DE102019214685A1

DE102019214685A1 - Gehäuse für ein Ventil

Info

Publication number: DE102019214685A1
Application number: DE102019214685.6A
Authority: DE
Inventors: Lorenz Fischer; Markus Fischer; Matthias Reisch
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-09-25
Filing date: 2019-09-25
Publication date: 2021-03-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse (100) für ein Ventil (109). Das Gehäuse (100) umfasst eine zylindrische Bohrung (103) zur Führung eines Kolbenschiebers (104) in axialer Richtung (x), einen Druckzuflusskanal (101), über welchen der zylindrischen Bohrung (103) ein unter Druck stehendes Arbeitsmedium, z.B. Hydraulikflüssigkeit, zugeführt werden kann, und eine Steuerkante (110). Die Steuerkante (110) ist an einem radial inneren Endabschnitt des Druckzuflusskanals (101) angeordnet, sodass der Druckzuflusskanal (101) im Bereich der Steuerkante (110) in die zylindrische Bohrung (103) übergeht. Das Gehäuse (100) ist mittels der Steuerkante (110) dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von einer Stellung des Kolbenschiebers (104) innerhalb der zylindrischen Bohrung (103) einen Öffnungsquerschnitt im Druckzuflusskanal (101) zu bestimmen, wobei das Gehäuse (100) durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für ein Ventil eines Kraftfahrzeuggetriebes. Ergänzende Ansprüche sind auf ein Ventil mit dem Gehäuse, auf ein hydraulisches Steuergerät mit dem Gehäuse, auf ein Kraftfahrzeuggetriebe mit dem hydraulischen Steuergerät sowie auf ein Kraftfahrzeug mit dem Kraftfahrzeuggetriebe gerichtet.
Um bei der Herstellung hydraulischer Ventilblöcke das aufwendige Fräsen von Fluidführungskanälen zu vermeiden, werden diese typischerweise gegossen. Um einen gegossenen Ventilblock ohne Beschädigung aus der Form ausheben zu können, ist es dabei notwendig, die Fluidführungskanäle mit Ausformschrägen zu versehen. Die Ventile innerhalb der Ventilblöcke weisen meist einen rotationssymmetrischen Kolben-Längsschieber auf.
Kanten im Ventilgehäuse am Ende des Druckzuflusskanals sind bekannt und werden Steuerkanten genannt. Steuerkanten sind schließende Kanten, die den Öffnungsquerschnitt oder die Überdeckung bestimmen. Durch ein Verschieben eines Kolbens des Kolben-Längsschiebers in der Nähe der Steuerkante kann der Durchfluss bzw. der Druck im Arbeitskanal gesteuert oder geregelt werden. Zur feineren Steuerung des Durchflusses bzw. des Drucks werden teilweise Feinsteuerkanten verwendet. Durch Feinsteuerkanten wird im Allgemeinen der Öffnungsquerschnitt allmählich (auch stufenweise) freigegeben. Stand der Technik ist es, diese Feinsteuerkanten durch einen weiteren Bearbeitungsschritt in dem Kolben des Kolben-Längsschiebers zu realisieren. Durch die stufenartige Geometrie wird beim Verschieben des Kolbens zuerst ein geringerer Durchflussquerschnitt freigegeben. Erst beim Überfahren der Feinsteuerkante (der vollständigen Stufe oder Kerbe) wird ein größerer Durchflussquerschnitt freigegeben. Bei einer Verwendung von Feinsteuerkanten sind die Hubwege größer als bei reinen Schaltventilen ohne Feinsteuerkante.
