DE102013210645A1

DE102013210645A1 - Einstellschraubverbindung für ein Ventil der Hydraulik und Ventil der Hydraulik

Info

Publication number: DE102013210645A1
Application number: DE201310210645
Authority: DE
Inventors: Lorenz Lippert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2014-12-24
Also published as: CN104235427B; US20140361205A1; CN104235427A

Abstract

Offenbart ist eine Einstellschraubverbindung für ein mechanisch oder elektromagnetisch betätigbares Ventil der Hydraulik, insbesondere zur Einstellung einer axialen Position eines Ventilkolbens oder einer Vorspannung einer Feder, die axial mit dem Ventilkolben koppelbar ist. Dabei weist die Einstellschraubverbindung einen Einstellbereich und eine Einstellschraube mit Außengewinde und eine Einstellmutter mit Innengewinde zum gegenseitigen Eingriff auf. Wenigstens eins der Gewinde weist dabei einen von einer Kreisform abweichenden Querschnitt auf, wobei über den Eingriff wenigstens eins der Gewinde vom jeweils anderen derart überwiegend elastisch verformbar ist, dass die Einstellschraube wenigstens im Einstellbereich gegen eine Verdrehung gesichert ist und / oder ein Axialspiel der Einstellschraube wenigstens im Einstellbereich verhindert ist. Offenbart ist weiterhin ein Ventil der Hydraulik mit einer derartigen Einstellschraubverbindung und mit einem axial verschieblich angeordneten Ventilkolben, der mit der Einstellschraubverbindung, insbesondere mit der Einstellschraube, axial koppelbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einstellschraubverbindung für ein Ventil der Hydraulik gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein Ventil der Hydraulik gemäß Patentanspruch 8.
Ein Ventil der Hydraulik weist einen in einem Gehäuse axial verschieblich aufgenommenen Ventilkörper oder Ventilkolben auf, über dessen Axialverschiebung mehrere hydraulische Anschlüsse des Ventils miteinander in Druckmittelverbindung gebracht oder voneinander getrennt werden können. Dabei stellt sich beispielsweise die Aufgabe, eine Neutral- oder Grundstellung des Ventilkolbens relativ zum Gehäuse einstellen zu können. Dies kann beispielsweise über eine axial oder über zwei entgegengesetzt axial am Ventilkolben angreifende Federn erfolgen. In Abhängigkeit von deren Federkraft und Vorspannung nimmt der Kolben seine Grundstellung ein. Um diese beeinflussen oder verstellen zu können, kennt der Stand der Technik die Möglichkeit einer Einstellschraubverbindung, über die eine Abstützfläche der Feder in ihrer Axialposition veränderlich einstellbar ist, so dass die Feder in ihrer Vorspannung verändert werden kann. Im Resultat ergibt sich eine geänderte Grundstellung des Ventilkolbens.
Die Einstellschraubverbindung weist dabei eine von außerhalb des Gehäuses zugängliche Einstellschraube mit einem Außengewinde und eine gehäusefeste Einstellmutter mit einem Innengewinde auf. An einem inneren Endabschnitt der Einstellmutter ist dabei die bereits erwähnte Feder, deren Vorspannung es zu verändern gilt, abgestützt. Für die Einstellschraubverbindung stellt sich naturgemäß die Herausforderung, die Einstellschraube gegen ungewolltes Verstellen, das heißt Verdrehen in Umfangsrichtung oder axiales Setzen aufgrund eines Axialspiels, beispielsweise aufgrund von Vibrationen, Rütteln oder ungewolltem Eingriff, zu sichern.
Bei herkömmlichen Einstellschraubverbindungen von Hydraulikventilen erfolgt diese Sicherung über einen Dichtungsring, insbesondere O-Ring, der radial umfänglich in einem Bereich der Einstellschraube angeordnet ist, der nicht vom Außengewinde eingenommen ist. Über den verformbaren Dichtungsring wird die Einstellschraube radial gegen ein gehäusefestes Teil des Ventils abgestützt, wodurch sich aus einer elastischen Verformung des Dichtungsringes ein Sicherungsmoment gegen eine Verdrehung der Einstellschraube und eine Sicherungskraft gegen eine axiale Verstellung im Rahmen eines Axialspiels ergibt.
Nachteilig an dieser Lösung ist, dass eine Auslegung des Dichtungsringes aufgrund seiner zwei zu erfüllenden Funktionen, Abdichtung gegen Leckage und Sicherung gegen Verstellung, schwierig ist. Hinzu kommt, dass ein von einem Bediener aufzubringendes Drehmoment der Einstellschraube je nach dem ob der Dichtungsring mit Druckmittel benetzt ist oder nicht, schwanken kann, was eine Reproduzierbarkeit der Einstellung verschlechtert. Auch kann der Dichtungsring keine Sicherung gegen eine axiale Verstellung im Rahmen des Axialspiels leisten, da seine Abstützkräfte hierfür nicht ausreichen.
