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Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Druckregelventils nach dem Oberbegriffs des Anspruchs 6.
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Stand der Technik
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Die
DE 10 2009 028 092 A1 , die
DE 10 2011 080 667 A1 sowie die
DE 101 04 662 A1 beschreiben allesamt Druckregelventile in Schieberbauweise. Derartige Druckregelventile werden beispielsweise in Automatikgetrieben von Kraftfahrzeugen zur Betätigung dort vorhandener hydraulischer Kupplungen eingesetzt und werden in ihrem Druckregelverhalten durch die Überdeckung ihrer Steuerkanten gekennzeichnet. Die Überdeckung der Steuerkanten kann dabei positiv, negativ oder auch Null sein. Eine positive Überdeckung stellt ein Überlappen des Ventilschiebers mit dem Flanschgehäuse dar. Bei einer negativen Überdeckung verbleibt ein Spalt zwischen Flanschgehäuse und Ventilschieber. Wenn die Überdeckung im Bereich einer Steuerkante Null ist, liegt eine Kante des Flanschgehäuses auf einer Kante des Ventilschiebers auf.
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Für ein konstantes Regelverhalten ist es dabei wichtig, dass die Druckregelventile jeweils eine positive oder eine negative Überdeckung aufweisen. Aufgrund der dazu erforderlichen hohen Fertigungstoleranzen für den Ventilschieber bzw. für das Flanschgehäuse führt dies zu hohen Kosten in der Herstellung und zu einem hohen Prüfaufwand in der Qualitätssicherung. Fertiggestellte Druckregelventile in Schieberbauweise müssten folglich zu hundert Prozent geprüft werden. Darüber hinaus können messtechnisch nicht erfassbare Einflüsse wie beispielsweise der Kantenzustand im Bereich einer Steuerkante, welcher durch Entgratverfahren ungleichmäßig sein kann, messtechnisch nicht erfasst werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch ein Druckregelventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines Druckregelventils mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen genannt. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich darüber hinaus in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in ganz unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
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Das Druckregelventil weist ein Flanschgehäuse mit einem in einer Bohrung des Flanschgehäuses geführten Ventilschieber auf und zeichnet sich dadurch aus, dass ein axial verschiebbares Einstellteil vorgesehen ist, dass im Flanschgehäuse oder am Ventilschieber angeordnet ist. Das Einstellteil kann dabei verschiebbar am Flanschgehäuse vorgesehen sein, wobei auch ein verschiebbares Einstellteil am Ventilschieber vorgesehen sein kann. Verschiebbar bedeutet in diesem Zusammenhang ein pressendes Schieben beim Herstellprozess, wobei eine gewisse Verstellkraft zum Verschieben des Einstellteils notwendig ist, da das Einstellteil im Flanschgehäuse bzw. im Ventilschieber eingepresst oder anderweitig befestigt sein kann. Ein Verschieben des Einstellteils im Betrieb des Druckregelventils ist somit nicht mehr möglich. Aufgrund des verschiebbaren Einstellteils kann eine konstante positive oder negative Überdeckung der Steuerkanten des Druckregelventils eingestellt werden. Das Regelverhalten des Druckregelventils ist somit vorzugsweise nicht mehr durch Fertigungstoleranzen am Ventilschieber und am Flanschgehäuse beeinflusst. Darüber hinaus kann die Applikation der elektrischen Ansteuerung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung des Druckregelventils vereinfacht werden, da die Ansteuerung nicht für das gesamte Toleranzband, d.h. bei negativen und positiven Überdeckungen an den Steuerkanten erfolgen muss. Somit können geringere Applikationskosten erreicht werden, wobei gleichzeitig geringere Anforderung an die Ansteuerung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung gestellt werden müssen. Die Steuerkanten des Druckregelventils können daher sehr genau eingestellt werden, wobei der Streubereich der Ventilkennlinie verringert werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Druckregelventils zeichnet sich dadurch aus, dass das Flanschgehäuse zweiteilig ausgebildet ist und das Einstellteil umfasst, wobei das Einstellteil in das Flanschgehäuse eingepresst ist. Folglich kann das Einstellteil in einem Pressprozess verschoben werden. Das Flanschgehäuse weist hierzu vorzugsweise eine Aufnahmebohrung für das Einstellteil auf, wobei der Durchmesser der Aufnahmebohrung vorzugsweise auf den Außendurchmesser des Einstellteils derart eingestellt ist, dass das Einstellteil in die Aufnahmebohrung eingepresst werden kann. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Einstellteil so weit in das Flanschgehäuse eingepresst ist, dass die Steuerkanten des Druckregelventils eine konstante Überdeckung aufweisen.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, dass das Einstellteil eine Tanksteuerkante aufweist, die mit einem Tankanschluss zusammenwirkt.