Generell wird durch die Ausformschrägen ohne Nachbearbeitung bei geringem Öffnen/Schließen eines Kolben-Längsschieber-Ventils eine über dem Weg nicht rotationssymmetrische Fläche zum Ein- und Ausströmen des Fluids freigegeben. Beim Durchströmen wirken dadurch radiale Reaktionskräfte auf den Kolben, welche wiederum den Kolben an die Kolbenführungsfläche drücken, was zu Reibung führt und den Schaltvorgang sowie die Lebensdauer negativ beeinflusst. Damit die Fluidströmung beim Schaltvorgang des Ventils über den kompletten Umfang der Steuerkante zeitgleich einsetzt, ist die Steuerkante nachzubearbeiten. Um eine ungleichmäßige Leckage durch über dem Umfang der Kolbenführung unterschiedlich lange Spalte und damit einhergehende Reaktionskräfte zu vermeiden, sind ebenso die spaltbegrenzenden Kanten, welche im geschlossenen Zustand zusammen mit der Kolbenfläche den wenigstens einen Druckraum abdichten sollen, nachzubearbeiten. Diese nachbearbeiteten Kanten werden auch Anspiegelungen genannt. Eine Nacharbeit der Kanten ist aufwändig, kann aber beim Gießen des Ventilblocks nicht vermieden werden. Feinsteuerkerben führen zu einem weiteren Bearbeitungsschritt beim Ventilkolben. Bei der Paarung der nachbearbeiteten Steuerkante im Ventilgehäuse und der nachbearbeiteten Feinsteuerkerbe im Kolben werden Toleranzen und zusätzlich notwendige Betätigungswege geschaffen, welche die Stabilität und die Feinregelbarkeit des Ventils erhöhen, gleichzeitig jedoch die Dynamik des Ventils herabsetzen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann darin gesehen werden, die Nacharbeit für Steuerkanten und Anspiegelungen sowie Feinsteuerkanten zu vermeiden und gleichzeitig bei einer Feinsteueranwendung einen optimalen Kompromiss von zusätzlich benötigtem Betätigungsweg und Schaltdynamik zu finden. Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche, der folgenden Beschreibung sowie der Figuren.
So wird gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, eine Steuerkante bzw. eine Feinsteuerkante, auch in Form einer Feinsteuerkerbe, durch additive Fertigung ohne Nacharbeit direkt in ein Ventilgehäuse zu integrieren. Die Nacharbeit der Kanten und Anspiegelungen und Kerben des Ventilgehäuses entfällt aufgrund der fertigungsbedingten, nicht mehr notwendigen und damit nicht länger vorhandenen Ausformschrägen. Durch weiter unten näher erläuterte Feinsteuerkerben entsteht weiterhin eine ganz neue Möglichkeit, eine Druckregelung bzw. Drucksteuerung darzustellen, die konventionell fertigungsbedingt bisher nicht möglich ist.
Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung ein Ventilgehäuse bereit, das mindestens eine zylindrische Bohrung zur Führung eines Ventilkolbens aufweist. Das Ventilgehäuse umfasst weiterhin zumindest einen Kanal zur Führung eines Fluids, welches die zylindrische Bohrung zumindest bereichsweise durchdringt. Das Ventilgehäuse ist additiv gefertigt, insbesondere die weiter unten näher erläuterten Feinsteuerkanten. Das Ventilgehäuse kann mehrere Ventile mit unterschiedlichen Ausführungen der Steuerkanten (einschließlich Feinsteuerkanten) beinhalten bzw. bilden. Das Ventilgehäuse ist weiterhin dazu eingerichtet, einen Durchfluss und/oder einen Druck in zumindest einem der Kanäle, insbesondere in zumindest einem der Arbeitskanäle, zu steuern oder zu regeln.
Eine Schnittkontur zwischen der zylindrischen Bohrung und dem Kanal beinhaltet gemäß einer Variante eine umlaufende Steuerkante mit einer definierten Kontur, die den Öffnungsquerschnitt über den Betätigungsweg des Kolbenschiebers bestimmt und bei der je nach geforderter Funktion der Übergang von der Kolbenführung zur Kolbenwandung stetig erfolgt, der Übergang eine Unstetigkeit (eine Kante) aufweist, der Öffnungsquerschnitt kontinuierlich über dem Betätigungsweg erhöht wird oder der Öffnungsquerschnitt diskontinuierlich über dem Betätigungsweg erhöht wird.
