Verwandte Anmeldungen
[0001] Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 19. September 2017 eingereichten
vorläufigen US-Patentanmeldung mit der laufenden Nr.
62/522,624, auf die hiermit Bezug genommen wird.
Gebiet der Erfindung
[0002] Die Erfindung bezieht sich auf ein Ölsteuerventil für einen Nockenwellenversteller
eines Verbrennungsmotors, wobei der Kolben durch einen externen Aktuator positioniert
wird.
Hintergrund der Erfindung
[0003] Hydraulikventile für Nockenwellenversteller für Verbrennungsmotoren sind in der Technik
allseits bekannt. Das Hydraulikventil umfasst einen Kolben, der in einem Ventilgehäuse
des Hydraulikventils axial beweglich ist und der eine hydraulische Beaufschlagung
des Nockenwellenverstellers steuert. Bei Hydraulikventilen gibt es viele verschiedene
Konfigurationen. Das Ventilgehäuse ist hohlzylindrisch konfiguriert. Der Kolben ist
auch hohlzylindrisch konfiguriert. Die Steuerung des Nockenwellenverstellers erfolgt
hydraulisch durch Positionieren des verschiebbaren Kolbens und entsprechendes Öffnen
und Schließen von Verbindungen, die in dem Ventilgehäuse konfiguriert sind.
[0004] Die Veröffentlichungsschriften
DE 10 2013 104 573 A1 und
DE 10 2013 104 575 A1 offenbaren ein Hydraulikventil, das eine Versorgungsanschluss an einem Ventilgehäuseende
umfasst, so dass direktes Verschieben des in dem Ventilgehäuse aufgenommenen Kolbens
und somit eine direkte Beaufschlagung des Kolbens mit einem Hydraulikfluid, das durch
die Versorgungsanschluss zugeführt wird, bereitgestellt werden können. Der Kolben
weist eine komplexe Außengeometrie auf, so dass Druckkräfte dahingehend ausgeglichen
werden, die Auswirkung von Druck auf die Position des Kolbens auf ein Minimum zu reduzieren.
[0005] Die Veröffentlichungsschriften
US 2014/0311333 A1 und
US 2014/0311594 A1 offenbaren ein Hydraulikventil, das Rückschlagventile umfasst, die an einem Umfang
des Kolbens konfiguriert sind. Entweder erfordert dies eine komplexe Ventilgehäusekonfiguration
zur Aufnahme und Sicherung der Rückschlagventile oder das Ventilgehäuse ist als mehrere
Komponenten konfiguriert und bedingt ein hohes Maß an Montagekomplexität. Der Kolben
ist als mehrere Komponenten konfiguriert und die einzelnen Komponenten werden konzentrisch
verbunden, was eine komplexe Montage bedingt, da axiale Fehlausrichtungen beim Zusammendrücken
der Komponenten vermieden werden müssen.
[0006] Ein weiteres Hydraulikventil, das eine sogenannte Mittenpositionsverriegelung umfasst,
stammt aus der Veröffentlichungsschrift
EP 2 966 272 A2. Der Kolben weist eine komplexe Außengeometrie auf, da zusätzliche Verriegelungsverbindungen
in dem Ventilgehäuse des Hydraulikventils angeordnet sind.
[0007] Ein weiteres Hydraulikventil, das einen besonderen Kolben für ein Hydraulikventil
für einen Nockenwellenversteller umfasst, findet sich in der am 26. November 2016
eingereichten Patentanmeldung
US 2017/0260882 A1, auf die hiermit in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird. Dieses Hydraulikventil,
das auch von dem Erfinder der vorliegenden Anmeldung erfunden wurde, weist viele allgemeine
Merkmale der vorliegenden Erfindung auf.
Kurzdarstellung der Erfindung
[0008] Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Hydraulikventil für einen Nockenwellenversteller
bereitzustellen, das eine Kolbenanordnung, die einen Kolben, der in einer zentralen
Öffnung eines Ventilgehäuses axial beweglich ist, umfasst, und ein erstes Rückschlagventil
und ein zweites Rückschlagventil, die ein unbeabsichtigtes Herausströmen eines durch
die Kolbenanordnung strömenden Hydraulikfluids von einem Innenraum der Kolbenanordnung
in einem ersten Fluidstrom durch eine erste Durchströmöffnung des Kolbens hindurch
in Richtung eines ersten Arbeitsanschlusses und einem zweiten Fluidstrom durch eine
zweite Durchströmöffnung des Kolbens hindurch in Richtung eines zweiten Arbeitsanschlusses
verhindern, umfasst. Die Kolbenanordnung weist eine erste Position, eine zweite Position
und eine dritte Position auf. Das Hydraulikfluid kann von dem ersten Arbeitsanschluss
zu dem zweiten Arbeitsanschluss strömen, wenn sich die Kolbenanordnung in der ersten
Position befindet, das Hydraulikfluid kann nicht zwischen dem ersten Arbeitsanschluss
und dem zweiten Arbeitsanschluss strömen, wenn sich die Kolbenanordnung in der zweiten
Position befindet, und das Hydraulikfluid kann von dem zweiten Arbeitsanschluss zu
dem ersten Arbeitsanschluss strömen, wenn sich die Kolbenanordnung in der dritten
Position befindet. Der erste Arbeitsanschluss und der zweite Arbeitsanschluss sind
in Abhängigkeit einer Position der Kolbenanordnung geöffnet und geschlossen. Ein Versorgungsanschluss
kann an einem Ende des Hydraulikventils angeordnet sein. Die Kolbenanordnung kann
einen spanend bearbeiteten Kolben umfassen. Die Kolbenanordnung kann andere Kolbenteile,
die aus Kunststoff, wie z. B. gestanztem oder tiefgezogenem Kunststoff, hergestellt
sind, umfassen. Bei den anderen Teilen, die aus Kunststoff hergestellt sind, kann
es sich um ein Versorgungsrohr und eine Strömungsscheibe handeln. Der Kolben kann
durch externe Betätigung wie ein elektromagnetischer Aktuator positioniert werden.
