DE102012221721A1

DE102012221721A1 - Schaltventile nach dem Baukastenprinzip

Info

Publication number: DE102012221721A1
Application number: DE201210221721
Authority: DE
Inventors: Florian Hacker; Jens Hoppe; Stefan Konias
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-11-28
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2014-05-28
Also published as: WO2014082627A1

Abstract

Schaltventile für hydraulische Vorrichtungen, das an einem Bauteil, insbesondere an einem Bauteil einer Brennkraftmaschine befestigbar ist, mit einem Hydraulikteil (8, 8a), in dem ein Steuerkolben (12) verschiebbar eingebaut ist, der an einer Seite mittels einer Feder (13) belastet und andererseits von einer, insbesondere als Elektromagnetelement ausgebildeten Stelleinheit (1) beherrscht ist, wobei die Stelleinheit (1) in einem Stützgehäuse (2) fixiert ist und dem Hydraulikteil (8, 8a) zugewandt eine Stirnfläche (5) aufweist, wobei am Hydraulikteil (8, 8a) ein Flansch (9) angeformt ist, wobei die der Stelleinheit (1) zugewandte Innenfläche des Flansches (9) unter Zwischenschaltung eines elastischen Dichtelements (10) der Stirnfläche (5) zugewandt ist, wobei am dem Hydraulikteil (8, 8a) zugewandten Ende des Stützgehäuses (2) Befestigungslaschen (3) vorgesehen sind, wobei die der Stelleinheit (1) abgewandte Außenfläche des Flansches (9) die dem Bauteil zugewandten Flächen der Befestigungslaschen (3) überragt und wobei nach Befestigung des Schaltventils am Bauteil die Außenfläche des Flansches (9) des Bauteil kontaktiert.

