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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Montieren einer Ventilnadel und einer Lagerbuchse in einem Expansionsventil für eine Klimatisierungsanlage sowie eine Expansionsventil mit einer mittels eines solchen Verfahrens montierten Ventilnadel und Lagerbuchse.
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Herkömmliche Verfahren zum Montieren einer Ventilnadel und einer Lagerbuchse in einem Expansionsventil für eine Klimatisierungsanlage sind seit geraumer Zeit bekannt. Gewöhnlicherweise wird bei solchen Verfahren eine Lagerbuchse mit einem auf einen Aufnahme-Innendurchmesser einer Aufnahmebohrung eines Expansionsventils abgestimmten Buchsen-Außendurchmesser in die Aufnahmebohrung unter Ausbildung einer Presspassung eingepresst. Anschließend wird eine Ventilnadel in die in der Aufnahmebohrung eingepresste Lagerbuchse eingeschoben, so dass zwischen einem Nadelschaft der Ventilnadel und der Lagerbuchse eine Spielpassung ausgebildet wird. Die in der Lagerbuchse eingeschobene Ventilnadel wird dann mit einem separaten Befestigungselement versehen, so dass das Befestigungselement die Nadel in der Lagerbuchse hält. Ein solches separates Befestigungselement wird gewöhnlich als Sicherungsring oder als aufschraubbare Mutter umgesetzt. Alternativ kann die Lagerbuchse auch zuerst auf den Nadelschaft der Ventilnadel aufgeschoben und dann ein separates Befestigungsmittel zum Halten der Ventilnadel in der Lagerbuchse an der Ventilnadel angebracht werden. Anschließend kann die Lagerbuchse zusammen mit der in der Lagerbuchse aufgenommenen Ventilnadel in die Aufnahmebohrung eingepresst werden.
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Aus der
JP 2008-32215 A ist ein gattungsgemäßes Verfahren zum Montieren einer Ventilnadel und einer Lagerbuchse in einem Expansionsventil für eine Klimatisierungsanlage bekannt, bei welchem zunächst eine Lagerbuchse in eine Aufnahmebohrung des Expansionsventils eingepresst wird. Anschließend wird die Ventilnadel in die Lagerbuchse eingeführt und mit einem Befestigungselement in der Lagerbuchse derart befestigt, dass die Ventilnadel in einem axialen Spiel beweglich ist. Dabei wird die Ventilnadel mittels einer Vorspanneinrichtung vorgespannt, welche eine Vorspannkraft erzeugt, gegen welche die Ventilnadel in ihrem axialen Spiel beweglich ist. So kann mittels der Vorspannkraft des Vorspannelements durch das axiale Spiel ein in Kontakt Bringen der Ventilnadel mit einem Ventilsitz abgefedert werden. Als nachteilig hierbei anzusehen ist, dass das Befestigungselement und die Ventilnadel als zwei separate Bauteile ausgeführt werden müssen. Dies bedingt einen erhöhten Montageaufwand und entsprechend hohe Kosten.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für Verfahren zum Montieren einer Ventilnadel und einer Lagerbuchse in einem Expansionsventil für eine Klimatisierungsanlage sowie für Expansionsventile mit derart montierten Ventilnadeln bzw. Lagerbuchsen - insbesondere zur Beseitigung der oben genannten Nachteile - neue Wege aufzuzeigen.
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Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 und durch den Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 16 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Grundidee der Erfindung ist demnach, eine Ventilnadel und eine Lagerbuchse ohne ein zusätzliches Befestigungselement in einer dafür vorgesehenen Aufnahmebohrung eines Expansionsventils zu montieren.