Ein mit Druck beaufschlagtes Hydraulikfluid kann in ein Ende des Hydraulikventils
eintreten, wo die resultierende Druckkraft durch einen Differenzialbereich des Kolbens,
d.h. durch unterschiedliche wirksame Durchmesser, ausgeglichen wird. Das erste Rückschlagventil
und das zweite Rückschlagventil können eine Rückführung von Hydraulikfluid durch Nockenmoment
ermöglichen. Das Hydraulikventil kann ein Ölsteuerventil oder ein Verbrennungsmotorölsteuerventil
sein. Die Kolbenanordnung kann eine erste zusätzliche Position und eine zweite zusätzliche
Position aufweisen, wobei sich die erste zusätzliche Position zwischen der ersten
Position und der zweiten Position befindet und wobei sich die zweite zusätzliche Position
zwischen der zweiten Position und der dritten Position befindet. Das Hydraulikfluid
strömt von dem ersten Arbeitsanschluss zu dem zweiten Arbeitsanschluss, wenn sich
die Kolbenanordnung in der ersten zusätzlichen Position befindet, und das Hydraulikfluid
strömt von dem zweiten Arbeitsanschluss zu dem ersten Arbeitsanschluss, wenn sich
die Kolbenanordnung in der zweiten zusätzlichen Position befindet. Es kann auch eine
Tankverbindung vorgesehen sein, wobei die Tankverbindung geöffnet ist, wenn sich die
Kolbenanordnung in der ersten Position oder der dritten Position befindet, und wobei
die Tankverbindung geschlossen ist, wenn sich die Kolbenanordnung in der ersten zusätzlichen
Position, der zweiten Position oder der zweiten zusätzlichen Position befindet.
[0009] Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Hydraulikventil für einen Nockenwellenversteller
bereitzustellen, das eine Kolbenanordnung, die einen Kolben, der in einer zentralen
Öffnung eines Ventilgehäuses axial beweglich ist, umfasst, und ein erstes Rückschlagventil
und ein zweites Rückschlagventil, die ein unbeabsichtigtes Herausströmen eines durch
die Kolbenanordnung strömenden Hydraulikfluids von einem Innenraum der Kolbenanordnung
in einem ersten Fluidstrom durch eine erste Durchströmöffnung hindurch in Richtung
eines ersten Arbeitsanschlusses und einem zweiten Fluidstrom durch eine zweite Durchströmöffnung
des Kolbens hindurch in Richtung eines zweiten Arbeitsanschlusses verhindern, umfasst.
Die Kolbenanordnung weist eine erste Position, eine zweite Position, eine dritte Position,
eine vierte Position und eine fünfte Position auf. Das Hydraulikfluid strömt von dem
ersten Arbeitsanschluss zu dem zweiten Arbeitsanschluss, wenn sich die Kolbenanordnung
in der ersten Position oder der zweiten Position befindet, das Hydraulikfluid kann
nicht zwischen dem ersten Arbeitsanschluss und dem zweiten Arbeitsanschluss strömen,
wenn sich die Kolbenanordnung in der dritten Position befindet, und das Hydraulikfluid
strömt von dem zweiten Arbeitsanschluss zu dem ersten Arbeitsanschluss, wenn sich
die Kolbenanordnung in der vierten Position oder der fünften Position befindet. Der
erste Arbeitsanschluss und der zweite Arbeitsanschluss sind in Abhängigkeit einer
Position der Kolbenanordnung und einem Druck über das erste Rückschlagventil und das
zweite Rückschlagventil hinweg geöffnet und geschlossen. Das Hydraulikventil kann
des Weiteren eine Tankverbindung umfassen. Die Tankverbindung ist geöffnet, wenn sich
die Kolbenanordnung in der ersten Position oder der fünften Position befindet, und
die Tankverbindung ist geschlossen, wenn sich die Kolbenanordnung in der zweiten Position,
der dritten Position oder der vierten Position befindet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0010] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung leiten sich aus der nachfolgenden
Beschreibung vorteilhafter Ausführungsformen und aus den Zeichnungsfiguren die Merkmale
und Merkmalskombinationen, die in der vorstehenden Beschreibung angeführt werden,
und die Merkmale und Merkmalskombinationen, die in der Figurenbeschreibung angeführt
und in den Figuren einzeln gezeigt werden, sind nicht nur in der jeweiligen angeführten
Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen und alleine nutzbar, ohne von dem
Gedanken und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Identische oder funktional äquivalente
Elemente werden mit identischen Bezugszeichen bezeichnet. Der Übersichtlichkeit halber
ist es möglich, dass Elemente nicht in allen Figuren mit Bezugszeichen bezeichnet
