DE102007015333B4

DE102007015333B4 - Steuerventil und Herstellungsverfahren für das Steuerventil

Info

Publication number: DE102007015333B4
Application number: DE102007015333.5A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Hoppe Jens; Dipl.-Ing. Röhr Andreas
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2020-08-27
Anticipated expiration: 2027-03-31
Also published as: CN101652537B; DE102007015333A1; WO2008119591A1; EP2142766A1; CN101652537A; US20110000447A1

Abstract

Steuerventil (18) für eine Vorrichtung (1) zur Veränderung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine, mit- einem im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführten Ventilgehäuse (34),- einem innerhalb des Ventilgehäuses (34) angeordneten und axial verschiebbaren Steuerkolben (37),- und einem Verschlusselement (39),- wobei der Steuerkolben (37) zumindest einen hohl ausgeführten Abschnitt aufweist, der in eine Öffnung (37b) des Steuerkolbens (37) mündet und- wobei das Verschlusselement (39) in der Öffnung (37b) angeordnet ist,- wobei das Verschlusselement (39) eine Umfangswand (39a) aufweist, die im Wesentlichen einer inneren Mantelfläche (37d) des Steuerkolbens (37) im Bereich der Öffnung (37b) angepasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass- die Umfangswand (39a) zumindest eine Materialaufnahme (40) geringeren Außendurchmessers aufweist,- wobei sich in axialer Richtung des Verschlusselements (39) an die Materialaufnahme (40) auf der der Öffnung (37b) abgewandten Seite ein Bereich größeren Außendurchmessers anschließt und- wobei die innere Mantelfläche (37d) des Steuerkolbens (37) in die Materialaufnahme (40) eingreift.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Steuerventil, insbesondere für eine Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine, mit einem im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführten Ventilgehäuse, einem innerhalb des Ventilgehäuses angeordneten und axial verschiebbaren Steuerkolben, und einem Verschlusselement, wobei der Steuerkolben zumindest einen hohl ausgeführten Abschnitt aufweist, der in eine Öffnung des Steuerkolbens mündet und wobei das Verschlusselement in der Öffnung angeordnet ist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Steuerventils, insbesondere für eine Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine, mit einem im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführten Ventilgehäuse, einem innerhalb des Ventilgehäuses angeordneten und axial verschiebbaren Steuerkolben, und einem Verschlusselement, wobei der Steuerkolben zumindest einen hohl ausgeführten Abschnitt aufweist, der in eine Öffnung des Steuerkolbens mündet.
Derartige Steuerventile werden eingesetzt um Druckmittelströme in hydraulischen Vorrichtungen, beispielsweise hydraulischen Vorrichtungen zur Veränderung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine (Nockenwellenverstellern), zu steuern.
Ein derartiges Steuerventil und ein Nockenwellenversteller ist beispielsweise aus der DE 10 2004 038 252 A1 bekannt. Der Nockenwellenversteller weist zwei relativ zueinander verdrehbare Bauteile und zwei gegeneinander wirkende Druckkammern auf, wobei durch gezielte Druckbeaufschlagung bzw. Druckentlastung der Druckkammern die relative Phase der beiden Bauteile wahlweise variiert oder geändert werden kann.
Die Steuerung der Druckmittelströme zu bzw. von den Druckkammern erfolgt mittels eines Steuerventils, in diesem Fall ein 4/3-Proportionalwegeventil. Denkbar sind jedoch auch andere Wegeventilarten, insbesondere mit davon abweichenden Anzahlen von Anschlüssen und/oder Steuerstellungen.
Das Steuerventil besteht im Wesentlichen aus einem elektromagnetischen Stellantrieb, einem hohlzylindrisch ausgeführten Ventilgehäuse und einem ebenfalls im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführten, innerhalb des Ventilgehäuses angeordneten und axial verschiebbaren Steuerkolben. Das Ventilgehäuse ist mit je einem Anschluss für die Druckkammern (Arbeitsanschluss), einem Anschluss zur Druckmittelpumpe und mindestens einem Anschluss zu einem Tank versehen.