Weitere aus dem Stand der Technik bekannte Sicherungsmittel, wie beispielsweise ein Sicherungsring oder eine Zahnscheibe oder ähnliches, die ein axiales Zusatzelement darstellen, sind bei der Einstellschraubverbindung nicht anwendbar, da diese einen axialen Anschlag zum Aufbau einer Vorspannung benötigen. Dieser ist bei der Einstellschraubverbindung jedoch naturgemäß zumindest in ihrem Einstellbereich nicht gegeben. Bekannte radiale Zusatzelemente, wie beispielsweise ein Klemmfaden weisen den Nachteil auf, dass ihr Verhalten Temperatur- und Medienabhängig ist und dass sie eine radiale Mittellage der Einstellschraube in der Mutter beeinflussen können. Zudem stellen sie ein Verschmutzungsrisiko dar. Auch das Einbringen eines beispielsweise mikroverkapselten Klebers zwischen die Einstellschraube und -mutter bringt den Nachteil von Temperatur- und Medienabhängigkeit und einer Drehmomentabhängigkeit des Verhaltens dieses Zusatzelementes mit sich. Zudem sind auch das Verschmutzungsproblem und die vom Kleber verursachte Beeinflussung der Mittellage der Einstellschraube gegeben. Am gravierendsten jedoch ist, dass der Kleber keine Wiederverwendbarkeit beziehungsweise keine wiederholte Verstellung der Einstellschraube ermöglicht. Sicherungen, die auf einer plastischen Verformung eines oder beider Gewinde beruhen, weisen die Nachteile eines hohen Einstelldrehmomentes, der verstärkten Partikelbildung und der Verletzung von Oberflächenschutz auf. Auch nachträglich radiale oder axiale Verformung der Mutter oder der Einstellschraube von Außen, beispielsweise über Körnerpunkte, oder radiale Verformung von Innen, bergen die Gefahr, dass durch die nachträgliche Verformung die Einstellung innerhalb eines axialen Spiels der beiden Gewinde verändert werden könnte. Sie sind zudem unflexibel.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Einstellschraubverbindung für ein Ventil der Hydraulik zu schaffen, die auf vorrichtungstechnisch einfachere Weise eine Sicherung der Einstellschraube gegen eine Verstellung bereitstellt. Weiterhin ist es die Aufgabe, ein Ventil mit einer derartigen Einstellschraubverbindung zu schaffen.
Die erste Aufgabe wird gelöst durch eine Einstellschraubverbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, die zweite durch ein Ventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Eine Einstellschraubverbindung, insbesondere eine selbstsichernde Bewegungsschraubverbindung, für ein mechanisch oder elektromagnetisch betätigbares Ventil der Hydraulik, insbesondere zur Einstellung einer axialen Position eines axial verschieblichen Ventilkolbens oder einer Vorspannung einer Feder, die axial mit dem Ventilkolben koppelbar, insbesondere gekoppelt ist, hat einen insbesondere axialen Einstellbereich und eine Einstellschraube mit einem Außengewinde und eine Einstellmutter mit einem Innengewinde. Die Gewinde weisen insbesondere einen gleichen Nenndurchmesser und eine gleiche Nennsteigung auf. Zur Einstellung sind die Gewinde miteinander in Eingriff bringbar. Erfindungsgemäß weist wenigstens eins der Gewinde – es können auch beide sein – einen von einer Kreisform abweichenden Querschnitt auf. Zudem ist wenigstens eins der Gewinde über den Eingriff vom jeweils anderen Gewinde derart überwiegend elastisch verformbar – insbesondere weit überwiegend – dass die Einstellschraube wenigstens im Einstellbereich gegen eine Verdrehung gesichert ist und / oder dass ein Axialspiel der Einstellschraube wenigstens im Einstellbereich verhindert ist.
Die Einstellschraubverbindung ist auf diese Weise unabhängig von einer axialen Vorspannung auf vorrichtungstechnisch einfachere Weise selbsthemmend und selbstsichernd gegen eine Verstellung durch Verdrehung und / oder axiale Setzung gesichert, so dass keine weiteren Vorrichtungen zur Verstellsicherung notwendig sind. Aufgrund der genannten elastischen Verformung ist die Einstellschraubverbindung besonders gut gegen Verstellung aufgrund von Vibrationen oder Rütteln gesichert. Die Einstellschraube und / oder -mutter können so ohne einen Verlust ihrer Sicherungsfunktion wiederholt verstellt, nachgestellt, demontiert und wiederverwendet werden. Die Einstellschraubverbindung unterliegt aufgrund der genannten überwiegend oder weit überwiegend elastischen und damit reversiblen Verformung keinem oder kaum einem Verschleiß, so dass sie trotz vorgenommener Verstellungen über lange Zeit ein gut reproduzierbares Sicherungsmoment aufweist. Das heißt, sie erlaubt eine Vielzahl von Verstellvorgängen bei gleichbleibendem Sicherungsmoment und ohne nennenswerten Verschleiß. Zudem ist aufgrund des geringen Verschleißes ein Abrieb an den Gewinden minimiert. Das ist ein gewichtiger Vorteil bei der Verwendung der Einstellschraubverbindung an einem Ventil oder in einem hydraulischen System, wo Verschleißteilchen zu teils erheblichen Störungen oder Ausfällen beitragen können. Die Einstellschraubverbindung ist aufgrund der genannten elastischen Verformung sehr feinfühlig bedienbar. Ist die Verformung derart, dass das Axialspiel verhindert ist, ist eine hohe Einstellgenauigkeit und Reproduzierbarkeit des über die Einstellschraube einzustellenden Wertes der axialen Position oder Federvorspannung erreichbar. Ein spielfreier Einstellvorgang kann dadurch sowohl in einer Rechts- als auch in einer Linksdrehung enden, da im Bereich der elastischen Verformung beide Gewindeflanken des einen Gewindes mit beiden Gewindeflanken des anderen Gewindes in Anlage sind. Somit sind axiale Setzungsvorgänge aufgrund eines Flankendurchmesserspiels ausgeschlossen. Aus dem Flankendurchmesserspiel einer normgemäßen (DIN 13) Gewindeverbindung, das eine Größenordnung von etwa ²/₁₀₀ bis ²⁵/₁₀₀ mm hat, resultiert ein entsprechendes Axialspiel. Um ein Sicherungsmoment in der Einstellschraubverbindung zu erzeugen, ist der elastische Anteil der Verformung, bestimmt durch Abweichung von der Kreisform, vorzugsweise größer als ein normgemäßes, maximales Spiel der beiden Flankendurchmesser der beiden Gewindepartner.
