DE10102593B4

DE10102593B4 - Verschlussvorrichtung sowie Verfahren zur Befestigung eines Verschlusskörpers in einem Gehäuse

Info

Publication number: DE10102593B4
Application number: DE10102593A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Zutt; Thomas Schuster; Marcus Forche; Christoph Voss; Frank Holl; Andreas Richter
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2000-10-20
Filing date: 2001-01-20
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2021-01-21
Also published as: DE10102593A1; DE50107148D1

Abstract

Verschlussvorrichtung zum Verschließen von druckmittelführenden Kanälen in einem Ventilaufnahmekörper, bestehend aus einem rotationssymmetrischen Verschlusskörper (3), der in einer Aufnahmebohrung (2) eines Gehäuses (11) befestigt ist, mit einer am Umfang des Verschlusskörpers (3) vorgesehenen Verstemmstelle, die den Verschlusskörper (3) im Gehäuse (11) unlösbar fixiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstemmstelle als Verstemmkegel (1) ausgeführt ist, so dass die Aufnahmebohrung (2) in Richtung des Verschlusskörpers (3) eine trichterförmige Verengung bildet, die den Umfang des Verschlusskörpers (3) im Bereich eines Bunds (4) überdeckt, und dass sich dem Verstemmkegel (1) eine gegenüber einer ersten Gehäusestufe (5) erweiterte zweite Gehäusestufe (6) anschließt, die durch die plastische Verformung des Gehäusematerials zur trichterförmigen Verengung der Aufnahmebohrung (2) gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verschlussvorrichtung zum Verschließen von druckmittelführenden Kanälen in einem Ventilaufnahmekörper, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung befasst sich darüber hinaus mit einem Verfahren zur Befestigung eines Verschlusskörpers in einem Gehäuse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Aus der DE 42 21 988 A1 ist bereits eine Verschlussvorrichtung bekannt geworden, die aus einem in die Aufnahmebohrung eines Ventilträgers eingepressten Ventilgehäuse besteht. Das Ventilgehäuse übernimmt hierbei die Funktion eines Verstemmstempels, so dass es entsprechend massiv und hinsichtlich seiner Oberflächenkontur äußerst präzise hergestellt werden muss, um einerseits die auf den Ventilträger wirksame hohe Einpresskraft zu übertragen und andererseits die gewünschte Dichtheit nach Beendigung der Verstemmoperation in der Aufnahmebohrung sicherzustellen.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine VerschlussvOrrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass vorgenannte Nachteile vermieden werden, um mittels einer vergleichsweisen einfachen und dennoch sicheren, flüssigkeitsdichten Verstemmoperation einen möglichst einfach aufgebauten Verschlusskörper in der Aufnahme bohrung eines Gehäuses befestigen zu können.
Diese Aufgabe wird für eine Verschlussvorrichtung der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen im folgenden aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand mehrerer Zeichnungen hervor.
Es zeigen:
1 eine Verschlussvorrichtung mit einem in einem Gehäuse verstemmten, topfförmigen Verschlusskörper,
2a–2d Einzelheiten zum Verstemmprozess des Verschlußkörpers mittels eines geeigneten Verstemmstempels in einer Aufnahmebohrung.