Der Steuerkolben kann mittels eines elektromagnetischen Stellgliedes entgegen der Federkraft eines Federelements axial in jede Position zwischen zwei definierte Endstellungen gebracht werden. Der Steuerkolben ist weiterhin mit Ringnuten und Steuerkanten versehen, wodurch die einzelnen Druckkammern wahlweise mit der Druckmittelpumpe oder dem Tank verbunden werden können. Ebenso kann eine Stellung des Steuerkolbens vorgesehen sein, in der die Druckmittelkammern sowohl von der Druckmittelpumpe als auch vom Druckmitteltank getrennt sind.
Der Steuerkolben kann mittels des Stellantriebs, der gegen ein Federelement wirkt, innerhalb des Ventilgehäuses in jede beliebige Stellung verschoben werden. Zu diesem Zweck ist eine axiale Öffnung des Steuerkolbens, die dem Stellantrieb gegenübersteht, mittels eines Verschlusselements druckmitteldicht verschlossen. Auf dieses Verschlusselement wirkt eine von dem Stellantrieb linear bewegbare Stößelstange. Das Verschlusselement ist mittels einer kraftschlüssigen Verbindung, beispielsweise durch Einpressen des Verschlusselements mit Übermaß in die Öffnung des Steuerkolbens, mit dem Steuerkolben verbunden.
In modernen Brennkraftmaschinen wirken auf die Nockenwellen, aufgrund der Öffnungs- und Schließbewegung der Gaswechselventile entgegen der Kraft einer Ventilfeder, hohe Wechselmomente. Diese Wechselmomente generieren in den Nockenwellenverstellern Druckspitzen, die 100 bar übersteigen können. Diese Druckspitzen werden über das Hydrauliksystem in das Steuerventil übertragen. Es kann nun die Gefahr bestehen, dass bei Vorliegen hoher Wechselmomente und damit hoher Druckspitzen die axiale Festlegung des Verschlusselements relativ zum Steuerkolben aufgehoben wird und das Verschlusselement beispielsweise aus der Öffnung heraus wandert.
Dies kann zum einen dazu führen, dass der volle Ventilhub des Steuerventils nicht mehr ausgeschöpft werden kann, wodurch die Performance, insbesondere die Verstellgeschwindigkeit, dass Nockenwellenversteller signifikant herabgesetzt wird.
Zum anderen führt die Aufhebung des festen axialen Bezugs des Verschlusselements relativ zum Steuerkolben dazu, dass bei einer bestimmten Stellung der Stößelstange die erwartete Position das Steuerkolbens relativ zum Ventilgehäuse nicht mit der tatsächlichen übereinstimmt, wodurch die Regelung des Nockenwellenverstellers massiv gestört wird.
Ein weiteres Steuerventil zeigt die DE 10 2005 037 480 A1 . Offenbart ist ein Steuerventil einer Vorrichtung zur Änderung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine mit einem Ventilgehäuse, einem darin angeordneten Steuerkolben und einem Verschlusselement. Der Steuerkolben weist einen hohl ausgeführten Abschnitt auf, wobei das Verschlusselement in diesen hohl ausgeführten Abschnitt eingesetzt ist. Ein weiteres gattungsgemäßes Steuerventil ist in der DE 100 36 268 A1 gezeigt.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde diese geschilderten Nachteile zu vermeiden und somit ein hydraulisches Steuerventil zu schaffen, wobei insbesondere eine Verschlechterung der Performance und der Regelgenauigkeit des Steuerventils während des Betriebs verhindert werden soll.