Sofern die Einstellschraube den von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist, kann bei einem Verstellen der Einstellschraube die elastische Verformung in Umfangsrichtung mitwandern. Je nach einem Grad der Abweichung von der Kreisform ist die elastische Verformung partiell oder vollumfänglich gegeben.
Die Begriffe überwiegend elastisch verformbar oder weit überwiegend elastisch verformbar sind im Rahmen dieser Anmeldung derart zu verstehen, dass eine plastische Verformung nicht ausgeschlossen ist, ihr Anteil an der Gesamtverformung zu Gunsten der elastischen Verformung jedoch gering oder sehr gering ist. Dieser geringe plastische Anteil der Verformung wirkt sich lediglich beim ersten Einschrauben aus, beim zweiten Einschrauben wird lediglich der elastische Anteil auf das Sicherungsmoment wirksam. Die Größenverhältnisse plastischer zu elastischer Verformung sind sehr von Wandstärken der Einstellschraube und der Einstellmutter abhängig. Je geringer der plastische Anteil der Verformung ist, umso weniger streut dabei das Drehmoment zwischen dem ersten Einschraubvorgang und weiteren Einschraubvorgängen oder zwischen dem ersten Einschraubvorgang und einem Ausschraubvorgang.
Die elastische Verformung resultiert vorzugsweise aus einer radialen Vorspannung, die an Abschnitten von Gewindeflanken wirksam ist, die an einem Gewindeumfang miteinander in Anlage sind.
Von der Kreisform abweichend bedeutet im Rahmen dieser Druckschrift, dass die Abweichung außerhalb eines Toleranzfeldes des Flankendurchmessers eines herkömmlichen, kreisförmigen Querschnitts liegt, der Querschnitt also beabsichtigt von der Kreisform abweicht.
In einer bevorzugten Weiterbildung weist das Außengewinde den von der Kreisform abweichenden Querschnitt und das Innengewinde einen kreisförmigen Querschnitt auf. In einer dazu alternativen, bevorzugten Weiterbildung weist das Innengewinde den von der Kreisform abweichenden Querschnitt und das Außengewinde den kreisförmigen Querschnitt auf. Alternativ dazu ist es auch denkbar, dass beide Gewinde einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweisen.
Gegen Verdrehung gesichert bedeutet im Rahmen dieser Druckschrift, dass die Einstellschraube nur bei Überschreitung eines bestimmungsgemäßen Sicherungsmomentes wieder lösbar beziehungsweise verdrehbar ist.
Die Einstellschraubverbindung kann mit oder ohne Axialanschlag ausgeführt sein. Bevorzugt sind die Gewinde als Spitzgewinde mit einem Flanken- oder Spitzenwinkel von 60° ausgeführt, aber auch andere dem Fachmann bekannte Gewindeformen und -winkel sind natürlich möglich.
Bevorzugt liegt ein Nenndurchmesser der Einstellschraubverbindung größer gleich M3 und kleiner gleich M16, wobei die Erfindung nicht auf diese Werte beschränkt ist.
Als Werkstoff der Einstellschraube und der Einstellmutter können metallisch oder nicht metallische Verwendung finden. Dabei ist es auch denkbar, unterschiedliche Werkstoffe für die Einstellschraube und die Einstellmutter zu verwenden.
