DE102005041395A1

DE102005041395A1 - Hydraulisches Wegeventil

Info

Publication number: DE102005041395A1
Application number: DE200510041395
Authority: DE
Inventors: Markus Kinscher; Jens Hoppe
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-09-01
Filing date: 2005-09-01
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2025-09-02
Also published as: WO2007025631A1; KR20080045688A; DE102005041395B4; US20100163128A1; EP1924795A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Wegeventil (1) mit einer elektromagnetischen Stelleinheit (2) und einem Ventilabschnitt (3), wobei an einem Bauteil der Stelleinheit (2) eine im Wesentlichen zylindrische, sacklochartige Aufnahme (19b) ausgebildet ist, wobei in die Aufnahme (19b) ein Flanschabschnitt (27a) eines Ventilgehäuses (27) des Ventilabschnitts (3) eingreift, wobei der Flanschabschnitt (27a) mit einer in dessen Umfangsrichtung verlaufenden Ringnut (27b) versehen ist und wobei eine im Wesentlichen hohlzylindrische Wandung (19a) der Aufnahme (19b) im Bereich der Ringnut (27b) derart in diese eingreift, dass diese entlang des gesamten Umfangs der Ringnut (27b) an deren Nutgrund (27c) anliegt. Es werden Mittel zur Erhöhung der Verdrehsteifigkeit zwischen dem Flanschabschnitt (27a) und der Wandung (19a) vorgeschlagen. Dabei wird besonderes Augenmerk auf die Prozesssicherheit und Wirtschaftlichkeit des Verbindungsvorgangs gelegt.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Wegeventil mit einer elektromagnetischen Stelleinheit und einem Ventilabschnitt, wobei an einem Bauteil der Stelleinheit eine im Wesentlichen zylindrische, sacklochartige Aufnahme ausgebildet ist, wobei in die Aufnahme ein Flanschabschnitt eines Ventilgehäuses des Ventilabschnitts eingreift, wobei der Flanschabschnitt mit einer in dessen Umfangsrichtung verlaufenden Ringnut versehen ist und wobei eine im Wesentlichen hohlzylindrische Wandung der Aufnahme im Bereich der Ringnut derart in diese eingreift, dass diese entlang des gesamten Umfangs der Ringnut an deren Nutgrund anliegt. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Steuerventils vorgeschlagen.

Derartige Wegeventile werden in Brennkraftmaschinen beispielsweise zur Ansteuerung von hydraulischen Nockenwellenverstellern oder schaltbaren Nockenfolgern eingesetzt. Die Wegeventile bestehen aus einer elektromagnetischen Stelleinheit und einem Ventilabschnitt. Der Ventilabschnitt stellt den hydraulischen Abschnitt des Wegeventils dar, wobei an diesem zumindest ein Zulaufanschluss, mindestens ein Arbeitsanschluss und ein Tankanschluss aus gebildet sind. Mittels der elektromagnetischen Stelleinheit können gezielt bestimmte Anschlüsse des Ventilabschnitts hydraulisch miteinander verbunden und somit die Druckmittelströme gelenkt werden.

Für den Einsatz eines Wegeventils zur Steuerung eines Nockenwellenverstellers ist dieses im Normalfall als 4/3-Proportionalwegeventil ausgebildet. Ein derartiges Proportionalventil ist beispielsweise in der DE 199 56 160 A1 offenbart. Die elektromagnetische Stelleinheit setzt sich in diesem Fall aus einem ersten Magnetjoch, einer Spule, einem zweiten Magnetjoch, einem Gehäuse, einem Anker und einem Anschlusselement, welches eine elektrische Steckverbindung aufnimmt, die zur Stromversorgung der Spule dient, zusammen.

Der Ventilabschnitt besteht aus einem Ventilgehäuse und einem darin axial verschiebbar angeordneten Steuerkolben. Das Ventilgehäuse ist innerhalb einer zylindrischen, sacklochartigen Aufnahme des zweiten Magnetjochs angeordnet und ortsfest mit diesem verbunden. An der Außenmantelfläche des Ventilgehäuses sind vier Ringnuten ausgebildet, welche als Druckmittelanschlüsse dienen. In den Nutgründen der Ringnuten sind Öffnungen ausgebildet, wodurch Druckmittel in das Innere des Ventilgehäuses gelangen kann. Im Inneren des Ventilgehäuses ist ein Steuerkolben axial verschiebbar angeordnet, wobei der Außendurchmesser des Steuerkolbens dem Innendurchmesser des Ventilgehäuses angepasst ist. Des Weiteren sind am Steuerkolben ebenfalls Ringnuten ausgebildet, über welche benachbarte Druckmittelanschlüsse miteinander verbunden werden können.

