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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Ventilgehäuses gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
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Die
DE 10 2015 223 952 A1 beschreibt ein Schaltventil zum Schalten von Kühl- und Schmiermittelkreisläufen, welches z. B. für das Ansteuern der Schmier- und Kühlmittelkreisläufe von Teilgetrieben eines Doppelkupplungsgetriebes mit Kühl- und/oder Schmiermittel eingesetzt wird. Dieses vorbekannte Schaltventil weist ein Ventilgehäuse mit einem als Sacklochbohrung ausgebildeten Ventilkolbenraum, in dem axialbeweglich ein Ventilkolben gelagert ist, auf. Die Anschlüsse sind in Form von Ventiltaschen ausgebildet, die sich quer zum Ventilkolbenraum bzw. zur Sacklockbohrung erstrecken. Die Seitenflächen der Ventiltaschen sind als Schrägflächen, die bei der gießenden Herstellung des Ventilgehäuses als Entformungsschrägen fungieren, ausgebildet. Die umlaufenden Kanten zwischen dem Ventilkolbenraum bzw. der Sacklochbohrung und den Seitenflächen der Ventiltaschen dienen als Steuerkanten und müssen somit präzise bearbeitet sein. Die Herstellung des Ventilgehäuses ist daher aufwendig und umfasst viele Bearbeitungsschritte.
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Mit der Erfindung soll ein Verfahren bereit gestellt werden, welches, insbesondere auch in der Großserienfertigung, die einfache Herstellung eines Ventilgehäuses betreffender Art ermöglicht.
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Dies gelingt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung und der Zeichnung. Mit einem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf eine bevorzugte Verwendung eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Ventilgehäuses für ein Steuerventil in einem PKW-Automatikgetriebe bzw. auf ein PKW-Automatikgetriebe mit einem Steuerventil, welches ein erfindungsgemäß hergestelltes Ventilgehäuse aufweist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Ventilgehäuses für ein hydraulisches Steuerventil, wobei das Ventilgehäuse einen Ventilkolbenraum, der als Bohrung uns insbesondere als Sacklochbohrung ausgebildet ist, und mehrere Anschlüsse in Form von Ventiltaschen, die sich quer zum Ventilkolbenraum bzw. quer zur Bohrung erstrecken, aufweist, umfasst die Schritte:
- - Gießen, insbesondere Druckgießen, des Ventilgehäuses, wobei die Ventiltaschen im Wesentlichen fertig ausgeformt und der Ventilkolbenraum vorgeformt werden, insbesondere mittels Schieber;
- - Bohr- und Fräsbearbeitung des Ventilkolbenraums mit einem (kombinierten) Bohr-Fräs-Werkzeug, mit dem zunächst in axialer Bearbeitungsrichtung der Ventilkolbenraum gebohrt bzw. bohrbearbeitet wird (Bohrbearbeitung) und anschließend, insbesondere direkt danach, in radialer Bearbeitungsrichtung durch Zirkularfräsen (Zirkularfräsbearbeitung) die als Steuerkanten vorgesehenen bzw. dienenden Umfangskanten zwischen dem Ventilkolbenraum und den Ventiltaschen bearbeitet werden.
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Die Bohr- und Fräsbearbeitung bzw. der Bohr-Fräs-Vorgang umfasst also eine axiale Bohrbearbeitung des Ventilkolbenraums und eine radiale Zirkularfräsbearbeitung der Steuerkanten. Die Bohrbearbeitung und die Zirkularfräsbearbeitung werden also in einem Bearbeitungsdurchgang zusammengefasst. Die Steuerkanten werden dabei nicht über die Ventiltaschen, sondern über die Bohrung bzw. den Ventilkolbenraum spanend bearbeitet, insbesondere im Wesentlichen fertig bearbeitet. Die Bearbeitung wird dadurch genaue und effizienter und Bearbeitungszeit wird eingespart. Außerdem kann die Bearbeitung auf lediglich einer Maschine erfolgen.
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Die Bohr- und Fräsbearbeitung kann als Vorbearbeitungsprozess erfolgen, bei dem mit einem entsprechend ausgebildeten Bohr-Fräs-Werkzeug der gießend vorgeformte Ventilkolbenraum aufgebohrt wird und dann durch Zirkularfräsen die Steuerkanten bearbeitet werden. Diesem Vorbearbeitungsprozess kann sich ein Nachbearbeitungs- bzw. Feinbearbeitungsprozess anschließen, wie z. B. eine Feinbohrbearbeitung des Ventilkolbenraums, insbesondere mit einem Schlichtbohrer. Der Vorbearbeitungsprozess und der Nachbearbeitungsprozess können auf der selben Maschine ausgeführt werden, insbesondere ohne Umspannen des Ventilgehäuses.