Über die elastische Verformung des einen oder beider Gewinde ist insbesondere ein Radialspiel der Einstellschraube minimierbar, was die Präzision der Einstellschraubverbindung erhöht.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung weist das jeweils andere Gewinde einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf. Vorteil hierbei ist dessen einfache Fertigung und eine gute Reproduzierbarkeit des Sicherungsmomentes und dessen Verlaufs in Abhängigkeit einer Axiallänge des Eingriffs, beziehungsweise einer Einschraubtiefe der Einstellschraube.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist der von der Kreisform abweichende Querschnitt etwa der eines verrundeten Polygons oder etwa der eines, insbesondere eines trilobularen, Gleichdicks. Als Querschnitt eines Gleichdicks ist dabei eine Kurve zu verstehen, die eine bevorzugt ungerade Anzahl umfänglich gleichmäßig verteilt angeordneter Kurvenbereiche mit kleinerem Verrundungsradius aufweist. Jedem dieser Kurvenbereiche gegenüber ist ein Kurvenbereich mit größerem Verrundungsradius angeordnet. Im Falle des Polygons und im Falle des Gleichdicks sind beide Gewindeflanken des einen Gewindes mit beiden Gewindeflanken des anderen Gewindes vorzugsweise in den Kurvenbereichen miteinander in Anlage, die den kleineren Verrundungsradius aufweisen. Abweichend von einer bevorzugten Grundform mit drei verrundeten „Ecken“ kann das Polygon oder der Gleichdick vorzugsweise fünf oder mehr „Ecken“, beziehungsweise Kurvenbereiche kleinerer Verrundung, aufweisen. Abweichend vom polygon- oder gleichdickförmigen Querschnitt kann der von der Kreisform abweichende Querschnitt elliptisch ausgebildet sein.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung weisen Toleranzzonen von Flankendurchmessern des Außengewindes und des Innengewindes in radialer Richtung eine vollständige Überschneidung auf. Es sind zwei Fälle zu unterscheiden: Weicht der Querschnitt des Außengewindes von der Kreisform ab und weist das Innengewinde den kreisförmigen Querschnitt auf, so ist die vollständige Überschneidung gegeben, wenn ein minimaler Umkreis-Flankendurchmesser des Außengewindes größer ist als ein maximaler Flankendurchmesser des Innengewindes. Im anderen Fall, wenn der Querschnitt des Innengewindes von der Kreisform abweicht und das Außengewinde den kreisförmigen Querschnitt aufweist, ist die vollständige Überschneidung gegeben, wenn ein maximaler Inkreis-Flankendurchmesser des Innengewindes kleiner ist als ein minimaler Flankendurchmesser des Außengewindes. Das bedeutet, dass unabhängig von der Toleranzlage in jedem Fall im Bereich der Überschneidung ein Übermaß vorliegt, das in Eingriff zur vorbeschriebenen elastischen Verformung führt. Im Falle des Polygons und im Falle des Gleichdicks ist die Überschneidung der Toleranzzonen im Bereich ihrer weiter oben beschriebenen Kurvenbereiche kleinerer Verrundung angeordnet und wandert mit der Drehung der Einstellschraube, bei Abweichung von der Kreisform am Außengewinde, umfänglich mit.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung weist die Einstellschraube wenigstens eine sich innerhalb ihres Außengewindes im Wesentlichen axial erstreckende Ausnehmung auf, die von einer über den Eingriff elastisch verformbaren Einstellschraubenwandung radial begrenzt ist. Über diese Ausnehmung ist die Einstellschraube in diesem Bereich insbesondere radial geschwächt, so dass sie im Vergleich zu einer Vollkörper-Einstellschraube zumindest radial weniger steif ist. Bei dieser Weiterbildung kann somit neben dem Gewinde auch der Körper der Einstellschraube zur Bereitstellung der notwendigen elastischen Verformung beitragen. Der Vorteil dabei ist, dass so der plastische Anteil der Verformung, insbesondere des einen oder beider Gewinde, noch weiter minimierbar ist. Damit kann die Einstellschraube beliebig oft verstellt werden, ohne dass Reibkräfte und ein Formschluss der Gewinde abnehmen. Da es sich bei der gezeigten Einstellschraubverbindung nicht um eine Befestigungsverbindung handelt, ist die mit der Ausnehmung eingebrachte Schwächung nicht von Nachteil, da die Schraube nur relativ geringe Kräfte übertragen muss. Vorzugsweise ist die wenigstens eine Ausnehmung zumindest abschnittsweise über eine im Wesentlichen axiale Bohrung ausgebildet.
Dabei ist mit Vorteil zumindest über einen axialen Endabschnitt der Ausnehmung eine Aufnahme für ein Montagewerkzeug, insbesondere für einen Schraubendreherkopf, beispielsweise einen Torx oder Inbus oder einen anderen Mehrflach, ausgebildet.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung weist die Einstellmutter in einem Bereich ihres Innengewindes eine derart geringe radiale Wandstärke auf, dass in Eingriff auch Wandung der Einstellmutter weit überwiegend elastisch verformbar ist.
Gemäß dem vorangegangenen kann das Sicherungsmoment durch eine aus der elastischen Verformung resultierende Klemmwirkung und einen resultierenden Formschluss der beiden Gewinde, durch das Übermaß und durch die Wandstärke der Einstellmutterwandung beeinflusst werden. Eine zusätzliche Option bietet dabei die Variierung der genannten Wandstärke der Einstellschraube, beziehungsweise der Einstellschraubenwandung. Unabhängig davon kann das Sicherungsmoment natürlich durch die für die Einstellschraube und -mutter gewählten Werkstoffe beeinflusst werden.
