DE102009048753B4

DE102009048753B4 - Ringfilter

Info

Publication number: DE102009048753B4
Application number: DE102009048753.0A
Authority: DE
Inventors: Jens Hoppe; Markus Kinscher
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-10-08
Filing date: 2009-10-08
Publication date: 2021-01-21
Anticipated expiration: 2029-10-09
Also published as: DE102009048753A1; US20110084018A1

Abstract

Ringfilter (2) mit einem Rahmen (10) und einem Filtergewebe (11),- wobei der Rahmen (10) zwei axial zueinander beabstandete ringförmige Rahmenelemente (12) aufweist, die mittels Querstreben (13) miteinander verbunden sind,- wobei zwischen den Rahmenelementen (12) und den Querstreben (13) das Filtergewebe (11) angeordnet ist,- wobei der Rahmen (10) zwei sich in Umfangsrichtung gegenüberstehende offene Enden (14) aufweist und- wobei das erste Rahmenelement (12) an zumindest zwei in Umfangsrichtung zueinander beabstandeten Punkten (16) eine minimale radiale Dicke (dmin) aufweist, wobei an diesen Punkten (16) die radialen Dicken (dmin) gleich groß ausgebildet sind und wobei das zweite Rahmenelement (12) identisch zu dem ersten Rahmenelement (12) ausgebildet ist,- dadurch gekennzeichnet, dass die Punkte (16) minimaler radialer Dicke (dmin) mehrere in Umfangsrichtung der Rahmenelemente (12) beabstandete Kreisbögen (17) ausbilden, wobei der Rahmen (10) des Ringfilters (2) mittels einer Vorspannung in Position gehalten wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Ringfilter mit einem Rahmen und einem Filtergewebe, wobei der Rahmen zwei axial zueinander beabstandete ringförmige Rahmenelemente aufweist, die mittels Querstreben miteinander verbunden sind, wobei zwischen den Rahmenelementen und den Querstreben das Filtergewebe angeordnet ist und wobei der Rahmen zwei sich in Umfangsrichtung gegenüberstehende offen Enden aufweist. Das erste Rahmenelement weist an zumindest zwei in Umfangsrichtung zueinander beabstandeten Punkten (16) eine minimale radiale Dicke (dmin) auf, wobei an diesen Punkten die radialen Dicken (dmin) gleich groß ausgebildet sind und wobei das zweite Rahmenelement identisch zu dem ersten Rahmenelement ausgebildet ist.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Ringfilter finden beispielsweise Einsatz um hydraulische Wegeventile vor Verschmutzungen zu schützen, die sich in dem durch das Wegeventil fließenden Druckmittel befinden. Ein derartiges Wegeventil mit einem Ringfilter ist beispielsweise aus der DE 100 27 080 A1 bekannt. Das hydraulische Wegeventil weist ein im Wesentlichen zylindrisch ausgebildetes Ventilgehäuse auf, an dessen Außenmantelfläche drei Ringnuten ausgebildet sind, die als Druckmittelanschlüsse dienen. In den Ringnuten ist jeweils ein Ringfilter angeordnet. Die Ringfilter weisen jeweils einen Rahmen aus einem elastischen Kunststoff und ein Filtergewebe auf. Der Rahmen eines Ringfilters besteht aus zwei axial zueinander versetzt angeordneten, in Umfangsrichtung des Ringfilters verlaufenden, ringförmigen Rahmenelementen die mittels Querstreben miteinander verbunden sind. Zwischen den Rahmenelementen und den Querstreben ist das Filtergewebe angeordnet, durch das das Druckmittel zu den hydraulischen Anschlüssen gelangen kann.
Der Rahmen weist zwei sich gegenüberstehende Enden auf, die mittels eines Verschlusses aneinander befestigt werden können. Während der Montage wird der Ringfilter aufgebogen, so dass sich die Enden des Rahmens voneinander entfernen. Dies wird dadurch unterstützt, dass der den offenen Enden gegenüberliegende Bereich des Rahmens an dessen Außenmantelfläche abgeflacht ist. Hierbei verringert sich die radiale Dicke der Rahmenelemente in deren Umfangsrichtung kontinuierlich bis zu einem Minimum, welches im Bereich einer Querstrebe angeordnet ist um danach wieder anzuwachsen. Anschließend wird der Ringfilter in der Ringnut des Ventilgehäuses positioniert und der Verschluss geschlossen.
