Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung von Drücken eines Strömungsmit tels in einem Bauteil, wobei die Vorrichtung durch das Bauteil und ein Ventil gebildet ist, und wobei das Ventil eine axial ausgerichtete Ventilachse aufweist sowie zumin dest teilweise in dem Bauteil sitzt und wenigstens eine Öffnung aufweist.

Hintergrund der Erfindung

Eine derartige Vorrichtung ist in JP 2014 181765 A beschrieben. Ein Ventil besteht aus einem Gehäuse, einem Kolben mit einer Kugel, einer Druckfeder und einem Stüt zelement. Der Kolben ist mittels der Druckfeder gegen den Ventilsitz und von diesem weg in Richtung des Endes des Ventils beweglich. Eine Öffnung ist stirnseitig des Ventilsitzes ausgebildet und eine zweite Öffnung rückseitig an einem Ende des Ven tils. Das Ventil sitzt mit dem Gehäuse in einem Bauteil. Der Sitz des Ventils ist stirn- und rückseitig jeweils mit einem zwischen dem Ventilgehäuse und dem Gehäuse ein geklemmten Dichtring abgedichtet. Wenn der Kolben bzw. wenn die Kugel von dem Ventilsitz abhebt, besteht ein für Strömungsmittel durchgängiger Durchgang zwischen einem stirnseitig in die erste Öffnung mündenden ersten Kanal und einem rückseitig des Ventils von dem Ende wegführenden zweiten Kanal.

Ein weiteres Ventil ist in DE 10 2007 035 706 A1 offenbart. Das Ventilgehäuse dieses Ventils ist ein durch Spanlosfertigung hergestelltes im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildetes Blechbauteil, ebenso wie es der äußere Kolbenmantel des Kolbens ist. In dem Ventil sind zwei Druckfedern und eine Kugel verbaut. Der äußere Kolbenman tel des Kolbens liegt an einem Ventilsitz des Ventilgehäuses an. In dem Kolbenmantel ist ein weiterer Dichtsitz für die Kugel ausgebildet. Die Kugel ist in einem ausgegliche nen Zustand des Ventils mittels einer Druckfeder axial gegen diesen Dichtsitz vorge spannt. Die Druckfeder stützt sich dabei axial zu einem Ende hin Ausgang an einem inneren Kolben ab. Zur anderen Seite hin ist der innere Kolben in Richtung des Endes des Ventils über eine weitere Druckfeder an einem Stützelement abgestützt. Das Stützelement sitzt fest in dem Ventilgehäuse. Beschreibung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Ventil zu schaffen, das vielseitig einsetzbar ist.

Die Aufgabe ist nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Regelung von Drücken eines Strömungsmit tels in einem Bauteil ist zumindest durch das Bauteil und ein Ventil gebildet. Das Bau teil ist eine Welle, alternativ eine Nabe, ein Gehäuse oder ein anderes beliebiges Bau teil, vorzugsweise eines Fahrzeuggetriebes. Das Ventil ist vorzugsweise rotations symmetrisch ausgebildet und weist eine axial ausgerichtete Ventilachse auf. Das Ven til sitzt entweder vollständig oder teilweise in dem Bauteil. Das Ventil kann also auch in zwei aneinander liegenden, ineinander liegenden oder zwei miteinander verbunde nen oder sich gegenüberliegenden Bauteilen vorzugsweise eines Fahrzeuggetriebes angeordnet sein. Das Ventil weist wenigstens eine Öffnung auf. Alternativ sind zwei, drei oder mehr am Umfang des Ventils verteilte Öffnungen vorgesehen. Die Öffnung mündet oder die Öffnungen münden in einen das Ventil zumindest teilweise umge benden Ringspalt. Der Ringspalt ist mit radialem Abstand zur Außenkontur des Ventils ausgebildet. Er verläuft um die Ventilachse und ist dabei vorzugsweise größer als es die radialen Wandstärken des Ventilgehäuses des Ventils sind. Die Öffnungen sind vorzugsweise in einem oder mehr miteinander in Wirkverbindung stehenden Ventilge häusen des Ventils ausgebildet. Der Ringspalt ist zwischen dem Ventil und dem Bau teil ausgebildet. Der Ringspalt ist mit wenigstens einer Dichtung abgedichtet. Im Un terschied zum bekannten Stand der Technik ist das Ventil mit einer oder mehr Öff nungen versehen, welche in einen Ringspalt münden und weist wenigstens eine Dich tung auf, mit welcher der Ringspalt abgedichtet ist.