Die Spule, das erste und das zweite Magnetjoch sind innerhalb des Gehäuses der elektromagnetischen Stelleinheit koaxial zueinander angeordnet. Das erste und das zweite Magnetjoch sind dabei in axialer Richtung zueinander versetzt. In dem Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetjoch befindet sich radial innerhalb der Magnetjoche der Anker, wobei dieser in radialer Richtung von der Spule umgeben ist. Der Anker, das Gehäuse, das erste und das zweite Magnetjoch bilden einen Flusspfad für die magnetischen Flusslinien, welche durch Bestromen der Spule hervorgerufen werden.

Durch Bestromen der Spule wird der Anker in Richtung des zweiten Magnetjochs gedrängt, wobei diese Bewegung mittels einer am Anker angebrachten Stößelstange auf den Steuerkolben übertragen wird. Dieser wird nun gegen eine sich am Ventilgehäuse abstützende Feder in axialer Richtung bewegt.

Wegeventile zur Ansteuerung von schaltbaren Nockenfolgern sind meist als Schaltventile ausgebildet. Ein derartiges Schaltventil ist, in einer Ausführung als 3/2-Schaltventil, beispielsweise aus der DE 103 59 363 A1 bekannt. Die elektromagnetische Stelleinheit besteht wiederum aus einem Gehäuse, einem Anker, einem Anschlusselement, einem ersten und einem zweiten Magnetjoch. Die Funktion und die Ausbildung der elektromagnetischen Stelleinheit sind in weiten Teilen analog zu der des Proportionalventils.

An dem Ventilabschnitt sind in diesem Fall ein Zulaufanschluss, ein Arbeitsanschluss und ein Tankanschluss ausgebildet. Der Arbeitsanschluss kommuniziert über jeweils eine als Ventilsitz ausgebildete Öffnung sowohl mit dem Zulauf- als auch mit dem Tankanschluss. Innerhalb des Ventilgehäuses ist weiterhin ein Steuerkolben angeordnet, an welchem zwei Schließelemente ausgebildet sind. Jedes Schließelement kann, abhängig von der Position des Steuerkolbens innerhalb des Ventilgehäuses, den Druckmittelfluss durch einen der Ventilsitze sperren oder freigeben. Abhängig von der axialen Position des Steuerkolbens kann so der Arbeitsanschluss selektiv mit dem Zulaufanschluss oder mit dem Tankanschluss verbunden werden. Die axiale Lage des Steuerkolbens wird dabei wiederum über die axiale Position des Ankers relativ zum zweiten Magnetjoch festgelegt.

Ein Flanschabschnitt des Ventilgehäuses des in der DE 199 56 160 A1 offenbarten Wegeventils ist innerhalb einer zylindrischen, sacklochartigen Aufnahme angeordnet. Die Aufnahme ist als einteilig mit einem Magnetjoch der elektromagnetischen Stelleinheit ausgeführter, hohlzylindrischer Fortsatz ausgebildet. Dabei greift ein dünnwandiger, endseitiger Abschnitt des Fortsatzes entlang dessen gesamten Umfangs radial in eine am Ventilgehäuse ausgebildete Ringnut ein. Durch diese Verbindung ist das Ventilgehäuse in axialer Richtung relativ zur Stelleinheit fixiert. Die Verbindung widersteht funktionssicher hohen axialen Abzugskräften, die während der (De-)Montage oder während des Betriebes der Brennkraftmaschine auftreten.

Die Verdrehsteifigkeit einer derartigen Verbindung hängt maßgeblich von den Fügekräften während der Herstellung der Verbindung ab. Um die Verdrehsteifigkeit zu erhöhen, wird zusätzlich vorgeschlagen die Verbindung durch verzahntes Einbördeln des dünnwandigen Abschnitts herzustellen. Zu diesem Zweck wird eine mit Zähnen versehene Matrize verwendet, um den dünnwandigen Abschnitt in die Ringnut zu verdrängen. Dabei wird im Bereich der Zähne der dünnwandige Abschnitt in das Ventilgehäuse eingedrückt, wodurch eine in Umfangsrichtung formschlüssige Verbindung hergestellt wird.