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Dies bietet den Vorteil, dass ein solches zusätzliches Befestigungselement vollständig eingespart werden kann, womit direkt eine Kostenersparnis in Höhe der Kosten des zusätzlichen Befestigungselements einhergeht. Darüber hinaus kann auf einen aufwändigen Befestigungsschritt der Ventilnadel in der Lagerbuchse mittels eines solchen zusätzlichen separaten Befestigungselements bei der Montage der Ventilnadel und der Lagerbuchse in der Aufnahmebohrung des Expansionsventils verzichtet werden, was weitere Kostenvorteile mit sich bringt. Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zum Montieren einer Ventilnadel und einer Lagerbuchse in einem Expansionsventil für eine Klimatisierungsanlage vier Maßnahmen a) bis d). Zweckmäßig ist ein solches mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens montiertes Expansionsventil in einer Klimatisierungsanlage eines Kraftfahrzeugs verwendbar. Das Verfahren umfasst eine erste Maßnahme a), welcher vorsieht, dass die zu montierende Lagerbuchse bereitgestellt wird. Die Lagerbuchse erstreckt sich dabei in einer axialen Richtung und weist eine Umfangswandung auf, in welcher ein sich entlang der axialen Richtung erstreckender schlitzartiger Durchbruch ausgebildet ist. Die Lagerbuchse ist also in der axialen Richtung geschlitzt. Das Verfahren umfasst außerdem eine weitere, zweite Maßnahme b), gemäß welcher die Ventilnadel bereitgestellt wird. Die Ventilnadel erstreckt sich in einer axialen Richtung und weist an einem axialen Endabschnitt eine Aufnahmenut auf, welche sich entlang einer Umfangsrichtung der Ventilnadel erstreck. Die Aufnahmenut ist mit zwei einander in der axialen Richtung gegenüberliegenden Nutflanken versehen, zwischen welchen ein Nutgrund der Aufnahmenut angeordnet ist. Der Nutgrund der Aufnahmenut bildet zweckmäßigerweise einen zylindrischen Abschnitt der Ventilnadel. Das Verfahren weist ferner eine dritte Maßnahme c) auf, in welcher ein axiales Einschieben der Ventilnadel in die Lagerbuchse oder ein axiales Aufschieben der Lagerbuchse auf die Ventilnadel erfolgt. Mittels dieses Einschiebens bzw. Aufschiebens wird eine Nadel-Buchsen-Anordnung gebildet, in welcher die Lagerbuchse in der Aufnahmenut der Ventilnadel aufgenommen ist. Das Verfahren umfasst darüber hinaus eine Maßnahme d), gemäß welcher die Nadel-Buchsen-Anordnung in einer dafür vorgesehenen Aufnahmebohrung des Expansionsventils montiert wird. Dieses Montieren der die Ventilnadel und die Lagerbuchse umfassenden Nadel-Buchsen-Anordnung erfolgt so, dass zwischen der Umfangswandung der Lagerbuchse und der Aufnahmebohrung eine Presspassung ausgebildet wird. Zugleich wird zwischen dem Nutgrund der Aufnahmenut der Ventilnadel und der Lagerbuchse, welche den Nutgrund umschließt, eine Spielpassung ausgebildet. Dies bedeutet, dass nach der Durchführung des Verfahrens in einem montierten Zustand der Ventilnadel und der Lagerbuchse in dem Expansionsventil zwischen der Aufnahmebohrung und der Lagerbuchse eine Presspassung vorhanden ist und zwischen der Lagerbuchse und dem Nutgrund der Ventilnadel eine Spielpassung ausgebildet ist. Vorteilhaft kann somit mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Montieren einer Ventilnadel und einer Lagerbuchse in einem Expansionsventil erfolgen, ohne dass ein separates Befestigungselement zum Befestigen der Ventilnadel in der Lagerbuchse benötigt wird. Damit lassen sich einerseits die Kosten für ein solches Befestigungselement an sich einsparen und andererseits kann auf ein aufwändiges Einbringen eines solchen Befestigungselements zum Befestigen der Ventilnadel verzichtet werden. Dies bedingt erhebliche Kostenvorteile gegenüber herkömmlichen Verfahren zum Montieren einer Ventilnadel und einer Lagerbuchse in einem Expansionsventil.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens erfolgt das Montieren der Nadel-Buchsen-Anordnung in der Aufnahmebohrung des Expansionsventils gemäß Maßnahme d) mittels axialen Einpressens. Dabei weist die in Maßnahme a) bereitgestellte Lagerbuchse einen Buchsen-Außendurchmesser auf, welcher größer als ein Aufnahme-Innendurchmesser der Aufnahmebohrung des Expansionsventils ist. Somit wird die Lagerbuchse mit der in der Lagerbuchse angeordneten Ventilnadel - also die Nadel-Buchsen-Anordnung - zur Ausbildung der Presspassung zwischen der Umfangswandung der Lagerbuchse und der Aufnahmebohrung entlang der axialen Richtung in die Aufnahmebohrung des Expansionsventils gezwungen. Ein solches Einpressen der Nadel-Buchsen-Anordnung in die Aufnahmebohrung des Expansionsventils bietet eine besonders einfach umzusetzende Möglichkeit der Montage der Nadel-Buchsen-Anordnung in der Aufnahmebohrung des Expansionsventils. Hierfür können vorteilhaft herkömmliche Pressapparaturen eingesetzt werden, was eine Durchführung des Verfahrens unter Kostenaspekten besonders günstig gestaltet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens erstreckt sich die in Maßnahme a) bereitgestellte Lagerbuchse in der axialen Richtung über eine Buchsenlänge. Die Aufnahmenut der in Maßnahme b) bereitgestellten Ventilnadel erstreckt sich in der axialen Richtung über eine Nutbreite. Dabei ist die Nutbreite der Aufnahmenut größer als die Buchsenlänge. Demnach wird beim Montieren der Nadel-Buchsen-Anordnung gemäß Maßnahme d) ein axiales Spiel der Ventilnadel gegenüber der Lagerbuchse ausgebildet. In diesem axialen Spiel kann die Ventilnadel vorteilhaft bei einem in Kontakt Bringen der Ventilnadel mit einem Ventilsitz verschoben werden. Dies bedeutet, dass das axiale Spiel einen Pufferweg bildet, welcher ein besonders sanftes Anlegen der Ventilnadel an den Ventilsitz erlaubt.