In der Regel ist der Durchgang für das Strömungsmittel axial. D. h., dass das Strö mungsmittel in eine stirnseitige Öffnung des Ventils hineinströmt und das Ventil an der Rückseite wieder verlässt. Das Strömungsmittel ist zum Beispiel Öl, vorzugsweise Ge triebeöl. Es gibt jedoch auch Vorrichtungen, in dem Drücke des Strömungsmittels bzw. die Fließrichtung des Strömungsmittels zwischen einem Längs- und einem Querkanal geregelt werden müssen. D. h., dass Ventil weist eine längs ausgerichtete Öffnung und wenigstens eine quer ausgerichtete Öffnung auf. Quer ist dabei in radia ler Richtung auf die axial ausgerichtete Ventilachse gesehen. Die Montage derartiger Ventile in die Vorrichtung bzw. in das Bauteil ist relativ kompliziert, da die quer gerich tete Öffnung gegenüber dem Querkanal genau ausgerichtet werden muss. Das Prob lem dabei ist, dass ein nur leichtes unbeabsichtigtes Verdrehen des Ventils um die ei gene Achse einen umfangsseitigen Versatz zwischen den Durchgangsquerschnitten der Öffnung und dem Kanal erzeugen kann und somit die Gefahr besteht, dass nicht ausreichend Strömungsmittel passieren kann.

Es müssen also Mittel gefunden werden, um bei der Montage das Ventil genau in sei ner Lage so auszurichten, dass Übereinstimmung zwischen den Strömungsquer schnitten des Querkanals und der quer ausgerichteten Öffnung im Ventil besteht.

Durch die Schaffung eines Ringspaltes um das Ventil im Bereich der quer ausgerich teten Öffnungen herum ist eine lageorientierte Montage vorteilhaft nicht mehr notwen dig. Das Strömungsmittel verlässt zunächst das Ventil an einer oder mehreren Öff nungen und wird in dem Ringkanal gesammelt und erst dann in einen oder mehrere Querkanäle geführt. Der entsprechende Querkanal kann dann an beliebiger Stelle, und dabei sogar auch axial versetzt zu der quer gerichteten Öffnung, in den Ringkanal münden. Eine derartiger Ringspalt ist zum Beispiel geschaffen, in dem das Durch gangsloch innen mit einem Sitz für das Ventil versehen ist und ab dem Sitz das Durchgangsloch jedoch im Bereich der Queröffnungen radial erweitert ist. Alternativ ist jedoch das Ventil, wie eine Ausgestaltung der Erfindung vorsieht, im Durchmesser abgestuft ausgeführt. Dabei sind an dem Ventilgehäuse ein Sitzabschnitt und ein Füh rungsabschnitt ausgeführt. Der Durchmesser des Sitzabschnittes ist größer als der des Führungsabschnittes, sodass eine Durchmesserstufe am Ventilgehäuse entsteht. Das sich axial auch über dem Führungsabschnitt erstreckende Durchgangsloch im Bauteil weist im Nennmaß den gleichen Durchmesser auf wie der Sitzabschnitt des Ventilgehäuses außen. Dadurch entsteht umfangsseitig um den Führungsabschnitt der Ringspalt. Das Durchgangsloch kann dementsprechend einfach als Durchgangs bohrung gebohrt werden. Das Durchgangsloch bzw. die Durchgangsbohrung ist zu mindest über eine axiale Länge in eine Richtung als durchgängig mit dem gleichen Durchmesser ausgeführt definiert, welche der Länge des Ventils mit dem Sitzabschnitt und dem Führungsabschnitt in die gleiche axiale Richtung entspricht.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Dichtung zumindest aus einem Dichtring und einer Armierung gebildet. Dabei bedeckt/überdeckt wenigstens ein Teil der Armierung den Ringspalt teilweise oder vollständig in radialer Richtung, d. h. quer zur Ventilachse ausgerichtet. Durch die Armierung kann dadurch zum einen vorteilhaft eine Spaltdichtung zwischen dem Ventil und einer Innenkontur eines Bauteils gebildet werden und zum anderen ist mittels der Armierung die Dichtung, deren vorzugsweise dichtende Hauptkomponente ein mehr oder weniger elastisch nachgiebiges Element ist, starr gestützt. Das elastische Element ist beispielsweise ein Dichtring aus einem beliebigen Dichtwerkstoff, zum Beispiel aus einem Elastomer. Der Dichtring kann auch aus einem oder mehreren Dichtlippen bestehen und oder kann einem oder meh reren sich voneinander unterscheidenden Materialien gebildet sein. Ein weiterer Vor teil der Armierung liegt daraus schlussfolgernd darin, dass die Armierung zugleich als Basis und Träger für verschiedene Dichtungsvarianten eingesetzt werden kann. Da das Ventil nicht in jedem Falle in einem Sackloch oder an eine Ringschulter abgestützt werden kann, ist der Ringspalt zwischen dem Ventil und einer Bohrung mit dem Ven tilsitz relativ breit. Dementsprechend muss auch die Dichtung radial großzügig be messen sein. Da die Dichtung im Wesentlichen aus elastische Material gebildet ist, kann es sein, dass diese sich bei hohen Drücken des Strömungsmittels nachgiebig verformt und ihre Dichtwirkung verliert bzw. sogar in den Ringspalt hineinrutscht. Die erfindungsgemäße Armierung verhindert das. Darüber hinaus sind Bohrungen mit Sacklöchern bzw. Ringschultern relativ aufwendig herzustellen, insbesondere dann, wenn Sitze für derartige Ventile innen geschliffen werden müssen.