werden, ohne jedoch ihre Zuordnung zu verlieren; in den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht eines Ölsteuerventils für einen Nockenwellenversteller eines Verbrennungsmotors
im zusammengebauten Zustand, wobei das Ölsteuerventil zusammengesetzt ist;
Fig. 2 ein Ölsteuerventil mit einem Hub von 0 mm (Startposition);
Fig. 3 das Ölsteuerventil mit einem Hub von 1,5 mm (Mittenposition);
Fig. 4 das Ölsteuerventil mit einem Hub von 3 mm (Endposition);
Fig. 5 eine Symbolansicht des Ölsteuerventils in verschiedenen Positionen;
Fig. 6 eine beispielhafte Kolbenanordnung;
Fig. 7 eine weitere beispielhafte Kolbenanordnung;
Fig. 8 eine Ansicht eines Ölsteuerventils für einen Nockenwellenversteller eines Verbrennungsmotors
gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung im zusammengebauten Zustand, wobei
das Ölsteuerventil zusammengesetzt ist;
Fig. 9 das Ölsteuerventil gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit einem
Hub von 0 mm (Start- oder erste Position);
Fig. 10 das Ölsteuerventil gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit einem
Hub von 0,6 mm (zweite Position);
Fig. 11 das Ölsteuerventil gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit einem
Hub von 1,5 mm (Mitten- oder Halteposition);
Fig. 12 das Ölsteuerventil gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit einem
Hub von 2,7 mm (vierte Position);
Fig. 13 das Ölsteuerventil gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit einem
Hub von 3,2 mm (fünfte Position oder Endposition);
Fig. 14 eine Symbolansicht des Ölsteuerventils gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung in verschiedenen Positionen; und
Fig. 15 das Ölsteuerventil 1000 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
bei der verschiedene Sicherungsverfahren verwendet werden.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
[0011] Die Erfindung bezieht sich auf ein Ölsteuerventil für einen Nockenwellenversteller
eines Verbrennungsmotors, wobei der Kolben von einem externen Aktuator positioniert
wird. Der Druck tritt in das Ende des Ölsteuerventils ein, wo die resultierende Druckkraft
von dem Differenzialbereich des Kolbens, d.h. durch unterschiedlich wirksame Durchmesser
des Kolbens, ausgeglichen wird. Der Kolben enthält zwei Plattenrückschlagventile,
die eine Rückführung von Öl durch Nockenmoment von A nach B oder B nach A in Abhängigkeit
von der Kolbenposition ermöglichen. In der Mittenposition sperren die Kolbenstege
A und B zum Halten der Nockenwellenverstellerposition.
[0012] Fig. 1 stellt eine Ansicht eines Ölsteuerventils 100 für einen Nockenwellenversteller
eines Verbrennungsmotors im zusammengebauten Zustand dar. Das Ölsteuerventil umfasst
ein mittiges Ventilgehäuse 10, eine Feder 12, eine Kalibrierungskappe 14, eine Feder
16, ein Rückschlagventil 18, eine Strömungsscheibe 20, ein Zufuhrfilter 22, einen
Sicherungsring 24, eine Kolbenanordnung 26, einen Kolben 30 mit Stegen zum Sperren
des Ölstroms und Nuten zum Gestatten des Ölstroms, ein Rückschlagventil 32, ein Rückschlagventil
33, ein Versorgungsrohr 34, und eine Strömungsscheibe 35, einen Kalibrierungsanschlag
36 und eine Feder 38. Die Plattenrückschlagventile 32, 33 sind axial in dem Kolben
30 angeordnet und weisen entgegengesetzte Öffnungsrichtungen auf. Sie liegen an einer
Vertiefung von dem Kolben 30, der Strömungsscheibe 35 oder einer separaten Rückschlagventilscheibe
904 als Alternative an (siehe Fig. 8). Eine weitere, nicht gezeigte Alternative sieht
vor, die Rückschlagventile 32, 33 auf dem Versorgungsrohr 34 axial verschieblich anzuordnen,
welches radiale Versorgungsbohrungen zwischen den Rückschlagventilen aufweist.
[0013] Fig. 2 stellt das Ölsteuerventil 100 mit einem Hub von 0 mm (Startposition) dar.
In der Startposition führen die beiden Plattenrückschlagventile zur Rückführung von
Öl durch Nockenmoment von A nach B. Zur hydraulischen Versorgung des Nockenwellenverstellers
sind mehrere Verbindungen A, B, P, T1 (in der Mitte des Ventilgehäuses 10 positioniert),
T2 (an dem linken Ende positioniert) vorgesehen.
[0014] Fig. 3 stellt das Ölsteuerventil 100 mit einem Hub von 1,5 mm (Mitten- oder Halteposition)
dar. In der Mittenposition sperren die Kolbenstege A und B zum Halten der Nockenwellenverstellerposition.
In der Mittenposition gibt es keine Rückführung und keinen Ausstoß.