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Besonders bevorzugt ist es dabei ferner, wenn im Flanschgehäuse eine Drucksteuerkante vorgesehen ist, die mit einem Druckanschluss zusammenwirkt. Besonders bevorzugt ist es weiterhin, wenn der Druckanschluss im Flanschgehäuse angeordnet ist und er auf seinen axial einander abgewandten Seiten jeweils Dichtabschnitte aufweist. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Ventilschieber drei Abschnitte aufweist, wobei der Außendurchmesser des Ventilschiebers in einem ersten und einem dritten Abschnitt identisch oder nahezu identisch ist und wobei zwischen dem ersten und dem dritten Abschnitt ein zweiter Abschnitt mit einem verringerten Außendurchmesser in Form einer Einschnürung vorgesehen ist. Die Außerdurchmesser des Ventilschiebers im Bereich des ersten und des dritten Abschnitts sind dabei vorzugsweise geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Bohrung im Bereich der Drucksteuerkante ausgebildet. Folglich kann aufgrund des geringen Spiels zwischen dem Ventilschieber und den Dichtflächen der Bohrung eine geringere Leckage des Druckregelventils erreicht werden. Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn das Einstellteil im Bereich der Tanksteuerkante einen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als der Innendurchmesser der Bohrung im Bereich der Drucksteuerkante. Bedingt durch radiale Fertigungstoleranzen aufgrund der notwendigen Koaxialität zwischen Einstellteil und Flanschgehäuse kann somit ein größeres notwendiges Radialspiel erreicht werden. Bei unbetätigtem Druckregelventil, das heißt, wenn das Druckregelventil den Tankanschluss mit dem Arbeitsanschluss in einer sogenannten Druckabbaustellung verbindet, liegt somit kein Druckgefälle an. Die Leckage im Bereich der Tanksteuerkante kann somit minimiert werden. Eine Leckage kann lediglich dann auftreten, wenn das Druckregelventil sich in seiner Regelstellung bzw. Druckaufbaustellung befindet, das heißt, wenn der Druckanschluss mit dem Arbeitsanschluss verbunden ist.
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Es ist jedoch auch denkbar, dass das Druckregelventil im Bereich der Tanksteuerkante einen Innendurchmesser aufweist, der identisch oder nahezu identisch zum Innendurchmesser des Flanschgehäuses im Bereich der Drucksteuerkante ist.
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Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird auch durch ein Verfahren zum Herstellen eines Druckregelventils mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Flanschgehäuse, der Ventilschieber und das Einstellteil in einem ersten Schritt vormontiert werden, und dass dann die Regelstellungen des Druckregelventils durch axiales Verschieben des Ventilschiebers in einem zweiten Schritt angefahren werden, wobei das Druckregelventil im zweiten Schritt fluidisch kontaktiert wird und wobei das Regelverhalten des Druckregelventils im zweiten Schritt messtechnisch erfasst wird. Die Kontaktierung des Druckregelventils kann dabei vorzugsweise hydraulisch oder pneumatisch erfolgen. Bei der Vormontage wird das Einstellteil vorzugsweise in die Aufnahmebohrung des Flanschgehäuses eingepresst. Die Regelstellungen des Druckregelventils sind die Druckaufbaustellung, in welcher der Druckanschluss mit dem Arbeitsanschluss verbunden ist, sowie die Druckabbaustellung, in welcher der Tankanschluss mit dem Arbeitsanschluss verbunden ist. Das Verhalten des Druckregelventils kann somit messtechnisch erfasst werden werden, wobei gleichzeitig mit der messtechnischen Erfassung eine Hundertprozentprüfung des Druckregelventils ermöglicht wird.
