben längsbewegbar angeordnet ist. Der Kolben ist zusätzlich durch eine im Zylindergehäuse angeordnete Druckfeder beaufschlagt. Über ein im Zylindergehäuse integriertes Rückschlagventil gelangt zwecks Nachstellung des Kolbens zusätzlich Hydraulikfluid in das Zylindergehäuse, das den Kolben unterstützt durch eine Druckfeder beaufschlagt, um damit mittelbar oder unmittelbar das Zugmittel zu spannen. Bei auftretenden erhöhten Belastungen des Zugmitteltriebs, beispielsweise hervorgerufen durch eine Resonanzdrehzahl bzw. durch die Drehungleichförmigkeit der Brennkraftmaschine kommt es zu einer erhöhten Belastung des Zugmittels. Diese führen zu einer Druckerhöhung des von einem Hydraulikfluid beaufschlagten Zylindergehäuses. Zur Vermeidung einer Überlastung schließt das hydraulische Spannsystem ein nach außen öffnendes, als Einwegventil ausgelegtes Druckbegrenzungsventil bzw. Überdruckventil ein. Der Grenzdruck, bei dem das Überdruckventil öffnet, wird unmittelbar von der Auslegung bzw. Stärke der Druckfeder des Überdruckventils bestimmt, welche einen Schließkörper gegen einen im Ventil eingesetzten Ventilsitz drückt.
Aus der DE 36 39 389 A1 ist ein weiteres hydraulisches Spannsystem für Zugmitteltriebe bekannt, bei dem das Zugmittel, insbesondere eine Kette in Verbindung mit einem Kolben-Zylindersystem gespannt. In dem Hydraulikfluid-Zuflussweg innerhalb des Spannsystems ist ein federvorgespanntes Rückschlag-Kugelventil angeordnet. Gleichermaßen befindet sich in einem Hydraulikfluid-Abflussweg aus dem Inneren des Spannsystems ein federvorgespanntes Überdruck-Kugelventil. Bei Relativbewegungen – angeregt durch die Bewegungen der Kette – zwischen dem Kolben und dem Zylinder wird dabei Hydraulikfluid in das Innere des Spannsystems aus einem Hydraulikfluidreservoir gefördert und weiter zur Kette geleitet.
Es hat sich als nachteilig herausgestellt, dass bei bekannten Hydrauliksystemen es zu unkontrollierten Hubbewegungen des Schließkörpers kommen kann, die zu einem Funktionsnachteil führen.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Überdruckventil mit einer Hubbegrenzung des Schließkörpers zu realisieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabenstellung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Überdruckventil umfasst dabei zur Schaffung einer wirksamen Hubbegrenzung des Schließkörpers ein separates Halteelement, das vorzugsweise stufenlos verstellbar, den maximalen Hub des Schließkörpers wirksam definiert. Alternativ dazu bietet es sich gemäß der Erfindung an, Maßnahmen an dem Gehäuse vorzusehen, die unmittelbar den Hub des Schließkörpers begrenzen. Unabhängig von der Ausführung der Hubbegrenzung wird durch die Erfindung die Wirksamkeit des als Einwegventil gestalteten Überdruckventils verbessert, da selbst bei unkontrolliert auftretenden Spitzenlasten des Zugmittels, die mittelbar oder unmittelbar auf das Überdruckventil übertragen werden, sich keine nachteiligen unkontrollierten Ausschläge des Schließkörpers einstellen.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung, auf die sich die Erfindung jedoch nicht beschränkt, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 9.
Eine bevorzugte Maßnahme zur Schaffung einer wirksamen Hubbegrenzung schließt die Erfindung als separates Halteelement eine in das Gehäuse eingepresste Führungshülse ein. Ein sich dabei im Betriebszustand einstellender Abstand zu dem insbesondere als Plattenventil ausgeführten Schließkörper bestimmt den maximalen Hub des Schließkörpers, der sich in einer maximalen Öffnung des Überdruckventils stirnseitig an der Führungshülse abstützt. Die Führungshülse bildet an dem vom Schließkörper gegenüberliegenden Ende einen radial nach innen gerichteten Bord, an dem das Federmittel, insbesondere eine Druckfeder anliegt. Gleichzeitig gewährleistet dieser Bord eine verliergesicherte Anordnung aller Bauteile des Überdruckventils, welches damit vor montiert einer automatischen Montage des Spannsystems zugeführt werden kann.