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Zweckmäßig ist in der Aufnahmebohrung des Expansionsventils ein Vorspannelement vorgesehen. Dieses Vorspannelement ist besonders zweckmäßig als ein Schraubenfederelement, also als eine Schraubenfeder, ausgebildet. Mittels des Vorspannelements wird beim Montieren der Nadel-Buchsen-Anordnung gemäß Maßnahme d) eine axial auf die Ventilnadel wirkende Vorspannkraft erzeugt. Gegen diese Vorspannkraft des Vorspannelements ist die Ventilnadel in dem nach der Durchführung des Verfahrens erzielten montierten Zustands in ihrem axialen Spiel gegenüber der Lagerbuchse beweglich. Vorteilhaft wird mittels des Vorspannelements erreicht, dass die Ventilnadel bei einem Ausbilden eines Kontakts der Ventilnadel mit einem Ventilsitz entlang ihres axialen Spiels beweglich ist und zugleich das Ausbilden des Kontakts abgefedert werden kann. Die Vorspannkraft bewirkt dabei ein besonders gut dosiertes Ausbilden des Kontakts der Ventilnadel zu dem Ventilsitz und stellt sicher, dass die Ventilnadel an dem Ventilsitz mit einer ausreichenden Dichtkraft anliegt. Dabei wird die Dichtkraft zweckmäßigerweise durch das Vorspannelement erzeugt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens erfolgt das axiale Einschieben der Ventilnadel in die Lagerbuchse bzw. das axiale Aufschieben der Lagerbuchse auf die Ventilnadel gemäß Maßnahme c) mittels eines Einpressens in der axialen Richtung. Die Ventilnadel umfasst dabei einen Absatz, an welchem eine der Nutflanken der Aufnahmenut vorhanden ist. Der Absatz der Ventilnadel ist mit einem Absatz-Durchmesser ausgeführt, welcher größer als ein Buchsen-Innendurchmesser eines von der Umfangswandung der Lagerbuchse begrenzten Buchsen-Innenraums der Lagerbuchse ist. Demnach wird der Absatz der Ventilnadel entlang der axialen Richtung beim Einschieben bzw. Aufschieben der Ventilnadel in die Lagerbuchse bzw. der Lagerbuchse auf die Ventilnadel durch den Buchsen-Innenraum der Lagerbuchse gezwungen. Vorteilhaft wird somit mittels des Absatzes der Ventilnadel in dem montierten Zustand der Ventilnadel und der Lagerbuchse in der Aufnahmebohrung des Expansionsventils ein Axialanschlag ausgebildet, welcher verhindert, dass die Ventilnadel axial aus der Lagerbuchse fallen kann.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird die Vorspannkraft des Vorspannelements beim Montieren der Nadel-Buchsen-Anordnung in der Aufnahmebohrung des Expansionsventils an einer der Lagerbuchse abgewandten Schulter des Absatzes der Ventilnadel abgestützt. Im montierten Zustand wirkt also die Vorspannkraft des Vorspannelements auf die der Lagerbuchse abgewandte Schulter des Absatzes. Dies ermöglicht ein besonders gutes Einleiten der Vorspannkraft des Vorspannelements auf die Ventilnadel. Zweckmäßig kann dabei auf der Seite der Schulter des Absatzes konzentrisch zur Ventilnadel ein Zentrierfortsatz der Ventilnadel ausgebildet sein, mittels welcher das Vorspannelement konzentrisch zur Ventilnadel gehalten ist, um die Vorspannkraft möglichst zentrisch in die Ventilnadel einzuleiten.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist an einer axialen Stirnseite der Lagerbuchse zum Buchsen-Innenraum hin eine Einführfase vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich ist auch an einer axialen Stirnseite eine Einführfase zu einer außenseitigen Mantelfläche der Lagerbuchse hin vorgesehen. Dies bedeutet, dass an je einer der beiden sich in der axialen Richtung gegenüberliegenden Stirnseiten der Lagerbuchse eine Einführfase entweder zum Buchsen-Innenraum hin oder zur außenseitigen Mantelfläche der Lagerbuchse hin vorgesehen sein kann. Es können demgegenüber aber auch an beiden axialen Stirnseiten eine Einführfase zum Buchsen-Innenraum hin und zur außenseitigen Mantelfläche hin vorgesehen werden. Vorteilhaft kann somit ein besonders schonendes Aufschieben der Lagerbuchse auf die Ventilnadel bzw. ein besonders schonendes Einschieben der Ventilnadel in die Lagerbuchse erreicht werden. Ebenso kann vorteilhaft ein besonders schonendes und unter vergleichsweise geringem Kraftaufwand durchführbares Montieren der Nadel-Buchsen-Anordnung in der Aufnahmebohrung gemäß Maßnahme d) erfolgen. „Schonend“ bedeutet dabei, dass eine Beschädigung der Laufbuchse wie ein Verkratzen verhindert oder zumindest abgemindert werden kann. Darüber hinaus kann so ein Entstehen von Spänen wirksam vermindert oder sogar vollständig vermieden werden.