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Die Bohr- und Fräsbearbeitung kann auch als Nach- bzw. Fertigbearbeitungsprozess erfolgen, wobei in einem Vorbearbeitungsprozess zunächst der gießend vorgeformte Ventilkolbenraum aufgebohrt wird und dann im Nachbearbeitungsprozess mit einem entsprechend ausgebildeten Bohr-Fräs-Werkzeug eine Feinbohrbearbeitung des Ventilkolbenraums und eine Bearbeitung der Steuerkanten durch Zirkularfräsen erfolgen. Auch hier können der Vorbearbeitungsprozess und der Nachbearbeitungsprozess auf der selben Maschine ausgeführt werden, insbesondere ohne Umspannen des Ventilgehäuses.
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Beim Zirkularfräsen führen das bearbeitende Bohr-Fräs-Werkzeug und das zu bearbeitende Ventilgehäuse (Werkstück) eine kreisförmige bzw. zirkulare Relativbewegung aus, wobei insbesondere das Werkzeug und/oder das Ventilgehäuse auch eine Rotationsbewegung ausführen. Die Relativbewegung kann durch zirkulare Bewegung des Ventilgehäuses bewerkstelligt werden. Die Relativbewegung kann auch durch zirkulare Bewegung des Bohr-Fräs-Werkzeugs bewerkstelligt werden, wobei das Bohr-Fräs-Werkzeug z. B. zirkular um seine Bohrbearbeitungsachse bewegt werden kann oder das gesamte Spindelpaket zirkular und achsparallel zur Bohrbearbeitungsachse bewegt werden kann.
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Bevorzugt werden beim Zirkularfräsen alle betreffenden Steuerkanten gleichzeitig bearbeitet. Dadurch wird Bearbeitungszeit eingespart. Ferner wird die Toleranzkette minimiert und die Fertigungspräzision erhöht.
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Beim Zirkularfräsen der Steuerkanten können in den betreffenden Seitenflächen der Ventiltaschen tellerartige Kreisringflächen (sogenannte Spiegel oder Anspiegelungen) erzeugt werden, die sich senkrecht zur Achse des Ventilkolbenraums bzw. senkrecht zur Bohrungsachse erstrecken. Die typischerweise schräg zur Bohrungsachse ausgerichteten Seitenflächen der Ventiltaschen werden also in einem ringförmigen Bereich um die Bohrung herum senkrecht zur Bohrungsachse ausgebildet, wodurch die Ventilfunktion verbessert wird, da die im Ventilbetrieb von den gießtechnisch bedingten Schrägflächen (s. o.) verursachten Quer- und/oder Biegekräfte minimiert werden. Die tellerartigen Kreisringflächen können eine radiale Breite von 0,3 mm bis 1,0 mm aufweisen. Die axiale Tiefe beträgt bevorzugt nicht mehr als 1,0 mm.
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Das Ventilgehäuse wird bevorzugt aus einer Aluminiumgusslegierung, insbesondere aus einer Aluminiumdruckgusslegierung, gebildet. Das Ventilgehäuse kann aber auch aus anderen Gusslegierungen, z. B. einer Magnesiumgusslegierung oder auch einer Mischlegierung, gebildet werden.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die in den Figuren der Zeichnung gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von bestimmten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.
- 1 zeigt in einer Schnittdarstellung ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Ventilgehäuse.
- 2 zeigt in einer Schnittdarstellung die Bohr- und Fräsbearbeitung des Ventilkolbenraums am Ventilgehäuse der 1.
- 3 zeigt in einer Schnittdarstellung die spanende Bearbeitung des Ventilkolbenraums am Ventilgehäuse der 1 mit einem anderen Werkzeug.
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Das in 1 gezeigte Ventilgehäuse (Korpus) 100 ist aus Aluminiumguss gebildet und weist einen als Sacklochbohrung ausgebildeten Ventilkolbenraum 110, in dem axialbeweglich ein nicht gezeigter Ventilkolben gelagert wird, und mehrere Anschlüsse in Form von Ventiltaschen 120, 130, 140 und 150 auf. Die Bohrung bzw. der Ventilkolbenraum 110 erstreckt sich quer durch die Ventiltaschen 120, 130, 140 und 150 hindurch (bzw. die Ventiltaschen 120, 130, 140 und 150 erstrecken sich quer zum Ventilkolbenraum 110) und weist mehrere Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern auf. Das Bezugszeichen 160 bezieht sich auf eine Flanschfläche zur Anbindung des Ventilgehäuses 100 z. B. an ein Steuergerät oder dergleichen.
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Die Seitenflächen der Ventiltaschen 120, 130, 140 und 150 sind, wie eingangs erläutert, als Schrägflächen ausgebildet. Zumindest einige der Umfangskanten zwischen dem Ventilkolbenraum 110 und den Ventiltaschen 120, 130, 140 und 150 fungieren als Steuerkanten. Um einige Steuerkanten herum sind ferner tellerartige Kreisringflächen (Spiegel) 121, 131, 132, 151 und 152 in den Seitenflächen ausgebildet, die sich senkrecht zur Bohrungs- bzw. Längsachse L des Ventilkolbenraums 110 erstrecken.
