DE102013204869A1

DE102013204869A1 - Steuerkolben für ein Zentralventil und Herstellungsverfahren für einen Steuerkolben eines Zentralventils

Info

Publication number: DE102013204869A1
Application number: DE102013204869.6A
Authority: DE
Inventors: Jens Hoppe; Markus Kinscher
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-03-20
Filing date: 2013-03-20
Publication date: 2014-10-09

Abstract

Es ist ein Steuerkolben (1) für ein Zentralventil (2) offenbart. Der Steuerkolben (1) ist in axialer Richtung (A) über einen Druckstift (4) in einem Zentralventilgehäuse (8) bewegbar. Erfindungsgemäß weist der Steuerkolben (1) eine reibungsreduzierende Beschichtung (10) auf, die an einer Kontaktfläche (12) zwischen Steuerkolben (1) und Druckstift (4) ausgebildet ist. Ferner ist ein Herstellungsverfahren für einen Steuerkolben (1) eines Zentralventils (2) mit dem Schritt offenbart, dass der Steuerkolben (1) erfindungsgemäß mit einer reibungsreduzierenden Beschichtung (10) an einer Kontaktfläche (12) beschichtet wird, die im Betriebszustand mit einem Druckstift (4) zusammenwirkt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Steuerkolben für ein Zentralventil. Der Steuerkolben ist über einen in axialer Richtung bewegbaren Druckstift in einem Zentralventilgehäuse bewegbar.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Herstellungsverfahren für einen Steuerkolben eines Zentralventils.
Hintergrund der Erfindung
In Brennkraftmaschinen werden zur Betätigung der so genannten Gaswechselventile Nockenwellen eingesetzt. Die Nocken der Nockenwellen liegen für gewöhnlich an Nockenfolgern an. Wird eine Nockenwelle in Drehung versetzt, so wälzen die Nocken auf den Nockenfolgern ab, die wiederum die Gaswechselventile betätigen. Die Winkelverschiebung der Nockenwelle in Bezug auf eine Kurbelwelle zur Erzielung optimierter Steuerzeiten für verschiedene Drehzahlund Lastzustände wird als Nockenwellenverstellung bezeichnet. Eine konstruktive Variante eines Nockwellenverstellers arbeitet beispielsweise nach dem bekannten Schwenkmotorprinzip.
Der Nockwellenversteller ist dabei fest an der Nockenwelle montiert. Ein Zentralventil steuert dabei den Austausch von Öl zwischen dem Nockenwellenversteller und dem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine. Die Zugangsöffnungen bzw. die Ausgänge des Zentralventils sind in einem Zentralventilgehäuse ausgebildet. In einem Innenraum des Zentralventilgehäuses wird ein Steuerkolben geführt. Der Steuerkolben ist als ein zylindrischer Körper mit einem Hohlraum ausgebildet. Der Steuerkolben ist über einen Druckstift mit einem Elektromagneten gekoppelt, wobei der Elektromagnet dafür eingerichtet ist, den Steuerkolben axial in dem Zentralventilgehäuse zu bewegen. Dies ist beispielsweise in den deutschen Offenlegungsschriften DE 10 2011 080 421 A1 , DE 10 2010 050 813 A1 und DE 10 2006 027 349 A1 offenbart.
Bei den bekannten Zentralventilanwendungen erfolgt die oben genannte Bewegung der beiden Gleitpartner, d. h. Druckstift zu Steuerkolben, rotierend, so dass kein hydrodynamischer Schmierfilm an der Kontaktfläche von Steuerkolben zu Druckstift ausgebildet werden kann. Somit kommt es zu einer Trockenreibung, wobei dabei insbesondere die Oberflächenrauhigkeit des Steuerkolbens zum Verschleiß des Druckstifts führt.
Eine Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist daher, einen Steuerkolben für ein Zentralventil derart zu modifizieren, dass ein Verschleiß eines Druckstifts an einer Kontaktfläche der Gleitpartner Steuerkolben und Druckstift stark minimiert bzw. verhindert ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Steuerkolben für ein Zentralventil gelöst, der die Merkmale im Anspruch 1 umfasst.
Eine weitere Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist ferner, ein Herstellungsverfahren für einen Steuerkolben eines Zentralventils anzugeben, so dass ein Verschleiß eines Druckstifts an einer Kontaktfläche der Gleitpartner Steuerkolben und Druckstift stark minimiert bzw. verhindert wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Herstellungsverfahren für einen Steuerkolben eines Zentralventils gelöst, das die Merkmale im Anspruch 4 umfasst.
Der erfindungsgemäße Steuerkolben für ein Zentralventil ist über einen in axialer Richtung bewegbaren Druckstift in einem Zentralventilgehäuse bewegbar.