Ein weiterer Ringfilter ist aus der DE 90 16 138 U1 bekannt, der sich von dem obigen Ringfilter dadurch unterscheidet, dass statt der Abflachung eine Aussparung an dem den offenen Enden gegenüberliegenden Bereich ausgebildet ist. Die Aussparung ist sowohl an den beiden Rahmenelementen als auch an einer Querstrebe in Form einer konkaven Linie ausgebildet. Somit weist die radiale Dicke des Rahmenelements und der Querstrebe wiederum ein Minimum in einem Punkt des Rahmens auf.
Die DE 10 2007 050 447 A1 zeigt einen weitren Ringfilter mit einem Rahmen und einem Filtergewebe, wobei der Rahmen zwei axial zueinander beabstandete ringförmige Rahmenelemente aufweist, die mittels Querstreben miteinander verbunden sind. Zwischen den Rahmenelementen und den Querstreben ist das Filtergewebe angeordnet, wobei der Rahmen zwei sich in Umfangsrichtung gegenüberstehende offen Enden aufweist. Auf der gegenüberliegenden Seite der offenen Enden gibt es einen Knick- bzw. Verschwenkbereich.
Einen weiteren Ringfilter zeigt die DE 10 2008 049 052 A1 . Am Außenumfang des zu einem Ring geformten Filters sind in Abständen mehrere Nuten gebildet. Der Zentriwinkel beträgt höchstens 180°.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Ringfilter vorzuschlagen, der eine erhöhte Lebensdauer aufweist.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Ringfilter mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Die Punkte minimaler radialer Dicke (dmin) bilden mehrere in Umfangsrichtung der Rahmenelemente beabstandete Kreisbögen aus, wobei der Rahmen des Ringfilters mittels einer Vorspannung in Position gehalten wird.
Der Ringfilter weist ein Filtergewebe auf, das von einem Rahmen, welcher beispielsweise aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt ist, begrenzt wird. Der in der Regel druckmittelundurchlässige Rahmen hält das Filtergewebe während des Durchflusses von Druckmittel in der gewünschten Form. Der Rahmen weist zwei sich in Umfangsrichtung erstreckende Rahmenelemente auf, die ringförmig ausgebildet und an je einer axialen Seitenfläche des Ringfilters angeordnet sind. Die Rahmenelemente sind mittels Querstreben verbunden. Der Rahmen weist im Bereich einer Querstrebe zwei offene Enden auf, die sich in Umfangsrichtung gegenüberstehen. Dabei sind Ausführungsformen denkbar in denen die offenen Enden miteinander verbunden werden können. Dazu können beispielsweise an den offenen Enden Formschlusselemente vorgesehen sein, die nach der Montage des Ringfilters ineinandergreifen. Alternativ können die Enden mittels einer Kleb- oder Schweißverbindung verbunden werden. Ebenso denkbar sind Ausführungsformen, in denen die offenen Enden nach der Montage des Ringfilters an dem Wegeventil beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei der Ringfilter mittels einer Vorspannung dessen Rahmens in Position gehalten wird.