[0015] Fig. 4 stellt das Ölsteuerventil 100 mit einem Hub von 3 mm (Endposition) dar. In
der Endposition führen die beiden Plattenrückschlagventile zur Rückführung von Öl
durch Nockenmoment von B zu A.
[0016] Fig. 5 stellt eine Symbolansicht des Ölsteuerventils 100 in verschiedenen Positionen
dar. Der rechte Bereich der Symbolansicht, die in Fig. 5 dargestellt wird, stellt
einen Fluidstrom durch das Ölsteuerventil 100 gemäß einer Startposition (ersten Position),
die in Fig. 2 dargestellt wird, dar. Der Mittenbereich der in Fig. 5 dargestellten
Symbolansicht stellt einen Fluidstrom durch das Ölsteuerventil 100 gemäß einer Mittenposition
(zweiten Position), die in Fig. 3 dargestellt wird, dar. Der linke Bereich der Symbolansicht,
die in Fig. 5 dargestellt wird, stellt einen Fluidstrom durch das Ölsteuerventil 100
gemäß einer Endposition (dritten Position), die in Fig. 4 dargestellt wird, dar.
[0017] In der Startposition gemäß Fig. 2 wird der zweite Arbeitsanschluss B mit Hydraulikfluid
beaufschlagt. Dies bedeutet, dass das Hydraulikfluid von der ersten Versorgungsanschluss
P durch einen Innenraum 11 des Ventilgehäuses 10, das Versorgungsrohr 34 und eine
erste Durchströmungsöffnung 13 des Kolbens 30 strömt, wodurch eine zweite Verbindungsöffnung
15 des Ventilgehäuses 10, die mit dem zweiten Arbeitsanschluss B verbunden ist, freigegeben
wird. Weiterhin kann Hydraulikfluid von dem ersten Arbeitsanschluss A zumindest zum
Teil durch eine erste Verbindungöffnung 17 des Ventilgehäuses 10, eine zweite Durchströmungsöffnung
19 (A1) des Kolbens 30, die Strömungsscheibe 35 strömen und durch Öffnen des am weitesten
rechts befindlichen Rückschlagventils 33 kann das Hydraulikfluid von einem Innenraum
21 des Kolbens 30 in die erste Durchströmungsöffnung 13 strömen. Von dort aus strömt
das Hydraulikfluid durch die zweite Verbindungsöffnung 15 in den zweiten Arbeitsanschluss
B. Der zusätzliche Teil des Fluids, der aus dem ersten Arbeitsanschluss A herausströmt,
strömt durch die Öffnung 17 und einen ersten Ablasskanal 23 des Kolbens 30 in eine
dritte Verbindungsöffnung 25, die einer Tankverbindung T1 zugeordnet ist, direkt neben
der ersten Verbindungsöffnung 17 in dem Ventilgehäuse 10.
[0018] In der Mitten- oder Halteposition gemäß Fig. 3 werden die Ströme aufgrund der Position
der Stege 27, 29 des Kolbens 30 blockiert. Die Stege 27, 29 weisen einen unterschiedlichen
Außendurchmesser auf, wodurch ein Druckausgleich des Kolbens 30 erfolgen kann.
[0019] In der Endposition gemäß Fig. 4 wird der erste Arbeitsanschluss A mit Hydraulikfluid
beaufschlagt. Das bedeutet, dass das Hydraulikfluid von der ersten Versorgungsanschluss
P durch den Innenraum 11 und das Versorgungsrohr 34 in den Innenraum 21 des Kolbens
30 und die erste Durchströmungsöffnung 13 strömt, wodurch die erste Verbindungsöffnung
17, die mit dem ersten Arbeitsanschluss A verbunden ist, freigegeben wird. Weiterhin
kann Hydraulikfluid von dem zweiten Arbeitsanschluss B zumindest zum Teil durch die
zweite Verbindungsöffnung 15, eine dritte Durchströmungsöffnung 31 (B1) des Kolbens
30 strömen und durch Öffnen des am weitesten links befindlichen Rückschlagventils
32 kann das Hydraulikfluid in den Innenraum 21 in die erste Durchströmungsöffnung
13 strömen. Von dort aus strömt das Hydraulikfluid durch die erste Verbindungsöffnung
17 in den ersten Arbeitsanschluss A. Der zusätzliche Teil des Fluids, der aus dem
zweiten Arbeitsanschluss B herausströmt, strömt durch die Öffnung 15 und einen zweiten
Ablasskanal 39 des Kolbens 30 in eine vierte Verbindungöffnung 37 des Ventilgehäuses
10, die der Tankverbindung T2 auf der linken Seite zugeordnet ist. Fig. 6 zeigt eine
beispielhafte Kolbenanordnung 26. Eine Laserschweißung 702 ist eine 360-Grad-Schweißung
zum Halten des Kolbens 30 und des Kalibrierungsanschlags 36 in Position und gegen
Auslauf abgedichtet. Eine Schweißung oder Pressverbindung 704 zum Sichern des Versorgungsrohrs
34. Einige der Teile können aus gestanzten oder tiefgezogenen Teilen 706 hergestellt
sein. Das Versorgungsrohr 34 und die Strömungsscheibe 35 können einstückig aus Kunststoff
hergestellt sein. Die Strömungsscheibe 35 wird zur Ölabdichtung leicht in den Kolben
30 gepresst (Pressverbindung 708). Das Halten kann durch einen geschweißten Anschlag
erfolgen.