Die Armierungen sind, insbesondere als Massenware, einfachen kostengünstig her stellbar. Sind sowohl aus Metallblech alternativ auch aus Kunststoff hergestellt. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Armierung um die Ventilachse rotati onssymmetrisch ausgeführt ist. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Armierung einen sich in einem Längsschnitt entlang der Ventilachse betrach teten sowie sich radial in Richtung von der Ventilachse weg nach außen erstrecken den Schenkel aufweist. Daraus ergibt sich, dass der Schenkel durch einen konzent risch zur Ventilachse ausgerichteten und um die Ventilachse umlaufenden Ringschei- benabschnitt gebildet ist. Dieser Ringscheibenabschnitt überdeckt den Ringspalt teil weise oder vollständig radial. Der Dichtring ist an diesem Ringscheibenabschnitt axial gestützt und trotz seiner nachgiebigen Eigenschaft auch bei hohen Drücken in Positi on gehalten. Der Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die radia len Abmessungen des Ringspaltes beliebig groß ausfallen können. Es muss lediglich die radiale Länge des Schenkels (die radiale Abmessung des Ringscheibenab schnitts) angepasst werden.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Armierung einen hohlzylindrisch ausgebildeten Kragen aufweist. Dieser Kragen ist einteilig mit dem Schenkel ausge bildet. Die Armierung ist mit diesem Kragen auf einen Hals des Ventils aufgesetzt oder um diesen herumgeführt und dabei radial an dem Ventil geführt. Der ebenfalls hohlzy lindrisch ausgebildete Hals umgibt beispielsweise eine Einlassöffnung des Ventils. Die Dichtung ist über den Kragen an dem Hals radial geführt und der Schenkel bzw. Ring scheibenabschnitt erstreckt sich radial von dem Kragen weg über die Außenkontur des Ventils an dieser Stelle hinaus und in den Ringspalt hinein. Der Dichtring der Dichtung ist an dem Ringscheibenabschnitt befestigt oder axial an diesem abgestützt und dichtet den Ringspalt ab.

Es ist auch ein Ventil für eine erfindungsgemäße Vorrichtung vorgesehen, welches mit wenigstens einem Kolben versehen ist, der im Inneren des Ventilgehäuses geführt ist. Darüber hinaus kann der Kolben axial mit einer Feder gegen einen Dichtsitz des Ven tilgehäuses oder gegen einen separat in das Ventilgehäuse eingesetzten Dichtsitz vorgespannt sein. Die Feder ist axial an einem Stützelement des Ventils abgestützt. Der Kolben ist zur Steuerung der Durchlassquerschnitte der Öffnungen axial beweg lich in dem Ventilgehäuse geführt.

Das Ventil kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu einer Baueinheit vormon tiert sein. Dabei ist vorteilhaft der Kragen auf einen Hals des Ventils bzw. an anderer Stelle auf das Ventilgehäuse aufgepresst. Durch eine derartige Baueinheit ist der Aufwand für Transport und Lagerung des Ventils bzw. der Dichtung reduziert. Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 - eine Vorrichtung 1 zur Regelung von Drücken eines Strömungsmittels in ei nem Längsschnitt entlang einer Ventilachse 2 eines Ventils 3.

Figur 2 - eine geschnittene 3-dimensionale Ansicht der Vorrichtung eines gemäß Fi gur 1 .

Figur 1 - Die Vorrichtung 1 ist aus einem nur teilweise dargestellten Bauteil 4, dem Ventil 3 und aus einer Dichtung 5 gebildet. Das Ventil 3 sitzt in einem Durchgangsloch 6 des Bauteils 4. Das Bauteil 4 ist beispielsweise ein Getriebegehäuse oder ein rotie rende Bauteil eines Getriebes und besteht zum Beispiel aus einer Aluminiumlegierung bzw. alternativ aus Stahl.