Zur Herstellung dieser Verbindung werden hohe radial wirkende Kräfte benötigt, wodurch der Aufwand zur Herstellung der Verbindung erhöht ist. Zu niedrige Kräfte führen zu einer ungenügenden Steifigkeit der Verbindung der beiden Bauteile. Während der Lebensdauer des Bauteils kann es auf Grund von während der Montage oder Demontage wirkenden Axialkräften, Kipp- oder Drehmomenten, auf Grund von Vibrationen während des Betriebs der Brennkraftmaschine oder thermischen Setzens zu einer Reduzierung der Verdrehsteifigkeit und damit zu einer Verdrehung des Ventilgehäuses relativ zur Stelleinheit kommen. Dies kann in Anwendungen, in denen ein fester Winkelbezug zwischen einer Ventillasche, mittels derer das Wegeventil an einer Umgebungskonstruktion befestigt ist, und dem Ventilabschnitt erforderlich ist, zu Funktionsstörungen des Wegeventils und damit des Bauteils führen, welches durch das Wegeventil gesteuert werden soll.

Zu hohe Kräfte können zu einer Beschädigung des Ventilgehäuses und somit ebenso zu Funktionsstörungen führen.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde diese geschilderten Nachteile zu vermeiden und somit ein hydraulisches Wegeventil zu schaffen, dessen Ventilabschnitt funktionssicher mit dessen Stelleinheit drehfest verbunden ist. Dabei soll der Montageaufwand verringert oder zumindest nicht erhöht werden. Weiterhin sollen die Herstellungskosten des Wegeventils durch diese Maßnahmen nicht negativ beeinflusst werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Nutgrund der Ringnut im Querschnitt eine von einer Kreisform abweichende Außenkontur aufweist.

Der Flanschabschnitt des Ventilgehäuses ist in einer zylindrischen Aufnahme eines Bauteils der Stelleinheit aufgenommen. Die Aufnahme kann beispielsweise durch ein offenes Ende eines Gehäuses oder einen hohlzylindrischen Fortsatz eines Magnetjochs ausgebildet sein. Dabei ist der Außendurchmesser des Flanschabschnitts vorteilhafterweise dem Innendurchmesser der Wandung angepasst, die die Aufnahme begrenzt, wodurch das Ventilgehäuse radial zur Stelleinheit zentriert wird.

Der Flanschabschnitt ist mit einer in Umfangsrichtung umlaufenden Ringnut versehen, in die ein dünnwandiger Abschnitt der Wandung der Aufnahme derart eingreift, dass der Flanschabschnitt an dem Nutgrund der Ringnut anliegt. Dabei kann die Wandung axial endseitig oder mit einem mittleren Abschnitt in die Ringnut eingreifen.

Während der Montage wird der Flanschabschnitt des Ventilgehäuses in der Aufnahme positioniert. Dabei liegt dieser in axialer Richtung am Boden der Aufnahme an. In einem nächsten Schritt wird die Wandung beispielsweise mittels eines Verstemm-, Rollier- oder Taumelumformverfahrens in die Ringnut verformt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin die Verbindung mittels eines Axialbördelverfahrens herzustellen. In diesem Fall wird das Ventilgehäuse wiederum in der Aufnahme positioniert. In einem anschließenden Schritt greift ein hohlzylindrischer Stempel über das Ventilgehäuse, wobei dieser in axialer Richtung bis zu der Ringnut verschoben wird. Die axiale Öffnung des Stempels ist konisch oder mit einer Abrundung ausgeführt, wobei deren Innendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser der Wandung ausgeführt ist. Durch weiteres axiales Verschieben des Stempels wird die Wandung der Aufnahme in die Ringnut verdrängt und somit die Verbindung zwischen dem Ventilgehäuse und der Stelleinheit hergestellt.

Während der Deformation der Wandung, wird Material in die von der Kreisform abweichenden Bereiche des Nutgrunds gedrängt. Durch den daraus resultierenden Formschluss in Umfangsrichtung wird die Verdrehsteifigkeit der Verbindung im Vergleich zu Ausführungsformen mit kreisförmigem Nutgrund deutlich erhöht. Im Falle von Ausführungsformen mit von der Kreisform abweichenden Ausbuchtungen, schmiegt sich das Material der Wandung an diese an, wodurch wiederum eine in Umfangsrichtung formschlüssige Verbindung hergestellt wird.

Durch diese Ausführung eines hydraulischen Wegeventils wird eine Verbindung mit hervorragender Verdrehsteifigkeit zwischen dem Ventilgehäuse und der Stelleinheit hergestellt. Die Verbindung widersteht deutlich höheren Momenten, welche aus Kräften oder Momenten resultieren, die auf die einzelnen Bauteile wirken. Ebenso entfällt die Gefahr der Lockerung der Verbindung durch thermisches Setzten. Weiterhin kann die Verbindung der Bauteile leichter und funktionssicherer hergestellt werden.