[0020] Fig. 7 stellt eine weitere beispielhafte Kolbenanordnung dar. Die Kolbenanordnung
(die gelegentlich als Kolben bezeichnet wird) umfasst einen alternativen Kolben, der
leichter maschinell auszuarbeiten und ohne eine Grundbohrung leichter zu reinigen
ist. Der Kolben 30 gemäß Fig. 7 ist ein Hohlkolben mit zwei offenen Enden. Eine Scheibe
40 ist in dem Kolben 30 fixiert und dichtet den Innenraum 21 an dem linken Ende ab.
[0021] Fig. 8 stellt eine Ansicht eines Ölsteuerventils 1000 für einen Nockenwellenversteller
eines Verbrennungsmotors gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung im zusammengebauten
Zustand dar. Das Ölsteuerventil umfasst ein mittiges Ventilgehäuse 10, eine Feder
12, eine Kalibrierungskappe 14, eine Feder 16, ein Rückschlagventil 18, eine Strömungsscheibe
20, ein Zufuhrfilter 22, einen Sicherungsring 24, eine Kolbenanordnung 26, einen Kolben
30 mit Stegen zum Sperren des Ölstroms und Nuten zum Gestatten des Ölstroms, Rückschlagventile
32 und 33, eine Feder 38, eine Scheibe 902, eine Rückschlagventilscheibe 904 und ein
Rückschlagventilrohr 43. Dieses Ölsteuerventil 1000 weist eine alternative Kolbenanordnung
26, die die Rückschlagventile 32, 33 hält, auf. Der Innendurchmesser des Kolbens 30
ist leichter maschinell auszuarbeiten, wodurch eine weniger kostenintensive Kolbenanordnung
26 bereitgestellt wird.
[0022] Fig. 9, Fig. 10, Fig. 12 und Fig. 13 stellen Positionen auf beiden Seiten der "Halte"-Position
(nicht Ausstoß) von Fig. 11 dar. Die Positionen, die in Fig. 9 und Fig. 13 gezeigt
werden, stellen die Tanköffnung an beiden Enden des Hubs dar. Dieser Vorgang ist insbesondere
bei Vierzylinderanwendungen von Vorteil, wo eine Rückführung durch Nockenmoment für
eine Verstellgeschwindigkeit bei niedriger Motordrehzahl von Vorteil ist und eine
Öldruckbetätigung für eine Verstellgeschwindigkeit bei hoher Motordrehzahl von Vorteil
ist. Diese Funktion kann verschiedenen Kolbenkonstruktionen hinzugefügt werden.
[0023] Fig. 9 stellt das Ölsteuerventil 1000 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung
mit einem Hub von 0 mm (Start- oder erste Position) dar. In der ersten Position strömt
Hydraulikfluid von einem Versorgungsanschluss P durch eine Kolbenverlängerung 41,
die in der Kalibrierungskappe 14 geführt wird, das Rückschlagventilrohr 43, die erste
Durchströmungsöffnung 13 des Kolbens und die zweite Verbindungöffnung 15 zu dem zweiten
Arbeitsanschluss B. Das rechte Ende des Rückschlagventilrohrs 43 ist in einer Vertiefung
51 des Kolbens 30 positioniert. Das Plattenrückschlagventil 33 öffnet sich für eine
Rückführung von Öl durch Nockenmoment von A zu B über die erste Verbindungsöffnung
17, die zweite Durchströmungsöffnung 19, die Öffnungen 45 des Rückschlagventilrohrs
43 (siehe gepunktete Linien in Fig. 9), den Innenraum 21, die erste Durchströmungsöffnung
13 zu der zweiten Verbindungsöffnung 15. Zur hydraulischen Versorgung des Nockenwellenverstellers
sind mehrere Verbindungen A, B, P, T1 (direkt neben der Verbindung A in dem Ventilgehäuse
10 positioniert), T2 (an dem linken Ende des Ventilgehäuses 10 positioniert) vorgesehen.
T1 ist geöffnet, wodurch ein Fluidstrom von A über einen Steg 47 am rechten Ende zu
der dritten Verbindungsöffnung 25 und T1 gestattet wird.
[0024] Fig. 10 stellt das Ölsteuerventil 1000 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung
mit einem Hub von 0,6 mm (zweite Position) dar. In der zweiten Position führt das
Plattenrückschlagventil 33 zur Rückführung von Öl durch Nockenmoment von A zu B. Im
Gegensatz zu der ersten Position gemäß Fig. 9 wird der Fluidstrom zu der dritten Verbindungsöffnung
25 und somit T1 durch den Steg 47 am rechten Ende des Kolbens 30 verschlossen.
[0025] Fig. 11 stellt das Ölsteuerventil 1000 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung
mit einem Hub von 1,5 mm (Mitten- oder Halteposition) dar. In dieser Position sperren
die Kolbenstege 27, 29 A und B zum Halten der Nockenwellenverstellerposition. In der
Mitten- oder Halteposition gibt es keine Rückführung.