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Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn das Einstellteil im ersten Schritt in das Flanschgehäuse eingepresst wird. Wenn das Einstellteil Teil des Flanschgehäuses ist, das Flanschgehäuse also folglich zweiteilig ausgebildet ist, wird das Einstellteil in dieses bzw. in die Aufnahmebohrung des Flanschgehäuses eingepresst.
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Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn aus den erfassten Messgrößen in einem dritten Schritt eine ideale Position des Einstellteils errechnet wird. In der idealen Position weisen die Steuerkanten des Druckregelventils eine positive oder negative Überdeckung auf, so dass ein konstantes Regelverhalten des Druckregelventils gewährleistet werden kann.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Einstellteil in einem vierten Schritt an die ideale Position verschoben wird. Durch die Verschiebung an die ideale Position kann eine positive oder negative Überdeckung im Bereich der Steuerkanten des Druckregelventils erreicht werden. Somit können die notwendigen geringen Fertigungstoleranzen für den Ventilschieber bzw. für das Flanschgehäuse eliminiert werden, was zu geringeren Kosten in der Herstellung des Druckregelventils führen kann. Gleichzeitig kann aufgrund des Mess- und Einstellprozesses eine Hundertprozentprüfung in der Qualitätssicherung entfallen, da der Mess- und Einstellprozess den Prüfprozess bereits umfasst. Darüber hinaus können die Steuerkanten des Druckregelventils sehr genau eingestellt werden.
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Eine besonders bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass die Bohrung nach dem Einpressen des Einstellteils ins Flanschgehäuse hergestellt wird. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die Bohrung mit einem konstanten Durchmesser im Bereich des Flanschgehäuses und im Bereich des Einstellteils hergestellt wird, so dass ein Radialspiel im Bereich des Einstellteils zwischen Einstellteil und Ventilschieber minimiert werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Bohrung nach dem Einpressen des Einstellteils hergestellt wird.
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung sowie das Verfahren gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beispielhaft erläutert.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch einen Ausschnitt eines Druckregelventils;
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2 einen vergrößerten Ausschnitt des Ausschnitts gemäß 1; und
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3 das Verfahren zur Herstellung des Druckregelventils gemäß 1 und 2.
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Ein Druckregelventil trägt in den Zeichnungen insgesamt das Bezugszeichen 10. Es dient zur Steuerung bzw. Betätigung einer hydraulischen Kupplung in einem nicht gezeigten Automatikgetriebe, beispielsweise in einem Stufenautomaten eines Kraftfahrzeugs, oder aber auch zur Steuerung bzw. Betätigung von Stellzylindern in Doppelkupplungsgetrieben und CVT. Das Druckregelventil 10 umfasst ein Flanschgehäuse 12, in dem ein kolbenartiger Ventilschieber 14 gleitend geführt ist. Über einen nicht dargestellten Koppelstift kann eine Stirnfläche 16 des Ventilschiebers 14 von einer nicht dargestellten elektromagnetischen Betätigungseinrichtung in Richtung des Pfeils 18 beaufschlagt werden. Am entgegengesetzten Ende 20 des Ventilschiebers 14 greift eine Druckfeder 22 an, die sich an einem nicht dargestellten Abschnitt des Flanschgehäuses 12 abstützt.