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Zweckmäßig kann an dem Absatz der Ventilnadel, besonders zweckmäßig an der der Aufnahmenut abgewandten Schulter des Absatzes, eine Einführfase vorgesehen sein. Dies ermöglicht ein besonders schonendes Aufschieben der Lagerbuchse auf die Ventilnadel bzw. ein besonders schonendes Einschieben der Ventilnadel in die Lagerbuchse. „Schonend“ bedeutet dabei, dass eine Beschädigung der Laufbuchse wie ein Verkratzen verhindert oder zumindest abgemindert werden kann. Darüber hinaus kann so ein Entstehen von Spänen wirksam vermindert oder sogar vollständig vermieden werden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist an einem die Aufnahmebohrung des Expansionsventils einfassenden Rand der Aufnahmebohrung eine Einführfase vorgesehen. Vorteilhaft wird damit einerseits erreicht, dass das Montieren der Nadel-Buchsen-Anordnung in der Aufnahmebohrung gemäß Maßnahme d) besonders schonend vorgenommen werden kann und andererseits dass der Kraftaufwand zum Montieren der Nadel-Buchsen-Anordnung in der Aufnahmebohrung vorteilhaft verringert werden kann. „Schonend“ bedeutet dabei, dass eine Beschädigung der Laufbuchse wie ein Verkratzen verhindert oder zumindest abgemindert werden kann. Darüber hinaus kann so ein Entstehen von Spänen wirksam vermindert oder sogar vollständig vermieden werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird der in der axialen Richtung verlaufende schlitzartige Durchbruch der Lagerbuchse beim axialen Einschieben der Ventilnadel in die Lagerbuchse bzw. beim axialen Aufschieben der Lagerbuchse auf die Ventilnadel gemäß Maßnahme c) aufgespreizt. Vorteilhaft kann somit mittels des Schlitzes ein Absatz der Ventilnadel mit einem gegenüber dem Buchsen-Innendurchmesser vergleichsweise großen Absatz-Durchmesser durch den Buchsen-Innenraum gezwungen werden, da der Buchsen-Innendurchmesser aufgeweitet werden kann. Ein solcher vergleichsweise großer Absatzdurchmesser ist dabei wesentlich größer als er für eine gewöhnliche Presspassungs-Paarung mit einer Bohrung vom Buchsen-Innendurchmesser sein müsste. Dies ermöglicht eine besonders zuverlässige Ausbildung des Axialanschlags mittels des Absatzes.
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Zweckmäßig wird der axial verlaufende schlitzartige Durchbruch der Lagerbuchse beim Montieren der Nadel-Buchsen-Anordnung in der Aufnahmebohrung des Expansionsventils gemäß Maßnahme d) verengt. Ein solches Verengen erfolgt zweckmäßigerweise elastisch und/oder plastisch. Vorteilhaft wird somit sichergestellt, dass der Buchsen-Innendurchmesser so verringert wird, dass der mittels des Absatzes der Nadel ausgebildete Axialanschlag verbessert an der Buchse anschlagen kann. Außerdem kann so eine besonders enge, also die Nadel besonders genau führende, Spielpassung zwischen der Lagerbuchse und der Ventilnadel ausgebildet werden.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass das Verfahren eine zusätzliche Maßnahme c1) umfasst, welche zeitlich vor der Maßnahme c) durchgeführt wird. Gemäß dieser zusätzlichen Maßnahme c1) wird die Lagerbuchse so aufgeweitet, dass der schlitzartige Durchbruch der Lagerbuchse plastisch aufgespreizt wird. Damit einhergeht, dass der Buchsen-Innendurchmesser vergrößert wird. Somit kann der Absatz der Ventilnadel unter besonders geringem Kraftaufwand, vorzugsweise sogar ohne wesentlichen Kraftaufwand, in Maßnahme c) durch den Buchsen-Innenraum gezwungen werden. Damit einhergeht, dass die Gleitfläche der Spielpassung zwischen der Lagerbuchse und der Ventilnadel geschont wird. „Schonend“ bedeutet dabei, dass eine Beschädigung der Laufbuchse wie ein Verkratzen verhindert oder zumindest abgemindert werden kann. Darüber hinaus kann so ein Entstehen von Spänen wirksam vermindert oder sogar vollständig vermieden werden.