[0026] Fig. 12 stellt das Ölsteuerventil 1000 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung
mit einem Hub von 2,7 mm (vierte Position) dar. In der vierten Position führen die
Plattenrückschlagventile 32 zur Rückführung von Öl durch Nockenmoment von B zu A.
T2 wird durch einen Steg 49 am linken Ende des Kolbens 30 verschlossen.
[0027] Fig. 13 stellt das Ölsteuerventil 1000 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung
mit einem Hub von 3,2 mm (Endposition) dar. In der Endposition strömt Hydraulikfluid
von dem Versorgungsanschluss P durch eine Kolbenverlängerung 41, das Rückschlagventilrohr
43, die erste Durchströmungsöffnung 13 des Kolbens und die erste Verbindungsöffnung
17 zu dem ersten Arbeitsanschluss A. Das Plattenrückschlagventil 32 öffnet sich zur
Rückführung von Öl durch Nockenmoment von B zu A über die zweite Verbindungsöffnung
15, die dritte Durchströmungsöffnung 31, das Rückschlagventil 32, den Innenraum 21,
die erste Durchströmungsöffnung 13 zu der ersten Verbindungsöffnung 17. T2 ist geöffnet,
wodurch ein Fluidstrom von B über den Steg 49 am linken Ende zu der vierten Verbindungsöffnung
37 und T2 gestattet wird.
[0028] Fig. 14 stellt eine Symbolansicht des Ölsteuerventils 1000 gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung in verschiedenen Positionen dar. Der am weitesten rechts befindliche
Bereich der Symbolansicht, die in Fig. 14 dargestellt wird, stellt einen Fluidstrom
durch das Ölsteuerventil 1000 gemäß einer ersten Position, die in Fig. 9 dargestellt
wird, dar. Der Bereich neben dem am weitesten rechts befindlichen Bereich der Symbolansicht,
die in Fig. 14 dargestellt wird, stellt einen Fluidstrom durch das Ölsteuerventil
1000 gemäß einer zweiten Position, die in Fig. 10 dargestellt wird, dar. Der mittlere
Bereich der Symbolansicht, die in Fig. 14 dargestellt wird, stellt einen Fluidstrom
durch das Ölsteuerventil 1000 gemäß einer Mittenposition (dritten Position), die in
Fig. 11 dargestellt wird, dar. Der Bereich links von dem mittleren Bereich der Symbolansicht,
die in Fig. 14 dargestellt wird, stellt einen Fluidstrom durch das Ölsteuerventil
1000 gemäß einer vierten Position, die in Fig. 12 dargestellt wird, dar. Der am weitesten
links befindliche Bereich der Symbolansicht, die in Fig. 14 dargestellt wird, stellt
einen Fluidstrom durch das Ölsteuerventil 1000 gemäß einer fünften (End- oder letzten)
Position, die in Fig. 13 dargestellt wird, dar.
[0029] In dieser Startposition wird der zweite Arbeitsanschluss B mit Hydraulikfluid beaufschlagt.
Das bedeutet, dass das Hydraulikfluid von der ersten Versorgungsanschluss P durch
einen Innenraum und die erste Durchströmungsöffnung strömt, wodurch die zweite Verbindungsöffnung,
die mit dem zweiten Arbeitsanschluss B verbunden ist, freigegeben wird. Das Weiteren
kann Hydraulikfluid von dem ersten Arbeitsanschluss A zumindest zum Teil durch die
erste Verbindungsöffnung strömen und durch Öffnen des am weitesten rechts befindlichen
Rückschlagventils 32 kann das Hydraulikfluid in den Innenraum in die erste Durchströmungsöffnung
strömen. Von dort aus strömt das Hydraulikfluid durch die zweite Verbindungsöffnung
in den zweiten Arbeitsanschluss B. Der zusätzliche Teil des Fluids, der aus dem ersten
Arbeitsanschluss A herausströmt, strömt durch die Öffnung in eine dritte Verbindungsöffnung,
die der Tankverbindung T1 zugeordnet ist.
[0030] Die zweite Position wirkt abgesehen davon, dass die Tankverbindung T1 geschlossen
ist, ähnlich der Startposition.
[0031] In dieser Mitten- oder Halteposition werden die Ströme blockiert.
[0032] In dieser End- oder fünften Position wird der erste Arbeitsanschluss A mit Hydraulikfluid
beaufschlagt. Dies bedeutet, dass das Hydraulikfluid von der ersten Versorgungsanschluss
P durch einen Innenraum und die zweite Durchströmungsöffnung strömt, wodurch die zweite
Verbindungsöffnung, die mit dem ersten Arbeitsanschluss A verbunden ist, freigegeben
wird. Das Weiteren kann Hydraulikfluid von dem zweiten Arbeitsanschluss B zumindest
zum Teil durch die zweite Verbindungsöffnung strömen und durch Öffnen des am weitesten
links befindlichen Rückschlagventils 32 kann das Hydraulikfluid in den Innenraum in
die erste Durchströmungsöffnung strömen. Von dort aus strömt das Hydraulikfluid durch
die erste Verbindungsöffnung in den ersten Arbeitsanschluss A. Der zusätzliche Teil
des Fluids, der aus dem zweiten Arbeitsanschluss B herausströmt, strömt durch die
Öffnung in eine vierte Verbindungsöffnung, die der Tankverbindung T2 auf der linken
Seite zugeordnet ist. Der zusätzliche Teil des Hydraulikfluids, der in die Tankverbindung
T2 auf der linken Seite strömt, strömt aus den zweiten Arbeitsanschluss B heraus.