Die 1 zeigt in vergrößertem Maßstab im Längsschnitt eine Verschlussvorrichtung zum Verschließen von druckmittelführenden Kanälen in einem Ventilaufnahmekörper, bestehend aus einem rotationssymmetrischen Verschlusskörper 3, der in einer Aufnahmebohrung eines blockförmigen Gehäuses 11 befestigt ist. Der Umfang des Verschlusskörpers 3 weist einen Bund 4 auf, der an einer ersten Gehäusestufe 5 in der Aufnahmebohrung 2 anliegt. Das gegenüber dem Verschlusskörper 3 weichere Material des Gehäuses 11 ist in Richtung des Bunds 4 zu einer Verstemmung verdrängt, die den Verschlusskörper 3 im Gehäuse 11 flüssigkeitsdicht sowie unlösbar fixiert. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Verstemmung als Verstemmkegel 1 ausgeführt ist, so dass die Aufnahmebohrung 2 in Richtung des Verschlusskörpers 3 eine trichterförmige Verengung aufweist, um den Umfang des Verschlusskörpers 3 im Bereich des Bunds 4 möglichst großflächig und zugleich hinsichtlich seiner mechanischen Spannung gut beherrschbar zu überdecken. Dem Verstemmkegel 1 schließt sich oberhalb des Verstemmkegels 1 eine gegenüber der ersten Gehäusestufe 5 erweiterte zweite Gehäusestufe 6 an, die durch die plastische Verformung des Gehäusematerials zur trichterförmigen Verengung der Aufnahmebohrung 2 gebildet ist. Die zweite Gehäusestufe 6 ist von einer dritten Gehäusestufe 7 begrenzt, deren quer zur Achse der Aufnahembohrung 2 verlaufende Stirnfläche einen Endanschlag 8 für einen Verstemmstempel 9 bildet. Der Verschlusskörper 3 liegt zur Aufnahme der Verstemmkraft an einer quer zur Bohrungsachse verlaufenden Reaktionsfläche 12 der ersten Gehäusestufe 5 an. Die Reaktionsfläche 12 ist vor dem Verstemmprozess in Richtung der Bohrungsachse um vorzugsweise 10 Grad geneigt. Dies hat den Vorteil, dass die Eloxalschicht des aus einer Leichtmetalllegierung bestehenden Gehäuses 11 geknackt werden kann, wobei trotz Flitterbildung des Eloxals eine saubere Dichtkante entsteht. Der rotationssymmetrische Verschlusskörper 3 ist zur Aufnahme von Bauteilen eines elektromagnetischen Ventilantriebs als Ventilhülse konzipiert, die am Umfang mit quer und am Boden mit längs verlaufenden Ventileinlass- und Ventilauslassöffnungen 10 versehen ist, die vorzugsweise durch Stanzen oder Prägen hergestellt sind. Der Verschlusskörper 3 lässt sich vorteilhaft aufgrund der gewählten erfindungsgemäßen Befestigung durch Tiefziehen von Dünnblech kostengünstig herstellen. Der zwischen dem Verschlusskörper 3 und dem Gehäuse 11 eingestemmte Bund 4 umgibt einen rechtwinklig zur Bohrungsachse abgekröpften Hülsenendabschnitt, so dass eine relativ einfache, kostengünstige Herstellung und Befestigung des Verschlusskörpers 3 im Gehäuse 11 gegeben ist.
Nachfolgend werden anhand den 2a bis 2d die einzelnen Schritte des Verstemmverfahrens beschrieben.
Die 2a zeigt hierzu einen in der gestuften Aufnahmebohrung 2 eingesetzten topfförmigen Verschlusskörper 3, dessen mit einer Einlassöffnung 10 im Topfboden versehene Hülsenabschnitt an einem Absatz einen O-Ring 13 aufnimmt, der zwischen einer Bohrungsstufe des Gehäuses 11 und dem Absatz des Verschlusskörpers 3 angeordnet ist. Der hiervon entfernt gelegene, rechtwinklig zur Bohrungsachse nach außen abgekröpfte Bund 4 stützt sich mit seinem Rand zunächst oberhalb der kegelförmig geneigten Reaktionsfläche 12 an dem im späteren Verstemmprozess in Richtung des Verstemmkegels 1 verformten Wandabschnitt des Gehäuses 11 ab. Folglich ist der Verschlusskörper 3 bereits nach dem automatengerechten Einsetzen in der Aufnahmebohrung 2 leicht zu zentrieren. Oberhalb der Aufnahmebohrung 2 befindet sich bereits der vom Werkzeugautomaten zugeführte Verstemmstempel 9, der sich aufgrund seiner Geometrie selbsttätig zur Aufnahmebohrung 2 zentriert.
Entsprechend dem Ausführungsbeispiel weist der Verstemmstempel 9 zunächst bei der Zuführung durch den Werkzeugautomaten einen Achsenversatz von beispielhaften 0,25 mm gegenüber der Bohrungsachse auf. Dieser Ausrichtungsfehler wird gemäß der 2b durch den einseitigen Kontakt des Kegelabschnitts 14 an der dritten Gehäusestufe 7 beim Absenken des Verstemm stempels 9 selbsttätig ausgeglichen, so dass der Kegelabschnitt 14 für den weiteren Fertigungsprozess von besonderer Bedeutung ist.