Ein erfindungsgemäßes Ventil der Hydraulik hat ein Ventilgehäuse mit einer Ventilbohrung, in der ein Ventilkolben, insbesondere ein Ventilschieber, axial verschieblich zumindest abschnittsweise aufgenommen ist. Zudem hat es eine gemäß einem der vorhergehenden Aspekte ausgebildete Einstellschraubverbindung, mit der der Ventilkolben zumindest in axialer Richtung koppelbar ist. Ein derartiges Ventil ist beispielsweise in der Druckschrift DE 10 2011 005 356 A1 als Entkopplungsventileinrichtung eines hydraulischen Hybridantriebs gezeigt. Dabei kann über das Ventil ein hydrostatischer Speicher von Hydromaschinen des Antriebs fluidisch getrennt oder fluidisch mit ihnen verbunden werden.
Durch die bereits eingehend beschriebene Einstellschraubverbindung ergeben sich insbesondere für die Einstellung einer axialen Position des Ventilkolbens die bereits ausgiebig erläuterten Vorteile, weshalb an dieser Stelle auf eine Wiederholung verzichtet werden kann.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Ventils ist die Einstellschraube der Einstellschraubverbindung mit dem Ventilkolben über eine Feder gekoppelt, so dass der Ventilkolben mit einer über die Einstellschraube einstellbaren Federkraft beaufschlagbar ist. Besonders bevorzugt ist die Feder mit einem axialen Endabschnitt des Ventilkolbens koppelbar. Über die Kopplung kann der Ventilkolben in eine Grundstellung, die beispielsweise eine Endstellung oder eine Mittelstellung ist, vorgespannt sein. In entgegengesetzter axialer Richtung kann der Ventilkolben beispielsweise mit einem Druckmittel beaufschlagt sein, so dass sich über ein am Ventilkolben einstellendes Kräftegleichgewicht seine axiale Position ergibt. Alternativ oder ergänzend zu dieser Druckmittelbeaufschlagung kann der Ventilkolben mit einer der einen Feder entgegenwirkenden, anderen Feder gekoppelt sein, so dass sich für den Ventilkoben eine federzentrierte Grundstellung ergibt, die über die Einstellschraube veränderbar ist.
Vorzugsweise ist die Einstellmutter gehäusefest am Ventil ausgebildet oder angeordnet.
In einer bevorzugten Weiterbildung des Ventils ist dieses elektromagnetisch betätigbar und hat einen Elektromagneten, wobei die Einstellmutter der Einstellschraubverbindung über einen Polrohrabschnitt des Elektromagneten ausgebildet ist. Dadurch weist das Pohlrohr eine Mehrfachfunktionalität auf und ein extra für die Einstellmutter bereitzustellendes Bauteil kann eingespart werden. In diesem Fall ist die Einstellschraube bevorzugt über die Feder und diese über einen Magnetanker des Elektromagneten mit dem Ventilkolben koppelbar.
Dabei durchsetzt in einer bevorzugten Weiterbildung des Ventils der Polrohrabschnitt, beziehungsweise die Einstellmutter, ein Gehäuse des Elektromagneten, so dass beispielsweise die Ausnehmung der Einstellschraube von außerhalb für eine Verstellung der Einstellschraube gut zugänglich ist.
Besonders bevorzugt weisen das Außengewinde und das Innengewinde etwa gleiche Axiallängen auf, wodurch die Einstellschraube auch wenn sie sich in vollständigem Eingriff befindet nicht wesentlich über die Einstellmutter hinausragen kann und somit gegen ungewolltes Verdrehen gut geschützt ist.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ventils mit einer erfindungsgemäßen Einstellschraubverbindung in einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
1 ein Ausführungsbeispiel eines Ventils mit einer Einstellschraubverbindung in einem Längsschnitt und eine Darstellung, sowie Toleranzzonen der Einstellschraubverbindung.
1 zeigt ein elektromagnetisch betätigbares Ventil 10. Dieses hat ein Gehäuse 24 aus ferromagnetischem Material, in dem Komponenten eines Elektromagneten aufgenommen sind. Des Weiteren hat es eine Stromversorgung 27, von der ein Stecker (nicht gezeigt) des Ventils kontaktiert ist. Im Gehäuse 24 sind zwei Spulen 13, 14 in axialer Richtung zueinander beabstandet angeordnet, die über den Stecker mit Strom versorgbar sind.
An einem in 1 links angeordneten Endabschnitt des Gehäuses 24 ist dieses von einem Befestigungsabschnitt 32 einer Ventilbuchse 34 durchsetzt. Der Befestigungsabschnitt 32 ist dabei fest mit einem Polrohr 22 verbunden. Im Polrohr 22 ist ein Magnetanker 23 axial verschieblich aufgenommen, der zwei axiale und parallele Durchgangsbohrungen 38 aufweist. Das Polrohr 22 weist zwei sich etwa im Bereich zweier Endabschnitte des Magnetankers 23 umfänglich erstreckende Schweißungen 21 auf, die aus nicht magnetischem Material bestehen. Über die Schweißungen 21 können die magnetischen Feldlinien vom ferromagnetisch ausgebildeten Polrohr 22 in den ferromagnetischen Magnetanker 23 umgeleitet werden.