[0033] Die vierte Position wirkt abgesehen davon, dass die Tankverbindung T2 geschlossen
ist, ähnlich der fünften Position.
[0034] Fig. 15 stellt das Ölsteuerventil 1000 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
bei der verschiedene Sicherungsverfahren verwendet werden, dar. Insbesondere kann
eine Crimpverbindung oder eine Punktschweißung an einer ersten Stelle 1702 verwendet
werden, eine Punktschweißung oder Pressverbindung kann an einer zweiten Stelle 1704
verwendet werden, eine Punktschweißung oder Pressverbindung kann an einer dritten
Stelle 1706 verwendet werden und eine Pressverbindung kann an einer vierten Stelle
1708 verwendet werden.
[0035] Die Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf, darunter dass sie kostengünstig
ist, eine gute Durchströmung mit rückgeführtem Öl aufweist und Einfachheit der Montage.
Die Kolbenanordnung kann kostengünstig hergestellt werden. Insbesondere wird der Kolben
30 maschinell ausgearbeitet, während die anderen Kolbenteile in der Kolbenanordnung
durch kosteneffizientere Verfahren, wie z. B. Stanzen oder Tiefziehen, oder beliebige
andere geeignete kosteneffiziente Verfahren hergestellt werden können und die anderen
Kolbenteile in der Kolbenanordnung aus Kunststoff oder einem beliebigen anderen geeigneten
günstigen Material oder beliebigen anderen geeigneten günstigen Materialien hergestellt
werden können.
[0036] Die gute Durchströmung mit rückgeführtem Öl tritt auf, da die axialen Rückschlagventile
18, 32, 33 gegenüber anderen Ventilen, wie z. B. Bandrückschlagventile, Verbesserungen
bei der Durchströmung gestatten. Die Erfindung erleichtert die Montage, da die Konzentrizität
des Versorgungsrohrs zu dem Kolben durch Befestigungsmittel während der Anschlagschweißung
aufrechterhalten werden kann.
[0037] Obgleich einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und ihre Vorteile genauer
beschrieben worden sind, versteht sich, dass Änderungen, Ersetzungen, Umwandlungen,
Modifikationen, Variationen, Austausche und Abänderungen daran vorgenommen werden
können, ohne von den Lehren der vorliegenden Erfindung, dem Gedanken und dem Schutzumfang
der Erfindung gemäß den anhängigen Ansprüchen abzuweichen.
1. Hydraulikventil (100, 1000) für einen Nockenwellenversteller, das Folgendes umfasst:
eine Kolbenanordnung (26), die einen Kolben (30), der in einer zentralen Öffnung eines
Ventilgehäuses (10) axial beweglich ist, umfasst; und
ein erstes Rückschlagventil (32) und ein zweites Rückschlagventil (32), die ein unbeabsichtigtes
Herausströmen eines durch die Kolbenanordnung (26) strömenden Hydraulikfluids von
einem Innenraum (21) der Kolbenanordnung (26) in einem ersten Fluidstrom durch eine
zweite Durchströmöffnung (19) des Kolbens (30) hindurch in Richtung eines ersten Arbeitsanschlusses
(A) und einem zweiten Fluidstrom durch eine dritte Durchströmöffnung (31) des Kolbens
(30) hindurch in Richtung eines zweiten Arbeitsanschlusses (B) verhindern;
wobei die Kolbenanordnung (26) eine erste Position, eine zweite Position und eine
dritte Position aufweist, wobei das Hydraulikfluid von dem ersten Arbeitsanschluss
(A) zu dem zweiten Arbeitsanschluss (B) strömt, wenn sich die Kolbenanordnung (26)
in der ersten Position befindet,
wobei das Hydraulikfluid nicht zwischen dem ersten Arbeitsanschluss (A) und dem zweiten
Arbeitsanschluss (B) strömen kann, wenn sich die Kolbenanordnung (26) in der zweiten
Position befindet,
wobei das Hydraulikfluid von dem zweiten Arbeitsanschluss (B) zu dem ersten Arbeitsanschluss
(A) strömt, wenn sich die Kolbenanordnung (26) in der dritten Position befindet,
wobei der erste Arbeitsanschluss (A) und der zweite Arbeitsanschluss (B) in Abhängigkeit
einer Position des Kolbens (30) geöffnet und geschlossen sind.
2. Hydraulikventil (100, 1000) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikventil (100, 1000) ferner einen Versorgungsanschluss (P) umfasst, der
an einem Ende des Hydraulikventils (100, 1000) angeordnet ist.
3. Hydraulikventil (100, 1000) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenanordnung (26) einen spanend bearbeiteten Kolben umfasst.
4. Hydraulikventil (100, 1000) nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenanordnung (26) andere Kolbenteile, die aus Kunststoff hergestellt sind,
umfasst.
5. Hydraulikventil (100, 1000) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die anderen Teile, die aus Kunststoff hergestellt sind, aus gestanztem oder tiefgezogenem
Kunststoff hergestellt sind.