Als weitere Maßnahme zur Darstellung einer Hubbegrenzung des Schließkörpers umfasst das Gehäuse des Überdruckventils beabstandet zum Boden partiell umfangsverteilt radial nach innen gerichtete Nocken, an denen der Schließkörper eine Hubbegrenzung erfährt. Alternativ zu einem Nocken bietet es sich an, in das Gehäuse eine radial nach innen gerichtete umlaufende Sicke einzuformen.
Weiterhin ist gemäß der Erfindung als weitere Alternative zur Erzielung einer Hubbegrenzung des Schließkörpers ein radial vorgespannter Spreizring vorgesehen, welcher kraftschlüssig an der Innenwandung des Gehäuses angepresst ist. Zur Erzielung einer definierten Lagefixierung bietet es sich an, den Spreizring bzw. Seegerring in eine Ringnut der Gehäuseinnenwand einzusetzen.
Als Schließkörper ist gemäß der Erfindung vorzugsweise eine weitestgehend scheibenartig gestaltete Ventilplatte vorgesehen. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich ein bauraumoptimiertes Ventil sowie eine optimale Anpassung an den Ventilsitz, zur Vermeidung eines hydraulischen Anhaftens sowie eine für die Funktion wichtige gleichmäßige Druckbeaufschlagung über das Federmittel.
Der Boden des Gehäuses bildet innenseitig in Richtung der Öffnung zeigend einen Konus. Diese konische Gestaltung des Bodens bewirkt eine vorteilhaft definierte linienartige Kontaktzone zwischen dem als Ventilplatte gestalteten Schließkörper und dem Ventilsitz.
Zur Erzielung eines kostenoptimierten Überdruckventils bietet es sich an, das Gehäuse, die Führungshülse sowie den Schließkörper spanlos durch ein Tiefziehverfahren herzustellen, mit dem auch für große Stückzahlen eine kostengünstige Herstellung realisierbar ist. Weiterhin kann gemäß der Erfindung der als Ventilplatte gestaltete Schließkörper aus Kunststoff hergestellt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt, die nachfolgend detailliert beschrieben sind, wobei sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
Es zeigen:
1 in einem Längsschnitt ein erfindungsgemäßes Überdruckventil mit integrierter Führungshülse als Hubbegrenzung;
2 ein Überdruckventil, bei dem das Gehäuse eine radial nach innen gerichtete Sicke aufweist, zur Bildung einer Hubbegrenzung;
3 ein drittes Ausführungsbeispiel, bei ein radial vorgespannter Spreizring als Hubbegrenzung vorgesehen ist.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 zeigt in einem Längsschnitt ein Überdruckventil 1, das ein topfartig gestaltetes Gehäuse 2 umfasst, welches mit über einen radial nach außen gerichteten Bord 3 in einem in 1 nicht abgebildeten hydraulischen Spannsystem eingesetzt ist. In dem topfartig gestalteten Gehäuse 2 ist eine Führungshülse 4 eingepresst, in der ein als Druckfeder ausgebildetes Federmittel 5 angeordnet ist. Das als Druckfeder ausgeführte Federmittel 5 ist mit einem ersten Federende an einem radial nach innen gerichteten Bord 6 abgestützt. Mit dem weiteren Federende beaufschlagt das Federmittel 5 den als Ventilplatte gestalteten Schließkörper 7. Zur Bildung eines Plattenventils ist der Schließkörper 7 an einem Ventilsitz 8 abgestützt, den ein Boden 9 des Gehäuses 2 bildet. In Richtung des Federmittels 5 weist der Boden 9 bis zu einer zentralen Öffnung 10 einen konischen Anstieg auf, dadurch bildet sich eine definierte linienartige Kontaktzone als Ventilsitz 8. Ein Öffnen des Überdruckventils 1 erfolgt, sobald ein in Pfeilrichtung einströmendes Hydraulikfluid die Kraft des Federmittels 5 überwindet, wodurch der Schließkörper 7 vom Ventilsitz 8 abhebt. Das eintre tende Hydraulikfluid umströmt dabei den Schließkörper 7 über außenseitige Ausnehmungen 11, tritt dann ein in den Innenraum der Führungshülse 8 und verlässt das Überdruckventil 1 über die zentrische Öffnung 12 der Führungshülse 4. Ein maximaler Hub „S" des Schließkörpers 7 wird durch die Führungshülse 4 begrenzt.
Die Ausführungsbeispiele gemäß den 2 und 3 beziehen sich auf ähnlich aufgebaute Überdruckventile, wobei gleiche Bauteile mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind. Die nachfolgenden Beschreibungen beziehen sich daher auf Bauteile, die sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 unterscheiden.