Des Weiteren ist im Gehäuse 24, und koaxial zu den bisher genannten Komponenten, ein aus Kunststoff bestehender Spulenträger 28 angeordnet. Dieser trägt radial umfänglich die beiden Spulen 13, 14, die wobei voneinander über einen etwa axial mittig ausgebildeten, radial erweiterten Steg 36 des Spulenträgers 28 getrennt sind. In den Spulenträgersteg 36 sind zwei Ausnehmungen eingebracht, in die je ein Jochblech (nicht gezeigt) eingesetzt ist, das den Magnetkreis vom Polrohr 22 zum Gehäuse 24 schließt. Der Spulenträger 28 sitzt mit einer Innenmantelfläche auf einer Außenmantelfläche des Polrohrs 22 auf.
Die Ventilbuchse 34 ist als Einsteck- oder Cartridgebuchse ausgestaltet, kann alternativ aber auch als Einschraubbuchse ausgebildet sein. Sie weist eine im Wesentlichen kreiszylindrische Außenkontur auf. In der Ventilbuchse 24 ist eine Durchgangsbohrung 40 koaxial ausgebildet, in der ein Ventilkolben 16 axial verschieblich aufgenommen ist. Das Ventil 10, beziehungsweise die Ventilbuchse 34, hat vier Anschlüsse. Einen Druckanschluss P, zwei Arbeitsanschlüsse A, B und einen Tankanschluss T. Der Druckanschluss P ist dabei an einem den Befestigungsabschnitt 32 gegenüber angeordneten Endabschnitt der Ventilbuchse 34 koaxial zur Durchgangsbohrung 40 ausgebildet und mündet in letztgenannte ein. Die anderen Anschlüsse A, B und T sind als radiale Sternbohrungen an diskreten Axialabschnitten der Ventilbuchse angeordnet. Die Durchmesser der Axialabschnitte nehmen dabei in Einsetzrichtung des Ventils 10 – in 1 von rechts nach links – von Anschluss zu Anschluss stufenweise ab.
Der Druckanschluss P ist gegen externe Verschmutzung über ein Sieb 25 geschützt, das auf den genannten Endabschnitt der Ventilbuchse aufgeschoben ist. An diesem Endabschnitt ist eine konstante, das heißt nicht verstellbare, Feder 11 angeordnet, über die eine Stirnseite des Ventilkolbens 16 zusätzlich zu einer aus dem am Druckanschluss P anstehenden Druck resultierenden Druckkraft mit einer Federkraft beaufschlagt ist.
An einer gegenüberliegenden Stirnseite des Ventilkolbens 16 ist dieser an einem zwischen den beiden Durchgangsbohrungen 38 des Magnetankers 23 ausgebildeten Steg abgestüzt. Am anderen Endabschnitt des Steges ist in einer im Magnetanker 23 ausgebildeten Sackbohrung eine einstellbare Feder 12 aufgenommen. In deren zur Öffnung der Sacklochbohrung weisenden, anderen Endabschnitt taucht eine Einstellschraube 44 mit einem verjüngten Endabschnitt ein. Die Einstellschraube 44 ist dabei mit ihrem dem Magnetanker 23 zugewandten Endabschnitt in einer Durchgangsbohrung des Polrohres 22 geführt. Am von der Feder 12 entfernt angeordneten Endabschnitt der Einstellschraube 44 weist diese ein Außengewinde 46 auf, das mit einem Innengewinde 48 einer von einem Abschnitt des Polrohrs 22 gebildeten Einstellmutter 50 in Eingriff ist. Dabei ist der Abschnitt des Polrohrs 22 zur Ausbildung der Einstellmutter 50 gegenüber dem Rest des Polrohrs radial stark verjüngt. Dieser stark verjüngte Abschnitt, beziehungsweise die Einstellmutter 50, durchsetzt das Gehäuse 24 nach außen hin.
Die Einstellschraube 44 weist in einem Bereich des Außengewindes 46 eine sich koaxial erstreckende Ausnehmung 19, die als Bohrung ausgeführt ist, auf. Folglich ist zwischen der Ausnehmung 19 und dem Außengewinde 46 eine Einstellschraubenwandung 15 geringer Wandstärke ausgebildet. In Richtung einer Außenseite des Gehäuses 24 geht die Ausnehmung 19 in eine Aufnahme 20, die als Innensechskant ausgebildet ist, über.
Die weitere Beschreibung konzentriert sich auf die Darstellung der erfindungsgemäßen Einstellschraubverbindung, deren Komponenten die Einstellschraube 44 mit dem Außengewinde 46 und die Einstellmutter 50 mit dem Innengewinde 48 sind. Auf eine tiefer gehende Beschreibung der anderen Komponenten des Ventils 10 wird an dieser Stelle verzichtet, da derartige Ventile hinreichend aus dem Stand der Technik bekannt sind.
