Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere ein Hydraulikventil einer ein Fluid führenden Einrichtung, insbesondere der Mechatronik einer hydraulischen Steuerung eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein Entlüftungsventil oder ein Proportionalregelventil der Mechatronik.

Stand der Technik

Aus der DE 10 2010 025 078 A1 ist eine Vorrichtung zum Entlüften einer von einer Druckquelle zu einem Verbraucher führenden Hydraulikleitung bekannt, die ein zwischen einem drucklosen und einem unter einem Druck stehenden Zustand wechselndes Fluid enthält. Die Vorrichtung umfasst ein Entlüftungsventil, das eine Eingangsöffnung aufweist, die in fluidischer Verbindung mit der Hydraulikleitung steht, sowie einen Leitungsabschnitt, ein Ventilglied, einen ersten Ventilsitz und einen zweiten Ventilsitz, wobei das Ventilglied im Leitungsabschnitt bewegbar ist zwischen einer ersten Position, in welcher es am ersten Ventilsitz fluidundurchlässig anliegt, und einer zweiten Position, in welcher es am zweiten Ventilsitz anliegt. Die Hydraulikleitung ist Teil eines Getriebes oder einem Getriebe zugeordnet, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug. Das Fluid ist beispielsweise ein Öl.

Aus der DE 10 2010 023 667 A1 ist ein Hydraulikventil mit einem Ventilgehäuse bekannt. In dem Ventilgehäuse ist eine Stufenbohrung ausgebildet, deren Wandung feinstbearbeitet ist. Ein Stufenkolben ist in der Stufenbohrung verschiebbar geführt angeordnet. In dem Ventilgehäuse sind zwei mit axialem Abstand zueinander radial in die Stufenbohrung mündende Anschlüssen ausgebildet. Ein Abschnitt des Stufenkolbens weist gegenüber der Stufenbohrung einen reduzierten Außendurchmesser auf, der eine Steuernut bildet, wobei zwei axial nebeneinander liegende Anschlüsse je nach axialer Positionierung des Stufenkolbens durch den Stufenkolben voneinander absperrbar und/oder über den Bereich reduzierten Außendurchmessers miteinander verbindbar sind.

Offenbarung der Erfindung Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ventil zu schaffen, insbesondere ein Hydraulikventil für die Mechatronik einer hydraulischen Steuerung eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs, das eine sehr zuverlässige Betriebsweise bei einer möglichst einfachen und kostengünstigen Ausgestaltung gewährleistet. Die vorgenannte Aufgabe wird nach einem Aspekt der Erfindung gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.

Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

Es wird ein Ventil, insbesondere ein Hydraulikventil einer ein Fluid führenden Einrichtung vorgeschlagen, das eine Ventilbuchse mit einem in einer Längsrichtung ausgebildeten Durchgang zwischen einer Eingangsöffnung und einer Ausgangsöffnung, sowie einen Partikelfilter umfasst, welcher an der Eingangsöffnung des Durchgangs angeordnet ist. Dabei ist der Partikelfilter an seinem Außenrand mit einem an einer Eingangsöffnung des Durchgangs angeordneten Bund fluiddicht verbunden.

Zur Sicherstellung der Funktion von hydraulischen Ventilen beispielsweise in mechatronischen Getriebesteuerungen ist es notwendig, Verschmutzungen zur Gewährleistung der Ventilfunktionen vom Ventil fernzuhalten. Insbesondere große Partikel können aufgrund der geringen Arbeitsspalte und Laufspiele zur Beeinträchtigung der Ventilfunktion oder zum Ausfall durch Blockieren führen. Durch ein entsprechendes Grobschmutzsieb im Fluidzufluss des Ventils kann eine solche Fehlfunktion verhindert werden.

Das Ventil weist deshalb erfindungsgemäß einen Partikelfilter auf, um Schmutzpartikel oder Abrieb durch den Einsatz beispielsweise in einer Getriebeanwendung von empfindlichen Bauelementen, wie der Mechatronik einer hydraulischen Steuerung eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs fernzuhalten. Dadurch, dass der Partikelfilter integraler Bestandteil des Ventils ist, ist gewährleistet, dass das Ventil auf jeden Fall nur mit gefiltertem Fluid betrieben wird und so die Funktionsweise nicht von eventuell in dem Fluid enthaltenen Schmutzpartikeln oder Abrieb beeinträchtigt wird. Erfindungsgemäß ist ein tiefgezogenes Sieb als Partikelfilter in die Ventilbuchse auf Anschlag eingepresst. Durch entsprechende geometrische Gestaltung des Siebes und des Einbauraumes im Ventil mit Hinterschnitt wird das Sieb im Einbauraum fixiert. Die Lochgröße im geätzten Sieb kann angepasst an die Größen von Partikeln, die vom Innenraum des Ventils abgehalten werden sollen, gestaltet werden.