In einer ersten Ausführungsform wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Umfangswand zumindest eine Materialaufnahme geringeren Außendurchmessers aufweist, wobei sich in axialer Richtung des Verschlusselements an die Materialaufnahme auf der der Öffnung abgewandten Seite ein Bereich größeren Außendurchmessers anschließt und wobei die innere Mantelfläche des Steuerkolbens in die Materialaufnahme eingreift.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Materialaufnahme als eine in Umfangsrichtung des Verschlusselements verlaufende Ringnut ausgebildet ist. Alternativ kann die Materialaufnahme als Tasche ausgebildet sein. Ebenso denkbar sind Ausführungsformen in denen die Materialaufnahme als Fase einer Umfangskante einer axialen Seitenwand des Verschlusselements ausgebildet ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Außendurchmesser des Steuerkolbens im Bereich der Materialaufnahme geringer als ein maximaler Außendurchmesser des Steuerkolbens ausgeführt ist.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, das Verschlusselement (37b) mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, einer Klebeverbindung, einer Lötverbindung oder einer Schweißverbindung mit dem Steuerkolben (37) zu verbinden.
Die Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit folgenden Schritten:

- Positionieren des Verschlusselements innerhalb der Öffnung des Steuerkolbens,
- Verdrängen von Material des Steuerkolbens im Bereich des Verschlusselementes in radialer Richtung nach innen, gelöst.

Dabei kann vorgesehen sein, dass das Material des Steuerkolbens durch radiales Anprägen, radiales Umfangs- oder radiales Segmentverstemmen des Steuerkolbens radial nach innen verdrängt wird.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Material des Steuerkolbens durch axiales Anprägen, axiales Ring- oder axiales Segmentverstemmen einer axialen Seitenfläche des Steuerkolbens radial nach innen verdrängt wird.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Material in zumindest eine an einer Umfangsfläche des Verschlusselements ausgebildete Materialaufnahme verdrängt wird.
In einem derartigen Steuerventil ist innerhalb eines im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführten Ventilgehäuses ein Steuerkolben axialverschiebbar angeordnet. Der Steuerkolben ist zumindest in einem Abschnitt hohl ausgeführt, wobei dieser Abschnitt in einer Öffnung des Steuerkolbens endet. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Öffnung an einer axialen Seitenfläche des Steuerkolbens ausgebildet ist.
Zusätzlich zu dieser Öffnung können weitere Öffnungen, insbesondere radiale Bohrungen vorgesehen sein, über die der hohl ausgeführte Abschnitt des Steuerkolbens beispielsweise mit einer Druckmittelpumpe oder mit Arbeitsanschlüssen und über diese mit einem Verbraucher kommuniziert.
Der Steuerkolben kann beispielsweise als im Wesentlichen hohlzylindrisches Bauelement oder im Längsschnitt u-förmig ausgebildet sein.
Innerhalb der Öffnung ist ein Verschlusselement angeordnet. Das Verschlusselement kann beispielsweise zylindrisch oder topfförmig ausgebildet sein und beispielsweise dazu dienen, die Öffnung druckmitteldicht zu verschließen. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Verschlusselement als Anlageelement für eine Stößelstange dient, über die eine Stellbewegung eines Stellgliedes auf den Steuerkolben übertragen werden kann.
Dabei ist vorgesehen, dass die radial äußere Umfangswand des Verschlusselements einer inneren Mantelfläche des Steuerkolbens im Bereich der Öffnung angepasst ist.
Um die Auspresskräfte des Verschlusselements zu erhöhen kann einerseits vorgesehen sein, eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Verschlusselement und dem Steuerelement herzustellen. Dies kann beispielsweise durch Einpressen des mit Übermaß ausgebildeten Verschlusselements in die Öffnung realisiert werden. Um die kraftschlüssige Verbindung zu erhöhen kann vorgesehen sein, nach der Positionierung des Verschlusselements innerhalb der Öffnung, Material des Steuerkolbens radial nach innen zu verdrängen. Dies kann beispielsweise durch radiales Anprägen, radiales Umfangs- oder radiales Segmentverstemmen, oder durch axiales Anprägen, axiales Ring- oder axiales Segmentverstemmen einer axialen Seitenfläche des Steuerkolbens radial nach innen realisiert werden.