In 1 rechts unten sind dem Außengewinde 46 und dem Innengewinde 48 zugeordnete Toleranzzonen 47 beziehungsweise 49 eines Flankendurchmessers des jeweiligen Gewindes 46, 48 schematisiert dargestellt. Die Toleranzzone erstreckt sich dabei parallel zum Querschnitt des zugeordneten Gewindes. Dabei entspricht der Kurvenzug der Toleranzzone 47 demjenigen des Außengewindes 46 und der Kurvenzug der Toleranzzone 49 demjenigen des Innengewindes 48. Gut zu erkennen ist, dass das Innengwinde 48 einen grundlegend kreiszylindrischen Querschnitt aufweist, wohingegen das Außengewinde 46 einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist. Dieser Querschnitt ist gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel der eines trilobularen Gleichdicks. Gut zu sehen ist, dass die Toleranzzonen 47, 49 Bereiche von Überschneidungen 52 aufweisen. Diese liegen da vor, wo der trilobulare Querschnitt seine „Ecken“ mit geringerem Verrundungsradius aufweist. Zwischen diesen weist der Querschnitt Kurvenbereiche mit großem Verrundungsradius auf, was in 1 zur besseren Veranschaulichung der Toleranzzonen der Darstellung einer Geraden nahekommt. Über die Überschneidungen 52 ist sichergestellt, dass es bei jeder Toleranzlage zu einer überwiegend oder weit überwiegend elastischen Verformung der beiden Gewinde 46, 48 kommen kann.
Mit der elastischen Verformung in radialer Richtung ist verbunden, dass die Einstellmutter 44 gegen eine ungewollte umfängliche Verstellung beziehungsweise Verdrehung, beispielsweise aufgrund von Vibration oder Rütteln, mit einem ausreichenden Sicherungsmoment gesichert ist. Dabei ist die Verformung im gezeigten Ausführungsbeispiel bei einem ersten Einschrauben über ihren ganzen Einstellbereich elastisch und plastisch. Ab einem ersten Ausschrauben jedoch, das heißt für alle weiteren Einstellungen, resultiert das Sicherungsmoment jedoch nicht nur überwiegend sondern ausschließlich aus elastischer Verformung. Diese Anforderung wird mit dem gezeigten Ausführungsbeispiel zum geringeren Teil dadurch erreicht, dass die bereits besprochene Ausnehmung 19 zu einer Einstellschraubenwandung 15 mit geringem Durchmesser führt, wodurch die Einstellschraube 44 in radialer Richtung in diesem Bereich weniger Steif ausgebildet ist. Folglich kann die notwendige elastische Verformung auch von der Einstellschraubenwandung 15, hauptsächlich aber vom Außengewinde 46 bereitgestellt werden. Hinzu kommt im dargestellten Ausführungsbeispiel noch, dass hauptsächlich eine Einstellmutterwandung 54 der Einstellmutter 50 mit geringer Wandstärke ausgebildet ist. Somit reagiert die Einstellmutter 50, zusätzlich zur elastischen Verformung ihres Innengewindes 48, mit einer elastischen Verformung der Einstellmutterwandung 54 auf das in den Überschneidungen 52 vorliegende Übermaß der Einstellschraube 44 mit Verformung. Durch diese Maßnahmen ist sichergestellt, dass plastische Verformung nur beim Ersten Einschrauben und nur geringfügig stattfindet.
Für das gezeigte Ausführungsbeispiel gilt, dass ein Drehmoment beim Einschrauben der Einstellschraube 44, in 1 von links nach rechts, ansteigt, bis alle Gewindegänge des Außengewindes 46, die den Querschnitt des Gleichdicks aufweisen, mit dem Innengewinde 48 in Eingriff sind. Bei weiterer Drehung bleibt das Drehmoment gleichförmig hoch und ist bei jeder Winkellage der Verschraubungspartner zueinander wirksam.
Die Gewinde 46, 48 können geformt und/oder durch mechanische Bearbeitung erzeugt sein. Die mechanische Bearbeitung des Außengewindes 46 ist beispielsweise durch Schlagdrehen, das Außengewinde 46 und das Innengewinde 48 durch Gewindefräsen herstellbar. Die Gewindeformung kann durch Walzen, Rollen oder Formfallend erfolgen. Die nötige Abweichung von der Kreisform kann durch den Herstellprozess des Gewindes oder durch nachträgliche Verformung des Gewindes erzeugt werden.
Die Wandstärke der Einstellschraubenwandung 15 ist mittels Hohlbohren, insbesondere bei Einstellschrauben mit Kopf, oder der eingebrachten Innengeometrie vom Werkzeugeingriff, bei Schrauben ohne Kopf, beeinflussbar.
An der trilobularen Querschnittsgeometrie ist besonders vorteilhaft, dass eine Mittelachsenposition der Einstellschraube 44 während der Betätigung, beziehungsweise während des Drehens, zentriert ausgerichtet bleibt. Den gleichen Vorteil weisen auch alternative Ausführungsbeispiele auf, bei denen das Außen- oder Innengewinde einen dreieckigen polygonförmigen Querschnitt aufweist.