Der kostengünstige Partikelfilter kann über eine einfache Montage auf einer bestehenden Anlage in die Ventilbuchse eingepresst werden, ohne die Außengeometrie des Ventiles in signifikantem Maße negativ zu beeinflussen. Durch entsprechende geometrische Gestaltung des Siebes und des Einbauraumes im Ventil mit Hinterschnitt ist keine zusätzliche Sicherung des Siebes notwendig. Die Lochgröße im Sieb ist variabel und entsprechend Kundenanforderungen anpassbar. Derartige Siebe können aufgrund des Herstellungsverfahrens an verschiedene Einbauraumgeometrien angepasst werden. Somit ist die Verwendung nicht auf den Einsatz eines Ventils mit einer bestimmten Funktion beschränkt. Vorteilhaft für Hydraulikanwendungen sind Lochgrößen des Partikelfilters von beispielsweise 70 bis 200 m. Der Partikelfilter verhindert so das Passieren von Partikeln, die in allen Dimensionen größer sind. Durch die radiale Anlage des Tellersiebrandes am Gehäusebauraum wird ein Passieren von Partikeln durch Umgehen der Siebstruktur verhindert. Der Hinterschnitt im Gehäuse verhindert ein Herausfallen des Tellersiebs aus dem Bauraum bei einer Montage des Siebes in der Ventilbuchse und Betrieb des Ventils beispielsweise im Getriebe. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Partikelfilter als Sieb, insbesondere als Tellersieb, ausgebildet sein. Der Partikelfilter besteht dabei bevorzugt aus einem metallischem Werkstoff wie beispielsweise Stahlblech der Wandstärke 0, 1 mm und weist eine Vielzahl von Sieblöchern auf hergestellt sind und größenordnungsmäßig 70 bis 200 pm Durchmesser aufweisen. Die Stegbreite zwischen den Sieblöchern kann dabei beispielsweise 50 bis 150 pm betragen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Partikelfilter in den Bund eingepresst oder einpressbar sein. Auf diese Weise lässt sich der Partikelfilter einfach und verliersicher in dem Hydraulikventil montieren.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann dazu der Bund einen Hinterschnitt zur axialen Fixierung des Partikelfilters im eingepressten Zustand aufweisen. Dadurch ist gewährleistet, dass der Partikelfilter nicht mehr herausfallen kann, wenn er montiert ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Partikelfilter in dem Bund selbsthemmend angeordnet sein. Durch die axiale Selbsthemmung bleibt der Partikelfilter in seiner Montagelage fest und verliersicher fixiert. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Partikelfilter an seinem Außenrand eine Kröpfung zur Verklammerung mit dem Bund aufweisen. Dadurch lässt sich der Partikelfilter mit einer gewissen Vorspannung ausbilden, wodurch die selbsthemmende Montage hinter dem Hinterschnitt des Bundes sich günstig ausführen lässt. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Partikelfilter eine Vielzahl von Sieblöchern mit annähernder Blendenwirkung auf, welche beispielsweise durch ein Ätzverfahren herstellbar sind. Durch die Ausgestaltung der Sieblöcher als Blenden ist es möglich, die temperaturabhängigen Einflüsse des Hydraulikfluids bei der Durchströmung des Siebes zu reduzieren. Der Strömungswiderstand ist damit mehr von der Viskosität des Mediums und weniger von der Temperatur abhängig ist. Zusätzlich werden die Druckverluste über das Sieb deutlich reduziert.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Ventil als Entlüftungsventil zum Entlüften einer ein Fluid führenden Einrichtung ausgebildet sein. Dabei kann das Ventil ein in dem Durchgang angeordnetes Ventilglied umfassen, das mittels einer Feder, die eine Federkraft aufbringt, an einem in dem Durchgang angeordneten und mit der Ventilbuchse verbundenen Einsatz abgestützt ist und die Ausgangsöffnung des Durchgangs in einem bestimmungsgemäßen Betrieb fluiddicht verschließt, wenn eine durch einen Druck des Fluids an der Eingangsöffnung des Durchgangs auf das Ventilglied ausgeübte Kraft größer als die Federkraft ist.

Das Ventilglied liegt bei nicht unter Druck befindlichem Fluid kraftbeaufschlagt an einem zweiten Ventilsitz an. Am zweiten Ventilsitz befindet sich das Ventilglied in einer Absperrlage, auch als Leitungsabsperrlage bezeichnet. Das Ventilglied ist derart von einer Kraft, bevorzugt einer Federkraft, beaufschlagt, dass das Ventilglied in drucklosem Zustand am zweiten Ventilsitz in Anlage ist. Das Ventilglied ist in dem Durchgang bis zu einem ersten Ventilsitz bewegbar geführt. Auch am ersten Ventilsitz befindet sich das Ventilglied in einer Absperrlage, auch als Atmosphärenabsperrlage bezeichnet. Durch diese Ausbildung wird der Durchgang nicht nur bei unter Druck befindlichem Fluid durch Anlage des Ventilglieds an dem ersten Ventilsitz, sondern auch bei drucklosem Fluid durch Anlage des Ventilglieds mittels der von der Feder aufgebrachten Kraft an dem zweiten Ventilsitz geschlossen gehalten. Baut sich nach vorher drucklosem Fluid ein Druck des Fluids auf, hebt das Ventilglied vom zweiten Ventilsitz ab und das vor dem Ventilglied befindliche Gas kann das Ventilglied umströmen, um über den Durchgang am ersten Ventilsitz in den mit der Atmosphäre verbundenen Raum zu strömen, bevor der erste Ventilsitz von dem Ventilglied verschlossen wird. Durch den bei drucklosem Fluid verschlossenen Durchgang des zweiten Ventilsitzes wird vorteilhaft verhindert, dass über das Entlüftungsventil Luft von außen in die Einrichtung gesaugt werden kann.

Vorzugsweise ist ein hinter dem ersten Ventilsitz in Richtung Ausgangsöffnung liegender Abschnitt des Durchgangs immer mit Fluid gefüllt. Dieser Abschnitt liegt vorzugsweise innerhalb einer Ventilbuchse des Entlüftungsventils, das teilweise oder sogar komplett mit Fluid gefüllt sein kann. Dabei fungiert das Entlüftungsventil als Siphon. Das Fluid strömt an der höchsten Stelle aus dem Entlüftungsventil aus. Das Entlüftungsventil bleibt mit Fluid befüllt. Damit wird die Dichtheit am zweiten Ventilsitz sichergestellt. Da dadurch an der dem ersten Ventilsitz zugewandten Seite des Ventilglieds immer Fluid anliegt, muss der zweite Ventilsitz bei Auflage des Ventilglieds nur gegen Fluid dicht sein, während eine Gasdichtheit nicht erforderlich ist. Damit kann das Entlüftungsventil dort mit geringen geometrischen Toleranzen und Oberflächenanforderungen ausgebildet sein, was mit entsprechenden Kostenvorteilen einhergeht.