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Zweckmäßig ist die in der Maßnahme a) bereitgestellte Lagerbuchse so ausgeführt, dass der schlitzartige Durchbruch beim Montieren der Nadel-Buchsen-Anordnung in der Aufnahmebohrung des Expansionsventils geschlossen wird. Besonders zweckmäßig wird der schlitzartige Durchbruch beim Montieren der Nadel-Buchsen-Anordnung vollständig geschlossen. Dies bedeutet, dass nach der Durchführung des Verfahrens in dem montierten Zustand der Ventilnadel und der Lagerbuchse in dem Expansionsventil der schlitzartige Durchbruch der Lagerbuchse geschlossen ist. Besonders zweckmäßig ist der schlitzartige Durchbruch der Lagerbuchse in dem montierten Zustand vollständig geschlossen. Vorteilhaft wird damit eine besonders gute Gleitfläche für die Bewegung der Ventilnadel in ihrem axialen Spiel bereitgestellt, da eine Unstetigkeit der Gleitfläche durch das Schließen des Durchbruchs beseitigt oder zumindest abgeschwächt wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist die Aufnahmebohrung des Expansionsventils, in welche gemäß Maßnahme d) die Nadel-Buchsen-Anordnung gezwungen wird, an einer Hohlwelle eines entlang der axialen Richtung mittels einer Antriebseinrichtung beweglichen und um die axiale Richtung drehbaren Rotor des Expansionsventils vorgesehen. Mittels einer solchen Antriebseinrichtung kann die gesamte Nadel-Buchsen-Anordnung mit der Hohlwelle zusammen entlang der axialen Richtung zum Ausbilden eines Kontakts mit einem Ventilsitz in Richtung des Ventilsitzes bewegt werden.
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Zweckmäßig ist die in Maßnahme a) bereitgestellte Lagerbuchse aus einem Buchsenmaterial ausgebildet. Dieses Buchsenmaterial umfasst vorzugsweise einen Federstahl bzw. Edelstahl mit Federeigenschaften. Ein solcher Federstahl bzw. Edelstahl mit Federeigenschaften kann besonders bevorzugt ein Stahl mit der Bezeichnung 1.4310 nach DIN EN 10088 sein. Des Weiteren kann das Buchsenmaterial alternativ oder zusätzlich eine Kupferlegierung mit Federeigenschaften umfassen. Ein solches Buchsenmaterial kann besonders gute Gleiteigenschaften aufweisen, was die Beweglichkeit der Ventilnadel entlang ihres axialen Spiels vorteilhaft begünstigt.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Expansionsventil mit einer Ventilnadel und einer Lagerbuchse, welche mittels eines Verfahrens, wie voranstehend beschrieben, montiert sind. Die vorstehend aufgezeigten Vorteile des Verfahrens übertragen sich daher auch auf das erfindungsgemäße Expansionsventil.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen jeweils schematisch:
- 1 ein Ablaufschaubild eines erfindungsgemäßen Beispiels eines Verfahrens zum Montieren einer Ventilnadel und einer Lagerbuchse in einem Expansionsventil für eine Klimatisierungsanlage,
- 2 in einer Momentaufnahme während der Durchführung des Verfahrens der 1 beispielhaft ein Einschieben der Ventilnadel in die Lagerbuchse bzw. ein Aufschieben der Lagerbuchse auf die Ventilnadel,
- 3 in einer Momentaufnahme während der Durchführung des Verfahrens der 1 beispielhaft eine Nadel-Buchsen-Anordnung, welche infolge des in 2 gezeigten Ein- bzw. Aufschiebens gebildet wird,
- 4 in einer Momentaufnahme während der Durchführung des Verfahrens der 1 in einem Längsschnitt entlang einer axialen Richtung ein Expansionsventil mit einer Aufnahmebohrung zum Aufnehmen der Nadel-Buchsen-Anordnung der 3,
- 5 in einem Längsschnitt entlang der axialen Richtung beispielhaft ein erfindungsgemäßes Expansionsventil mit der montierten Ventilnadel und Lagerbuchse nach der Durchführung des Verfahrens gemäß 1.
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Die 1 zeigt ein Ablaufschaubild eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens 1 zum Montieren einer Ventilnadel 2 und einer Lagerbuchse 3 in einem Expansionsventil EV für eine Klimatisierungsanlage. Ein solches Expansionsventil EV kann beispielsweise in einer Klimatisierungsanlage eines Kraftfahrzeugs verbaut werden.