6. Hydraulikventil (100, 1000) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den anderen Teilen, die aus Kunststoff hergestellt sind, um ein Versorgungsrohr
(34) und eine Strömungsscheibe (35) handelt.
7. Hydraulikventil (100, 1000) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (30) durch externe Betätigung positioniert wird.
8. Hydraulikventil (100, 1000) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit Druck beaufschlagtes Hydraulikfluid in ein Ende des Hydraulikventils (100,
1000) eintritt, wobei die resultierende Druckkraft auf den Kolben (30) durch einen
Differenzialbereich des Kolbens (30) ausgeglichen wird.
9. Hydraulikventil (100, 1000) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rückschlagventil (32) und das zweite Rückschlagventil (32) eine Rückführung
von Hydraulikfluid durch Nockenmoment ermöglichen.
10. Hydraulikventil (100, 1000) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rückschlagventil (32) und das zweite Rückschlagventil (33) axial in dem
Kolben (30) angeordnet sind und entgegengesetzte Öffnungsrichtungen aufweisen.
11. Hydraulikventil (100, 1000) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikventil (100, 1000) ein Ölsteuerventil ist.
12. Hydraulikventil (100, 1000) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikventil (100, 1000) ein Verbrennungsmotorölsteuerventil ist.
13. Hydraulikventil (100, 1000) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenanordnung (26) eine erste zusätzliche Position und eine zweite zusätzliche
Position aufweist, wobei sich die erste zusätzliche Position zwischen der ersten Position
und der zweiten Position befindet und wobei sich die zweite zusätzliche Position zwischen
der zweiten Position und der dritten Position befindet,
wobei das Hydraulikfluid von dem ersten Arbeitsanschluss (A) zu dem zweiten Arbeitsanschluss
(B) strömt, wenn sich die Kolbenanordnung (26) in der ersten zusätzlichen Position
befindet, und
wobei das Hydraulikfluid von dem zweiten Arbeitsanschluss (B) zu dem ersten Arbeitsanschluss
(A) strömt, wenn sich die Kolbenanordnung (26) in der zweiten zusätzlichen Position
befindet.
14. Hydraulikventil (100, 1000) nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikventil (100, 1000) ferner Folgendes umfasst:
wenigstens eine Tankverbindung (T1, T2), wobei die Tankverbindung (T1 bzw. T2) geöffnet
ist, wenn sich die Kolbenanordnung (26) in der ersten Position oder der dritten Position
befindet, und
wobei die Tankverbindung (T1 bzw. T2) geschlossen ist, wenn sich die Kolbenanordnung
(26) in der ersten zusätzlichen Position, der zweiten Position oder der zweiten zusätzlichen
Position befindet.
15. Hydraulikventil (100, 1000) für einen Nockenwellenversteller, das Folgendes umfasst:
eine Kolbenanordnung (26), die einen Kolben (30), der in einer zentralen Öffnung eines
Ventilgehäuses (10) des Hydraulikventils (100, 1000) axial beweglich ist, umfasst;
und
ein erstes Rückschlagventil (32) und ein zweites Rückschlagventil (33), die ein unbeabsichtigtes
Herausströmen eines durch die Kolbenanordnung (26) strömenden Hydraulikfluids von
einem Innenraum (21) der Kolbenanordnung (26) in einem ersten Fluidstrom durch eine
zweite Durchströmöffnung (19) des Kolbens (30) hindurch in Richtung eines ersten Arbeitsanschlusses
(A) und einem zweiten Fluidstrom durch eine dritte Durchströmöffnung (31) des Kolbens
(30) hindurch in Richtung eines zweiten Arbeitsanschlusses (B) verhindern;
wobei die Kolbenanordnung (26) eine erste Position, eine zweite Position, eine dritte
Position, eine vierte Position und eine fünfte Position aufweist,
wobei das Hydraulikfluid von dem ersten Arbeitsanschluss (A) zu dem zweiten Arbeitsanschluss
(B) strömt, wenn sich die Kolbenanordnung (26) in der ersten Position oder der zweiten
Position befindet, wobei das Hydraulikfluid nicht zwischen dem ersten Arbeitsanschluss
(A) und dem zweiten Arbeitsanschluss (B) strömen kann, wenn sich die Kolbenanordnung
(26) in der dritten Position befindet,
wobei das Hydraulikfluid von dem zweiten Arbeitsanschluss (B) zu dem ersten Arbeitsanschluss
(A) strömt, wenn sich die Kolbenanordnung (26) in der vierten Position oder der fünften
Position befindet,
wobei der erste Arbeitsanschluss (A) und der zweite Arbeitsanschluss (B) in Abhängigkeit
einer Position der Kolbenanordnung geöffnet und geschlossen sind.
16. Hydraulikventil (100, 1000) nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikventil (100, 1000) ferner Folgendes umfasst:
eine Tankverbindung (T1, T2),
wobei die Tankverbindung (T1, T2) geöffnet ist, wenn sich die Kolbenanordnung (26)
in der ersten Position oder der fünften Position befindet, und
wobei die Tankverbindung (T1, T2) geschlossen ist, wenn sich die Kolbenanordnung (26)
in der zweiten Position, der dritten Position oder der vierten Position befindet.