Vorzugsweise ist das Ventilglied kugelförmig ausgebildet, so dass die Kugel unabhängig von der Orientierung des Entlüftungsventils gegenüber der Horizontalen immer auf dem ersten Ventilsitz und auf dem zweiten Ventilsitz zur Auflage kommen kann. In einer anderen Ausbildung kann das Ventilglied ein Absperrkolben, beispielsweise in Form eines Doppelkegels, sein, der an seinen den Ventilsitzen zugewandten Seiten Dichtflächen aufweist. Eine gute Dichtfunktion wird dadurch erreicht, dass der erste und/oder der zweite Ventilsitz als Kegelsitz ausgebildet ist. Dazu sind vorzugsweise die Dichtflächen des Absperrkolbens konisch ausgebildet. Zur Kraftbeaufschlagung mit geringer Kraft kann das Ventilglied von einer vorgespannten Druckfeder, zum Beispiel einer Schraubendruckfeder, in seine Leitungsabsperrlage beaufschlagt sein.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Durchgang entlang seiner Längsrichtung Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist, wobei das Ventilglied und der Einsatz in dem Abschnitt des Durchgangs angeordnet sind und das Ventilglied den Abschnitt gegen den Abschnitt des Durchgangs fluiddicht verschließt, wenn eine durch einen Druck des Fluids an der Eingangsöffnung des Durchgangs auf das Ventilglied ausgeübte Kraft kleiner als die Federkraft ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann ein durch das Spiel zwischen dem Ventilglied und einer Wandung der Ventilbuchse gebildeter Spalt gasdurchlässig und fluidundurchlässig ausgebildet sein. Liegt bei unter Druck befindlichem Fluid Gas vor dem Ventilglied an, umströmt dieses das Ventilglied. Der Durchgang weist eine eng das Ventilglied umgebende Wandung auf, so dass das Gas das Ventilglied in dem Spalt zwischen der Wandung des Durchgangs und dem Ventilglied umströmt. Sobald Fluid am Ventilglied anliegt, kann dieses aufgrund seiner größeren Viskosität nicht durch den Spalt das Ventilglied umströmen.

Das das Ventilglied umströmende Gas führt zu einem kurzzeitigen Einbruch des Drucks vor dem Ventilglied. Dieser kurze Druckeinbruch reicht aus, dass das Ventilglied durch die Kraft kurzzeitig vom ersten Ventilsitz abgehoben wird und das Gas in den mit der Atmosphäre verbundenen Raum strömen kann. Es kann also auch während des unter Druck stehenden Fluids eine Entlüftung erfolgen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Einsatz einen Fluidkanal mit einer Querbohrung zur Führung des Fluids in Längsrichtung von der Eingangsöffnung zur Ausgangsöffnung des Durchgangs aufweisen. Vom Entlüftungsventil zu dem mit der Atmosphäre verbundenen Raum führt dann ein Überlauf, der oberhalb des ersten Ventilsitzes angeordnet ist. Dieser Überlauf kann beispielsweise als Querbohrung ausgeführt sein. Der mit der Atmosphäre verbundene Raum ist beispielsweise ein Ölsumpf.

Erstreckt sich der Durchgang vertikal mit oben liegendem ersten Ventilsitz, so erfolgt bei Fluid in dem ausgangsseitigen Abschnitt des Durchgangs auch bei nicht absoluter Dichtheit am zweiten Ventilsitz kein Ansaugen von Luft, sondern nur von Fluid aus der Einrichtung. Es ist aber auch möglich, dass sich der Leitungsabschnitt horizontal erstreckt. Um die Siphonfunktion zu gewährleisten, kann es in einer Ausführungsform vorteilhaft sein, dass der Überlauf, beispielsweise als Querbohrung ausgeführt, in Einbaulage vertikal nach oben ausgerichtet ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Ventilbuchse eine an einem Außendurchmesser angeordnete Dichtungsnut zur Aufnahme einer Radialdichtung aufweisen. Mit Hilfe einer solchen Radialdichtung lässt sich das Entlüftungsventil in einer Bohrung einer Fluid führenden Einrichtung fluiddicht günstig und sicher montieren und bei Bedarf auch wieder entnehmen zu einem eventuellen Austausch des Entlüftungsventils.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Einsatz in den Abschnitt der Bohrung einpressbar sein. Damit ist eine sichere und kostengünstige Montage des Einsatzes in der Ventilbuchse gegeben, sowie die dauerhafte Fixierung des Einsatzes sichergestellt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Ventil als Proportionalregelventil zum Regeln eines Fluidflusses einer ein Fluid führenden Einrichtung ausgebildet sein. Dabei kann das Ventil einen Versorgungsanschluss zum Zuführen eines Hydraulikfluids, wenigstens einen Arbeitsanschluss, wenigstens einen Tankabfluss zum Ableiten des Hydraulikfluids, sowie einen in dem Durchgang in dessen Längsrichtung angeordneten Kolben umfassen, der an einem Ende mittels einer Feder, die eine Federkraft aufbringt, an der Ventilbuchse abgestützt ist und mit einem Magnetaktor, der zum Aufbringen einer Magnetkraft vorgesehen ist, längsverschiebbar gekoppelt ist. Dabei verbindet eine Steuernut den Arbeitsanschluss wahlweise mit dem Tankabfluss oder mit dem Versorgungsanschluss. Die Feder ist durch eine an dem Partikelfilter angeordnete Federaufnahme zentriert.