Die Fügekräfte können deutlich reduziert werden, da die Verdrehsteifigkeit nicht ausschließlich aus dem Kraftschluss zwischen Wandung und Ventilgehäuse resultiert. Dadurch besteht nicht die Gefahr, dass das Ventilgehäuse oder das Gehäuse bzw. das Magnetjoch der Stelleinheit beschädigt wird.

Ebenso wenig muss während des Fügevorgangs Material des Ventilgehäuses durch Material der Wandung verdrängt werden, wodurch die genaue Positionierung der Bauteile und deren Formgenauigkeit nicht mehr beeinträchtigt werden. Als Folge steigt die Prozesssicherheit des Montagevorgangs. Die Verringerung der Fügekräfte und die Erhöhung der Prozesssicherheit führen zu geringeren Herstellungskosten der Wegeventile.

In einer Konkretisierung wird vorgeschlagen den Nutgrund im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig auszubilden, wobei an dem Nutgrund zumindest eine Einbuchtung vorgesehen ist.

Alternativ kann vorgesehen sein den Nutgrund im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig auszubilden ist, wobei an dem Nutgrund zumindest eine Ausbuchtung vorgesehen ist.

Durch diese Maßnahmen kann zusätzlich zu dem Kraftschluss in Umfangsrichtung eine formschlüssige Verbindung ausgebildet werden.

In einer Konkretisierung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Nutgrund im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist, wobei zumindest ein sehnenartiger Abschnitt vorgesehen ist. Während der Herstellung der Verbindung wird das Material der Wandung an die Außenumfangsfläche des Nutgrundes Verdrängt, wobei dieses auch an dem sehnenartigen zum Anliegen kommt und so die formschlüssige Verbindung hergestellt wird. Derartige sehnenartige Abschnitte lassen sich leicht und kostengünstig, beispielsweise durch Fräsen oder, im Falle von mittels eines Spritzgiessverfahrens hergestellten Ventilgehäusen, durch entsprechendes Ausformen der Spritzgießform, herstellen. Neben der Ausbildung eines sehnenartigen Abschnittes können auch mehrere vorgesehen werden.

Alternativ kann beispielsweise vorgesehen sein, an dem im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmigen Nutgrund eine radiale Verzahnung auszubilden. Während der Herstellung der Verbindung wird Material der Wandung in die Zahnzwischenräume verdrängt, wobei bereits die Ausbildung einer Mikroverzahnung am Nutgrund ausreichende Verdrehsteifigkeiten bewirkt.

Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines Wegeventils nach Anspruch 1 mit folgenden Verfahrensschritten vorgeschlagen:

– Positionieren des Ventilgehäuses innerhalb der zylinderförmigen Aufnahme
– Verdrängen von Material der Wandung in die Ringnut.

Dabei kann zur Herstellung der Verbindung zwischen dem Ventilgehäuse und der Stelleinheit ein Abschnitt der Wandung der Aufnahme mittels eines Axialbördelverfahrens, eines Verstemmverfahrens, Rollieren oder eines Taumelumformverfahrens in die Ringnut verdrängt werden.

Weiterhin wird vorgeschlagen den Nutgrund im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig auszubilden, wobei an dem Nutgrund zumindest ein sehnenartiger Abschnitt vorgesehen oder eine radiale Verzahnung ausgebildet ist.