Kumulativ oder alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Umfangswand des Verschlusselements zumindest eine Materialaufnahme geringeren Außendurchmessers aufweist, wobei die innere Mantelfläche des Steuerkolbens in die Materialaufnahme eingreift. Dabei kann sich an die Materialaufnahme in axialer Richtung ein Bereich des Verschlusselements anschließen, dessen Außendurchmesser größer ausgebildet ist, als der Außendurchmesser im Bereich der Materialaufnahme. Somit wird ein Formschluss erreicht und ein Wandern des Verschlusselements wirkungsvoll verhindert. In dem Fall, dass sich der durchmesservergrößerte Bereich auf der der Öffnung abgewandten Seite der Materialaufnahme anschließt, wird verhindert, dass das Verschlusselement aus dem Steuerkolben heraus wandert. Bei umgekehrter Konfiguration kann ein Wandern des Verschlusselements in den Steuerkolben hinein, beispielsweise aufgrund der Krafteinwirkung einer auf das Verschlusselement wirkenden Stößelstange, verhindert werden. Ebenso ist denkbar, dass sich beidseitig der Materialaufnahme durchmesservergrößerte Bereich anschließen, wodurch das Verschlusselement mittels Formschluss lagegesichert ist.
Kumulativ oder alternativ zu den oben genannten Lösungen kann eine stoffschlüssige Verbindung, eine Klebeverbindungen, eine Lötverbindung oder eine Schweißverbindung zwischen dem Verschlusselement und dem Steuerkolben vorgesehen sein.
Während der Ausbildung der Materialverdrängung am Steuerkolben können, aufgrund des Angriffes von Werkzeugen, Materialaufwürfe an der Außenmantelfläche des Steuerkolbens entstehen. Diese können, wenn sie den maximalen Außendurchmesser des Steuerkolbens überragen, zu einem Verklemmen des Steuerkolbens innerhalb des Ventilgehäuses führen. Durch die Ausbildung des Steuerkolbens im Bereich der Materialaufnahme mit einem geringeren Außendurchmesser als dem maximalen Außendurchmesser des Steuerkolbens wird dem wirkungsvoll entgegengetreten. Des Weiteren kann der dadurch generierte ringförmige Wandabschnitt an der Grenzfläche zwischen den Bereichen unterschiedlichen Außendurchmessers als Anschlag für das Materialverdrängungswerkzeug genutzt werden.
Die Materialverdrängungen können entlang des gesamten Umfangs des Steuerkolbens oder nur segmentweise ausgebildet sein.
Figurenliste
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:

1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine mit Druckm ittelkreislauf,
2 einen Querschnitt durch die in 1 dargestellte Vorrichtung,
3 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Steuerventil,
4a einen Längsschnitt durch einen eine erste Ausführungsform eines Steuerkolbens eines erfindungsgemäßen Steuerventils,
4b eine perspektivische Ansicht des Steuerkolbens aus 4a,
5a einen Querschnitt durch einen eine zweite Ausführungsform eines Steuerkolbens eines erfindungsgemäßen Steuerventils,
5b einen Längsschnitt durch den Steuerkolben aus 5a entlang der Linie A-A.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Die 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung 1 zur Veränderung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine. Die Vorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einem Stator 2 und einem konzentrisch dazu angeordneten Rotor 3. Ein Antriebsrad 4 ist drehfest mit dem Stator 2 verbunden und in der dargestellten Ausführungsform als Kettenrad ausgebildet. Der Stator 2 ist drehbar auf dem Rotor 3 gelagert, wobei an der Innenmantelfläche des Stators 2 in der dargestellten Ausführungsform fünf in Umfangsrichtung beabstandete Ausnehmungen 5 vorgesehen sind. Die Ausnehmungen 5 werden in radialer Richtung von dem Stator 2 und dem Rotor 3, in Umfangsrichtung von zwei Seitenwänden 6 des Stators 2 und in axialer Richtung durch einen ersten und einen zweiten Seitendeckel 7, 8 begrenzt. Jede der Ausnehmungen 5 ist auf diese Weise druckdicht verschlossen.
