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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Druckregelventil zur Regelung eines Drucks
in einem Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Außerdem ist Gegenstand der Erfindung ein
Verfahren zum Herstellen eines Druckregelventils für ein
Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des
entsprechenden nebengeordneten Patentanspruchs.
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Bei
modernen PKW-Automatikgetrieben werden zur Betätigung von
hydraulischen Kupplungen zum Wechseln der Gänge Druckregelventile
benötigt. Die bekannten Druckregelventile werden elektromagnetisch
betätigt und umfassen deshalb im Allgemeinen zwei Grundkomponenten,
einen Betätigungsteil und einen Hydraulikteil. Der Betätigungsteil ist
in der Regel ein Magnetteil und setzt sich im Wesentlichen aus einem
Magnetanker, einem Polrohr und einer Magnetspule zusammen. Der Hydraulikteil umfasst
im Wesentlichen einen Flansch, ein Betätigungselement,
mindestens einen Ventilsitz mit einem Schließelement, ein
Filterelement und O-Ringe. Bindeglied zwischen dem Hydraulikteil
und dem Magnetteil ist bisher eine gedrehte Metallscheibe (sog. Magnetflussscheibe),
die bei der Herstellung des Hydraulikteils mittels einer Spritzgussverbindung
eine feste Verbindung zwischen der Scheibe und dem Flansch des Hydraulikteils
herstellt. Hierzu ist in der Scheibe eine radiale Nut eingefräst
oder eingedreht. Der Hydraulikteil und die Scheibe bilden also bei
der Herstellung des Hydraulikteils bereits eine Einheit. Die Scheibe
mit samt dem Hydraulikteil wird dann mit dem Magnetgehäuse
verstemmt und bildet so eine feste Verbindung mit dem Magnetteil.
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Aus
der
DE 10 2006
046 825 A1 ist ein Druckregelventil bekannt, bei dem ein
magnetischer Eisenkreis des Druckregelventils lediglich durch maximal
drei Bauteile gebildet wird. Diese Teile des magnetischen Eisenkreises
sind durch einfache Fügeprozesse miteinander verbunden,
ohne dass weitere Zusatzteile benötigt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Druckregelventil der eingangs genannten
Art weiterzuentwickeln, bei dem das Druckregelventil zuverlässig, schnell
und noch kostengünstiger hergestellt werden kann.
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Die
Aufgabe wird durch ein Druckregelventil mit den Merkmalen des Anspruch
1 gelöst, sowie durch ein Verfahren zum Herstellen eines
Druckregelventils mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs.
Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner
in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung, wobei die
Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen
Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können,
ohne dass hierauf jeweils explizit hingewiesen wird. Vorteilhafte
Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.
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Ein
Herstellungsprozess des Druckregelventils umfasst also drei separate
Fertigungsabschnitte. Das Zwischenstück kann dabei z. B.
eine Flussscheibe aus einem magnetisch leitenden Metall darstellen. Durch
die drei unabhängigen Fertigungsabschnitte wird bspw. ein
Verkanten bei einem Einlegen des Zwischenstücks bei dem
Spritzgussverfahren und ein dadurch hervorgerufenes eventuelles
Beschädigen des Spritzwerkzeugs vermieden, so wie es in dem
bekannten Fertigungsprozess möglich war. Außerdem
können die Spritzzyklen entsprechend erhöht werden,
da das zeitaufwändige Einsetzen des Zwischenstücks
in ein Spritzwerkzeug während des Spritzverfahrens entfällt.
Die Herstellung des Druckregelventils wird also kostengünstiger
und kostenintensive Risikofaktoren werden verringert.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn das Zwischenstück ringscheibenförmig
ist und der Hydraulikteil oder das Zwischenstück mindestens
ein Rastelement aufweist, das mit einem entsprechenden Aufnahmeabschnitt
am jeweils anderen Teil zu sammenwirkt. So kann mit einfachen Mitteln
eine sichere Verbindung zwischen dem Hydraulikteil und dem Zwischenstück
hergestellt werden. Dabei kann bspw. das zum Zwischenstück
zeigende Ende des Hydraulikteils nach außen axial abragende
Rastnasen und/oder Widerhaken aufweisen, die mit Konturen in den
Aufnahmeabschnitten des Zwischenstücks in der Weise zusammenwirken,
dass eine feste und vorzugsweise unlösbare Verbindung entsteht.