Die vorgeschlagene Herstellung der Verbindung zwischen dem Ventilgehäuse und der Stelleinheit stellt ein prozesssicheres und preisgünstiges Verfahren dar.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen
1a einen Längsschnitt durch eine Stelleinheit,
1b einen Teillängsschnitt durch ein erfindungsgemäßes hydraulisches Wegeventil,
1c einen Teillängsschnitt durch ein weiteres erfindungsgemäßes hydraulisches Wegeventil,
2a einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Wegeventil aus 1b entlang der Linie IIA-IIA,
2b einen Querschnitt durch eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wegeventils aus 1c entlang der Linie IIB-IIB,
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
1b zeigt ein erfindungsgemäßes hydraulisches Wegeventil 1 im Teilquerschnitt, am Beispiel eines als 4/3-Wegeproprtionalventils ausgeführten Wege ventils 1. Das Wegeventil 1 besteht aus einer Stelleinheit 2 und einem Ventilabschnitt 3. Derartige Wegeventile 1 werden beispielsweise zur Steuerung von hydraulischen Nockenwellenverstellern eingesetzt. 1a zeigt einen Längsschnitt durch eine beispielhafte elektromagnetische Stelleinheit 2.
Die elektromagnetische Stelleinheit 2 weist einen Spulenkörper 5 und ein einteilig mit diesem ausgebildetes Anschlusselement 6 auf. Der Spulenkörper 5 trägt eine aus mehreren Windungen eines geeigneten Drahtes bestehende Spule 7. Die radial äußere Mantelfläche der Spule 7 wird von einer hülsenförmigen Materialschicht 8 umgeben, welche aus einem nicht magnetisierbaren Material besteht. Die Materialschicht 8 kann beispielsweise aus einem geeigneten Kunststoff bestehen und auf die gewickelte Spule 7 aufgespritzt werden. Innerhalb des Anschlusselements 6 ist eine elektrische Steckverbindung 9 aufgenommen, über welche die Spule 7 mit einer Strom- oder Spannungsquelle verbunden werden kann.
Der Spulenkörper 5 ist mit einer im Wesentlichen zylinderförmigen, sacklochartigen Ausnehmung 10 ausgebildet, welche konzentrisch zur Spule 7 angeordnet ist. Des Weiteren nimmt der Spulenkörper 5 und das Anschlusselement 6 am bodenseitigen Ende der Ausnehmung 10 ein hülsenförmig ausgeführtes erstes Magnetjoch 11 auf. Innerhalb der Ausnehmung 10 ist eine topfförmige Ankerführungshülse 12 angeordnet, wobei deren Außenkontur der Innenkontur der Ausnehmung 10 angepasst ist. Die dünnwandige Ankerführungshülse 12 besteht aus einem zylinderförmigen Abschnitt 12b, der von einem Hülsenboden 12c begrenzt wird. Der Hülsenboden 12c ist mit sich axial nach innen erstreckenden Anschlägen 13 versehen. Die Ankerführungshülse 12 erstreckt sich in axialer Richtung entlang der gesamten Ausnehmung 10, wobei diese den Spulenkörper 5 an dessen Öffnung in radialer Richtung zumindest teilweise umgreift.
Der Spulenkörper 5 ist innerhalb eines topfförmig ausgebildeten Gehäuses 14 angeordnet. Das offene Ende des Gehäuses 14 überragt das Anschlusselement 6 in axialer Richtung, wobei dieses, und damit der Spulenkörper 5, mittels einer Bördelverbindung 15 innerhalb des Gehäuses 14 fixiert sind.
Innerhalb der Ankerführungshülse 12 ist ein Anker 16 in axialer Richtung verschiebbar angeordnet. Der Verschiebeweg des Ankers 16 wird in der einen Richtung durch die Anschläge 13 und in der anderen Richtung durch ein zweites Magnetjoch 17 begrenzt.
Das zweite Magnetjoch 17 weist einen rohrförmigen Abschnitt 18 und eine sich in axialer Richtung daran anschließende zylindrische Wandung 19a auf. Der rohrförmige Abschnitt 18 erstreckt sich durch eine im Boden 20 des Gehäuses 14 ausgebildete Öffnung 21 in die in der Ausnehmung 10 des Spulenkörpers 5 angeordnete Ankerführungshülse 12. Dabei ist der Außendurchmesser des rohrförmigen Abschnitts 18 dem Durchmesser der Öffnung 21 angepasst. Der Innendurchmesser des axialen Endes des rohrförmigen Abschnittes 18, welches dem Anker 16 zugewandt ist, ist größer ausgeführt als der Außendurchmesser des Ankers 16. Somit kann dieser in diesen Abschnitt eintauchen. Zusätzlich läuft die Außenmantelfläche des rohrförmigen Abschnitts 18 in Richtung des Ankers 16 konisch zu.
Das Gehäuse 14 stützt sich über einen Montageflansch 22 an dem ringförmigen Abschnitt 19 ab. Der Montageflansch 22 dient zur Befestigung des Wegeventils 1 an einer nicht dargestellten Umgebungskonstruktion.
In dieser Ausführungsform besteht das zweite Magnetjoch 17 aus zwei Bauteilen, einem Polkern 23 und einem einteilig mit dem Montageflansch 22 ausgebildeten hülsenförmigen Fortsatz 24.
