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Die
Erfindung betrifft ein Einschraubventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Ein
derartiges, beispielsweise aus dem Datenblatt RD 18136-15 der Anmelderin
bekanntes Einschraubventil wird in eine Einbaubohrung eines Ventilblocks
oder eines Ventilgehäuses
eingesetzt. Im Allgemeinen hat ein Einbauventil eine Gehäusehülse, die
in die Einbaubohrung eingeschraubt wird und die auch einen Betätigungsmagneten
trägt.
In die Gehäusehülse ist
eine Buchse eingesetzt, in der ein vom Betätigungsmagneten verschiebbarer
Ventilschieber geführt
ist. Diese Buchse ist mit einem aus der Gehäusehülse vorstehenden Endabschnitt
in der abgestuften Einbaubohrung aufgenommen. Einschraubventile
dieser Bauart werden beispielsweise als Wegeventile, Druckventile
oder Stromventile eingesetzt.
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Ein
Fluchtungsfehler zwischen den Achsen der Einbaubohrung und dem Einschraubgewinde oder
eine Lotabweichung der Einbaubohrung zur Anlagefläche kann
bei derartigen Lösungen
zu einer Verbiegung der Buchse und damit zu einer erhöhten Hysterese
in der Ventilkennlinie und schlimmstenfalls zu einer Blockierung
des Ventilschiebers führen.
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Um
diesen Nachteil zu überwinden
wird in dem eingangs genannten Datenblatt der Anmelderin eine Einschraubventilkonstruktion
vorgeschlagen, bei der die Buchse mit einem Spiel in der Gehäusehülse gelagert
ist, so dass Fluchtungsfehler oder Lotabweichungen in gewissem Umfang
ausgeglichen werden können.
Bei dieser bekannten Lösung ist
die Buchse in Axialrichtung über
einen Draht an der Gehäusehülse gesichert.
Eine derartige Axialsicherung dient jedoch im Wesentlichen zur Vereinfachung
der Montage und Demontage. Die eigentliche Festlegung der Axialposition
der Buchse erfolgt durch eine Radialschulter der Einbaubohrung und durch
eine Radialschulter der Gehäusehülse. Die Drahtsicherung
ist nicht geeignet die Innenhülse
gegen hohe Druckkräfte
in Position zu halten. Außerdem
ist die Festlegung der Axialposition durch beide Radialschultern
an Gehäusehülse und
Einbaubohrung oder auch durch den Draht zu ungenau, um Ventile mit
einer geringen Überdeckung
realisieren zu können.
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Dem
gegenüber
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Einschraubventil zu
schaffen, bei dem die Axialpositionierung zwischen Buchse und Gehäusehülse auf
ein sehr kleines Axialspiel reduziert ist.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Einschraubventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist eine
den Ventilschieber führende
Buchse des Einschraubventils mit einem Radialspiel in einer Gehäusehülse aufgenommen und
in Axialrichtung durch Umformen der Gehäusehülse oder der Buchse formschlüssig an
der Gehäusehülse gesichert.
Dieser Umformvorgang lässt sich
mit geringem Aufwand so steuern, dass das Axialspiel minimiert ist,
so dass die Relativposition in Axialrichtung zwischen Buchse und
Gehäusehülse mit
hoher Genauigkeit festgelegt ist und auch Ventile mit sehr geringer Überdeckung
nach dem erfindungsgemäßen Konzept
ausgeführt
werden können. Das
vorgesehene Radialspiel ermöglicht
es, beim Einbau des Ventils ein Verbiegen der Buchse durch eine
nicht exakt konzentrisch gestufte Einbaubohrung oder durch eine
nicht exakt rechtwinklig zur Anlagefläche ausgeführte Einbaubohrung zu vermeiden,
da diese Fertigungsfehler durch das Passungsspiel zwischen Gehäusehülse und
Buchse ausgeglichen werden können.
So können
u. A. auch Einschraubventile, die kontruktionsbedingt relativ lange Ventilschieber
besitzen, z. B. 4/3-Wegeventile, zuverlässig eingesetzt werden.