Eine Kraft auf den Kolben ist dabei proportional zur Differenz von zwei Wirkflächen in einem ersten Abschnitt des Kolbens. Um einen Regelbetrieb des Hydraulikventils zu verwirklichen, ist es nötig, eine entsprechende Gegenkraft zur Verfügung zu stellen, was beispielsweise mit einem Druck auf die Differenz der Wirkflächen des Kolbens realisiert werden kann. Die Differenz ergibt dabei eine effektiv wirksame Fläche. Die Größe der Wirkflächen hängt von den System parametern wie Betriebsdrücke des Hydraulikventils, sowie der eingesetzten Feder ab. Die Feder kann beispielsweise eine Schraubendruckfeder sein. Die Wirkung von Wirkflächen hebt sich gegenseitig auf, wenn sie gleiche Durchmesser aufweisen. Aus dem Zusammenspiel der Magnetkraft, der Kraft der Feder und der jeweils beaufschlagten Wirkfläche stellt sich ein Kräftegleichgewicht in den Regelpositionen ein und bestimmt den Ausgangsdruck an dem Arbeitsanschluss. Dadurch kann, abhängig vom eingeprägten Strom an dem Magnetaktor ein Fluiddruck am Arbeitsanschluss erzeugt werden. Der Druck verhält sich dabei proportional zum Strom.

Zusätzlich zur Filterfunktion des Partikelfilters können durch die Integration der Federaufnahme zur Zentrierung der Ventilfeder in den Partikelfilter Bauraum und Teilekosten eingespart werden. Die Form des Siebtellers ermöglicht dabei über eine spezielle Geometrie des Siebtellers eine geeignete Aufnahme für die Feder und damit eine Zentrierung der Feder. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Federaufnahme als eine zentriert angeordnete Ausstülpung einer tellerförmigen Fläche des Partikelfilters ausgebildet sein, wobei insbesondere die Feder zum Zentrieren mit einer Wand der Ausstülpung zusammenwirkt. Die Feder kann dabei in einem Ausführungsbeispiel die Ausstülpung von einer Außenseite der Ausstülpung umgreifen, also bei der Montage über die Ausstülpung geschoben werden. In einer alternativen Ausgestaltung ist jedoch auch denkbar, dass die Ausstülpung nach außen ragen kann und die Feder in die Ausstülpung eingreifen kann. Ebenso könnte der Siebteller auch eben ausgeführt sein und zentral einen Ringstutzen aufweisen, in den die Feder eingreifen oder den die Feder umgreifen kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Ausstülpung wenigstens bereichsweise vom Fluid durchströmbar ausgebildet sein. Es ist prinzipiell auch denkbar, dass die Ausstülpung als Blechteil ohne Öffnungen ausgeführt und demzufolge fluidundurchlässig ist. Da die Feder, welche beispielsweise die Ausstülpung umgreift, für das Fluid durchlässig ist, kann es zweckmäßig sein, wenn die Ausstülpung auch vom Fluid durchströmbar ausgeführt ist. Auch kann so der Siebteller vor dem Einbringen der Ausstülpung mit den Löchern des Siebs flächig versehen werden, so dass erst danach die Ausstülpung durch einen Umformprozess wie beispielsweise Tiefziehen eingebracht wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Federaufnahme in Längsrichtung in Richtung des Durchgangs mit sich verjüngendem konusförmigem Verlauf ausgebildet sein. Durch eine solche Formgebung lässt bei der Montage des Ventils die Feder leicht über die Ausstülpung schieben und zentriert sich durch die spezielle Formgebung beim Aufschieben selbst.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können der Versorgungsanschluss und der Tankabfluss als radiale Bohrungen in der Ventilbuchse, die von der Außenseite der Ventilbuchse bis zu dem Durchgang reichen, ausgebildet sein, während der Arbeitsanschluss A als axiale Bohrung der Eingangsöffnung ausgebildet ist. So ist ein möglichst störungsfreier Zu- und Ablauf des Hydraulikfluids zu den Steuernuten des Kolbens gegeben. Auch die Anschlüsse zu Steuerkomponenten des Getriebes, in dem das Hydraulikventil eingesetzt ist, sind so weitestgehend einfach und sicher zu gestalten und abzudichten.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Hydraulikventil als Proportionaldruckminderventil ausgebildet sein, wobei eine Regelkraft auf den Kolben dadurch ausübbar ist, dass der Kolben über den Magnetaktor eine Kraft in Längsrichtung erfährt und über die Feder sowie die mit dem Hydraulikfluid beaufschlagten Wirkflächen ein Kräftegleichgewicht erzeugbar ist. Insbesondere kann die Regelkraft auf den Kolben in einer ersten Regelstellung dadurch ausgeübt werden, dass der Kolben über den Magnetaktor sowie die mit dem Hydraulikfluid beaufschlagten Wirkflächen der Steuernut eine Kraft in Längsrichtung erfährt und über die Feder mit einer Kraft in Gegenrichtung beaufschlagbar ist. In einer zweiten Regelstellung kann die Regelkraft auf den Kolben dadurch ausgeübt werden, dass der Kolben über den Magnetaktor eine Kraft in Längsrichtung erfährt und über die Feder mit einer Kraft in Gegenrichtung beaufschlagbar ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen beispielhaft: Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ventil nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem eingesetzten Partikelfilter;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Ventil aus Fig. 1 mit Fokus auf den montierten Partikelfilter;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Partikelfilter nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Partikelfilter aus Fig. 3 entlang der Linie

IV-IV;

Fig. 5 eine Seitenansicht auf ein Ventil nach einem Ausführungsbeispiel der

Erfindung;

Fig. 6 eine Detailansicht des Ventils aus Fig. 5 mit Fokus auf den abgenommenen Partikelfilter mit Federaufnahme;

Fig. 7 einen Längsschnitt durch das Ventil aus Fig. 5 mit eingesetztem

Partikelfilter;

Fig. 8 einen Detailschnitt des Ventils aus Fig. 5 mit Fokus auf den montierten Partikelfilter;

Fig. 9 eine Draufsicht auf den Partikelfilter nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 10 einen Querschnitt durch den Partikelfilter aus Fig. 9 entlang der Linie

X-X; Fig. 1 1 einen Ausschnitt eines vergrößerten Querschnittes durch den Partikelfilter gemäß Fig. 3 mit einer ersten Lochform;

Fig. 12 einen Ausschnitt eines vergrößerten Querschnittes durch den

Partikelfilter gemäß Fig. 3 mit einer zweiten Lochform und

Fig. 13 einen Ausschnitt eines vergrößerten Querschnittes durch den

Partikelfilter gemäß Fig. 3 mit einer dritten Lochform.