Offenbart ist eine Einstellschraubverbindung für ein mechanisch oder elektromagnetisch betätigbares Ventil der Hydraulik, insbesondere zur Einstellung einer axialen Position eines Ventilkolbens oder einer Vorspannung einer Feder, die axial mit dem Ventilkolben koppelbar ist. Dazu weist die Einstellschraubverbindung einen Einstellbereich und eine Einstellschraube mit Außengewinde und eine Einstellmutter mit Innengewinde zum gegenseitigen Eingriff auf. Wenigstens eins der Gewinde weist dabei einen von einer Kreisform abweichenden Querschnitt auf, wobei über den Eingriff wenigstens eins der Gewinde vom jeweils anderen derart überwiegend elastisch verformbar ist, dass die Einstellschraube wenigstens im Einstellbereich gegen eine Verdrehung gesichert ist und / oder ein Axialspiel der Einstellschraube wenigstens im Einstellbereich verhindert ist.
Offenbart ist weiterhin ein Ventil der Hydraulik mit einer derartigen Einstellschraubverbindung und mit einem axial verschieblich angeordneten Ventilkolben, der mit der Einstellschraubverbindung, insbesondere mit der Einstellschraube, axial koppelbar ist.
Bezugszeichenliste

10: Ventil
11, 12: Feder
13, 14: Spule
15: Einstellschraubenwandung
16: Ventilkolben
17, 18: Steuerbund
19, 20: Ausnehmung
21: Schweißung
22: Polrohr
23: Magnetanker
24: Gehäuse
25: Sieb
26: Endanschlag
27: Stromversorgung
28: Spulenträger
32: Befestigungsabschnitt
34: Ventilbuchse
38: Durchgangsbohrung
40: Durchgangsbohrung
44: Einstellschraube
46: Außengewinde
47: Toleranzfeld
48: Innengewinde
49: Toleranzfeld
50: Einstellmutter
52: Überschneidung
54: Einstellmutterwandung

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 102011005356 A1 [0029]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 13 [0011]

Claims

Einstellschraubverbindung für ein mechanisch oder elektromagnetisch betätigbares Ventil (10) der Hydraulik, insbesondere zur Einstellung einer axialen Position eines axial verschieblichen Ventilkolbens (16) oder einer Vorspannung einer Feder (12), die axial mit dem Ventilkolben (16) koppelbar ist, mit einem Einstellbereich, und mit einer Einstellschraube (44) mit einem Außengewinde (46) und einer Einstellmutter (50) mit einem Innengewinde (48), wobei die Gewinde (46, 48) zur Einstellung miteinander in Eingriff bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Gewinde (46) einen von einer Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist, und dass über den Eingriff wenigstens eines der Gewinde (46, 48) vom jeweils anderen Gewinde (48, 46) derart überwiegend elastisch verformbar ist, dass die Einstellschraube (44) wenigstens im Einstellbereich gegen eine Verdrehung gesichert ist und / oder ein Axialspiel der Einstellschraube (44) wenigstens im Einstellbereich verhindert ist.
Einstellschraubverbindung nach Patentanspruch 1, wobei das jeweils andere Gewinde (48) einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Einstellschraubverbindung nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei der von der Kreisform abweichende Querschnitt etwa der eines verrundeten Polygons oder etwa der eines Gleichdicks ist.
Einstellschraubverbindung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei Toleranzzonen (47, 49) von Flankendurchmessern des Außengewindes (46) und des Innengewindes (48) in radialer Richtung wenigstens eine vollständige Überschneidung (52) aufweisen.
Einstellschraubverbindung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Einstellschraube (44) wenigstens eine sich innerhalb ihres Außengewindes (46) im Wesentlichen axial erstreckende Ausnehmung (19) aufweist, die von einer über den Eingriff elastisch verformbaren Einstellschraubenwandung (15) radial begrenzt ist.
Einstellschraubverbindung nach Patentanspruch 5, wobei zumindest über einen axialen Endabschnitt der Ausnehmung eine Aufnahme (20) für ein Montagewerkzeug ausgebildet ist.
Einstellschraubverbindung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Einstellmutter (50) in einem Bereich ihres Innengewindes (48) eine Einstellschraubenwandung (54) derart geringer radialer Wandstärke aufweist, dass die Einstellschraubenwandung (54) über den Eingriff überwiegend elastisch verformbar ist.
Ventil der Hydraulik mit einem Ventilgehäuse (34) mit einer Ventilbohrung (40), in der ein Ventilkolben (16) axial verschieblich zumindest abschnittsweise aufgenommen ist, und mit einer gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche ausgebildeten Einstellschraubverbindung, mit der der Ventilkolben (16) zumindest in axialer Richtung koppelbar ist.
Ventil nach Patentanspruch 8, wobei die Einstellschraube (44) der Einstellschraubverbindung mit dem Ventilkolben (16) über eine Feder (12) koppelbar ist.
Ventil nach Patentanspruch 8 oder 9 mit einem Elektromagneten über den es elektromagnetisch betätigbar ist, wobei die Einstellmutter (50) über einen Polrohrabschnitt des Elektromagneten ausgebildet ist.
Ventil nach Patentanspruch 10, wobei ein Gehäuse (24) des Elektromagneten vom Polrohrabschnitt durchsetzt ist.
Ventil nach Patentanspruch 11, wobei das Außengewinde (46) und das Innengewinde (48) etwa gleiche Axiallängen aufweisen.