Erfindungsgemäß weist der Steuerkolben eine reibungsreduzierende Beschichtung auf, die an einer Kontaktfläche zwischen Steuerkolben und Druckstift ausgebildet ist. Vorteilhafterweise reiben dadurch die beiden Gleitpartner Steuerkolben und Druckstift nicht mehr direkt aufeinander, so dass ein Verschleiß des Druckstifts verringert bzw. verhindert ist. Dadurch wiederum ist ein langlebiger Betrieb der Gleitpartner Steuerkolben und Druckstift gewährleistet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die reibungsreduzierende Beschichtung eine verschleißfeste und temperaturbeständige Beschichtung. Vorzugsweise ist die verschleißfeste und temperaturbeständige Beschichtung eine PTFE-Beschichtung (Polytetrafluorethylen-Beschichtung).
Insbesondere sieht eine weitere Ausführungsform vor, dass der Druckstift über einen Elektromagneten bewegbar ist.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für einen Steuerkolben eines Zentralventils ist durch den Schritt gekennzeichnet, dass der Steuerkolben mit einer reibungsreduzierenden Beschichtung an einer Kontaktfläche beschichtet wird, die im Betriebszustand mit einem Druckstift zusammenwirkt. Durch die aufzubringende Beschichtung wird die Oberfläche (Kontaktfläche zwischen Druckstift und Steuerkolben) des Steuerkolbens umhüllt, so dass der im Stand der Technik allseits bekannte Verschleiß des Druckstifts verringert bzw. verhindert wird. Durch diese Verschleißverringerung bzw. -verhinderung sind die Gleitpartner Steuerkolben und Druckstift auch langlebiger im Betrieb.
Insbesondere ist die im Herstellungsverfahren des Steuerkolbens reibungsreduzierende Beschichtung eine PTFE-Beschichtung, die auf den Steuerkolben nach dessen mechanischer Bearbeitung aufgebracht wird und form- und stoffschlüssig an einer Vielzahl von Drehriefen des Steuerkolbens haftet.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Dabei zeigen:
1 einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Steuerkolbens für ein Zentralventil im Einbaufall;
2 eine vergrößerte Darstellung des mit D bezeichneten Kreises aus 1 bei einer Kontaktsituation der Gleitpartner Steuerkolben und Druckstift;
3 eine schematische Darstellung der Oberflächenqualität eines mechanisch bearbeiteten Steuerkolbens,
4 eine schematische Darstellung der Oberflächenqualität des erfindungsgemäßen Steuerkolbens, der eine reibungsreduzierende Beschichtung aufweist.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie der erfindungsgemäße Steuerkolben für ein Zentralventil und das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für einen Steuerkolben eines Zentralventils ausgestaltet sein können und stellen somit keine abschließende Begrenzung der Erfindung dar.
1 zeigt einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Steuerkolbens 1 für ein Zentralventil 2 im Einbaufall. Der Steuerkolben 1 ist über einen Druckstift 4 betätigbar, dem ein Elektromagnet 6 zugeordnet ist. Hier ist der Elektromagnet 6 derart ausgebildet, dass der Druckstift 4 in axialer Richtung A den Steuerkolben 1 in einem Zentralventilgehäuse 8 bewegt. Erfindungsgemäß weist der Steuerkolben 1 eine reibungsreduzierende Beschichtung 10 auf, die an einer Kontaktfläche 12 zwischen Steuerkolben 1 und Druckstift 4 ausgebildet ist.
Die reibungsreduzierende Beschichtung 10 schützt den Druckstift 4 gegen Verschleiß, da die im Stand der Technik auftretende oben beschriebene Trockenreibung der Gleitpartner Steuerkolben 1 und Druckstift 4 nun verhindert ist. Vorteilhafterweise ist die reibungsreduzierende Beschichtung eine verschleißfeste und temperaturbeständige Beschichtung 10, wie vorzugsweise eine PTFE-Beschichtung 10.
2 zeigt eine vergrößerte Darstellung des mit D bezeichneten Kreises aus 1. Alle Elemente sind bereits in 1 beschrieben, wobei hier im Unterschied zu 1 lediglich eine Kontaktsituation der Gleitpartner Steuerkolben 1 und Druckstift 4 dargestellt ist.
3 zeigt eine schematische Darstellung der Oberflächenqualität eines Steuerkolbens 1, nach dessen mechanischer Bearbeitung.
Wie hier dargestellt, weist der Steuerkolben 1 nach seiner mechanischen Bearbeitung Drehriefen 14 auf. Die durch die Drehriefen 14 bedingte Oberflächenrauhigkeit versursacht den oben beschriebenen Verschleiß des Druckstifts 4 (siehe 1 oder 2).
4 zeigt eine schematische Darstellung der Oberflächenqualität des erfindungsgemäßen Steuerkolbens 1, der eine reibungsreduzierende Beschichtung 10, wie bspw. eine PTFE-Beschichtung 10, aufweist.
Diese PTFE-Beschichtung 10 wird in einem Herstellungsverfahren auf eine Kontaktfläche 12 (sieht 1 oder 2) des Steuerkolbens 1 nach dessen mechanischer Bearbeitung aufgebracht, die dann form- und stoffschlüssig an einer Vielzahl von Drehriefen 14 des Steuerkolbens 1 haftet und im Betriebszustand mit einem Druckstift 4 (siehe ebenfalls 1 oder 2) zusammenwirkt. Durch dieses Verfahren werden die Drehriefen 14 gefüllt, so dass die beiden Gleitpartner Steuerkolben 1 und Druckstift 4 keiner direkten Reibung mehr ausgesetzt sind.
Bezugszeichenliste