Die Rastelemente können dabei gleichmäßig über
den Umfang der Ringscheibe verteilt sein. Natürlich kann auch
das Zwischenstück die Rastelemente und das Hydraulikteil
die Konturen in den Aufnahmeabschnitten aufweisen. Das Rastelement
kann durch einen geschlossenen, durchgehenden Rastring gebildet sein.
Die Rastelemente sind leicht und damit kostengünstig herzustellen.
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Ergänzend
hierzu wird vorgeschlagen, dass der Aufnahmeabschnitt durch eine
segmentartige Ausnehmung gebildet ist. Dadurch sind die Rastpositionen
vordefiniert. Dies erleichtert die Montage des Druckregelventils
und verhindert ein ungewolltes Rotieren des Zwischenstücks
nach dem Einbau.
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Um
einen sicheren Halt des Zwischenstücks an dem Hydraulikteil
zu garantieren, umfasst das Druckregelventil ein Verriegelungselement
zur Verrieglung der Rastelemente in Raststellung.
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Das
Verrieglungselement kann ein Polrohr sein. Das bedeutet, dass zur
Verriegelung kein zusätzliches Bauteil nötig ist,
sondern es kann das ohnehin zum Führen des Magnetankers
im Betätigungsteil notwendige Polrohr genutzt werden. Das Polrohr
kann dabei zumindest mit einem Teil seines Außenumfangs
die Rastelemente an dem Zwischenstück arretieren. Dies
senkt die Herstellungskosten und macht das Druckregelventil zu einer
kompakt aufgebauten Einheit.
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Vorteilhaft
ist auch, dass die Rastelemente an ihren abragenden Enden Verdickungen
aufweisen. Besonders durch das Zusammenspiel der Rastelemente mit
dem Verriegelungselement in dem Fügeprozess wird durch
die Verdickungen die arretierende Wirkung verstärkt, indem
die Verdickungen ein Herausrutschen der Rastelemente bei einem axialen Zug
entgegen der Fügerichtung verhindern. Dies macht die Verbindung
noch zuverlässiger.
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Der
Aufnahmeabschnitt ist an einer inneren Durchgangsöffnung
des Zwischenstücks ausgebildet. Dies ist im Herstellungsprozess
des Zwischenstücks leicht und kostengünstig zu
realisieren.
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Das
Zwischenstück ist kann ein Stanzbiegeteil sein. Ein solches
ist gegenüber dem Drehteil wesentlich schneller und einfacher
herzustellen. Außerdem entsteht beim Stanzbeigen kein Spanabfall.
Das Zwischenstück ist damit preiswerter herzustellen.
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Das
Zwischenstück ist mit dem Betätigungsteil verstemmt.
Der Stemmprozess vervollständigt einen zuverlässigen
und robusten Zusammenbau des Druckregelventils und ist kostengünstig.
Außerdem wird die Anbindung nach dem Einbau in einem Automatikgetriebe
durch den im Betrieb anstehenden Druck in Richtung Betätigungsteil
und der Sicherung des Betätigungsteils durch Spannelemente
vom Kunden im Dauerbetrieb entlastet.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Nachfolgend
wird anhand der Figuren ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung beispielhaft erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Druckregelventils im Längsschnitt;
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2 eine
Detailansicht II von 1 in einer aufgeschnittenen,
perspektivischen Darstellung;
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3 eine
Detailansicht III von 2 im Längsschnitt;
und
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4 eine
Detailansicht der Flussscheibe aus 1 in einer
aufgeschnittenen, perspektivischen Ansicht.