An der Außenmantelfläche des Rotors 3 sind axial verlaufende Flügelnuten 10 ausgebildet, wobei in jeder Flügelnut 10 ein sich radial erstreckender Flügel 11 angeordnet ist. In jede Ausnehmung 5 erstreckt sich ein Flügel 11, wobei die Flügel 11 in radialer Richtung am Stator 2 und in axialer Richtung an den Seitendeckeln 7, 8 anliegen. Jeder Flügel 11 unterteilt eine Ausnehmung 5 in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern 12, 13.
Mittels ersten und zweiten Druckmittelleitungen 16, 17 können die ersten und zweiten Druckkammern 12, 13 über ein Steuerventil 18 mit einer Druckmittelpumpe 19 oder einem Tank 20 verbunden werden. Dadurch wird ein Stellantrieb ausgebildet, der eine Relativverdrehung des Stators 2 gegenüber dem Rotor 3 ermöglicht. Werden die ersten Druckkammern 12 mit der Druckmittelpumpe 19 und die zweiten Druckkammern 13 mit dem Tank 20 verbunden, so dehnen sich die ersten Druckkammern 12 auf Kosten der zweiten Druckkammern 13 aus. Daraus resultiert eine Verschiebung der Flügel 11 in Umfangsrichtung, in der durch den Pfeil 21 dargestellten Richtung. Durch das Verschieben der Flügel 11 wird der Rotor 3 relativ zum Stator 2 verdreht.
Aus der Relativverdrehung des Rotors 3 relativ zum Stator 2, als Folge des Zu- bzw. Ableitens von Druckmittel zu bzw. aus den Druckkammern 12, 13, resultiert eine Phasenverschiebung zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle. Durch gezieltes Ein- bzw. Ableiten von Druckmittel in die Druckkammern 12, 13 können somit die Steuerzeiten der Gaswechselventile der Brennkraftmaschine gezielt variiert oder wahlweise gehalten werden.
Die Druckmittelleitungen 16, 17 sind in der dargestellten Ausführungsform als im Wesentlichen radial angeordnete Bohrungen ausgeführt, die sich von einer Zentralbohrung 22 des Rotors 3 zu dessen äußerer Mantelfläche erstrecken. Innerhalb der Zentralbohrung 22 kann ein nicht dargestelltes Zentralventil angeordnet sein, über welches die Druckkammern 12, 13 gezielt mit der Druckmittelpumpe 19 bzw. dem Tank 20 verbunden werden können. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, innerhalb der Zentralbohrung 22 einen Druckmittelverteiler anzuordnen, der die Druckmittelleitungen 16, 17 über Druckmittelkanäle und Ringnuten mit den Anschlüssen eines extern angebrachten Steuerventils 18 verbindet.
In 3 ist ein erfindungsgemäßes Steuerventil 18 im Längsschnitt dargestellt. Ein im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführtes Ventilgehäuse 34 ist mit einem radialen Druckmittelanschluss P, einem radialen Tankanschluss T₁, zwei Arbeitsanschlüssen A, B und einem axialen Tankanschluss T₂ ausgebildet. Die radialen Anschlüsse P, T₁, A, B sind als axial zueinander beabstandete erste Ringnuten 35 ausgebildet, die an der Außenmantelfläche des Ventilgehäuses 34 ausgebildet sind. Die ersten Ringnuten 35 sind mit mehreren ersten Bohrungen 36 versehen, die in das Innere des Ventilgehäuses 34 münden. Innerhalb des Ventilgehäuses 34 ist ein ebenfalls im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführter Steuerkolben 37 axial verschiebbar angeordnet. Ein axiales Ende des Steuerkolbens 37 ist mittels eines Wandabschnittes 37a druckdicht begrenzt. In einer dem Wandabschnitt 37a gegenüberliegende Öffnung 37b des Steuerkolbens 37 ist ein Verschlusselement 39 angeordnet. Das Verschlusselement 39 ist derart ausgebildet, dass es die Öffnung 37b druckdicht verschließt.