Die 2c zeigt diesbezüglich bereits die zentrische Ausrichtung des Verstemmstempels 9 an der dritten Gehäusestufe 7. Eine schwimmende bzw. radiale Verlagerbarkeit des Verstemmstempels 9 in einer geeigneten Werkzeugzuführung wird folglich vorausgesetzt. Durch die über den Kegelabschnitt 14 auf die Kante der dritten Gehäusestufe 7 aufgebrachte Verstemmkraft beginnt zunächst die plastische Verformung des Gehäusematerials in Richtung des zwischen dem Kegelabschnitt 14 und dem vertikalen Wandabschnitt des Gehäuses 11 gelegenen Freiraums 15 nur geringfügig, bis die sich an den Kegelabschnitt 14 anschließende Stempelstufe 16 an der Stirnfläche des Endanschlags 8 anlegt. Danach dringt unter kontinuierlicher. Wirkung der Einpresskraft die Stempelstufe 16 entsprechend ihrem Tiefenmaß in die Stirnfläche des Endanschlags 8 vertikal ein, wobei das von ihr in Richtung des Verstemmkegels 1 verdrängte Gehäusevolumen wenigstens doppelt so groß ist, wie das Aufnahmevolumen des Freiraums 15. Hierdurch wird erreicht, dass nicht nur Werkstoffvolumen des Gehäuses 11 in den Freiraum 15 in Form eines Gehäusevorsprungs auf den Kegelabschnitt 14 verdrängt, sondern gleichzeitig in Richtung auf den Bund 4 des Verschlusskörpers 3 verdichtet wird. Es entsteht folglich eine im wesentlichen radiale Druckspannung in der Umformzone des Gehäuses 11 während der vertikalen Vorschubbewegung des Verstemmstempels 9. Bevor die Stempelstufe 16 ihre maximale Eintauchtiefe im Gehäuse 11 erreicht hat, drückt die Stempelstirnfläche 17 auf den Bund 4 des in der Aufnahmebohrung 2 eintauchenden Verschlusskörpers 3, wobei sich der Bund 4 in die schräge Reak tionsfläche 12 der ersten Gehäusestufe 5 eingepresst. Dies hat den Vorteil, dass die Eloxalschicht des Leichtmetallgehäuses 11 geknackt wird, so dass trotz Flitterbildung des Eloxals eine saubere Dichtkante am Bund 4 entsteht. Beim Eintauchen des Verschlusskörpers 3 in die Aufnahmebohrung 2 erhöht sich gleichzeitig die Einpresskraft auf den O-Ring 13, was die Dichtwirkung des O-Rings 13 begünstigt.
Die 2d zeigt die Endstellung des Verstemmstempels 9, in der sich die an der Stempelstufe 16 anschließende Anschlagfläche 18 auf dem Endanschlag 8 der Aufnahmebohrung 2 abstützt, so dass ein weiteres Absinken des Verschlusskörpers 3 in die Aufnahmebohrung 2 verhindert wird. Sobald der Verstemmstempel 9 aus der Aufnahmebohrung 2 zurückgezogen wird, kann der durch den Verstemmvorgang verdichtete Werkstoff des Gehäuses 11 gewissermaßen zurückfedern, da die radial wirkende Kraftkomponente des Verstemmstempels 9 aufgehoben ist. Hierdurch wirkt eine radial nach innen gerichtete Reaktionskraft auf den Bund 4 des Verschlusskörpers 3 ein, die die Abdichtung des Verschlusskörpers 3 im Bereich der Verstemmstelle begünstigt.
Aus der 2d wird ferner deutlich, dass erst durch die Verdrängerwirkung der Stempelstufe 16 die aus der 1 bereits bekannte zweite Gehäusestufe 6 entsteht, so dass sich die Vorbereitung der Aufnahmebohrung 2 ausschließlich auf die einfache Herstellung der ersten und dritten Gehäusestufe 5, 7 beschränkt.
Losgelöst von der bisher beschriebenen Verstemmoperation, lässt sich aus technischer Sicht der Verschlusskörper 3 in einem automatengerechten Fertigungsablauf innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde in einem einzigen Arbeitsgang im Gehäuse 11 druckmitteldicht befestigen.