Zwischen dem rohrförmigen Abschnitt 18 des zweiten Magnetjochs 17, dem Boden 20 des Gehäuses 14 und der Ankerführungshülse 12 ist ein Dichtring 26 angeordnet. Dieser verhindert im Zusammenwirken mit der Ankerführungshülse 12, dass in die elektromagnetische Stelleinheit 2 eindringendes Druckmittel, in der Regel Motoröl, zum Spulenkörper 5 gelangt, wodurch dieser vor Schädigungen durch das Druckmittel geschützt wird.
Eine Stößelstange 33 erstreckt sich durch das Innere des Polkerns 23 und ist an einem Ende mit dem Anker 16 verbunden.
In 1c ist eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Wegeventils 1 dargestellt, die in weiten Teilen identisch zu der in 1b dargestellten Ausführungsform ist. Im Unterschied dazu wird die Aufnahme 19b in diesem Fall durch die Wandung 19a eines offenen Endes des topfförmigen Gehäuses 14 ausgebildet.
Wie in den 1b, 1c zu erkennen ist, besteht der Ventilabschnitt 3 des als 4/3-Wegeproportionalventil ausgeführten Wegeventils 1 aus einem Vantilgehäuse 27 und einem Steuerkolben 28. Das Ventilgehäuse 27 ist als separates Bauteil ausgebildet und mit der Stelleinheit 2 verbunden. Zu diesem Zweck ist an dem Ventilgehäuse 27 ein Flanschabschnitt 27a ausgebildet, der in einer Aufnahme 19b der Wandung 19a positioniert ist. Dabei ist der Innendurchmesser der Wandung 19a dem Außendurchmesser des Falschabschnitts 27a angepasst.
An dem Flanschabschnitt 27a ist eine Ringnut 27b ausgebildet, in den ein Abschnitt der Wandung 19a eingreift. Dadurch ist das Ventilgehäuse 27 axial zum zweiten Magnetjoch 17 und damit zur Stelleinheit 2 fixiert.
An der Außenmantelfläche des Ventilgehäuses 27 sind mehrere Ringnuten 29 ausgebildet, welche über in den Nutgründen der Ringnuten 29 ausgebildete Aussparungen 30 mit dem Inneren des im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführten Ventilgehäuses 27 kommunizieren. Die Ringnuten 29 und die der elektromagnetischen Stelleinheit 2 abgewandten Öffnung im Ventilgehäuse 27 dienen als Druckmittelanschlüsse A, B, P, T. Die mittlere Ringnut 29, welche als Zulaufanschluss P dient, kommuniziert über eine nicht dargestellte Druckmittelleitung mit einer ebenfalls nicht dargestellten Druckmittelpumpe. Die beiden äußeren Ringnuten 29, welche als Arbeitsanschlüsse A, B dienen, kommunizieren mit Verbrauchern, beispielsweise mit jeweils einer Druckkammer oder einer Gruppe von gegeneinander wirkenden Druckkammern eines ebenfalls nicht dargestellten Nockenwellenverstellers. Der axiale Anschluss (Tankanschluss) T kommuniziert mit einem ebenfalls nicht dargestellten Druckmittelreservoir.
Innerhalb des Ventilgehäuses 27 ist der Steuerkolben 28 axial verschiebbar angeordnet. An der Außenmantelfläche des Steuerkolbens 28 sind als Ringstege ausgeführte Steuerabschnitte 31 ausgebildet. Der Außendurchmesser der Steuerabschnitte 31 ist dem Innendurchmesser des Ventilgehäuses 27 angepasst. Durch eine geeignete axiale Positionierung des Steuerkolbens 28 relativ zum Ventilgehäuse 27 können benachbarte Druckmittelanschlüsse A, B, P miteinander verbunden werden. Der jeweils nicht mit dem Zulaufanschluss P verbundene Arbeitsanschluss A, B ist gleichzeitig mit dem Tankanschluss T verbunden. Auf diese Weise kann gezielt den einzelnen Druckkammern des Nockenwellenverstellers Druckmittel zugeführt oder aus diesen abgeleitet werden.
Der Steuerkolben 28 wird einenends mit der Kraft eines Federelements 32 in Richtung der elektromagnetischen Stelleinheit 2 beaufschlagt. Am anderen axialen Ende des Steuerkolbens 28 liegt eine Stößelstange 33 an, welche sich durch eine Bohrung des zweiten Magnetjochs 17 erstreckt und ortsfest mit dem Anker 16 verbunden ist.
In unbestromtem Zustand der Spule 7 wird der Steuerkolben 28 aufgrund der Kraft des Federelements 32 in Richtung der elektromagnetischen Stelleinheit 2 gedrängt.
Das Gehäuse 14, das erste Magnetjoch 11, der Anker 16 und das zweite Magnetjoch 17 bestehen aus einem magnetisierbaren Material, während das Anschlusselement 6, die Stößelstange 33, der Spulenkörper 5 und die Ankerführungshülse 12 aus einem nicht magnetisierbaren Material bestehen. Somit etabliert sich durch Bestromen der Spule 7 innerhalb der elektromagnetischen Stelleinheit 2 über den Anker 16, das erste Magnetjoch 11, das Gehäuse 14, das zweite Magnetjoch 17 und einen zwischen dem Anker 16 und dem zweiten Magnetjoch 17 befindlichen Luftspalt 34 ein magnetischer Fluss, welcher den Anker 16 in Richtung des Ventilabschnitts 3 drängt. Dadurch wird der Steuerkolben 28 mittels der Stößelstange 33 gegen die Kraft des Federelements 32 in axialer Richtung verschoben. Durch eine geeignete Regelung des in der Spule 7 fließenden Stroms kann der Steuerkolben 28 relativ zum Ventilgehäuse 27 in jeder beliebigen Position zwischen zwei Endanschlägen verstellt werden und somit die Druckmittelzuflüsse zu oder von den Druckkammern des Nockenwellenverstellers geregelt werden.