Mittels eines Stellgliedes 32 kann der Steuerkolben 37 mittels einer Stößelstange 32a gegen die Federkraft eines Federelements 33 innerhalb zweier Extremwerte in eine beliebige Position gebracht und gehalten werden. Zu diesem Zweck liegt die Stößelstange 32a des Stellgliedes 32 an dem Verschlusselement 39 an. Lineare Stellbewegungen des Stellgliedes 32 werden somit über die Stößelstange 32a auf das Verschlusselement 39 und somit auf den Steuerkolben 37 übertragen.
Die Außenmantelfläche des Steuerkolbens 37 ist mit 3 axial beabstandeten zweiten Ringnuten 38 versehen. Die beiden äußeren Ringnuten 38 kommunizieren über zweite Bohrungen 41 mit dem Inneren des Steuerkolbens 37. Über die Ringnuten 38, die zweiten Bohrungen 41 und das Innere des Steuerkolbens 37 kann Druckmittel vom Druckmittelanschluss P, abhängig von der Stellung des Steuerkolbens 37 innerhalb des Ventilgehäuses 34, zu den ersten oder zweiten Arbeitsanschlüssen A, B geleitet werden, wobei das Innere des Steuerkolbens 37 in jeder Stellung mit dem Druckmittelanschluss P verbunden ist. Ebenso kann Druckmittel, bei bestimmten Stellungen des Steuerkolbens 37 relativ zum Ventilgehäuse 34, vom zweiten Arbeitsanschluss B über die mittlere Ringnut 38 zu dem radialen Tankanschluss T₁ und von dem ersten Arbeitsanschluss A zu dem axialen Tankanschluss T₂ gelangen.
Somit kann durch gezielte Beeinflussung der Lage des Steuerkolbens 37 innerhalb des Ventilgehäuses 34 Druckmittel zu bestimmten Druckkammern 12, 13 geleitet und von den anderen Druckkammern 12, 13 abgeführt werden, was zu einer relativen Änderung der Phasenlage zwischen Rotor 3 und Stator 2, und damit zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle führt.
Durch den Druck, der innerhalb des Steuerkolbens 37 anliegt, kann die Gefahr bestehen, dass das Verschlusselement 39 in axialer Richtung abwandert. Diese Gefahr besteht vor allem durch die auf die Nockenwelle wirkenden Wechselmomente, verursacht durch die Gaswechselventilfedern, wodurch Drücke oberhalb von 100 bar in das Hydrauliksystem induzieren werden können. Um das Wandern des Verschlusselements 39 zu verhindern, soll in den erfindungsgemäßen Ausführungsformen eines Steuerventils 18 die Verbindung zwischen dem Steuerkolben 37 und dem Verschlusselement 39 gestärkt werden. Dies kann beispielsweise durch eine form- und/oder stoffschlüssig Verbindung und/oder eine Stärkung der kraftschlüssigen Verbindung erreicht werden. Ebenfalls denkbar sind Klebverbindungen oder Kombinationen dieser Verbindungsarten.
Die 4a und 4b zeigen eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform eines Steuerkolbens 37.