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In den 2 und 3 sind beispielhaft Momentaufnahmen bei der Durchführung des Verfahrens 1 gemäß 1 gezeigt. Dabei ist in 2 ein Einschieben der Ventilnadel 2 in die Lagerbuchse 3 bzw. ein Aufschieben der Lagerbuchse 3 auf die Ventilnadel 2 und in 3 eine Nadel-Buchsen-Anordnung 10, welche infolge des in 2 gezeigten Ein- bzw. Aufschiebens gebildet wird veranschaulicht. Wie anhand der 2 und 3 beispielhaft nachzuvollziehen, erstreckt sich die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens 1 montierbare Lagerbuchse 3 entlang einer axialen Richtung A und weist eine Umfangswandung 4 auf. Die axiale Richtung A kann auf einer Mittellängsachse der Lagerbuchse verlaufen. Von der axialen Richtung A kann sich eine radiale Richtung R senkrecht weg erstrecken. Eine Umfangsrichtung U kann um die Mittellängsachse M umlaufen und sich senkrecht zur axialen Richtung A und zur radialen Richtung R erstrecken. In der Umfangswandung 4 ist ein schlitzartiger Durchbruch 5 ausgebildet, welcher sich entlang der axialen Richtung A erstreckt. Die Lagerbuchse 3 kann den Beispielen der 2 und 3 entsprechend mit einem entlang der axialen Richtung A verlaufenden schlitzartigen Durchbruch 5 ausgeführt werden, welcher die Umfangswandung 4 der Lagerbuchse 3 entlang der axialen Richtung A vollständig trennt. Der schlitzartige Durchbruch 5 kann jedoch - in den Figuren nicht gezeigt - die Umfangswandung 4 der Lagerbuchse 3 in der axialen Richtung A auch nur teilweise durchtrennend ausgebildet sein. Ferner können auch mehrere schlitzartige Durchbrüche 5 in der Umfangswandung 4 der Lagerbuchse 3 vorgesehen werden, welche jeweils nur eine der Stirnflächen 19 der Lagerbuchse 3 durchbrechen. Die Ventilnadel 2 erstreckt sich ebenfalls entlang einer axialen Richtung A. Die Ventilnadel 2 weist einen axialen Endabschnitt 6 auf, in welchem eine sich entlang der Umfangsrichtung U der Ventilnadel 2 erstreckende Aufnahmenut 7 vorhanden ist. Diese Aufnahmenut 7 weist zwei einander in der axialen Richtung A gegenüberliegende Nutflanken 8a, 8b auf. Zwischen den sich einander gegenüberliegenden Nutflanken 8a, 8b ist ein Nutgrund 9 der Aufnahmenut 7 ausgebildet.
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Dem Beispiel der 1 entsprechend umfasst das Verfahren eine erste Maßnahme a), gemäß welcher die Lagerbuchse 3 bereitgestellt wird. In einer Maßnahme c1) kann die Lagerbuchse 3 so aufgeweitet werden, dass der schlitzartige Durchbruch 5 der Lagerbuchse 3 elastisch aufgespreizt wird. Das Verfahren umfasst ferner eine Maßnahme b), welche vorsieht, dass die Ventilnadel 2 bereitgestellt wird. In einer weiteren Maßnahme c) erfolgt ein axiales Einschieben der Ventilnadel 2 in die Lagerbuchse 3 oder ein axiales Aufschieben der Lagerbuchse 3 auf die Ventilnadel 2.
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Mittels dieses Einschiebens bzw. Aufschiebens, welches als Momentaufnahme beispielhaft in der 2 veranschaulicht ist, wird eine Nadel-Buchsen-Anordnung 10 gebildet. Das axiale Einschieben der Ventilnadel 2 in die Lagerbuchse 3 bzw. das axiale Aufschieben der Lagerbuchse 3 auf die Ventilnadel 2 gemäß Maßnahme c) kann mittels eines Einpressens P in der axialen Richtung A erfolgen. Bei dem axialen Einschieben der Ventilnadel 2 in die Lagerbuchse 3 bzw. beim axialen Aufschieben der Lagerbuchse 3 auf die Ventilnadel 2 kann der in der axialen Richtung A verlaufende schlitzartige Durchbruch 5 der Lagerbuchse 3 aufgespreizt werden. Ein solches Aufspreizen des schlitzartigen Durchbruchs 5 kann elastisch und/oder plastisch erfolgen.
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Die sich ergebende Nadel-Buchsen-Anordnung 10 ist beispielhaft in der 3 illustriert. In der Nadel-Buchsen-Anordnung 10 ist die Lagerbuchse 3 in der Aufnahmenut 7 der Ventilnadel 2 aufgenommen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst gemäß 1 außerdem eine Maßnahme d), gemäß welcher die Nadel-Buchsen-Anordnung 10 in einer dafür vorgesehenen Aufnahmebohrung 11 eines Expansionsventils EV montiert wird. Dies bedeutet, dass die Ventilnadel 2 und die Lagerbuchse 3 gemeinsam in der Aufnahmebohrung 11 montiert werden.