Das Ventil 3 besteht aus einem Ventilgehäuse 7, einem Kolben 8, einer Druckfeder 9 und aus einem Stützelement 10. Die Ventilachse 2 ist axial ausgerichtet. Radial ist quer zur Ventilachse 2. Das Ventilgehäuse 7 weist einen Sitzabschnitt 11 auf, mit wel chem das Ventil 3 in dem Durchgangsloch 6 des Bauteils 4 zentriert sitzt. Der Kolben 8 ist in einem Führungsabschnitt 12 des Ventilgehäuses 7 axial geführt. Das Stütze lement 10 sitzt am Ende des Ventilgehäuses 7 fest in dem Ventilgehäuse 7. Die Druckfeder 9 ist axial an einem Kolbenboden 13 des Kolbens 8 abgestützt und axial zwischen dem Kolbenboden 13 und dem Stützelement 10 federnd eingespannt. Der Kolben 8 ist in einer in Figur 1 dargestellten Schließstellung durch die Wirkung der Druckfeder 9 gegen einen Ventilsitz 14 vorgespannt. In dieser Schließstellung ist eine frontale erste Öffnung 15 des Ventilgehäuses 7 mittels des Kolbens 8 verschlossen. Die erste Öffnung 15 ist axial mit der Ventilachse 2 gleich ausgerichtet.

In dem Ventilgehäuse 7 sind zweite Öffnungen 16 ausgebildet, welche einem Kol benmantel 17 des Kolbens 8 radial gegenüber liegen. Die zweite Öffnung 16 ist quer zur axialen Richtung radial auf die Ventilachse 2 gerichtet. Ein erster Kanal 18 und die erste Öffnung 15 für Strömungsmittel durchlässig zueinander ausgerichtet. Die erste Öffnung 15 umgibt ein am Ventilgehäuse 7 ausgebildeter Hals 19. Der Führungsab schnitt 12 des Ventilgehäuses 7 erstreckt sich axial von dem Sitzabschnitt 11 bis zu dem Hals 19. Ein dritter Kanal 35 schließt sich, je nach Ausführung des Ventils 3, wahlweise am Ende 36 an das Ventil 3 an.

Radial zwischen dem Führungsabschnitt 12 und einer Innenmantelfläche 20 des Durchgangslochs 6 ist ein um das Ventilgehäuse 7 und somit um die Ventilachse 2 umlaufender Ringspalt 21 ausgebildet. Die Dicke G des Ringspaltes 21 ergibt sich aus der Differenz der Durchmesser D1 und D2, wobei D1 der Durchmesser des als Durchgangsbohrung ausgeführten Durchgangslochs 6 an dem Sitz des Sitzabschnitts 11 in dem Durchgangsloch 6 ist. An anderen Stellen kann das Durchgangsloch 6 an dere Durchmesser aufweisen. D2 ist der Außendurchmesser des Führungsabschnitts 12. Die zweiten Öffnungen 16 münden in den Ringspalt 21. In den Ringspalt 21 führt ein zweiter Kanal 22. Der Außendurchmesser des Sitzabschnitts 11 und der Innen durchmesser D1 des Durchgangslochs 6 sind zumindest teilweise im Bereich des Sitzabschnitts 11 im Nennmaß gleich, wobei sich eine Durchmesserdifferenz gegebe nenfalls aus einer Spiel- oder Übergangspassung bzw. durch einen Presssitz zwi schen dem Sitzabschnitt 11 und dem Durchgangsloch 6 ergibt.

Der Kolben 8 ist ein hohlzylindrisches Bauteil, welches im Durchmesser gestuft aus geführt ist. Die erste Stufe 23 des Kolbens 8 ergibt sich zwischen dem Kolbenmantel 17 und dem Kolbenboden 13. Der Kolbenboden 13 weist einen kleineren Durchmes ser auf als der Kolbenmantel 17, sodass sich an der Stufe 23 im Inneren des Ventils 3 ein Ringkanal 24 ergibt. Der Ringkanal 24 ist zwischen der ersten Öffnung 15 und den zweiten Öffnungen 16 ausgebildet.