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Bei
einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel
erfolgt das Sichern der Buchse an der Gehäusehülse durch Bördeln oder einen ähnlichen Umformvorgang,
wobei ein radial vorstehender Bördelkragen
der Gehäusehülse formschlüssig in
eine Sicherungsnut der Buchse eingreift. Prinzipiell könnte der
Bördelkragen
in kinematischer Umkehr auch an der Buchse ausgeführt sein
und in eine Ausnehmung der Gehäusehülse eingreifen.
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Die
eingangs beschriebenen Fertigungsfehler (Fluchtungsfehler, Lotabweichung
der Einbaubohrung) lassen sich besonders gut, ausgleichen, wenn die
formschlüssige
Verbindung zwischen Buchse und Gehäusehülse mit einem vorgegebenen,
vergleichsweise sehr geringem Axialspiel ausgeführt ist. Dieses Axialspiel
ist vorzugsweise kleiner als das Radialspiel zwischen Buchse und
Gehäusehülse.
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Die
Axialpositionierung wird weiter verbessert, wenn an einer Stirnwandung
der Sicherungsnut eine Anschlagschulter für eine benachbarte Stirnfläche der
Gehäusehülse ausgebildet
ist. Dies erleichtert zudem die Montage des Ventils. Bei einem besonders
einfach aufgebauten Ausführungsbeispiel hat
der Bördelkragen
vor dem Umformen einen etwa hülsenförmigen Mantel
an dessen Stirnseite ein radial nach innen vorspringender Bördelrand
ausgebildet ist, der nach dem Bördelvorgang
in die vorstehend genannte Sicherungsnut eingreift.
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Dieser
Bördelrand
wird vorzugsweise an seiner Innenumfangswandung mit einer Anfasung
ausgeführt,
deren größter Durchmesser
vor dem Umformen etwa dem Aussendurchmesser der Anschlagschulter
und deren kleinerer Durchmesser vor dem Umformen etwa dem Aussendurchmesser
der anderen Stirnwandung der Sicherungsnut entspricht.
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Mit
der erfindungsgemäßen Konstruktion können beispielsweise
Schalt- oder Proportionalwegeventile, Druck- oder Stromventile ausgeführt sein.
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Sonstige
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer
Unteransprüche.
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Im
Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Schnittdarstellung durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Einschraubventils;
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2 eine
vergrößerte Darstellung
einer Gehäusehülse, einer
Buchse und eines Ventilschiebers des Einschraubventils aus 1 vor
einem Umformvorgang;
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3 die
Bauelemente gemäß 2 nach dem
Umformen (1) und
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4 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
einer Gehäusehülse.
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1 zeigt
einen Längsschnitt
eines Teils eines als Proportionalventil ausgeführten Einschraubventils 1,
das in eine Einbaubohrung 2 eines Ventilgehäuses 4.
oder eines Ventilblocks eingesetzt ist. Das Ventilgehäuse 2 hat
beim dargestellten Ausführungsbeispiel
vier Anschlüsse 6, 8, 10, 12 oder
Anschlusskanäle,
deren Druckmittelverbindung über
das Einschraubventil 1 gesteuert wird. Die beiden Anschlüsse 8, 10, 12 sind
durch in Radialrichtung verlaufende Kanäle gebildet, während der
Anschluss 6 als Axialanschluss in Verlängerung der Einbaubohrung 2 ausgeführt ist.
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Der
Grundaufbau derartiger Einschraubventile 1 ist aus dem
Stand der Technik, beispielsweise aus dem eingangs genannten Datenblatt
RD 18136-15 bekannt, so dass hier nur die zum Verständnis der
Erfindung wesentlichen Bauelemente beschrieben werden.