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Die Nadel-Buchsen-Anordnung 10 wird gemäß der Maßnahme d) so montiert, dass ein in der 5 veranschaulichter montierter Zustand des Expansionsventils EV ausgebildet wird. In diesem montierten Zustand des Expansionsventils EV ist zwischen der Umfangswandung 4 der Lagerbuchse 3 und der Aufnahmebohrung 11 des Expansionsventils EV eine Presspassung 12 ausgebildet. Zwischen dem Nutgrund 9 der Aufnahmenut 7 und der Lagerbuchse 3 ist in dem montierten Zustand eine Spielpassung 13 ausgebildet. Das Montieren der Nadel-Buchsen-Anordnung 10 in der Aufnahmebohrung 11 des Expansionsventils gemäß Maßnahme d) zum Erzeugen des montierten Zustands kann in der Art eines axialen Einpressens P erfolgen.
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Dabei kann dem Beispiel der 4 entsprechend die Lagerbuchse 3 einen Buchsen-Außen-Durchmesser D1 aufweisen, welcher größer als ein Aufnahme-Innendurchmesser D2 der Aufnahmebohrung 11 des Expansionsventils EV ist. Demnach kann bei der Durchführung der Maßnahme d) die Lagerbuchse 3 zusammen mit der in der Lagerbuchse 3 angeordneten Ventilnadel 2 zur Ausbildung der Presspassung 12 zwischen der Umfangswandung 4 der Lagerbuchse 3 und der Aufnahmebohrung 11 entlang der axialen Richtung A in die Aufnahmebohrung 11 des Expansionsventils EV gezwungen werden. Die in Maßnahme a) bereitgestellte Lagerbuchse 3 kann sich in der axialen Richtung A über eine Buchsenlänge L erstrecken. Die Aufnahmenut 7 der in Maßnahme b) bereitgestellten Ventilnadel 2 kann sich in der axialen Richtung A über eine Nutbreite B erstrecken. Die Nutbreite B kann größer als die Buchsenlänge L sein.
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In den 4 und 5 ist gezeigt, dass in der Aufnahmebohrung 11 des Expansionsventils EV ein Vorspannelement 14 vorgesehen werden kann. Ein solches Vorspannelement 14 kann den dargestellten Beispielen entsprechend ein als Schraubenfeder ausgeführtes Schraubenfederelement 15 sein. Beim Montieren der Nadel-Buchsen-Anordnung 10 gemäß der Maßnahme d) kann mittels des Vorspannelements 14 eine axial auf die Ventilnadel 2 wirkende Vorspannkraft FV erzeugt werden.
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Beim Montieren der Nadel-Buchsen-Anordnung 10 gemäß der Maßnahme d) kann, wie in der 5 gezeigt, ein axiales Spiel S der Ventilnadel 2 gegenüber der Lagerbuchse 3 ausgebildet werden.
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In dem in 5 gezeigten montierten Zustand kann die Ventilnadel 2 in ihrem axialen Spiel S gegenüber der Lagerbuchse 3 gegen die Vorspannkraft FV beweglich sein. Mittels der Vorspannkraft FV des Vorspannelements 14 kann ein in Kontakt Bringen der Ventilnadel 2 mit einem - in den Figuren nicht dargestellten - Ventilsitz abgefedert werden. Ein solches Abfedern kann dabei über eine Strecke des Spiels S erfolgen.
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An der Ventilnadel 2 kann ein Absatz 16 vorhanden sein, an welchem eine der Nutflanken 8a, 8b der Aufnahmenut 7 angeordnet ist. Wie in 4 gezeigt, kann der Absatz 16 der Ventilnadel 2 mit einem Absatz-Durchmesser D3 ausgeführt sein. Der Absatz-Durchmesser D3 kann größer als ein Buchsen-Innendurchmesser D4 eines von der Umfangswandung 4 der Lagerbuchse 3 begrenzten Buchsen-Innenraums 17 der Lagerbuchse 3 sein. Demnach kann der Absatz 16 entlang der axialen Richtung A bei der Durchführung der Maßnahme c) durch den Buchsen-Innenraum der Lagerbuchse 3 gezwungen werden.
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Wie in 5 erkennbar, kann die Vorspannkraft FV des Vorspannelements 14 beim Montieren der Nadel-Buchsen-Anordnung 10 in der Aufnahmebohrung 11 des Expansionsventils EV an einer Schulter 18 des Absatzes 16 der Ventilnadel 2 in die Ventilnadel 2 eingeleitet werden, wobei die Schulter 18 des Absatzes 16 von der Lagerbuchse 3 abgewandt sein kann. In dem montierten Zustand kann die Vorspannkraft FV des Vorspannelements 14 an der der Lagerbuchse 3 abgewandten Schulter 18 des Absatzes 16 der Ventilnadel 2 in die Ventilnadel 2 eingeleitet sein.