Der Außendurchmesser D3 des Halses 19 ist kleiner als der Außendurchmesser D2 des Führungsabschnitts 12, sodass sich an dem Ventilgehäuse 7 eine zweite Stufe 25 ergibt. Die Dichtung 5 ist über eine Armierung 27 der Dichtung 5 radial auf dem Hals 19 geführt und axial an einer Ringfläche 26 der Stufe 25 abgestützt. Die Dichtung 5 besteht weiterhin noch aus mindestens einem Dichtring 28. Die Armierung 27 und der Dichtring 28 sind entweder, zum Beispiel durch Vulkanisieren, fest miteinander ver bunden oder der Dichtring 28 liegt axial auf dem radial ausgerichteten Schenkel 29 der Armierung 27 auf. Der durch die Außenkante des scheibenförmig ausgebildeten Schenkels 29 bestimmte Außendurchmesser D4 der Armierung 27 ist kleiner oder gleich dem Innendurchmesser D2 des Durchgangslochs 6 an der Stelle, an der das Ventil 2 mit dem Sitzabschnitt 11 in dem Durchgangsloch 6 sitzt. Außerdem ist der Außendurchmesser D4 der Armierung 27 größer als der Außendurchmesser D2 des Führungsabschnitts 12. Es ergibt sich also folgende Beziehung: D2 < D4 < D1. Die Armierung 27 ist über einen Kragen 33 an dem Hals 19 starr radial geführt und zu gleich mit dem Schenkel 29 an der Ringfläche 26 starr abgestützt und überragt dabei radial mit dem Schenkel 29 die Außenmantelfläche 30 des Ventilgehäuses 7 und überbrückt zugleich radial zumindest teilweise den Ringspalt 21. Der Kragen 33 ist hohlzylindrisch ausgebildet und einteilig-einmaterialig mit dem Schenkel 29 zu der Armierung 27 verbunden. Der Dichtring 28 ist radial zwischen dem Kragen 33 und ei ner Innenmantelfläche 31 des Durchgangslochs 6 eingequetscht und in axiale Rich tungen zwischen einem Deckel 32 und dem Schenkel 29 eingeklemmt.

Der Dichtring 28 überbrückt dabei gegebenenfalls auch einen zwischen dem Schenkel 29 und der Innenmantelfläche 31 ausgebildeten Spalt 34. Der Dichtring 28 ist dabei axial in Richtung des Ringspaltes 21 durch den Schenkel 29 so gestützt, dass dieser sicher an der Innenmantelfläche 31 zum Anliegen kommt und nicht in den Ringspalt 21 hineingezogen bzw. hineinrutscht und seine Dichtwirkung verliert.

Figur 2 - In Figur 2 steht der Kolben 8 in eine Öffnungsstellung. Mit den Pfeilen sym bolisierte des Strömungsmittel liegt zunächst im ersten Kanal 18 unter Druck in der mit Figur 1 dargestellten Schließstellung an dem Kolben 8 an. Wenn der Druck einen be stimmten Grenzwert übersteigt, hebt der Kolben 8 von dem Ventilsitz 14 ab und wird gegen die Wirkung der Druckfeder 9 axial in Richtung des Stützelements 10 verscho ben. Die erste Öffnung 15 ist freigegeben. Das Strömungsmittel passiert das Innere des Ventils 3 und verlässt dieses über die zweiten Öffnungen 16, strömt in den zwi schen der Innenmantelfläche 20 und dem Ventil 3 ausgebildeten Ringspalt 21 und von dort in den zweiten Kanal 22. Der Ringspalt 21 ist axial in die eine Richtung stirnseitig des Ventils 3 mittels der Dichtung abgedichtet (verschlossen), so dass kein Strö mungsmittel den zwischen dem Deckel 32 und dem Gehäuse des Bauteils 4 verlas sen kann und in die andere Richtung durch den Sitz des Sitzabschnitts 11 des Ventil gehäuses 7 im Bauteil 4 verschlossen. Bezuqszeichenliste

1 Vorrichtung

2 Ventilachse

3 Ventil

4 Bauteil

5 Dichtung

6 Durchgangsloch im Bauteil

7 Ventilgehäuse

8 Kolben

9 Druckfeder

10 Stützelement

11 Sitzabschnitt des Ventilgehäuses

12 Führungsabschnitt des Ventilgehäuses

13 Kolbenbodendes Kolbens

14 Ventilsitz

15 erste Öffnung

16 zweite Öffnung

17 Kolbenmantel des Kolbens

18 erster Kanal

19 Hals

20 Innenmantelfläche des Durchgangslochs

21 Ringspalt

22 zweiter Kanal

23 Stufe des Kolbens

24 Ringkanal

25 Stufe des Ventilgehäuses

26 Ringfläche

27 Armierung der Dichtung

28 Dichtring der Dichtung

29 Schenkel der Armierung

30 Außenmantelfläche des Ventils 31 Innenmantelfläche des Durchgangslochs

32 Deckel

33 Kragen der Armierung

34 Spalt 35 dritter Kanal

36 Ende des Ventils