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Das
Einschraubventil 1 hat eine Gehäusehülse 14, die mit einem
Gewindeabschnitt 16 in die in der Darstellung gemäß 1 nach
rechts hin zurückgestufte
Einbaubohrung 2 eingeschraubt ist. In der Einschraubposition
liegt eine Ringschulter 18 plan an einer Anlagefläche 20 des
Ventilgehäuses 4 an,
so dass die Einschraubtiefe definiert ist. An einem nach links (Ansicht
nach 1) aus dem Ventilgehäuse 2 vorstehenden
Hülsenbund
ist ein nicht dargestellter Elektromagnet befestigt, der beim dargestellten
Ausführungsbeispiel
als stetig verstellbarer Proportionalmagnet ausgeführt ist,
dessen Stößel mit einem
Ventilschieber 24 des Einschraubventils 1 in Wirkverbindung
steht. Im Hülsenbund 22 ist
des Weiteren noch eine Zentrierfederanordnung aufgenommen, über die
der Ventilschieber 24 in eine Mittelposition vorgespannt
ist, in der die Anschlüsse 6, 8, 10, 12 gegeneinander
abgesperrt sind. Der Ventilschieber 24 ist in einer Buchse 26 geführt, die
mit ihrem in 1 linken Endabschnitt 28 von
der Gehäusehülse 14 umgriffen
und mit dieser über
eine Bördelverbindung 30 verbunden
ist. Der konkrete Aufbau dieser Bördelverbindung 30 wird
im Folgenden anhand der 2 und 3 näher erläutert. Der
aus dem Endabschnitt 28 der Buchse 26 nach rechts
auskragende Buchsenabschnitt 32 taucht in die Einbaubohrung 2 ein
und ist gemäß deren Radialabstufung
ausgebildet, wobei am Außenumfang
des Buchsenabschnitts 32 im Bereich der Gehäusestege
zwischen den Anschlüssen 6, 8, 10, 12 jeweils
Dichtungen vorgesehen sind.
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Am
Außenumfang
des Buchsenabschnitts 32 sind Ringnuten 34, 36, 38 ausgebildet,
die mit den in Radialrichtung verlaufenden Anschlüssen 8, 10, 12 in
Durckmittelverbindung stehen.
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Die
vorgenannten Ringnuten 34, 36, 38 sind jeweils über eine
oder mehrere Radialbohrungen 40, 42 bzw. 44 mit
einem von der Buchseninnenumfangswandung 46 umgriffenen
Raum verbindbar, entlang der der Ventilschieber 24 geführt ist.
Dieser ist mit einer endseitigen Ringnut 48, einer mittleren Ringnut 50 und
einer in 1 links liegenden Ringnut 52 versehen,
so dass zwischen diesen Nuten 48, 50, 52 zwei
Ringbunde 54, 56 ausgebildet sind.
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Im
Bereich des in 1 links liegenden Ringbunds 56 ist
ein Radialbohrungsstern 58 ausgebildet, der in der dargestellten
Grundposition des Ventilschieber 24 von der Innenumfangswandung des
Endabschnitts 28 der Buchse 26 überdeckt
ist. Der andere Ringbund 54 (rechts in 1) überdeckt die
Radialbohrungen 44, während
die Radialbohrungen 42 der Buchse 26 in den von
der Ringnut 50 begrenzten Ringraum einmünden. Die Radialbohrung 40 der
Buchse 26 ist vom linken Ringbund 56 überdeckt,
so dass die Anschlüsse 6, 8, 10, 12 gegeneinander
abgesperrt sind. Der Proportionalmagnet ist so ausgelegt, dass er
den Ventilschieber 24 aus der in 1 dargestellten
Position stetig nach rechts verschieben kann, um die Verbindung
zwischen den Anschlüssen 8 und 10 sowie
den Anschlüssen 12 und 6 aufzusteuern.
Bei einem Verschieben des Ventilschiebers nach links werden die
Anschlüsse 10, 12 und 8, 10 miteinander
verbunden. Dabei wirken Umfangskanten der Ringbunde 54, 56 und
des Radialbohrungssterns 58 jeweils als Steuerkanten 60, 62, 64 bzw. 66,
deren Relativposition zu den zugeordneten Radialbohrungen 54, 42 bzw. 40 den
jeweiligen Öffnungsquerschnitt
bestimmt.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist
die Passung zwischen der Hülsenbohrung 68 und dem
Außenumfang
des Endabschnitts 28 mit einem Radialspiel ausgeführt. Die
Bördelverbindung 30 ist ebenfalls
in Radialrichtung mit einem Spiel ausgeführt, das jedoch größer als
das vorgenannte Radialspiel ist. Die Bördelverbindung 30 ist
so ausgelegt, dass ein Spiel in Axialrichtung zwischen der Gehäusehülse 14 und
der Buchse 26 vergleichsweise gering, vorzugsweise geringer
als das vorgenannte Radialspiel ist, so dass eine gewisse Fluchtungsabweichung
und/oder Achsversatz der Buchse 26 innerhalb der Gewindehülse 14 zugelassen
wird, um Fluchtungsfehler oder eine Lotabweichung auszugleichen.