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Das Druckregelventil 10 ist in Einbaulage fluidisch mit einem Druckanschluss, welcher durch einen Pfeil 24 dargestellt ist, einen Arbeitsanschluss, welcher durch einen Pfeil 26 dargestellt ist und mit einem Tankanschluss 28 verbunden. In einer Druckaufbaustellung ist der Druckanschluss 24 mit dem Arbeitsanschluss 26 fluidisch verbunden, wobei in einer Druckabbaustellung der Arbeitsanschluss 26 mit dem Tankanschluss 28 verbunden ist. Der Druckanschluss 24 ist mit einer in den Zeichnungen nicht dargestellten Druckquelle, beispielsweise einer Hydraulikpumpe verbunden. Der Arbeitsanschluss 26 führt zu der zu betätigenden hydraulischen Kupplung, an ihm liegt also der zu regelnde Hydraulikdruck an. Der Tankanschluss 28 ist mit einem Niederdruckbereich verbunden. Das Flanschgehäuse weist verbunden mit dem Druckanschluss 24 eine Druckanschlussbohrung 30 auf. Ferner weist das Flanschgehäuse 12 verbunden mit dem Arbeitsanschluss 26 eine Arbeitsanschlussbohrung 32 auf. Die Druckanschlussbohrung 30 und die Arbeitsanschlussbohrung 32 sind als Radialbohrungen ausgeführt. Im Inneren weist das Flanschgehäuse 12 ferner eine gestufte Bohrung mit zwei Abschnitten auf. In einer Bohrung 34 des Flanschgehäuses 12 ist der Ventilschieber 14 gleitend geführt. In einer weiteren Aufnahmebohrung 36 ist ein Einstellteil 38 angeordnet. Das Flanschgehäuse 12 weist im Bereich der Aufnahmebohrung 36 für das Einstellteil 38 einen Durchmesser 40 auf. Ferner weist das Flanschgehäuse 12 im Bereich der Bohrung 34 einen Durchmesser 42 auf.
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Der Ventilschieber 14 weist in axialer Richtung, das heißt in Richtung einer Ventilschieberlängsachse 44 drei unterschiedliche Abschnitte auf. Von links nach rechts gesehen schließt sich an einen ersten Abschnitt 46 ein als Einschnürung ausgebildeter zweiter Abschnitt 48 an, wobei sich an den zweiten Abschnitt 48 des Ventilschiebers 14 ein dritter Abschnitt 50 anschließt. Im ersten Abschnitt 46 weist der Ventilschieber 14 einen Durchmesser 52 auf. Im zweiten Abschnitt 48 weist der Ventilschieber 14 einen Durchmesser 54 auf. Im dritten Abschnitt 50 weist der Ventilschieber 14 einen Durchmesser 56 auf. Der Durchmesser 52 und der Durchmesser 56 des Ventilschiebers 14 sind dabei identisch. Der Durchmesser 42 der Bohrung 34 ist nur geringfügig größer als die Durchmesser 52, 56, des Ventilschiebers 14 ausgebildet. Das Einstellteil 38 weist auf seiner dem Tankanschluss 28 abgewandten Seite einen Bund 58 auf. Im Bereich dieses Bundes 58 weist das Einstellteil 38 einen Innendurchmesser 60 auf. Der Innendurchmesser 60 ist derart größer als der Durchmesser 52 des Ventilschiebers 14 gewählt, dass sich zwischen Einstellteil 38 und Ventilschieber 14 ein Spalt 63 ausbildet. Im Bereich des dritten Abschnitts 50 liegt der Ventilschieber 14 dahingegen bündig oder nahezu bündig an der Bohrung 34 an.
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Zwischen Einstellteil 38 und erstem Abschnitt 46 des Ventilschiebers 14 ist in 2 eine Tanksteuerkante 62 ausgebildet. Ferner ist im rechten Bereich des Ventilschiebers 14, das heißt am Übergang vom zweiten Abschnitt 48 zum dritten Abschnitt 50 eine zweite sogenannte Drucksteuerkante 64 zwischen Flanschgehäuse 12 und Ventilschieber 14 ausgebildet. Im Bereich der Tanksteuerkante 62 weist das Druckregelventil 10 ein größeres Radialspiel als im Bereich der Drucksteuerkante 64 auf.