Description

Gebiet der Erfindung
Schaltventile für hydraulische Vorrichtungen, die an einem Bauteil, insbesondere an einem Bauteil einer Brennkraftmaschine befestigbar sind, mit einem Hydraulikteil, in dem ein Steuerkolben verschiebbar eingebaut ist, der an einer Seite mittels einer Feder belastet und andererseits von einer, insbesondere als Elektromagnetelement ausgebildeten, Stelleinheit beherrscht ist, wobei die Stelleinheit in einem Stützgehäuse fixiert ist und dem Hydraulikteil zugewandt eine Stirnfläche aufweist und wobei am Hydraulikteil ein Flansch angeformt ist.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiges Steuerventil ist aus der DE-10 2008 059 013 A1 bekannt. Bei diesem Steuerventil ist die Stelleinheit in einem Stützgehäuse untergebracht und durch Bördelungen befestigt, wobei das Stützgehäuse eine Stirnfläche aufweist, an die sich ein Hydraulikteil anschließt. Das Hydraulikteil weist einen der Stützfläche zugeordneten Flansch auf. In der Beschreibung wird ausgeführt, dass die Stelleinheit mit Stützgehäuse und die Hydraulikeinheit miteinander verbunden sind, ohne dass dies näher erläutert wird.
Das Hydraulikteil ist an einem Bauteil einer Hubkolbenbrennkraftmaschine befestigbar, wobei dazu ein Außengewinde am Hydraulikteil vorgesehen ist. Bei diesem Steuerventil besteht das Problem, dass durch die getrennte Befestigung der Stelleinheit am Hydraulikteil und dieses am Bauteil der Brennkraftmaschine mehrere Toleranzen zu berücksichtigen sind. Die verschiedenen Befestigungen untereinander führen weiterhin zu einer kostenaufwendigen Ausgestaltung.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Steuerventil und dessen Befestigung am Bauteil der Brennkraftmaschine so zu verbessern, dass die beschriebenen Nachteile behoben werden und eine einfache Bauweise ermöglicht wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die der Stelleinheit zugewandte Innenfläche des Flansches unter Zwischenschaltung eines elastischen Dichtelements der Stirnfläche zugewandt ist, dass am dem Hydraulikteil zugewandten Ende des Stützgehäuses Befestigungslaschen vorgesehen sind, dass die der Stelleinheit abgewandte Außenfläche des Flansches die dem Bauteil zugewandten Flächen der Befestigungslaschen überragt und dass nach Befestigung des Schaltventils am Bauteil die Außenfläche des Flansches das Bauteil kontaktiert.
Durch diese Ausgestaltung wird das Stützgehäuse direkt an dem Bauteil der Brennkraftmaschine befestigt, wobei dies über Befestigungslaschen und eine Verschraubung erfolgt. Gleichzeitig wird durch maßliche Festlegung der Dicke des Flansches unter Berücksichtigung der Elastizität des Dichtelementes und des Abstandes zwischen der Stirnfläche der Stelleinheit und den Befestigungslaschen durch das Befestigen des Stützgehäuses am Bauteil der Flansch der Hydraulikeinheit eingeklemmt und dadurch befestigt. Dadurch entsteht eine verkürzte Toleranzkette, da das Hydraulikteil über die Außenfläche des Flansches direkt an dem Bauteil anliegt. Das Dichtungselement stellt dabei einen axialen Toleranzausgleich her. Gleichzeitig stellt das Dichtelement die Anpresskraft zur Fixierung der axialen Komponenten zur Verfügung. Durch das Dichtelement erfolgt auch eine Kompensation der unterschiedlichen Temperaturausdehnungen der Komponenten.
Wenn das Stützgehäuse den Flansch zumindest teilweise umschließt, ist auch eine exakte radiale Führung zwischen dem Bauteil der Brennkraftmaschine, dem Hydraulikteil und dem Stützgehäuse gegeben.
Da das Stützgehäuse und die Stelleinheit vorzugweise zylindrisch ausgeführt sind, ergibt sich eine zylindrische radiale Führung des Flansches im Stützgehäuse. Die Stelleinheit ihrerseits ist gegenüber dem Stützgehäuse abgedichtet und an den äußeren Enden mittels Körnerprägungen oder einer Ringprägung, die in das Stützgehäuse eingepresst sind, befestigt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Flansch an seinem Außenmantel, der vorzugsweise zylindrisch ausgeführt ist, zumindest eine Aussparung, vorzugsweise aber eine Nut mit eingefülltem Dichtmaterial, aufweist. Am Stützgehäuse können der Aussparung oder der Nut zugeordnet zumindest ein, vorzugsweise aber mehrere Innenvorsprünge angebracht sein, die ebenfalls durch Körnerspitzen von außen geprägt sind. Es handelt sich dabei aber lediglich um eine Befestigung des Flansches und damit des Hydraulikteils am Stützgehäuse zu Montage- und Transportzwecken, weil die eigentliche Betriebsbefestigung durch Verspannung des Flansches zwischen Stützgehäuse bzw. Stirnfläche der Stelleinheit und dem Bauteil der Brennkraftmaschine erfolgt. Anstelle der Aussparung oder Nut und dem oder den Innenvorsprüngen können auch beliebige andere Montage- oder Transportsicherungen z. B. mittels Klammern, vorgesehen werden.
Durch diese besondere Verklemmung des Flansches zwischen dem Bauteil und der Stelleinheit können verschiedenartig ausgebildete Hydraulikteile zur Anwendung kommen, wobei nur der Flansch mit identischen Abmessungen und identischer Ausgestaltung gleich bleiben muss. Es können somit durch geeignete Ausgestaltung des Hydraulikteils unterschiedliche Steuer- und Regelanwendungen abgedeckt werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Hydraulikteil und/oder der Steuerkolben aus Kunststoff hergestellt sind. Dabei kann das elastische Dichtelement, vorzugsweise eingefügt in einer Stirnnut des Flansches und das Dichtmaterial in der Nut des Außenmantels an dem aus Kunststoff hergestellten Hydraulikteil angespritzt werden. Es ergibt sich damit für das Hydraulikteil und auch den Steuerkolben eine erheblich günstigere Herstellung mit gleichen Ausdehnungskoeffizienten.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Stirnfläche der Verstelleinheit Bestandteil eines Tiefziehteiles ist und einen inneren Konus aufweist. Durch diesen Konus wird ein Absinken der Kraft-Weg-Kennlinie gegen Ende des Hubes einer als Elektromagnetelement ausgebildeten Stelleinheit verhindert. Dadurch dient das Tiefziehteil bei dem Elektromagnetelement als C-Pol, wobei zur Verbesserung des Konus eine geprägte Kronenkontur vorgesehen sein kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
1: einen Schnitt durch ein Schaltventil,
2: einen Schnitt durch eine Hydraulikeinheit, die alternativ am Steuerventil gemäß 1 zur Anwendung kommen kann,
3: eine perspektivische Ansicht eines Steuerventils gemäß 1,
4: eine perspektivische Ansicht eines Steuerventils gemäß 1 mit angebautem Hydraulikteil gemäß 2 und
5: eine perspektivische Ansicht eines Tiefziehteils als C-Pol.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den 1 bis 5 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 allgemein eine Stelleinheit bezeichnet, die als Elektromagnetelement ausgebildet ist. Statt eines Elektromagnetelementes kann auch ein anderer Aktor, z. B. ein Piezoaktor zu Anwendung kommen. Die Stelleinheit 1 ist in einem Stützgehäuse 2 eingebaut. Das Stützgehäuse 2 weist Befestigungslaschen 3 auf, mit denen das Stützgehäuse an einem nicht dargestellten Bauteil, insbesondere einem Bauteil einer Brennkraftmaschine angeschraubt werden kann. Die Stelleinheit 1 weist im Inneren des Stützgehäuses 2 ein Tiefziehteil 4 auf, das als C-Pol ausgebildet ist. Im Innern des Tiefziehteils 4 ist ein Ankerführungsrohr 16 angeordnet, das auch stirnseitig am Tiefziehteil 4 anliegt und eine Stirnfläche 5 aufweist. Das Tiefziehteil 4 hat in seinem Inneren einen Konus 6, der eine geprägte Kronenkontur 7 zur Verbesserung der Kraft-Weg-Kennlinie des Elektromagnetelementes aufweist. Der Stirnfläche 5 benachbart ist ein Hydraulikteil 8 angebaut, das einen Flansch 9 aufweist. Der Flansch 9 hat angeformt ein elastisches Dichtelement 10, das in einer Nut eingefügt ist. Der Flansch 9 weist weiterhin an seinem Außenmantel eine Nut auf, in der Dichtmaterial 11 eingefügt ist. Das Dichtmaterial 11 und das Dichtelement 10 sind dadurch hergestellt, dass sie an dem aus Kunststoff gefertigten Hydraulikteil angespritzt sind. Im Hydraulikteil 8 ist ein Steuerkolben 12 eingebaut, der axial beweglich geführt ist und einerseits von einer Feder 13 belastet ist und andererseits von der Stelleinheit 1 beherrscht wird.
Die Erstreckung des Flansches in Achsrichtung des Schaltventils ist dabei größer als der Abstand zwischen der Stirnfläche 5 und dem dem Bauteil zugewandten Rand der Befestigungslaschen 3, so dass beim Verschrauben der Befestigungslaschen 3 mit dem Bauteil der Brennkraftmaschine das Dichtelement 10 zusammengedrückt wird, eine Verspannung des Flansches zwischen Stirnfläche und Bauteil erfolgt und damit eine endgültige Festlegung am Bauteil erreicht wird.
Wie den 1 und 2 zu entnehmen ist, kann statt des Hydraulikteils 8 gemäß 1 ein modifiziertes Hydraulikteil 8a gemäß 2 eingebaut werden.
Ausschließlich zur Montagebefestigung des Hydraulikteils an der Stelleinheit 1 bzw. an dem Stützgehäuse 2 sind im Stützgehäuse 2 Körnerprägungen angebracht, die in das Dichtmaterial ragen und eine lose Befestigung hervorrufen.
Eine dauerhafte Befestigung der Stelleinheit 1 in dem Stützgehäuse 2 erfolgt durch einen Presssitz, eine Ringprägung 15 oder radial umlaufend angebrachte Körnerprägungen im Stützgehäuse 2.
Bezugszeichenliste