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Wie in 4 veranschaulicht, kann an einer axialen Stirnseite 19 der Lagerbuchse 3 zum Innenraum 17 hin eine Einführfase 21 vorgesehen werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Einführfase 21 an der axialen Stirnseite 19 zu einer außenseitigen Mantelfläche 20 der Lagerbuchse 3 hin vorgesehen werden. Es kann eine der beiden Stirnseiten 19 der Lagerbuchse 3 mit einer Einführfase 21 zum Buchseninnenraum 17 hin ausgeführt werden und die andere gegenüberliegende Stirnseite 19 der Lagerbuchse 3 kann mit einer Einführfase zur außenseitigen Mantelfläche 20 der Lagerbuchse 3 hin mit einer Einführfase 21 versehen werden. Alternativ ist es auch möglich an beiden Stirnseiten 19 der Lagerbuchse 3 eine Einführfase sowohl zur Mantelfläche 20 hin als auch zum Innenraum 17 hin vorzusehen, was in den Figuren jedoch nicht gezeigt ist. An dem Absatz 16 der Ventilnadel 2 kann ebenfalls eine Einführfase 21 vorgesehen werden. Diese Einführfase 21 an dem Absatz 16 der Ventilnadel 2 kann an der der Lagerbuchse 3 abgewandten Schulter 18 des Absatzes 16 der Ventilnadel 2 vorhanden sein. An einem die Aufnahmebohrung 11 des Expansionsventils EV einfassenden Rand 22 der Aufnahmebohrung 11 kann ebenfalls eine Einführfase 21 vorgesehen werden.
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Beim Montieren der Nadel-Buchsen-Anordnung 10 in der Aufnahmebohrung 11 des Expansionsventils EV gemäß Maßnahme d) kann der axial verlaufende schlitzartige Durchbruch 5 der Lagerbuchse 3 verengt werden, so dass der schlitzartige Durchbruch 5 der Lagerbuchse 3 in dem in 5 gezeigten montierten Zustand verengt ist. Ein solches Verengen des schlitzartigen Durchbruchs 5 in Maßnahme d) kann elastisch und/oder plastisch erfolgen. Die in Maßnahme a) bereitgestellte Lagerbuchse 3 kann so ausgeführt sein, dass der schlitzartige Durchbruch 5 beim Montieren der Nadel-Buchsen-Anordnung 10 in der Aufnahmebohrung 11 des Expansionsventils EV zum Erzeugen des montierten Zustands geschlossen werden kann. Dabei kann der schlitzartige Durchbruch 5 vollständig geschlossen werden. In dem montierten Zustand der Ventilnadel 2 und der Lagerbuchse 3 in dem Expansionsventil EV kann der schlitzartige Durchbruch 5 der Lagerbuchse 3 geschlossen sein. Der schlitzartige Durchbruch 5 kann in dem montierten Zustand vollständig geschlossen sein.
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Gemäß den Beispielen der 4 und 5 kann die Aufnahmebohrung 11 des Expansionsventils EV, in welche gemäß Maßnahme d) die Nadel-Buchsen-Anordnung 10 gezwungen wird, an einer Hohlwelle 23 vorgesehen werden. Diese Hohlwelle 23 kann an einem Rotor 24 des Expansionsventils EV vorgesehen werden. Der Rotor 24 mit der Hohlwelle 23 kann mittels einer Antriebseinrichtung entlang der axialen Richtung A beweglich und um die axiale Richtung A drehbar sein. Die Aufnahmebohrung 11 kann ein Sackloch sein. Das Vorspannelement 14 kann an einem Boden der als Sackloch ausgeführten Aufnahmebohrung 11 axial abgestützt sein. Das Vorspannelement 14 kann an dem Boden der als Sackloch ausgeführten Aufnahmebohrung 11 über eine Kugel abgestützt sein. Diese Kugel kann einen auf den Aufnahme-Innendurchmesser D2 der Aufnahmebohrung 11 abgestimmten Außendurchmesser aufweisen.
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Alternativ zu der in den 4 und 5 gezeigten Ausbildung der Aufnahmebohrung 11 als Sackloch kann die Aufnahmebohrung 11 auch eine Durchgangsbohrung sein, wobei zur axialen Abstützung des Vorspannelements 14 eine Verengung des Aufnahme-Innendurchmessers D2 vorgesehen sein kann. Die in Maßnahme a) bereitgestellte Lagerbuchse 3 kann aus einem Buchsenmaterial ausgebildet werden. Dieses Buchsenmaterial der Lagerbuchse 3 kann einen Federstahl bzw. Edelstahl mit Federeigenschaften umfassen. Ein solcher Federstahl bzw. Edelstahl mit Federeigenschaften kann besonders bevorzugt ein Stahl mit der Bezeichnung 1.4310 nach DIN EN 10088 sein. Des Weiteren kann das Buchsenmaterial der Lagerbuchse 3 alternativ oder zusätzlich eine Kupferlegierung mit Federeigenschaften umfassen.
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5 zeigt ferner als Teilansicht ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Expansionsventils EV in einem Längsschnitt entlang der axialen Richtung A mit einer Ventilnadel 2 und einer Lagerbuchse 3, welche mittels des voranstehend beschriebenen Verfahrens 1 montiert sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN EN 10088 [0021, 0043]