Die 2a zeigt einen Querschnitt entlang der Linie IIA-IIA durch eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform eines hydraulischen Wegeventils 1 nach 1b. Eine im Wesentlichen kreisförmige Außenkontur eines Nutgrunds 27c der Ringnut 27b weist eine Einbuchtung 35 auf. Bei der Einbuchtung 35 kann es sich beispielsweise, wie in 2a dargestellt, um einen kreissehnenartigen Abschnitt 36 handeln.
Das Material der Wandung 19a greift in die Ringnut 27b derart ein, dass dieses entlang des gesamten Umfangs der Ringnut 27b an dem Nutgrund 27c zum Anliegen kommt, also auch an der Begrenzungsfläche der Einbuchtung 35. Somit ist in Umfangsrichtung eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Ventilgehäuse 27 und der Stelleinheit 2 hergestellt. Neben einer Einbuchtung 35 können natürlich beliebig viele Einbuchtungen 35 ausgebildet sein.
Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, an der Außenkontur des Nutgrunds 27c eine sich radial nach außen erstreckende Ausbuchtung 37 auszubilden. Während der Herstellung der Verbindung zwischen dem Ventilgehäuse 27 und der Wandung 19a legt sich das Material der Wandung 19a an die Außenkontur der Ausbuchtung 37 an, wodurch in Umfangsrichtung ein Formschluss hergestellt wird.
Die Abmessungen der in 2a dargestellten, von der Kreisform abweichenden Ein- bzw. Ausbuchtungen 35, 37 sind zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt. Um eine ausreichende Verdrehsteifigkeit zu erreichen, können diese deutlich geringer ausgeführt werden.
Alternativ ist ebenso vorstellbar den Nutgrund 27c der Ringnut 27b im Querschnitt in einer von der Kreisform abweichenden geometrischen Gestalt, beispielsweise ellipsen-, rechteck- oder polygonförmig auszuführen.
Die 2b zeigt einen Querschnitt entlang der Linie IIB-IIB durch eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform eines hydraulischen Wegeventils 1 nach 1c. Die im Wesentlichen kreisförmige Außenkontur des Nutgrunds 27c der Ringnut 27b weist eine sich in radialer Richtung erstreckende Verzahnung 38 auf.
Das Material der Wandung 19a greift in die Ringnut 27b derart ein, dass dieses entlang des gesamten Umfangs der Ringnut 27b an dem Nutgrund 27c zum Anliegen kommt. Somit greift das Material der Wandung 19a in die Verzahnung 38 ein, wodurch in Umfangsrichtung eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Ventilgehäuse 27 und der Stelleinheit 2 hergestellt wird.
Die radiale Abmessung der in 2a dargestellten Verzahnung 38 ist zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt. Um eine ausreichende Verdrehsteifigkeit zu erreichen, kann an dem Nutgrund 27c eine Mikroverzahnung ausgebildet werden.
Die Verbindung zwischen der Wandung 19a und dem Ventilgehäuse 27 kann beispielsweise mittels eines Verstemm-, Rollier- oder Taumelumformverfahrens hergestellt werden.
Ebenso denkbar ist es die Verbindung mittels eines Axialbördelverfahrens herzustellen. Zu diesem Zweck wird das Ventilgehäuse 27 in der Aufnahme 19b positioniert, wobei das Ventilgehäuse 27 durch die Wandung 19a radial zentriert wird. In einem daran anschließenden Arbeitsschritt wird ein im Wesentlichen hohlzylindrischer Stempel über das Ventilgehäuse 27 geführt, bis dessen axiales Ende an der Wandung 19a zum Anliegen kommt. Der hohlzylindrische Stempel ist an dessen Ende, welches der Wandung 19a zugewandten ist, mit einer Verrundung oder einer Konusgegenfläche versehen. Der Stempel wird mit einer definierten Kraft in axialer Richtung beaufschlagt, wodurch Material der Wandung 19a in die Ringnut 27b verdrängt wird. Durch das Verdrängen der Wandung 19a in die Ringnut 27b wird eine Verbindung zwischen dem Ventilgehäuse 27 und dem Gehäuse 14 mit einem hohen axialen Abzugswiderstand erreicht, wobei der Flanschabschnitt 27a in axialer Richtung an dem zweiten Magnetjoch 17 zum Anliegen kommt. Dabei werden die Kraft bzw. der axiale Verschiebeweg derart gewählt, dass das Material entlang des gesamten Umfangs der Ringnut 27b am Nutgrund 27c zum Anliegen kommt. Dadurch wird die in Umfangsrichtung formschlüssige Verbindung mit hoher Verdrehsteifigkeit zwischen der Wandung 19a und dem Ventilgehäuse 27 hergestellt, ohne dass die Gefahr besteht das Gehäuse 14 bzw. das zweite Magnetjoch 17 oder das Ventilgehäuse 27 zu beschädigen.