Die Rahmenelemente weisen üblicherweise in Umfangsrichtung eine konstante radiale Dicke auf, mit Ausnahme eines geschwächten Bereichs geringerer Dicke. Dieser Bereich liegt üblicherweise den offenen Enden gegenüber und dient als vorgespanntes „Scharnier“ um den Ringfilter bei der Montage aufbiegen zu können, so dass die offenen Enden einen Abstand aufweisen um den Ringfilter beispielsweise in die Ringnut des hydraulischen Wegeventils einlegen zu können. Dabei erfolgt die Deformation fast ausschließlich in dem Punkt geringster Dicke, während die dickeren Übergangsbereiche kaum belastet werden. Um den benötigten Abstand zwischen den offenen Enden herstellen zu können ist die radiale Dicke in diesem geschwächten Punkt minimaler radialer Dicke der Rahmenelemente gering auszulegen, wodurch die Gefahr besteht, dass an diesem Punkt Beschädigungen während der Montage auftritt. Während des Betriebs des Hydraulikkreislaufes, beispielsweise eines Nockenwellenverstellers, treten periodische Druckschwankungen auf, die zu einer Bewegung des Ringfilters in der Ringnut führen. Diese Bewegungen beanspruchen wiederum die geschwächte Stelle, so dass wiederum die Gefahr einer Schädigung der Rahmenelemente besteht.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das erste Rahmenelement an zumindest zwei in Umfangsrichtung zueinander beabstandeten Punkten eine minimale radiale Dicke aufweist. Dabei sind an diesen Punkten die radialen Dicken gleich groß gewählt. Zusätzlich ist das zweite Rahmenelement identisch zu dem ersten Rahmenelement ausgebildet, so dass sich die Punkte minimaler radialer Dicke der beiden Rahmenelemente axial direkt gegenüberstehen. Somit wird während der Montage des Ringfilters dieser an mehreren Stellen aufgebogen. Statt einem vorgespannten „Scharnier“, sind mehrere vorgespannte „Scharniere“ vorgesehen, auf die sich die elastische, reversible Deformation verteilt. Somit fallen die benötigten Biegewege an den einzelnen Punkten geringer aus, als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsformen. Deshalb können diese Stellen mit größeren radialen Dicken ausgebildet werden, wodurch die Stabilität und die Lebensdauer des Rahmens deutlich erhöht werden.
Da die radiale Dicke in den geschwächten Punkten gleich groß ausgebildet sind ist sichergestellt, dass sich der Biegeweg und somit die Belastung gleichmäßig auf diese Punkte verteilt.
Somit kann die minimale radiale Dicke der Rahmenelemente deutlich größer gewählt werden, als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsformen. Die Stabilität und die Lebensdauer des Ringfilters kann somit signifikant erhöht werden.
Die Punkte minimaler radialer Dicke bilden mehrere in Umfangsrichtung der Rahmenelemente beabstandete Kreisbögen aus. In dieser Ausführungsform sind die Punkte geringerer Dicke in einem Winkelbereich zusammengefasst, so dass die Außenmantelfläche jedes Rahmenelements zwei Bereiche aufweist. Dabei verläuft die Außenmantelfläche in beiden Bereichen jeweils entlang eines Kreisbogens, wobei der Radius des Kreisbogens des geschwächten Bereichs geringer als der Radius des anderen Kreisbogens gewählt ist. Somit sind eine Vielzahl von Punkten geringerer, aber gleicher radialer Dicke realisiert, und somit die Stabilität des Ringfilters zusätzlich erhöht. Des Weiteren können mehrere geschwächte Bereiche vorgesehen sein, die in Umfangsrichtung des Ringfilters beabstandet angeordnet sind, wobei die radialen Dicken der geschwächten Bereiche identisch ausgeführt sind.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Punkte minimaler radialer Dicke in Umfangsrichtung der Rahmenelemente beabstandet zu den Querstreben angeordnet sind. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Punkte minimaler radialer Dicke ausschließlich im Bereich der Querstreben ausgebildet sind, wobei die Dicke der Querstreben der Dicke der Rahmenelemente angepasst ist. Somit ist sichergestellt, dass sich die Belastungen und Biegwinkel gleichmäßig auf die Punkte minimaler radialer Dicke verteilen und nicht durch die Querstreben beeinflusst werden.
Figurenliste
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen

1 ein hydraulisches Wegeventil mit einem erfindungsgemäßen Ringfilter in einer Draufsicht,
2 den Ringfilter aus 1 in einer perspektivischen Ansicht.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt ein hydraulisches Wegeventil 1 mit einem erfindungsgemäßen Ringfilter 2 in einer Draufsicht, am Beispiel eines als 4/3-Wegeproprtionalventils ausgeführten Wegeventils 1. Das Wegeventil 1 besteht aus einer Stelleinheit 3 und einem Ventilabschnitt 4. Derartige Wegeventile 1 werden beispielsweise zur Steuerung von hydraulischen Nockenwellenverstellern oder hydraulischen Ventilsteuerungen eingesetzt.
Der Ventilabschnitt 4 weist ein im Wesentlichen zylindrisch ausgeführtes Ventilgehäuse 5 und einen Steuerkolben 6 auf. An der Außenmantelfläche des Ventilgehäuses 5 sind mehrere Ringnuten 7 ausgebildet, die radial nach außen offen ausgeführt sind. Die Ringnuten 7 kommunizieren über in den Nutgründen ausgebildete Bohrungen 8 mit dem Inneren des im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführten Ventilgehäuses 5. Die Bohrungen 8 der Ringnuten 7 und die der elektromagnetischen Stelleinheit 3 abgewandte Öffnung 9 des Ventilgehäuses 5 dienen als Druckmittelanschlüsse A, B, P, T.
Innerhalb des Ventilgehäuses 5 ist der Steuerkolben 6 axial verschiebbar angeordnet. Durch eine geeignete axiale Positionierung des Steuerkolbens 6 relativ zum Ventilgehäuse 5 können benachbarte Druckmittelanschlüsse A, B, P, T miteinander verbunden werden.
Innerhalb der mittleren Ringnut 7 ist der Ringfilter 2 angeordnet, der sich entlang des gesamten Umfangs der Ringnut 7 erstreckt. Der in 2 vergrößert dargestellte Ringfilter 2 weist einen Rahmen 10 und ein Filtergewebe 11 (nur in 1 dargestellt) auf. Der Rahmen 10 umfasst zwei sich in Umfangsrichtung des Ventilgehäuses 5 erstreckende, ringförmige Rahmenelemente 12, die mittels axial verlaufenden Querstreben 13 miteinander verbunden sind. Zwischen den Rahmenelementen 12 und den Querstreben 13 ist das Filtergewebe 11 angeordnet. Druckmittel, welches von einer nicht dargestellten Druckmittelpumpe zu der mittleren Ringnut 7 gefördert wird, gelangt durch das Filtergewebe 11 zu deren Bohrungen 8 und damit in das Innere des Wegeventils 1, wobei im Druckmittel befindliche Fremdkörper von dem Inneren des Wegeventils 1 ferngehalten werden.
Der Rahmen 10 des Ringfilters 2 ist nicht in sich geschlossen ausgeführt, sondern weist zwei sich in Umfangsrichtung gegenüberstehende offene Enden 14 auf, die mittels Formschlussmitteln 15 miteinander verbunden werden können. Während der Montage des Ringfilters 2 in der Ringnut 7 wird der elastische Rahmen 10 aufgebogen, so dass sich der Abstand zwischen den offenen Enden 14 vergrößert. Anschließende wird der Ringfilter 2 in die Ringnut 7 eingelegt und die offenen Enden 14 mittels der Formschlussmittel 15 miteinander verbunden.
Die Rahmenelemente 12 weisen in Umfangsrichtung eine konstante radiale Dicke d auf. Lediglich in einem Bereich, der den offenen Enden 14 in radialer Richtung gegenüber liegt, weicht die radiale Dicke dmin von dem Rest der Rahmenelemente 12 ab. In diesem Bereich ist die radiale Dicke dmin der Rahmenelemente 12 an in Umfangsrichtung beabstandeten Punkten 16 geringer ausgebildet. Die radiale Dicke dmin der Rahmenelemente 12 ist in jedem dieser Punkte 16 identisch gleich groß ausgebildet. Gleichzeitig ist die radiale Dicke dmin in diesen Punkten kleiner ausgeführt, als an jedem anderen Punkt der Rahmenelemente 12. In der dargestellten Ausführungsform liegen die Punkte 16 in einem Bereich, der einen Kreisbogen 17 beschreibt, deren Radius kleiner ist, als der Radius des Kreisbogens 18, die durch den Rest der Rahmenelemente 12 beschrieben wird. Dabei sind die Bereiche minimaler radialer Dicke dmin an beiden Rahmenelementen 12 identisch ausgebildet, d.h. die Erstreckung und die Position in Umfangsrichtung sind identisch. Somit stehen sich diese Bereiche in axialer Richtung direkt gegenüber. Darüber hinaus sind die Bereiche zwischen zwei Querstreben 13 ausgebildet.
Wird der Ringfilter 2 aufgebogen, so erfolgt dies ausschließlich an den Punkten 16 minimaler radialer Dicke dmin, und somit in dem Bereich der den Kreisbogen 17 mit kleinerem Radius beschreibt. Da die radiale Dicke dmin über den gesamten Bereich gleich groß ist, verteilt sich die durch die Biegung erzeugte Spannung gleichmäßig auf den gesamten Bereich. Somit treten im Gegensatz zu den im Stand der Technik beschriebenen Ringfiltern 2 keine Spannungsspitzen an einem einzigen Punkt auf. Des Weiteren kann die minimale radiale Dicke dmin größer als bei den im Stand der Technik beschriebenen Ringfiltern 2 gewählt werden, da sich die Verformung auf mehrere Punkte 16 der Rahmenelemente 12 verteilt. Somit erhöht sich die Stabilität des Ringfilters 2, wobei gleichzeitig die Belastung in den Punkten 16 minimaler radialer Dicke dmin sinkt. Dabei ist durch die Anordnung der Punkte 16 zwischen den Querstreben 13 sichergestellt, dass sich die Spannung gleichmäßig verteilt. Alternativ können die Punkte 16 ausschließlich im Bereich der Querstreben 13 angeordnet sein, wobei die radialen Dicken der Querstreben 13 im Bereich der Punkte 16 minimaler Dicke dmin ebenfalls diese Dicke dmin aufweisen. Darüber können an einem Rahmenelement 12 auch mehrere Bereiche minimaler radialer Dicke dmin vorgesehen sein, die in Umfangsrichtung zueinander beabstandet angeordnet sind.
Bezugszeichenliste