Ausführungsformen der Erfindung

In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Ventil 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem eingesetzten Partikelfilter 20. Das Ventil 10, das als Entlüftungsventil 10 zum Entlüften einer ein Fluid führenden Einrichtung ausgebildet ist, umfasst eine Ventilbuchse (Ventilgehäuse) 12 mit einem in einer Längsrichtung L ausgebildeten Durchgang 14 zwischen einer Eingangsöffnung 32 und einer Ausgangsöffnung 30. In dem Durchgang 14 ist Ventilglied 16 angeordnet, das mittels einer Feder 40, die eine Federkraft aufbringt, an einem in dem Durchgang 14 angeordneten und mit der Ventilbuchse 12 verbundenen Einsatz 18 abgestützt ist. Das Ventilglied 16 verschließt die Ausgangsöffnung 30 des Durchgangs 14 in einem bestimmungsgemäßen Betrieb fluiddicht, wenn eine durch einen Druck des Fluids an der Eingangsöffnung 32 des Durchgangs 14 auf das Ventilglied 16 ausgeübte Kraft größer als die Federkraft ist. Weiter umfasst das Entlüftungsventil 10 einen Partikelfilter 20, welcher an der Eingangsöffnung 32 des Durchgangs 14 angeordnet ist. Der Partikelfilter 20 ist an seinem Außenrand 22 mit einem an der Eingangsöffnung 32 des Durchgangs 14 angeordneten Bund 34 fluiddicht verbunden.

Der Durchgang 14 weist entlang seiner Längsrichtung L Abschnitte 24, 26, 28 mit unterschiedlichen Durchmessern auf, wobei das als Kugel ausgebildete Ventilglied 16 und der Einsatz 18 in dem Abschnitt 28 des Durchgangs 14 angeordnet sind und das Ventilglied 16 den Abschnitt 26 gegen den Abschnitt 28 des Durchgangs 14 fluiddicht verschließt, wenn eine durch einen Druck des Fluids an der Eingangsöffnung 32 des Durchgangs 14 auf das Ventilglied 16 ausgeübte Kraft kleiner als die Federkraft ist. Das Ventilglied 16 ist zwischen einem ersten Ventilsitz 64 und einem zweiten Ventilsitz 60 bewegbar geführt. Beide Ventilsitze 64 und 60 sind als Kegelsitze ausgebildet. Zwischen der zylindrischen Wandung 68 des Abschnitts 28 und der Kugel 16 befindet sich ein Spalt 66, der so bemessen ist, dass er gasdurchlässig aber gleichzeitig fluidundurchlässig ist.

Die Kugel als Ventilglied 16 ist von einer Schraubendruckfeder 40 als Kraftelement geringer Kraft in Richtung auf den zweiten Ventilsitz 60 beaufschlagt. Das Kraftelement, hier die Schraubendruckfeder 40, übergreift den ersten Ventilsitz 64 in einer ringförmigen Nut. Auf diese Weise wird vorteilhaft eine kompakte Bauform des erfindungsgemäßen Entlüftungsventils 10 erreicht.

Ist das Fluid nicht unter Druck, befindet sich die Kugel 16 in der Leitungsabsperrlage in Anlage am zweiten Ventilsitz 60. In dem Fluid befindliche Gasbläschen können sich in dem Abschnitt 26 vor dem zweiten Ventilsitz 60 sammeln.

Der Abschnitt 28 des Durchgangs 14, der sich zwischen der Kugel 16 und dem Einsatz 18 befindet, ist immer mit einer Fluidfüllung gefüllt. Überschreitet dieses Fluid im Abschnitt 28 eine mittels Überlauf definierte Menge, so fließt das Fluid über den Fluidpfad 42 und die Querbohrung 62 des Einsatzes 18 zu einem Fluidreservoir zurück.

Dadurch kann von der Einrichtung her keine Luft in den Abschnitt 28 und zur Kugel 16 hin gelangen, so dass eine solche Luft auch nicht über den Spalt 66 auf die dem zweiten Ventilsitz 60 zugewandte Seite der Kugel 16 kommen kann. Dies wird siphonartig durch die Fluidfüllung im Abschnitt 28 verhindert.

Wird nun in der Einrichtung ein Fluiddruck aufgebaut, hebt dieser Druck gegen die Kraft der Schraubendruckfeder 40 die Kugel 16 vom zweiten Ventilsitz 60 ab und bewegt sie von ihrer Leitungsabsperrlage in ihre an dem ersten Ventilsitz 64 anliegende und dessen Fluidpfad 42 absperrende Atmosphärenabsperrlage.

Während des Bewegungsweges von der den Abschnitt 26 des zweiten Ventilsitzes 60 absperrenden Leitungsabsperrlage in die Atmosphärenabsperrlage kann das sich im Abschnitt 26 abgesammelte Gas durch den Spalt 66 an der Kugel 16 vorbei und durch den Fluidpfad 42 des ersten Ventilsitzes 64 zu einem Reservoir gelangen, bevor die Kugel 16 an dem ersten Ventilsitz 64 zur Auflage kommt. Ein Umströmen der Kugel 16 von Fluid wird durch die geringe Breite des Spaltes 66 verhindert, die für das Medium Fluid höherer Viskosität als Gas undurchlässig ist.