1: Wegeventil
2: Stelleinheit
3: Ventilabschnitt
5: Spulenkörper
6: Anschlusselement
7: Spule
8: Materialschicht
9: Steckverbindung
10: Ausnehmung
11: erstes Magnetjoch
12: Ankerführungshülse
12b: zylinderförmiger Abschnitt
12c: Hülsenboden
13: Anschlag
14: Gehäuse
15: Bördelverbindung
16: Anker
17: zweites Magnetjoch
18: rohrförmiger Abschnitt
19: ringförmiger Abschnitt
19a: Wandung
19b: Aufnahme
20: Boden
21: Öffnung
22: Montageflansch
23: Polkern
24: Fortsatz
26: Dichtring
27: Ventilgehäuse
27a: Flanschabschnitt
27b: Ringnut
27c: Nutgrund
28: Steuerkolben
29: Ringnut
30: Aussparungen
31: Steuerabschnitt
32: Federelement
33: Stößelstange
34: Luftspalt
35: Einbuchtung
36: kreissehnenartiger Abschnitt
37: Ausbuchtung
38: Verzahnung
P: Zulaufanschluss
T: Tankanschluss
A: erster Arbeitsanschluss
B: zweiter Arbeitsanschluss

Claims

Hydraulisches Wegeventil (1) mit – einer elektromagnetischen Stelleinheit (2) und einem Ventilabschnitt (3), – wobei an einem Bauteil der Stelleinheit (2) eine im Wesentlichen zylindrische, sacklochartige Aufnahme (19b) ausgebildet ist, – wobei in die Aufnahme (19b) ein Flanschabschnitt (27a) eines Ventilgehäuses (27) des Ventilabschnitts (3) eingreift, – wobei der Flanschabschnitt (27a) mit einer in dessen Umfangsrichtung verlaufenden Ringnut (27b) versehen ist und – wobei eine im Wesentlichen hohlzylindrische Wandung (19a) der Aufnahme (19b) im Bereich der Ringnut (27b) derart in diese eingreift, dass diese entlang des gesamten Umfangs der Ringnut (27b) an deren Nutgrund (27c) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass – der Nutgrund (27c) der Ringnut (27b) im Querschnitt eine von einer Kreisform abweichende Außenkontur aufweist.
Wegeventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutgrund (27c) im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist, wobei an dem Nutgrund (27c) zumindest eine Einbuchtung (35) vorgesehen ist.
Wegeventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutgrund (27c) im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist, wobei an dem Nutgrund (27c) zumindest eine Ausbuchtung (37) vorgesehen ist.
Wegeventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutgrund (27c) im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist, wobei an dem Nutgrund (27c) zumindest ein sehnenartiger Abschnitt (36) vorgesehen ist.
Wegeventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmigen Nutgrund (27c) eine radiale Verzahnung (38) ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Wegeventils (1) nach Anspruch 1 mit folgenden Verfahrensschritten: – Positionieren des Ventilgehäuses (27) innerhalb der zylinderförmigen Aufnahme (19b) – Verdrängen von Material der Wandung (19a) in die Ringnut (27b).
Verfahren zur Herstellung eines Wegeventil (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das ein Abschnitt der Wandung (19a) der Aufnahme (19b) mittels eines Axialbördelverfahrens, eines Verstemmverfahrens, Rollieren oder eines Taumelumformverfahrens in die Ringnut (27b) verdrängt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Wegeventils (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutgrund (27c) im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist, wobei an dem Nutgrund (27c) zumindest ein sehnenartiger Abschnitt (36) vorgesehen aus ist.
Verfahren zur Herstellung eines Wegeventils (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmigen Nutgrund (27c) eine radiale Verzahnung (38) ausgebildet ist.