1: Verstemmkegel
2: Aufnahmebohrung
3: Verschlusskörper
4: Bund
5: Erste Gehäusestufe
6: Zweite Gehäusestufe
7: Dritte Gehäusestufe
8: Endanschlag
9: Verstemmstempel
10: Einlass- und Auslassöffnung
11: Gehäuse
12: Reaktionsfläche
13: O-Ring
14: Kegelabschnitt
15: Freiraum
16: Stempelstufe
17: Stempelstirnfläche
18: Anschlagfläche

Claims

Verschlussvorrichtung zum Verschließen von druckmittelführenden Kanälen in einem Ventilaufnahmekörper, bestehend aus einem rotationssymmetrischen Verschlusskörper (3), der in einer Aufnahmebohrung (2) eines Gehäuses (11) befestigt ist, mit einer am Umfang des Verschlusskörpers (3) vorgesehenen Verstemmstelle, die den Verschlusskörper (3) im Gehäuse (11) unlösbar fixiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstemmstelle als Verstemmkegel (1) ausgeführt ist, so dass die Aufnahmebohrung (2) in Richtung des Verschlusskörpers (3) eine trichterförmige Verengung bildet, die den Umfang des Verschlusskörpers (3) im Bereich eines Bunds (4) überdeckt, und dass sich dem Verstemmkegel (1) eine gegenüber einer ersten Gehäusestufe (5) erweiterte zweite Gehäusestufe (6) anschließt, die durch die plastische Verformung des Gehäusematerials zur trichterförmigen Verengung der Aufnahmebohrung (2) gebildet ist.
Verschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gehäusestufe (6) von einer dritten Gehäusestufe (7) begrenzt ist, deren quer zur Achse der Aufnahmebohrung (2) verlaufende Stirnfläche einen Endanschlag (8) für einen Verstemmstempel (9) bildet.
Verschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (3) zur Aufnahme der Verstemmkraft an einer quer zur Bohrungsachse verlaufenden Reaktionsfläche (12) der ersten Gehäusestufe (5) anliegt.
Verschlussvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsfläche (12) in Richtung der Bohrungsachse zwischen 5 bis 15 Grad geneigt ist.
Verschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (3) als Ventilhülse zur Aufnahme von Bauteilen eines elektromagnetischen Ventiltriebs ausgebildet ist, der mit quer und längs verlaufenden Einlass- und Auslassöffnungen (10) versehen ist, die vorzugsweise durch Stanzen oder Prägen hergestellt sind.
Verschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (3) durch Tiefziehen von Dünnblech hergestellt ist.
Verschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen dem Verschlusskörper (3) und dem Gehäuse (11) gelegene Dichtfläche durch plastische Verformung des Gehäusematerials den rechtwinklig zur Bohrungsachse abgekröpften Bund (4) des Verschlusskörpers (3) umgibt.
Verfahren zur Befestigung eines Verschlusskörpers (3) in einem Gehäuse (11), bestehend aus einem rotationssymmetrischen Verschlusskörper (3), der in einer Aufnahmebohrung (2) eines Gehäuses (11) eingesetzt wird, mit einem am Umfang des Verschlusskörpers (3) vorgesehenen Bund (4), der an einer ersten Gehäusestufe (5) der Aufnahmebohrung (2) anliegt, gekennzeichnet durch nachfolgende Verfahrensschritte: Zentrieren eines Verstemmstempels (9) an einer entfernt zur ersten Gehäusestufe (5) gelegenen dritten Gehäusestufe (7) am Aufnahmekörper (2), Verdrängen des Gehäusematerials der dritten Gehäusestufe (7) in Richtung auf einen am Umfang des Verschlusskörpers (3) vorgesehenen Bund (4), Verdrängen des Gehäusematerials im Bereich der Aufnahmebohrung (2) zu einer zweiten Gehäusestufe (6) mittels einer Stempelstufe (16), Anlegen des Verstemmstempels (9) an einem Endanschlag (8) des Gehäuses (11) zur Beendigung der Vorschubbewegung des Verstemmstempels (9) in Richtung des Verschlusskörpers (3).
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung des Verschlusskörpers (3) im Gehäuse (11) mittels des Verstemmstempels (9) in einem einzigen Arbeitsgang erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstemmstempel (9) selbstzentrierend ausgeführt ist.