Die 2 zeigt das Überdruckventil 21, bei dem das Gehäuse 22 zur Schaffung einer Hubbegrenzung beabstandet zum Schließkörper 7 eine radial nach innen gerichtete Sicke 23 umfasst. Anstelle einer radial umlaufenden Sicke 23 kann diese auch partiell in Form von Nocken ausgebildet sein, die vorzugsweise symmetrisch umfangsverteilt angeordnet sind. Der Abstand „S" zwischen dem Schließkörper 7 und der Sicke 23 definiert den maximalen Hub des Schließkörpers 7, der spielbehaftet an einer Innenwandung 24 des Gehäuses 22 geführt ist. Das Gehäuse 22 schließt im Bereich des Bordes 3 weiterhin eine radial nach innen gerichtete, insbesondere umlaufend angeordnete Wulst 25 ein, die eine radiale Überdeckung zu einer Außenkontur des Federmittels 5 bildet, zur Schaffung einer verliergesicherten Anordnung des Schließkörpers 7 und des Federmittels 5, wodurch alle Bauteile des Überdruckventils 21 unverlierbar zusammengefügt sind.
Das Überdruckventil 31 gemäß 3 umfasst zur Schaffung einer Hubbegrenzung des Schließkörpers 7 einen radial vorgespannten Spreizring 33, welcher kraftschlüssig an der Innenwandung 34 des Gehäuses 32 angepresst ist oder alternativ dazu in einer in 3 nicht gezeigten Ringnut des Gehäuses 32 kraft- und formschlüssig lagepositioniert ist. Der Spreizring 33 bildet dabei eine radiale Überdeckung zu der Außenkontur des Schließkörpers 7, wobei der maximale Hub „S" von dem sich einstellenden Abstandsmaß zwischen dem Schließkörper 7 und dem Spreizring 33 bestimmt wird.

1: Überdruckventil
2: Gehäuse
3: Bord
4: Führungshülse
5: Federmittel
6: Bord
7: Schließkörper
8: Ventilsitz
9: Boden
10: Öffnung
11: Ausnehmung
12: Öffnung
21: Überdruckventil
22: Gehäuse
23: Sicke
24: Innenwandung
25: Wulst
31: Überdruckventil
32: Gehäuse
33: Spreizring
34: Innenwandung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102004048281 A1 [0003]
- DE 3639389 A1 [0004]

Claims

Überdruckventil, eingesetzt in Spannsystemen von Zugmitteltrieben, insbesondere Kettentrieben von Brennkraftmaschinen, umfassend ein weitestgehend topfartig gestaltetes Gehäuse (2, 22, 23), bei dem ein Boden (9) zumindest eine einen Ventilsitz (8) bildende Öffnung (10) einschließt, der ein von einem Federmittel (5) beaufschlagbar, angefederter Schließkörper (7) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hubbegrenzung „S" für den Schließkörper (7) mittels eines separaten Halteelementes oder durch Maßnahmen innerhalb des Gehäuses (2, 22, 32) erfolgt.
Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Halteelement eine in das Gehäuse 2, eingepresste, das Federmittel (5) umschließende Führungshülse (4) vorgesehen ist, an der stirnseitig der Schließkörper (7) bei Erreichen eines maximalen Hubs abgestützt ist.
Überdruckventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (4) an der vom Schließkörper (7) gegenüberliegenden Seite einen radial nach innen gerichteten, für das Federmittel (5) bestimmten Bord (6) aufweist.
Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Hubbegrenzung das Gehäuse (22) beabstandet zu dem Boden (9) par tiell umfangsverteilt radial nach innen gerichtete Nocken oder eine radial nach innen gerichtete umlaufende Sicke (23) aufweist.
Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Halteelement ein an einer Innenwandung (34) des Gehäuses (32) radial vorgespannter, den Hub des Schließkörpers (7) begrenzender Spreizring (33) positioniert ist.
Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Schließkörper (7) eine weitestgehend scheibenartig gestaltete Ventilplatte vorgesehen ist.
Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (9) des Gehäuses (2, 22, 32) in Richtung des Federmittels (5) konisch ansteigt, zur Bildung einer definierten, linienartigen einen Ventilsitz (8) bildenden Kontaktzone, die eine zentrische Öffnung (10) umschließt.
Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Tiefziehverfahren zur spanlosen Herstellung des Gehäuses (2, 22, 32), der Führungshülse (4) sowie des Schließkörpers (7) vorgesehen ist.
Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (7) aus Kunststoff hergestellt ist.