1: Wegeventil
2: Ringfilter
3: Stelleinheit
4: Ventilabschnitt
5: Ventilgehäuse
6: Steuerkolben
7: Ringnut
8: Bohrung
9: Öffnung
10: Rahmen
11: Filtergewebe
12: Rahmenelement
13: Querstrebe
14: offenes Ende
15: Formschlussmittel
16: Punkt
17: Kreisbogen
18: Kreisbogen
d: radiale Dicke
dmin: minimale radiale Dicke
A: erster Arbeitsanschluss
B: zweiter Arbeitsanschluss
P: Zulaufanschluss
T: Ablaufanschluss

Claims

Ringfilter (2) mit einem Rahmen (10) und einem Filtergewebe (11), - wobei der Rahmen (10) zwei axial zueinander beabstandete ringförmige Rahmenelemente (12) aufweist, die mittels Querstreben (13) miteinander verbunden sind, - wobei zwischen den Rahmenelementen (12) und den Querstreben (13) das Filtergewebe (11) angeordnet ist, - wobei der Rahmen (10) zwei sich in Umfangsrichtung gegenüberstehende offene Enden (14) aufweist und - wobei das erste Rahmenelement (12) an zumindest zwei in Umfangsrichtung zueinander beabstandeten Punkten (16) eine minimale radiale Dicke (dmin) aufweist, wobei an diesen Punkten (16) die radialen Dicken (dmin) gleich groß ausgebildet sind und wobei das zweite Rahmenelement (12) identisch zu dem ersten Rahmenelement (12) ausgebildet ist, - dadurch gekennzeichnet, dass die Punkte (16) minimaler radialer Dicke (dmin) mehrere in Umfangsrichtung der Rahmenelemente (12) beabstandete Kreisbögen (17) ausbilden, wobei der Rahmen (10) des Ringfilters (2) mittels einer Vorspannung in Position gehalten wird.
Ringfilter (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Punkte (16) minimaler radialer Dicke (dmin) in Umfangsrichtung der Rahmenelemente (12) beabstandet zu den Querstreben (13) angeordnet sind.
Ringfilter (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Punkte (16) minimaler radialer Dicke ausschließlich im Bereich der Querstreben (13) ausgebildet sind, wobei die Dicke der Querstreben (13) der Dicke der Rahmenelemente (12) angepasst ist.