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Beim Gießen bzw. Druckgießen des Ventilgehäuses 100 werden die Ventiltaschen 120, 130, 140 und 150 im Wesentlichen fertig ausgeformt und der Ventilkolbenraum 110 vorgeformt. Anschließend wird der Ventilkolbenraum 110 durch eine kombinierte Bohr- und Fräsbearbeitung (Bohr-Fräs-Vorgang) bearbeitet. Hierfür wird ein Bohr-Fräs-Werkzeug 200 verwendet, wie in 2 gezeigt. Das Bohr-Fräs-Werkzeug 200 weist einen Schaft 210 zur Aufnahme in einem Bohrfutter und einen Bohr-Fräs-Körper 220 mit unterschiedlichen Bohr- und/oder Fräsabschnitten auf.
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Mit dem nur schematisch gezeigten Werkzeug 200 wird zunächst in einer axialen Bearbeitungsrichtung L der vorgeformte Ventilkolbenraum 110 aufgebohrt. Diese Bohrbearbeitung ist durch den Pfeil B veranschaulicht. Dabei werden alle Durchmesser bzw. Abschnitte des Ventilkolbenraums 110 gleichzeitig bearbeitet.
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Sobald das Werkzeug 200 die in 2 gezeigte axiale Endstellung erreicht hat, werden in radialer Bearbeitungsrichtung mit dem (selben) Werkzeug 200 die als Steuerkanten fungierenden Umfangskanten durch Zirkulärfräsen bearbeitet. Diese Zirkularfräsbearbeitung ist durch den Bogenpfeil Z veranschaulicht. Dabei werden alle relevanten Steuerkanten gleichzeitig bearbeitet (das Werkzeug 200 ist hierzu entsprechend ausgebildet). Ferner werden auch die Spiegel 121, 131, 132, 151 und 152 erzeugt. Optional kann das Werkzeug 200 auch erst in eine mittlere Stellung zurückbewegt und dann die Zirkularfräsbearbeitung ausgeführt werden. Mit einem entsprechenden Werkzeug können die Steuerkanten auch nacheinander bearbeitet werden.
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Nach der Zirkularfräsbearbeitung wird das Werkzeug 200 ausgefahren. Optional kann nun noch mit einem anderen Werkzeug eine Feinbohrbearbeitung des Ventilkolbenraums 110 erfolgen.
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Das Bohr-Fräs-Werkzeug 200 kann so beschaffen sein, dass sowohl die axiale Bohrbearbeitung als auch die radiale Fräsbearbeitung der Steuerkanten mit dem selben Werkzeugelement, z. B. einer Hartmetallplatte, bzw. den selben Werkzeugelementen durchgeführt werden kann.
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Das Bohr-Fräs-Werkzeug 200 kann auch so beschaffen sein, dass die axiale Bohrbearbeitung und radiale Steuerkantenbearbeitung mit verschiedenen Werkzeugelementen durchgeführt werden kann. Bspw. kann das Werkzeugelement bzw. können die Werkzeugelemente für die radiale Steuerkantenbearbeitung gegenüber dem Werkzeugelement bzw. den Werkzeugelementen für die axiale Bohrbearbeitung in radialer Richtung nach innen versetzt bzw. zurückgesetzt sein.
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3 zeigt schematisch ein anderes Werkzeug 200a, dessen Werkzeugkörper 220 zwei um 180° versetzte Bearbeitungskonturen 221 und 222 aufweist. Die erste Bearbeitungskontur 221 ist z. B. mit Bohrbearbeitungsschneiden und die zweite Bearbeitungskontur 222 ist z. B. mit Steuerkantenbearbeitungsschneiden ausgebildet. Durch Schwenken des Werkzeugs 200a und/oder durch Parallelverschieben der Achse kann wahlweise die Bearbeitungskontur 221 für die axiale Bohrbearbeitung oder die Bearbeitungskontur 222 für die radiale Steuerkantenbearbeitung aktiviert und mit dem zu bearbeitenden Ventilgehäuse 100 in Spaneingriff gebracht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Ventilgehäuse
- 110
- Ventilkolbenraum (Bohrung)
- 120
- Ventiltasche
- 121
- Kreisringfläche (Spiegel)
- 130
- Ventiltasche
- 131
- Kreisringfläche (Spiegel)
- 132
- Kreisringfläche (Spiegel)
- 140
- Ventiltasche
- 150
- Ventiltasche
- 151
- Kreisringfläche (Spiegel)
- 152
- Kreisringfläche (Spiegel)
- 160
- Flanschfläche
- 200
- Bohr-Fräs-Werkzeug
- 210
- Schaft
- 220
- Bohr-Fräs-Körper
- 221
- Bearbeitungskontur
- 222
- Bearbeitungskontur
- B
- Bohrbearbeitung
- L
- Achse
- Z
- Zirkularbearbeitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015223952 A1 [0002]