1: Steuerkolben
2: Zentralventil
4: Druckstift
6: Elektromagnet
8: Zentralventilgehäuse
10: reibungsreduzierende Beschichtung
12: Kontaktfläche
14: Drehriefe
A: axiale Richtung
D: Ausschnitt

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 102011080421 A1 [0004]
DE 102010050813 A1 [0004]
DE 102006027349 A1 [0004]

Claims

Steuerkolben (1) für ein Zentralventil (2), welcher über einen in axialer Richtung (A) bewegbaren Druckstift (4) in einem Zentralventilgehäuse (8) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (1) eine reibungsreduzierende Beschichtung (10) aufweist, die an einer Kontaktfläche (12) zwischen Steuerkolben (1) und Druckstift (4) ausgebildet ist.
Steuerkolben (1) nach Anspruch 1, wobei die reibungsreduzierende Beschichtung eine verschleißfeste und temperaturbeständige Beschichtung (10) ist.
Steuerkolben (1) nach Anspruch 2, wobei die verschleißfeste und temperaturbeständige Beschichtung eine PTFE-Beschichtung (10) ist.
Steuerkolben (1) nach Anspruch 1, wobei der Druckstift (4) über einen Elektromagneten (6) bewegbar ist.
Herstellungsverfahren für einen Steuerkolben (1) eines Zentralventils (2) gekennzeichnet durch den Schritt: Beschichten des Steuerkolbens (1) mit einer reibungsreduzierenden Beschichtung (10) an einer Kontaktfläche (12), die im Betriebszustand mit einem Druckstift (4) zusammenwirkt.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 5, wobei die reibungsreduzierende Beschichtung eine PTFE-Beschichtung (10) ist, die auf den Steuerkolben (1) nach dessen mechanischer Bearbeitung aufgebracht wird und form- und stoffschlüssig an einer Vielzahl von Drehriefen (14) des Steuerkolbens (1) haftet.