Beim Druckabbau in der Einrichtung wird die Kugel 16 durch die Schraubendruckfeder 40 wieder in ihre auf dem zweiten Ventilsitz 60 aufliegende Leitungsabsperrlage bewegt.

Die Ventilbuchse 12 weist eine an einem Außendurchmesser 44 angeordnete Dichtungsnut 46 zur Aufnahme einer Radialdichtung 48 auf. Mit Hilfe einer solchen Radialdichtung 48 lässt sich das Entlüftungsventil 10 in einer Bohrung einer Fluid führenden Einrichtung fluiddicht günstig und sicher montieren und bei Bedarf auch wieder entnehmen zu einem eventuellen Austausch des Entlüftungsventils 10. Der Einsatz 18 ferner in den Abschnitt 28 der Bohrung einpressbar.

Der Abschnitt 24 des Durchgangs 14 weitet sich von dem Abschnitt 26 in Längsrichtung L zur Eingangsöffnung 32 des Durchgangs 14 kegelförmig. So ist es möglich, ein Partikelfilter 20 mit größerem Durchmesser einzusetzen, um so einen entsprechenden Durchfluss des Fluids trotz des Strömungswiderstands des Partikelfilters 20 zu erreichen. Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch das Ventil 10 aus Figur 1 mit Fokus auf den montierten Partikelfilter 20. Der bevorzugt als Tellersieb ausgebildete Partikelfilter 20 ist in den Bund 34 der Ventilbuchse 12 eingepresst und so selbsthemmend angeordnet. Der Bund 34 weist dazu einen Hinterschnitt 36 zur axialen Fixierung des Partikelfilters 20 auf. Der Partikelfilter 20 selbst weist an seinem Außenrand 22 eine Kröpfung 56 zur Verklammerung mit dem Bund 34 auf. Der Bereich des Hinterschnitts 36 des Bundes 34 ist als eine Stufe 54 ausgebildet, welche verhindert, dass der eingepresste Partikelfilter 20 wieder aus seiner Montagelage herausrutschen kann. So ist der montierte Partikelfilter 20 sowohl durch die Stufe 54 als auch durch seine über die Kröpfung 56 ausgeführte selbsthemmende Fixierung in dem Bund 34 zuverlässig fluiddicht und verliersicher montiert.

In Figur 3 ist eine Draufsicht auf den Partikelfilter 20 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zu sehen. Der Partikelfilter 20 ist als Tellersieb ausgebildet. Der Partikelfilter 20 besteht dabei aus einem metallischem Werkstoff wie beispielsweise Stahlblech der Wandstärke 0, 1 mm, wobei der Siebbereich 58 eine Vielzahl von Sieblöchern 50 aufweist. Der Durchmesser 51 der Sieblöcher 50 liegt beispielsweise größenordnungsmäßig bei 70 bis 200 pm. Die Stegbreite 52 zwischen den Sieblöchern 50 kann dabei beispielsweise 50 bis 150 pm betragen. Figur 4 zeigt dazu einen Querschnitt durch den Partikelfilter 20 aus Figur 3 entlang der Linie IV-IV. Deutlich ist die Tellerform des Partikelfilters 20 mit einer Abkröpfung 56 zu erkennen, mit welcher sich der Partikelfilter 20 fluiddicht und verliersicher in dem Bund 34 der Ventilbuchse 12 fixieren lässt.

Den Fig. 1 1 bis 13 sind Ausschnitte eines vergrößerten Querschnittes durch den Partikelfilter 20 gemäß Fig. 3 mit unterschiedlichen Lochformen zu entnehmen.

Wie Fig. 1 1 zu entnehmen ist, können die Sieblöcher 50 beispielsweise mit herkömmlichen Fertigungsverfahren wie Bohren, Stanzen, Laserbohren etc. hergestellt werden. Die dadurch entstandene zylindrische Lochform weist dabei eine hydraulische Drosselwirkung auf.

Zur Herstellung der Sieblöcher 50 kommen jedoch auch Ätzverfahren in Frage, mittels welchen beispielsweise auch die in den Fig. 12 und 13 gezeigte Lochformen herstellbar sind, die eine annähernde hydraulische Blendenwirkung aufweisen.

Fig. 12 zeigt hierzu ein Siebloch 50, welches von beiden Seiten des Partikelfilters 20 durch im Ansatz halbkugelförmige Ausnehmungen 126 gebildet ist, wobei die Ausnehmungen 126 im Rahmen der Erfindung auch grundsätzlich andere Formen (kegelförmig etc.) aufweisen können. Die beiden Ausnehmungen 126 können auch unterschiedlich ausgebildet sein. Ein Schnittpunkt der beiden Ausnehmungen 126 bildet die engste Stelle des Siebloches 50, wobei eine axiale Position der engsten Stelle beim Ätzen variabel einstellbar ist. Denkbar ist ebenso ein Versatz der Mittelachsen der Ausnehmungen 126. Eine weitere mögliche Form der Sieblöcher 50 ist ferner Fig. 13 zu entnehmen. Das hierin gezeigte Siebloch 50 weist im Unterschied zu fig. 12 eine einzige Ausnehmung 126 auf.

Durch die Ausgestaltung der Sieblöcher 50 als Blenden ist es möglich, die temperaturabhängigen Einflüsse des Hydraulikfluids bei der Durchströmung des Siebes zu reduzieren. Der Strömungswiderstand ist damit mehr von der Viskosität des Mediums und weniger von der Temperatur abhängig ist. Zusätzlich werden die Druckverluste über das Sieb deutlich reduziert.