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Detaillierte Beschreibung
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Das
in 1 dargestellte Druckregelventil ist als ein Dreiwege-Druckregelventil
ausgestaltet und ist in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet.
Es umfasst in 1 auf der rechten Seite einen
Magnetteil 12 (Betätigungsteil) und auf der linken
Seite einen Hydraulikteil 14. Der Magnetteil 12 umfasst
im Wesentlichen eine Magnetspule 16, einen Magnetanker 18 und
ein stabförmiges Betätigungselement 20,
das von einem Federelement 22 in 1 nach links
beaufschlagt ist. Der Magnetanker ist in einem Polrohr 24 geführt.
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Der
Hydraulikteil 14 umfasst drei axial benachbarte Bereiche
für ein Druckmedium, einen Einlassbereich 26,
einen Auslassbereich 28 und einen Arbeitsbereich 30,
wobei der Arbeitsbereich 30 zwischen Einlassbereich 26 und
Auslassbereich 28 angeordnet ist. Ein kugelförmiges,
erstes Schließelement 32 arbeitet mit einem ersten
Ventilsitz 34 zusammen und kann den Einlassbereich 26 zum
Arbeitsbereich 30 hin verschließen. Der Arbeitsbereich 30 kann
ferner durch ein scheibenförmiges, zweites Schließelement 36 zum
Auslassbereich 28 hin verschlossen werden. Das Schließelement 36 wirkt
mit einem zweiten Ventilsitz 38 zusammen. Das erste Schließelement 32 ist
eine lose Kugel, die in vier Führungsstegen (nicht dargestellt)
axial geführt und über den Druck im Einlassbereich 26 gegen
das Betätigungselement 20 gedrückt wird.
Das Schließelement 34 ist mit dem Betätigungselement 20 fest
verbunden. Das Betätigungselement 20 ist derart
ausgestaltet, dass in jeder Endstellung des Betätigungselements 20 immer
eines der beiden Schließelemente 32 und 34 geöffnet
und das andere geschlossen ist. Zur Abdichtung der drei Bereiche
gegeneinander ist der Arbeitsbereich 30 bei einem eingebauten
Druckregelventil 10 zum Einlassbereich 26 durch
einen ersten O-Ring 40 und zum Auslassbereich 28 durch einen
zweiten O-Ring 42 abgedichtet.
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An
dem Auslassbereich 28 angrenzend ist ein ringförmiger
Flansch 44 angeordnet. Der Flansch 44 weist eine
Durchgangsöffnung 46 auf, sowie mehrere zum Magnetteil 12 hin
abragende Rastelemente 48, wobei mehrere Rastelemente 48 über
den Umfang der Durchgangsbohrung 46 gleichmäßig
verteilt sind. Die Rastelemente 48 greifen in Einbaulage
in segmentartige Aussparungen 56 an einer Innenfläche
einer Durchgangsöffnung 50 einer Flussscheibe 52 ein
und werden in Einbaulage radial einwärts von einem Außenmantel
des Polrohrs 24 blockiert. Eine detaillierte Beschreibung
der Rastelelemente 48 folgt weiter hinten.
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Das
Druckregelventil 10 regelt den Druck im Arbeitsbereich 30 und
funktioniert im Wesentlichen folgendermaßen: Wenn ein Druckabfall
im Arbeitsbereich 30 registriert wird, wird eine Steuerinformation an
den Magnetteil 12 gesendet. Die Magnetspule 16 bewegt
den Magnetanker 18 und damit auch das Betätigungselement 20 in
der Weise, dass der Einlassbereich 26 entsprechend geöffnet
wird (Schließelement 32 hebt vom Ventilsitz 34 ab).
Somit kann das Druckmedium aus dem Einlassbereich 26 in
den Arbeitsbereich 30 strömen. Da der Einlassbereich 26 mit
erheblich höherem Druck als dem Regeldruck beaufschlagt
wird, führt dies zu einer Druckerhöhung bei der
Befüllung des Arbeitsbereichs 30, da der Auslassbereich 28 geschlossen
ist (Schließelement 36 liegt am Ventilsitz 38 an).