Dieses Axialspiel der Bördelverbindung 30 ist
jedoch so gering, dass sich auch Ventile mit minimaler Überdeckung
ausbilden lassen, bei denen die vorbeschriebenen Fertigungsfehler
der Einbaubohrung durch das Spiel ausgeglichen werden können.
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Der
Aufbau der Bördelverbindung 30 wird nunmehr
anhand der 2 und 3 näher erläutert. 2 zeigt
dabei die Gehäusehülse 14 und
die Buchse 26 vor dem Bördeln
und 3 diese Bauelemente nach dem Bördelvorgang.
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Gemäß 2 ist
an den Gewindeabschnitt 16 der Gehäusehülse 14 stirnseitig
ein Bördelkragen 70 angesetzt,
der einen etwa zylinderförmigen,
dünnwandigen
Mantel 72 und einen von diesem radial nach innen vorspringenden
Bördelrand 74 hat.
Die Hülsenbohrung 68 ist
an ihrem bördelseitigen
Endabschnitt mit einer Fase 69 versehen.
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Eine
weitere Fase 71 ist an der Aussenumfangskante des Gewindeabschnitts 16 ausgebildet. Der
Mantel 72 ist an eine durch die Fasen 69, 71 begrenzte
Ringstirnfläche 92 des
Gewindeabschnitts 16 angesetzt. Die Wandstärke des
Mantels 70 ist so gewählt,
dass dieser beim Bördeln
in vorbestimmter Weise umgeformt werden kann und diese Position dann
nach dem Bördeln
auch mit hinreichender Festigkeit beibehält. Der Bördelrand 74 hat eine
sich zu einer Stirnfläche
(rechts in 2) hin erweiternde innenliegende
Anfasung 78.
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Im
Bereich des Bördelkragens 70 ist
am Außenumfang
der Buchse 26 eine umlaufende Sicherungsnut ausgeführt, deren
Breite B etwas größer als die
Breite b des Bördelrands 74 ist.
Der minimale Innendurchmesser des Bördelkragens 74 entspricht dem
Durchmesser D der Hülsenbohrung 68.
Die zur Stirnfläche 76 benachbarte
Stirnwandung der Sicherungsnut 80 ist in Radialrichtung
zu einer Anschlagschulter 82 verlängert. Diese erstreckt sich
vor dem Bördelvorgang
bis zur innenliegenden Umfangskante der Stirnfläche 76 des Bördelkragens 74.
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Beim
Bördelvorgang
(siehe 3) wird der Bördelkragen 70 in
Radialrichtung nach innen verformt, so dass der Bördelrand 74 in
die Sicherungsnut 80 eingreift und dabei die Stirnfläche 76 an
der Anschlagschulter 82 in Anlage kommt, so dass die Axialposition
nach rechts (Ansicht nach 3) festgelegt
ist. Zwischen der innenliegenden Stirnwandung 84, der Sicherungsnut 80 und
der benachbarten Ringstirnfläche 86 des
Bördelrandes 74 verbleibt
ein vergleichsweise geringes Axialspiel ΔA, das kleiner als das Radialspiel
zwischen Gehäusehülse 14 und Buchse 26 ist.
Zwischen einem Nutgrund 88 der Sicherungsnut 80 und
der benachbarten Innenumfangswandung 90 des Bördelkragens 74 verbleibt
ein Spiel, das größer ist
als das Radialspiel zwischen Gewindehülse 14 und Buchse 26.
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Das
Axialspiel ΔA
ist so bemessen, dass das Einschraubventil 1 auch mit geringer Überdeckung ausführbar ist.
Das vorgenannte Radialspiel und das axiale Spiel im Bördelbereich
sind so ausgelegt, dass die eingangs beschriebenen Fertigungsungenauigkeiten
ausgeglichen werden können.