Die beschriebene Blendenform der Sieblöcher 50 hat demnach die folgenden Vorteile:

1 . Reduktion der Druckverluste (allgemein, warm + kalt)

2. Reduktion der Temperatureinflüsse

In Figur 5 ist eine Seitenansicht auf ein Ventil 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das Ventil 10, das als Proportionalregelventil 10 zum Regeln eines Fluidflusses einer ein Fluid führenden Einrichtung ausgebildet ist, umfasst eine Ventilbuchse 12 mit einem in einer Längsrichtung L ausgebildeten Durchgang 14 zwischen einer Eingangsöffnung 32 und einer (nicht sichtbaren) Ausgangsöffnung 30, sowie einen Partikelfilter 20, welcher an der Eingangsöffnung 32 des Durchgangs 14 angeordnet ist. Der Partikelfilter 20 ist an seinem Außenrand 22 mit einem an einer Eingangsöffnung 32 des Durchgangs 14 angeordneten Bund 34 fluiddicht verbunden. Das Ventil 10 umfasst weiter einen Versorgungsanschluss P zum Zuführen eines Hydraulikfluids, der in Figur 5 mit einem Sieb 122 gegen mögliche Verschmutzung durch Partikel im Hydraulikfluid geschützt ist, einen Arbeitsanschluss A, der als Eingangsöffnung 32 ausgebildet ist, sowie einen Tankabfluss T zum Ableiten des Hydraulikfluids.

Details des Ventils 10 sind in der Figur 6, welche einen vergrößerten Ausschnitt des Ventils 10 aus Figur 5, sowie in der Figur 7, welche einen Längsschnitt durch das Ventil 10 zeigt, dargestellt.

Das Ventil 10 umfasst einen in dem Durchgang 14 in dessen Längsrichtung L angeordneten Kolben 86, der an einem Ende 108 mittels einer Feder 1 10, die eine Federkraft aufbringt, an der Ventilbuchse 12 abgestützt ist und mit einem Magnetaktor 100, der zum Aufbringen einer Magnetkraft vorgesehen ist, längsverschiebbar gekoppelt ist. Eine Steuernut 88 verbindet den Arbeitsanschluss A wahlweise mit dem Tankabfluss T oder mit dem Versorgungsanschluss P. Der Partikelfilter 20 weist eine Federaufnahme 1 12 auf, die als Ausstülpung 1 13 des Partikelfilters 20 ausgeführt ist, an welcher die Feder 1 10 abgestützt ist und welche die Feder 1 10 zentriert. Die Ventilbuchse 12 weist an seinem Außenumfang 44 eine Dichtungsnut 46 auf, in die eine radiale Dichtung 48 eingelegt ist. Eine weitere radiale Dichtung 124 ist zwischen dem Bereich des Versorgungsanschlusses P und dem Tankabfluss T angeordnet.

Figur 6 zeigt eine Detailansicht des Ventils 10 aus Figur 5 mit Fokus auf den abgenommenen Partikelfilter 20 mit Federaufnahme 1 12. Der Partikelfilter 20 ist in Figur 6 vor dem Einpressen in die Eingangsöffnung 32 der Ventilbuchse 12 dargestellt. Die Feder 1 10 kann beim Einführen des Partikelfilters 20 in die Eingangsöffnung 32 der Ventilbuchse 12 die Federaufnahme 1 12 umschließen und sich so an dem Partikelfilter 20 abstützen, wobei die Feder 1 10 durch die Federaufnahme 1 12 radial zentriert wird. Die Federaufnahme 1 12 ist bei der in Figur 6 dargestellten Ausgestaltung als eine zentriert angeordnete Ausstülpung 1 13 einer tellerförmigen Fläche des Partikelfilters 20 ausgebildet, wobei die Feder 1 10 zum Zentrieren mit der Wand 1 15 der Ausstülpung 1 13 zusammenwirkt und sich an dieser Wand 1 15 anlegt, die Federaufnahme 1 12 ist dazu in Längsrichtung L in Richtung des Durchgangs 14 mit sich verjüngendem, konusförmigem Verlauf 1 14 ausgebildet.

Figur 7 zeigt einen Längsschnitt durch das Ventil 10 aus Figur 5 mit eingesetztem Partikelfilter 20. Bei dem Ventil 10, das als Proportionaldruckminderventil ausgebildet ist, ist eine Regelkraft auf den Kolben 86 dadurch ausübbar, dass der Kolben 86 über den Anker 104, der durch die Spule 102 des Magnetaktors 100 angetrieben wird, eine Kraft in Längsrichtung L erfährt und über die Feder 1 10 sowie die mit dem Hydraulikfluid beaufschlagten Wirkflächen 1 16, 1 18 ein Kräftegleichgewicht erzeugbar ist. Die Feder 1 10 ihrerseits stützt sich, zentriert durch die Federaufnahme 1 12, an dem Partikelfilter 20 und darüber an der Ventilbuchse 12 ab, da der Partikelfilter 20 in die Ventilbuchse 12 eingepresst und damit fest mit diesem verbunden ist. Der Versorgungsanschluss P und der Tankabfluss T sind als radiale Bohrungen in der Ventilbuchse 12, die von der Außenseite der Ventilbuchse 12 bis zu dem Durchgang 14 reichen, ausgebildet, während der Arbeitsanschluss A als axiale Bohrung der Eingangsöffnung 32 ausgebildet ist. Der Durchgang 14 ist in der Ventilbuchse 12 als gestufte axiale Bohrung von der Eingangsöffnung 32 zu der Ausgangsöffnung 30 ausgebildet. Das Ventil 10 ist in eine Ventilaufnahme 120 eingesetzt dargestellt, in der auch die Zuführungen des Hydraulikfluids zu dem Arbeitsanschluss A, dem Versorgungsanschluss P sowie dem Tankabfluss T ausgebildet sind. Die Abdichtung des Ventils 10 in der Ventilaufnahme 120 erfolgt über die radial angeordneten Dichtungen 48 und 124.