1: Stelleinheit
2: Stützgehäuse
3: Befestigungslaschen
4: Tiefziehteil
5: Stirnfläche
6: Konus
7: Kronenkontur
8, 8a: Hydraulikteil
9: Flansch
10: Dichtelement
11: Dichtmaterial
12: Steuerkolben
13: Feder
14: Körnerprägungen
15: Ringprägung
16: Ankerführungsrohr

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008059013 A1 [0002]

Claims

Schaltventile für hydraulische Vorrichtungen, die an einem Bauteil, insbesondere an einem Bauteil einer Brennkraftmaschine befestigbar sind, mit einem Hydraulikteil (8, 8a), in dem ein Steuerkolben (12) verschiebbar eingebaut ist, der an einer Seite mittels einer Feder (13) belastet und andererseits von einer, insbesondere als Elektromagnetelement ausgebildeten, Stelleinheit (1) beherrscht ist, wobei die Stelleinheit (1) in einem Stützgehäuse (2) fixiert ist und dem Hydraulikteil (8, 8a) zugewandt eine Stirnfläche (5) aufweist und wobei am Hydraulikteil (8, 8a) ein Flansch (9) angeformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die der Stelleinheit (1) zugewandte Innenfläche des Flansches (9) unter Zwischenschaltung eines elastischen Dichtelements (10) der Stirnfläche (5) zugewandt ist, dass am dem Hydraulikteil (8, 8a) zugewandten Ende des Stützgehäuses (2) Befestigungslaschen (3) vorgesehen sind, dass die der Stelleinheit (1) abgewandte Außenfläche des Flansches (9) die dem Bauteil zugewandten Flächen der Befestigungslaschen (3) überragt und dass nach Befestigung des Schaltventils am Bauteil die Außenfläche des Flansches (9) das Bauteil kontaktiert.
Schaltventile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützgehäuse (2) den Flansch (9) zumindest teilweise umschließt.
Schaltventile nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (9) an seinem Außenmantel zumindest eine Aussparung, vorzugsweise eine Nut mit Dichtmaterial (11), aufweist.
Schaltventile nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Stützgehäuse (2) der Aussparung zugeordnet zumindest ein Innenvorsprung und/oder nach Innen vorstehende Körnerprägungen (14) einfügbar ist.
Schaltventile nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikteil (8, 8a) und/oder der Steuerkolben (12) aus Kunststoff hergestellt sind.
Schaltventile nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Dichtelement (10) an einer Stirnnut des Flansches (9) angeordnet und zusammen mit dem Dichtmaterial (11) an dem aus Kunststoff hergestellten Hydraulikteil (8, 8a) angespritzt hergestellt sind.
Schaltventile nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an verschiedenartig ausgebildeten Hydraulikteilen (8 oder 8a) Flansche (9) mit identischen Abmessungen und identischer Ausgestaltung angeformt sind.
Schaltventile nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (5) Bestandteil eines Tiefziehteiles (4) ist und einen Konus (6) aufweist.
Schaltventile nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Tiefziehteil (4) als C-Pol des Elektromagnetelementes ausgeführt ist und eine geprägte Kronenkontur (7) am Konus (6) aufweist.