DE102011075043B4

DE102011075043B4 - Dichtung für Schaltventile

Info

Publication number: DE102011075043B4
Application number: DE102011075043.6A
Authority: DE
Inventors: Calin Petru Itoafa
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-05-02
Filing date: 2011-05-02
Publication date: 2023-04-13
Anticipated expiration: 2031-05-03
Also published as: WO2012150048A1; US20140041609A1; DE102011075043A1; CN103477039B; CN103477039A; US9004032B2

Abstract

Schaltventil für eine Hydraulikeinheit, mit einem Ventilkörper (3), der in einem Gehäuseteil (2) axial verschiebbar geführt und mittels einer Dichtung gegenüber dem Gehäuseteil (2) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung als Flachdichtelement (10) mit einem metallischen, scheibenförmigen Grundkörper (12) ausgebildet ist, welcher eine zumindest teilweise Umhüllung aus einem elastischen Werkstoff (13) aufweist, wobei dieses Flachdichtelement (10) den Ventilkörper (3) umschließt und dichtend mit einer Axialfläche (9) des Gehäuseteils (2) in Wirkverbindung steht.

Description

Schaltventil für eine Hydraulikeinheit, insbesondere Schnellschaltventil für eine Hydraulikeinheit eines hydraulisch variablen Ventiltriebes einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit einem Ventilkörper, der in einem Gehäuseteil axial verschiebbar geführt und mittels einer Dichtung gegenüber dem Gehäuseteil abgedichtet ist.
Hintergrund der Erfindung
Eine Hydraulikeinheit mit einem gattungsgemäßen Schaltventil ist aus der DE 10 2009 011 983 A1 bekannt. Bei derartigen, so genannten druckausgeglichenen Schaltventilen ist es allgemein bekannt, im Gehäuseteil eine Nut einzuarbeiten, in der ein Dichtring eingesetzt ist, der gegenüber dem Ventilkörper die Dichtung übernimmt. Dichtringe verschiedener Arten und Formen sind aus dem Katalog der Fa. Kölbel Vertriebs GmbH, 93055 Regensburg aus dem Jahre 2010 bekannt.
Insbesondere bei einer Hydraulikeinheit, bei der das Schaltventil mit hoher Frequenz angesteuert wird, besteht das Problem, dass starr in der Nut eingesetzte Dichtungsringe entweder eine zu hohe Reibung haben und die Bewegung des Ventilkörpers behindert oder dass andererseits die Dichtheit nicht dauerhaft sichergestellt ist.
Aus der WO 02/ 025 150 A1 ist ein Schaltventil mit einem flexiblen, ringförmigen Dichtelement um den Ventilkörper bekannt, welches eine Relativbewegung des Innendurchmessers gegenüber dem Außendurchmesser zulässt.
Die DE 10 2008 048 514 A1 offenbart ein Schaltventil mit einer als Dünnschicht verlaufenden Dichtung, welche an der Außenmantelfläche des Ventilschließglieds, bzw. an einem Metallringeinsatz im Ventilschließglied, angebracht ist.
Aus der EP 2 017 439 A1 ist ein Schaltventil mit einem Dichtelement bekannt, welches an der Axialfläche des scheibenförmigen Grundkörpers angeordnet ist.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Schaltventil mit Dichtung zur Verfügung zu stellen, das die geschilderten Nachteile vermeidet und eine dauerhafte Abdichtung, auch bei hohen Schaltfrequenzen, sicherstellt. Dies soll mit einfachen, kostengünstigen Mitteln erfolgen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Dichtung als Flachdichtelement ausgeführt ist, wobei dieses aus einem zumindest teilweise mit einem elastischen Werkstoff umhüllten metallischen, scheibenförmigen Grundkörper ausgebildet ist, welcher den Ventilkörper dichtend umschließt und dichtend mit einer Axialfläche des Gehäuseteils und insbesondere mit dessen Stirnfläche in Wirkverbindung steht.
Dabei zentriert sich das Flachdichtelement am Ventilkörper und stellt sich an der Axialfläche des Gehäuseteils entsprechend radial ein. Es handelt sich also mit anderen Worten um eine radial schwimmende Anordnung des Flachdichtelements an der Axialstirnfläche des Gehäuseteils, wodurch eine wirksame und verschleißarme Abdichtung zwischen Axialfläche und Gehäuseteil sichergestellt ist.
Das Flachdichtelement ist vorzugweise aus einem elastomeren Werkstoff, einem Fluor-Kunststoff, hergestellt. Da diese Werkstoffgruppen eine Vielzahl von Einzelelastomeren bzw. Einzelfluorkunststoffen beinhalten, ist es leicht möglich, den entsprechenden Werkstoff passend zu der Betriebstemperatur, der Ölsorte und der Reibkoeffizienten auszuwählen.
Die Umhüllung ist in vorteilhafter Weise an dem dem Ventilkörper zugewandten Innenbereich und zumindest teilweise an der der Axialfläche zugewandten Seite des scheibenförmigen Grundkörpers angebracht.
Ein derartiges Flachdichtelement ist vorzugweise für ein Schaltventil geeignet, bei dem der Ventilkörper eine außerhalb des Gehäuseteils angeordnete Dichtfläche aufweist, die mit einer Gegenfläche an einem Sitzring einen Ventilsitz, vorzugsweise einen kegeligen Ventilsitz, bildet, wobei das Flachdichtelement an der Stirnfläche des Gehäuseteils angeordnet ist. Das Flachdichtelement ist dabei vorzugsweise von einer sich am Sitzring abstützenden Feder belastet, die das Flachdichtelement gegen die Stirnfläche drückt, wobei sich die Feder auf der Seite des Flachdichtelements abstützt, die der Umhüllung mit elastischem Werkstoff abgewandt ist. Dabei wird die Flachdichtung dichtend auf der Stirnfläche gehalten und nur so fest durch die Feder angedrückt, dass die Dichtheit trotz radialer Nachgiebigkeit gegeben ist.
Da die Funktion des Schaltventils durch das Öffnen und Schließen und die Dichtheit am Ventilsitz gegeben ist, ist zur Vermeidung von Doppelpassungen der Gleitsitz des Ventilkörpers im Gehäuseteil so groß gewählt, dass die Dichtheit am Ventilsitz immer gegeben ist. Das vorgeschlagene Flachdichtelement ist dabei in der Lage sich radial entsprechend einzustellen. Des Weiteren ist auch die Dichtfläche an der Stirnfläche des Flachdichtelements in Achsrichtung des Ventilkörpers gesehen verhältnismäßig gering, so dass auch ein Kippen des Ventilkörpers im Gehäuseteil für die Dichtfunktion unschädlich ist.
Figurenliste
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist.
Es zeigen:

1 einen Längsschnitt durch ein Schaltventil mit Schnitt durch das Flachdichtelement und
2: einen Schnitt durch das Flachdichtelement in erheblich vergrößertem Maßstab.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den 1 und 2 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 allgemein ein Schnellschaltventil bezeichnet, das ein Gehäuseteil 2 aufweist, in dem ein Ventilkörper 3 axial verschiebbar geführt ist, der sich einerseits an einer Druckfeder 4 abstützt und andererseits von einem nicht näher dargestellten Steuerelement 5 beherrscht ist. Der Ventilkörper 3 ist im Wesentlichen topfförmig ausgebildet und weist an seinem ringförmigen Ende eine Dichtfläche 6 auf, die einer Gegenfläche 7 zugeordnet ist, wobei die Gegenfläche 7 Bestandteil eines Sitzringes 8 ist, der ebenfalls am Schnellschaltventil 1 festgelegt ist. Das Gehäuseteil 2 weist eine dem Sitzring 8 zugewandte, axiale Stirnfläche 9 auf, an der ein allgemein mit 10 bezeichnetes Flachdichtelement anliegt, das von einer Feder 11, die sich am Sitzring 8 abstützt, gegen die Stirnfläche 9 gedrückt wird. Die Federkraft ist dabei so abgestimmt, dass einerseits die Dichtheit zwischen Flachdichtelement 10 und Stirnfläche 9 sichergestellt ist, andererseits aber nicht so groß ist, dass sich das Flachdichtelement 10 nicht radial an der Stirnfläche 9 einstellen kann. Das Flachdichtelement 10 weist einen Grundkörper 12 auf, der scheibenförmig ausgebildet und aus Metall hergestellt ist. Der Grundkörper 12 ist an seinem Innenbereich und an einer Seitenfläche von einem elastischen Werkstoff 13 umschlossen, der vorzugsweise aus der Gruppe der elastomeren Werkstoffe oder Fluor-Kunststoffen ausgewählt und auf dem Grundkörper 12 aufgespritzt oder auf vulkanisiert ist.
Dadurch, dass das Flachdichtelement 10 auf seiner Innenseite, die dem Ventilkörper 3 zugewandt ist, einen Radius aufweist, also rund ausgeführt ist, ergibt sich am Außenmantel des Ventilkörpers 3 eine optimale Abdichtung, die auch unempfindlich gegen Verkanten ist.
Das Flachdichtelement 10 kann sich auf der Stirnfläche 9 entsprechend der kegelförmig ausgeführten Dichtfläche 6 und der entsprechend kegelförmig ausgebildeten Gegenfläche 7 radial einstellen, so dass eine optimale Dichtung gegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: Schnellschaltventil
2: Gehäuseteil
3: Ventilkörper
4: Druckfeder
5: Steuerelement
6: Dichtfläche
7: Gegenfläche
8: Sitzring
9: Axialfläche / Stirnfläche
10: Flachdichtelement
11: Feder
12: Grundkörper
13: elastischer Werkstoff

Claims

Schaltventil für eine Hydraulikeinheit, mit einem Ventilkörper (3), der in einem Gehäuseteil (2) axial verschiebbar geführt und mittels einer Dichtung gegenüber dem Gehäuseteil (2) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung als Flachdichtelement (10) mit einem metallischen, scheibenförmigen Grundkörper (12) ausgebildet ist, welcher eine zumindest teilweise Umhüllung aus einem elastischen Werkstoff (13) aufweist, wobei dieses Flachdichtelement (10) den Ventilkörper (3) umschließt und dichtend mit einer Axialfläche (9) des Gehäuseteils (2) in Wirkverbindung steht.
Schaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachdichtelement (10) an der Stirnfläche (9) des Gehäuseteils (2) angeordnet ist.
Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachdichtelement (10) aus einem elastomeren Werkstoff, Fluor-Kunststoff, hergestellt ist.
Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung an dem dem Ventilkörper (3) zugewandten Innenbereich und zumindest teilweise an der der Axialfläche zugewandten Seite des scheibenförmigen Grundkörpers (12) angebracht ist.
Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (3) eine außerhalb des Gehäuseteils (2) angeordnete Dichtfläche (6) aufweist, die mit einer Gegenfläche (7) an einem Sitzring (8) einen Ventilsitz bildet.
Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Flachdichtelement (10) und dem Sitzring (8) eine Feder (11) angeordnet ist, die das Flachdichtelement (10) in Richtung der Stirnfläche (9) belastet.