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Das Druckregelventil 10 arbeitet folgendermaßen: Der gewünschte Druck am Arbeitsanschluss 26 wird durch eine entsprechende Bestromung der nicht dargestellten elektromagnetischen Betätigungseinrichtung eingestellt. Wenn der Ventilschieber 14 in der Zeichnung nach rechts verschoben wird, verbindet der Ventilschieber 14 den Arbeitsanschluss 26 mit dem Druckanschluss 24. Wenn der Ventilschieber 14 bei unbestromter magnetischer Betätigungseinrichtung durch die Druckfeder 22 in der Zeichnung nach links verschoben wird, verbindet der Ventilschieber 14 den Arbeitsanschluss 26 mit dem Tankanschluss 28. Es liegt dann ein druckloser Zustand in der sogenannten Druckabbaustellung vor. Trotz des höheren Radialspiels im Bereich der Tanksteuerkante 62 kann aufgrund der geringen Druckdifferenzen in der Druckabbaustellung eine Leckage vermieden werden. Im Bereich der Drucksteuerkante 64 sind die Druckdifferenzen in der Druckaufbaustellung zwar größer, aufgrund des dort geringeren Radialspiels kann jedoch ebenfalls eine Leckage vermieden werden.
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Das Verfahren zur Herstellung des in 1 und 2 gezeigten Druckregelventils 10 wird nun anhand der 3 in Verbindung mit 1 und 2 näher beschrieben und erläutert. Das Verfahren ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 111 gekennzeichnet. In einem ersten Schritt 100 werden das Flanschgehäuse 12, der Ventilschieber 14 und das Einstellteil 38 vormontiert. Dabei nimmt das Einstellteil 38 eine erste Position ein. In einem zweiten Schritt 102 werden dann die Regelstellungen des Druckregelventils 10 durch axiales Verschieben des Ventilschiebers 14 angefahren, wobei das Druckregelventil 10 im zweiten Schritt 102 fluidisch mittels der Anschlüsse 24, 26, 28 kontaktiert wird und wobei das Verhalten des Druckregelventils 10 im zweiten Schritt 102 messtechnisch erfasst wird. Das Einstellteil 38 wird im ersten Schritt 100 vorzugsweise in das in die Aufnahmebohrung 36 des Flanschgehäuses in Richtung des Pfeiles 66 voreingepresst. In einem dritten Schritt 104 wird dann mittels der im zweiten Schritt 102 erfassten Messgrößen eine ideale Position des Einstellteils 38 in axialer Richtung, das heißt in Richtung der Ventilschieberlängsachse 44 berechnet. In der idealen Position weisen die Steuerkanten 62, 64 immer eine positive oder negative Überdeckung auf, so dass alle Steuerkanten 62, 64 einen konstanten Zustand aufweisen.
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In einem vierten Schritt 106 wird dann das Einstellteil 38, welches bereits in die Aufnahmebohrung 36 des Flanschgehäuses 12 voreingepresst ist, an die ideale Position verschoben. Aufgrund der an der idealen Position vorliegenden konstanten Überdeckung der Tanksteuerkante 62 sowie der Drucksteuerkante 64 kann ein Druckregelventil 10, wie es in den 1 und 2 gezeigt ist, bereitgestellt werden, wobei die Steuerkanten 62, 64 sehr genau eingestellt werden können. Durch den Einstellprozess bzw. das Verfahren 111 kann eine Hundertprozentprüfung des Druckregelventils 10 entfallen, da die Prüfung bereits im zweiten Schritt 102 erfolgt. Dies führt zu einem reduzierten Mess- bzw. Prüfaufwand für das Druckregelventil 10.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009028092 A1 [0002]
- DE 102011080667 A1 [0002]
- DE 10104662 A1 [0002]