Das Betätigungselement 20 kann jetzt durch eine
weitere Steuerinformation zurückbewegt werden, so dass
der Einlassbereich 26 gegenüber dem Arbeitsbereich 30 geschlossen
wird (Schließelement 32 liegt am Ventilsitz 34 an).
Der Ausgangsbereich 28 wird dabei mit dem Arbeitsbereich 30 verbunden,
indem das Schließelement 36 vom Ventilsitz 38 abhebt.
Dadurch kann das Druckmedium aus dem Arbeitsbereich 30 in
den Auslassbereich 28 abströmen und somit den
zuvor erhöhten Druck im Arbeitsbereich 30 wieder
senken. Dieser Vorgang kann sich in Bruchteilen von Sekunden wiederholen.
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2 zeigt
einen Übergangsbereich zwischen dem Magnetteil 12 und
dem Hydraulikteil 14 in einer aufgeschnittenen, perspektivischen
Darstellung im Detail und 3 zeigt – nochmals
vergrößert – den Bereich eines einzelnen
Rastelements 48 im Detail. Das Betätigungselement 20 ist
der Übersichtlichkeit wegen in 2 nicht
dargestellt. Das Polrohr 24 ist in die Durchgangsöffnung 46 des
Flansches 44 eingesetzt. Die Rastelemente 48 weisen
eine am abragenden Ende leicht nach radial außen gebogene Form
auf und entsprechen mit dieser Form einer Wölbung der Innenfläche
der Durchgangsöffnung 50 der Flussscheibe 52,
an der die Rastelemente 48 fest anliegen. Außerdem
weisen die Rastelemente 48 an einem freien Ende eine Verdickung 54,
besonders in Richtung der Flussscheibe 52, auf.
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4 zeigt
eine Detailansicht der Flussscheibe 52 in einer aufgeschnittenen,
perspektivischen Ansicht. Das Polrohr 24 ist zur besseren
Darstellung nicht gezeigt. Die Rastelemente 48 des Flansches 44 sind
jeweils in einer segmentartigen Aussparung 56 in der Innenfläche
der Durchgangsöffnung 50 der Flussscheibe 52 geführt.
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Eine
Arretierung des Hydraulikteils 14 mit der Flussscheibe 52 wird
in einem Montageverfahren des Druckregelventils 10 realisiert.
Das Herstellungs- und Montageverfahren der Druckregelventils 10 umfasst
demnach folgende Schritte: In einem separaten Prozess wird der Magnetteil 12 mit
den elektromagnetischen Einrichtungen und dem Polrohr 24 hergestellt.
Unabhängig davon wird der Hydraulikteil 14 in einem
ebenfalls separaten Prozess mit den entsprechenden Druckbereichen 26, 28 und 30 und
dem Flansch 44 mit den Rastelementen 48 hergestellt.
Es folgt die Herstellung der Flussscheibe 52 in einem Stanzbiegeverfahren.
Danach wird die Flussscheibe 52 auf den Flansch 44 des
Hydraulikteils 14 aufgebracht, und zwar in der Weise, dass
die Restelemente 48 des Flansches 44 in die segmentförmigen
Aussparungen 56 der Flussscheibe 52 eingreifen.
Jetzt wird das Polrohr 24 in die Durchgangsöffnung 46 des Flansches 44 eingeschoben.
Während des Fügeprozesses werden dabei die Rastelemente 48 an
die Innenfläche der Durchgangsbohrung 50 der Flussscheibe 52 gedrückt
und blockieren damit die Rastelemente 48. Die Verdickungen 54 an
den freien Enden der Rastelemente 48 unterstützen
die Arretierung. Zum Schluss wird ein Gehäuse des Magnetteils 12 mit
der Flussscheibe 52 verstemmt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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A1 [0003]