Die Regelung des Ventils 10 erfolgt über die Zuführung des Hydraulikfluids in eine Steuernut 88 des Kolbens 86 und der damit erfolgenden Beaufschlagung der radial im Kolben 86 angeordneten Wirkflächen 1 16, 1 18, über welche das Ausüben einer axialen Kraft auf den Kolben 86 möglich ist. Eine Gegenkraft ist durch Bestromung der Spulen 102 des Magnetaktors 100 über den Anker 104 auf den Kolben 86 ausübbar. Die Rückstellung des Kolbens 86 erfolgt über die an der Ventilbuchse 12 abgestützte und auf der anderen Seite an dem Ende 108 des Kolbens 86 aufliegende Feder 1 10. Die Ventilbuchse 12 ist hier vorteilhafterweise mit einem nicht näher bezeichneten Polrohr einteilig ausgeführt.

Die axiale Kraftübertragung zwischen Anker 104 und Kolben 86 erfolgt mittels eines Pins 130, welcher in der Ventilbuchse 12 geführt angeordnet ist. Der Pin 130 ermöglicht eine Entkopplung zwischen Anker- und Kolbenlagerung. Eine umlaufende Ausnehmung 132 ermöglicht dabei eine Verringerung der Auflagefläche, wodurch die Reibung reduziert werden kann. Gleichzeitig werden vorteilhafterweise nur axiale Kräfte durch den Pin 130 übertragen. Durch die Trennung der beiden Räume des Ventils 10 wird die Toleranzsituation zudem erheblich verbessert. Wie Figur 7 weiter zu entnehmen ist, ist eine Polscheibe 134 in einen Spulenkörper 136 integriert vorgesehen, indem sie von dem Material des Spulenkörpers 136 zumindest teilweise umspritzt ist bzw. indem Ausnehmungen der Polscheibe 134 durchspritzt werden. Dadurch ist ein geringerer axialer Bauraum zu erzielen und die Montage des Ventils 10 wird vereinfacht.

Der Spulenkörper 136 schließt einen Ankerraum, in welchem der Anker 104 verschieblich angeordnet ist, an einem Ende des Ventils 10 ab. Dabei bilden in den Ankerraum hineinragende Vorsprünge 138 einen Anschlag für den Anker 104, so dass die hierdurch reduzierte Auflagefläche eine Antiklebwirkung aufweist.

Ein im Spulenkörper 136 vorgesehenes Reservoir 140, welches einmalig gefüllt wird, steht in Verbindung mit dem Ankerraum und verhindert ein Lufteintritt in das Ventil 10. Des Weiteren verhindert die Verschiebung des Fluids in das Reservoir 140 eine zusätzliche Dämpfung. Das Reservoir 140 ist derart dimensioniert, dass die durch den Pinhub erfolgte Volumenverschiebung reduziert wird.

Um einen durch Fremdkörper verursachten Kurzschluss zwischen einem nicht gezeigten Gabelstecker und der Polscheibe 134 zu verhindern, weist das Ventil 10 ferner eine Spanschutzabdeckung 142 auf.

In Figur 8 ist ein Detailschnitt des Ventils 10 aus Figur 5 mit Fokus auf den montierten Partikelfilter 20 dargestellt. Der bevorzugt als Tellersieb ausgebildete Partikelfilter 20 ist in den Bund 34 der Ventilbuchse 12 eingepresst und so selbsthemmend angeordnet. Der Bund 34 weist dazu einen Hinterschnitt 36 zur axialen Fixierung des Partikelfilters 20 auf. Der Partikelfilter 20 selbst weist an seinem Außenrand 22 eine Kröpfung 56 zur Verklammerung mit dem Bund 34 auf. Der Bereich des Hinterschnitts 36 des Bundes 34 ist als eine Stufe 54 ausgebildet, welche verhindert, dass der eingepresste Partikelfilter 20 wieder aus seiner Montagelage herausrutschen kann. So ist der montierte Partikelfilter 20 sowohl durch die Stufe 54 als auch durch seine über die Kröpfung 56 ausgeführte selbsthemmende Fixierung in dem Bund 34 zuverlässig fluiddicht und verliersicher montiert.

Figur 9 zeigt eine Draufsicht auf den Partikelfilter 20 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Partikelfilter 20 ist als Tellersieb ausgebildet. Der Partikelfilter 20 besteht dabei aus einem metallischem Werkstoff wie beispielsweise Stahlblech der Wandstärke 0, 1 mm, wobei der Siebbereich 58 eine Vielzahl von Sieblöchern 50 aufweist. Der Durchmesser 51 der Sieblöcher 50, welche ebenso wie zu Fig. 3 beschreiben mit unterschiedlichen Lochformen hergestellt werden können, liegt beispielsweise größenordnungsmäßig bei 70 bis 200 pm. Die Stegbreite 52 zwischen den Sieblöchern 50 kann dabei beispielsweise 50 bis 150 m betragen. Im zentralen Bereich des Partikelfilters 20 ist in der Draufsicht die Federaufnahme 1 12 als Ausstülpung 1 13 zu erkennen. Der konusförmige Verlauf 1 14 ist als schräg verlaufende Wand 1 15 der Ausstülpung 1 13 ausgebildet. Wie in Figur 9 dargestellt, ist die Ausstülpung 1 13 wenigstens bereichsweise, nämlich in einem zentralen im Inneren der montierten Feder 1 10 liegenden Bereich, vom Fluid durchströmbar ausgebildet.

Figur 10 zeigt einen Querschnitt durch den Partikelfilter aus Figur 9 entlang der Linie X-X. Deutlich ist die Tellerform des Partikelfilters 20 mit einer Abkröpfung 56 zu erkennen, mit welcher sich der Partikelfilter 20 fluiddicht und verliersicher in dem Bund 34 der Ventilbuchse 12 fixieren lässt. Im Schnitt sind die Federaufnahme 1 12 als Ausstülpung 1 13 sowie die Wand 1 15 mit konusförmigem Verlauf 1 14 deutlich zu erkennen.