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Wie
anhand des Vergleiches zwischen den 2 und 3 erkennbar
ist, wird das Axialspiel ΔA
durch den Umformvorgang verringert – so dass durch Steuern der
Bördelparameter
das Axialspiel sehr exakt einstellbar ist. Im gebördelten
Zustand bildet der Mantel 72 einen Kegelstumpf, der sich
nach rechts zum Bördelkragen 74 hin
verjüngt.
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4 zeigt
eine Variante der in 2 dargestellten Gewindehülse 14,
bei der der Mantel 72 des Bördelkragens 70 vor
dem Umformen zylinderförmig ausgebildet
ist. Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
verjüngt
sich der Mantel 72 kegelmantelförmig zum Gewindeabschnitt 16 hin,
so dass entsprechend der Mantel 72 an den Radial innenliegenden
Bereich der Ringstirnfläche 92 angesetzt
ist. Bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 2 ist
der Mantel 72 dagegen an den Radial aussen liegenden Bereich
der Ringstirnfläche 92 angesetzt.
Im Übrigen entspricht
der Aufbau der Gewindehülse 14 dem
vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel,
so dass weitere Erläuterungen
entbehrlich sind.
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Nach
dem Umformen taucht der Bördelrand 74 – wie in 3 dargestellt – in die
Sicherungsnut 80 ein, so dass entsprechend der Mantel 72 um
seinen Anlenkpunkt an der Ringstirnfläche 92 radial nach
innen verformt wird und dann nach dem Umformen in etwa achsparallel
verläuft.
Beim Ausführungsbeispiel
gemäß den 2, 3 verläuft der
Mantel 72 nach dem Bördeln
etwa kegelmantelförmig
und verjüngt
sich zum Bördelrand 74 hin.
Gemäß 4 wird
der zunächst
kegelmantelförmige
Mantel 72 durch den Umformvorgang etwa in einen Zylindermantel
umgeformt während
beim Ausführungsbeispiel
gemäß 2 ein
zunächst
zylinderförmiger Mantel 72 in
einen Kegelmantel umgeformt wird.
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Offenbart
ist ein Einschraubventil mit einer Gehäusehülse zum Einschrauben in eine
Einbaubohrung. In der Gehäusehülse ist
eine einen Ventilschieber führende
Buchse mit einem Spiel festgelegt. Erfindungsgemäß erfolgt die Verbindung zwischen Buchse
und Gehäusehülse mittels
eines Umformvorgangs, wobei ein Radialspiel zwischen Gehäusehülse und
Buchse vorgesehen ist.
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- 1
- Einschraubventil
- 2
- Einbaubohrung
- 4
- Ventilgehäuse
- 6
- Anschluss
- 8
- Anschluss
- 10
- Anschluss
- 12
- Anschluss
- 14
- Gehäusehülse
- 16
- Gewindeabschnitt
- 18
- Ringschulter
- 20
- Anlagefläche
- 22
- Hülsenbund
- 24
- Ventilschieber
- 26
- Buchse
- 28
- Endabschnitt
- 30
- Bördelverbindung
- 32
- Buchsenabschnitt
- 34
- Ringnut
- 36
- Ringnut
- 38
- Ringnut
- 40
- Radialbohrung
- 42
- Radialbohrung
- 44
- Radialbohrung
- 46
- Buchseninnenumfangswandung
- 48
- Ringnut
- 50
- Ringnut
- 52
- Ringnut
- 54
- Ringbund
- 56
- Ringbund
- 58
- Radialbohrungsstern
- 60
- Steuerkante
- 62
- Steuerkante
- 64
- Steuerkante
- 66
- Steuerkante
- 68
- Hülsenbohrung
- 69
- Fase
- 70
- Bördelkragen
- 71
- Fase
- 72
- Mantel
- 74
- Bördelrand
- 76
- Stirnfläche
- 78
- Anfasung
- 80
- Sicherungsnut
- 82
- Anschlagschulter
- 84
- Stirnwandung
- 86
- Ringstirnfläche
- 88
- Nutgrund
- 90
- Innenumfangswandung
- 92
- Ringstirnfläche