Das Verschlusselement 39 ist in dieser Ausführungsform topfförmig ausgeführt, wobei eine zylindrische Umfangswand 39a des Verschlusselements 39 an der inneren Mantelfläche 37d der Öffnung 37b zum Anliegen kommt. Nach dem Einpressvorgang das Verschlusselement 39 in die Öffnung 37b des Steuerkolbens 37 wird im Bereich der zylindrischen Umfangswand 39a Material 37c des Steuerkolbens 37 radial nach innen gedrängt. Dies kann beispielsweise durch radiales Anprägen oder Verstemmen erfolgen. Dabei kann die Materialverdrängung entlang des gesamten Umfangs des Steuerkolbens 37 in Form einer Ringnut oder segmentweise, wie in der Ausführungsform dargestellt, erfolgen. Dies führt zu einer Verstärkung der kraftschlüssigen Verbindung zwischen Steuerkolben 37 und Verschlusselement 39.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, um das fließende Material an der inneren Mantelfläche 37d des Steuerkolbens 37 aufnehmen zu können, an dem Verschlusselement 39 eine oder mehrere Materialaufnahmen 40, beispielsweise Umfangsnuten oder Taschen auszubilden, in die das Material 37c verdrängt werden kann. Somit entsteht ein Formschluss zwischen dem Steuerkolben 37 und dem Verschlusselement 39, wodurch die Auspresskräfte signifikant erhöht werden.
Während des Materialverdrängungsvorgangs kann der Außendurchmesser des Steuerkolbens 37 an den Rändern des druckbelasteten Bereichs geringfügig größer werden. Um zu verhindern, dass diese Durchmesservergrößerung zu einem Verklemmen des Steuerkolbens 37 Innerhalb des Ventilgehäuses 34 führt, ist vorgesehen, den Außendurchmesser des Steuerkolbens 37 im Bereich der Materialverdrängung geringer als den maximalen Außendurchmesser des Steuerkolbens 37, insbesondere geringer als den Innendurchmesser des Ventilgehäuses 34, auszuführen.
Die 5a und 5b zeigen eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform eines Steuerkolbens 37. Auch in diesem Ausführungsbeispiel wird nach dem Positionieren des Verschlusselements 39 innerhalb des Steuerkolbens 37, beispielsweise mittels eines Einpressvorgang des Verschlusselements 39 mit Übermaß in die Öffnung 37b des Steuerkolbens 37, Material 37c des Steuerkolbens 37 radial nach innen verdrängt. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform geschieht dies durch axiales Anprägen mittels einer Ring- beziehungsweise Segmentverstemmung. Dabei wird das Werkzeug in die axiale Seitenfläche (Ringwand 37e) des Steuerkolbens 37 eingepresst. Dadurch wird die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Verschlusselement 39 und dem Steuerkolben 37 erhöht und es entsteht in Abwanderrichtung ein Formschluss, wodurch die relative Position des Verschlusselements 39 zum Steuerkolben 37 festgelegt wird.
Um den entstehenden Materialaufwurf aufzufangen, können auch hier Materialaufnahmen 40 vorgesehen sein. In dem Ausführungsbeispiel ist die Materialaufnahme 40 durch eine geeignet dimensionierte Phase 40a bzw. einen geeignet dimensionierten Radius des öffnungsseitigen Bodens des Verschlusselements 39 realisiert. Dabei kann die Fase 40a, ebenso wie die Materialverdrängung, entlang des gesamten äußeren Umfangs des Bodens umlaufen, oder nur segmentweise ausgebildet sein.
Alternativ zu der dargestellten topfförmigen Ausführungsform des Verschlusselements 39 können anderer Ausführungsformen, beispielsweise ein zylindrisches Verschlusselement 39, vorgesehen sein.
Alternativ kann vorgesehen sein, das Verschlusselement 39 mittels einer Kleb-, Löt- oder Schweißverbindung mit dem Steuerkolben 37 zu verbinden. Ebenso denkbar sind Kombinationen der ersten und zweiten Ausführungsform mit einer Kleb-, Löt- oder Schweißverbindung.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Stator
3: Rotor
4: Antriebsrad
5: Ausnehmungen
6: Seitenwand
7: erster Seitendeckel
8: zweiter Seitendeckel
10: Flügelnut
11: Flügel
12: erste Druckkammer
13: zweite Druckkammer
16: erste Druckmittelleitung
17: zweite Druckmittelleitung
18: Steuerventil
19: Druckmittelpumpe
20: Tank
21: Pfeil
22: Zentralbohrung
31: Druckmittelkreislauf
32: Stellglied
32a: Stößelstange
33: Federelement
34: Ventilgehäuse
35: erste Ringnut
36: erste Bohrungen
37: Steuerkolben
37a: Wandabschnitt
37b: Öffnung
37c: Material
37d: innere Mantelfläche
37e: Ringwand
38: zweite Ringnut
39: Verschlusselement
39a: Umfangswand
40: Materialaufnahme
40a: Fase
41: zweite Bohrung
P: Druckmittelanschluss
T₁: radialer Tankanschluss
T₂: axialer Tankanschluss
A: erster Arbeitsanschluss
B: zweiter Arbeitsanschluss

Claims

Steuerventil (18) für eine Vorrichtung (1) zur Veränderung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine, mit - einem im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführten Ventilgehäuse (34), - einem innerhalb des Ventilgehäuses (34) angeordneten und axial verschiebbaren Steuerkolben (37), - und einem Verschlusselement (39), - wobei der Steuerkolben (37) zumindest einen hohl ausgeführten Abschnitt aufweist, der in eine Öffnung (37b) des Steuerkolbens (37) mündet und - wobei das Verschlusselement (39) in der Öffnung (37b) angeordnet ist, - wobei das Verschlusselement (39) eine Umfangswand (39a) aufweist, die im Wesentlichen einer inneren Mantelfläche (37d) des Steuerkolbens (37) im Bereich der Öffnung (37b) angepasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass - die Umfangswand (39a) zumindest eine Materialaufnahme (40) geringeren Außendurchmessers aufweist, - wobei sich in axialer Richtung des Verschlusselements (39) an die Materialaufnahme (40) auf der der Öffnung (37b) abgewandten Seite ein Bereich größeren Außendurchmessers anschließt und - wobei die innere Mantelfläche (37d) des Steuerkolbens (37) in die Materialaufnahme (40) eingreift.
Steuerventil (18) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialaufnahme (40) als eine in Umfangsrichtung des Verschlusselements (39) verlaufende Ringnut ausgebildet ist.
Steuerventil (18) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialaufnahme (40) als Tasche ausgebildet ist.
Steuerventil (18) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialaufnahme (40) als Fase (40a) einer Umfangskante einer axialen Seitenwand des Verschlusselements (39) ausgebildet ist.
Steuerventil (18) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Steuerkolbens (37) im Bereich der Materialaufnahme (40) geringer als ein maximaler Außendurchmesser des Steuerkolbens (37) ausgeführt ist.
Steuerventil (18) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (39) mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, einer Klebeverbindung, einer Lötverbindung oder einer Schweißverbindung mit dem Steuerkolben (37) verbunden ist.
Verfahren zur Herstellung eines Steuerventils (18) für eine Vorrichtung (1) zur Veränderung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine, mit - einem im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführten Ventilgehäuse (34), - einem innerhalb des Ventilgehäuses (34) angeordneten und axial verschiebbaren Steuerkolben (37), - und einem Verschlusselement (39), - wobei der Steuerkolben (37) zumindest einen hohl ausgeführten Abschnitt aufweist, der in eine Öffnung (37b) des Steuerkolbens (37) mündet mit folgenden Schritten: - Positionieren des Verschlusselements (39) innerhalb der Öffnung (37b) des Steuerkolbens (37), - Verdrängen von Material (37c) des Steuerkolbens (37) im Bereich des Verschlusselementes (39) in radialer Richtung nach innen.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (37c) des Steuerkolbens (37) durch radiales Anprägen, radiales Umfangs- oder radiales Segmentverstemmen des Steuerkolbens (37) radial nach innen verdrängt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (37c) des Steuerkolbens (37) durch axiales Anprägen, axiales Ring- oder axiales Segmentverstemmen einer axialen Seitenfläche des Steuerkolbens (37) radial nach innen verdrängt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (37c) in zumindest eine an einer Umfangsfläche des Verschlusselements (39) ausgebildete Materialaufnahme (40) verdrängt wird.