Gemäß einer weiteren Variante beinhaltet die Schnittkontur zwischen der zylindrischen Bohrung und dem Kanal ein Muster aus zumindest zwei (bevorzugt achssymmetrisch) um die Rotationsachse angeordneten Kerben bzw. Taschen (Feinsteuerkanten). Die Feinsteuerkanten sind dabei insbesondere derart gestaltet, dass bereichsweise eine gedrosselte Freigabe des Öffnungsquerschnittes über dem Kolbenstellweg erfolgt. Weiterhin können die Feinsteuerkanten derart gestaltet sein, dass je nach geforderter Funktion der Übergang stetig erfolgt, der Übergang eine Unstetigkeit aufweist, der Öffnungsquerschnitt kontinuierlich über dem Betätigungsweg erhöht wird oder der Öffnungsquerschnitt über dem Betätigungsweg diskontinuierlich erhöht wird.
In diesem Sinne wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein Gehäuse für ein Ventil bereitgestellt. Bei dem Ventil handelt es sich insbesondere um ein Wegeventil mit einem Kolbenschieber. Das Ventil kann ein Hydraulikventil sein oder ein Pneumatikventil. Beispielsweise handelt es sich um ein Hydraulikventil oder um einen Ventilblock eines hydraulischen Steuergeräts eines Kraftfahrzeuggetriebes. Das Gehäuse umfasst eine zylindrische Bohrung zur Führung eines Kolbenschiebers in axialer Richtung (Kolbenführung). Weiterhin umfasst das Gehäuse einen Druckzuflusskanal, über welchen der zylindrischen Bohrung - in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbenschiebers in axialer Richtung - ein unter Druck stehendes Arbeitsmedium, insbesondere Hydraulikflüssigkeit oder unter Druck stehende Luft, zugeführt werden kann. Der Druckzuflusskanal kann in einem beliebigen Winkel größer 0° und kleiner 180° zur zylindrischen Bohrung verlaufen, insbesondere 90° und somit orthogonal. Der Druckzuflusskanal mündet in die zylindrische Bohrung, insbesondere orthogonal. Ferner umfasst das Gehäuse eine Steuerkante.
Der Druckzuflusskanal kann je nach Stellung des Kolbenschiebers in axialer Richtung über die zylindrische Bohrung mit einem Arbeitskanal verbunden werden, über welchen Hydraulikflüssigkeit oder Druckluft einem hydraulischen oder pneumatischen Verbraucher zugeführt werden kann, z.B. einem Zylinder, der beispielsweise ein Schaltelement in dem Fahrzeuggetriebe (Kupplung oder Bremse) aktuiert. Auch der Arbeitskanal kann in einem beliebigen Winkel größer 0° und kleiner 180° zur zylindrischen Bohrung verlaufen, insbesondere orthogonal, und mit der zylindrischen Bohrung verbunden sein. Somit kann Hydraulikflüssigkeit oder Druckluft der zylindrischen Bohrung über den Druckzuflusskanal zugeführt werden, wobei Hydraulikflüssigkeit oder Druckluft über den Arbeitskanal wieder abgeführt werden kann. Unter dem Merkmal „verbunden“ ist insbesondere zu verstehen, dass die jeweils miteinander verbundenen Elemente hydraulisch leitend miteinander verbunden sind, d.h. dass eine Hydraulikflüssigkeit oder Druckluft von dem einen Element zu dem anderen Element fließen bzw. strömen kann und ggfs. umgekehrt.
Die Steuerkante ist an einem radial inneren Endabschnitt des Druckzuflusskanals angeordnet, sodass im Bereich der Steuerkante der Druckzuflusskanal in die zylindrische Bohrung übergeht. Weiterhin ist das Gehäuse mittels der Steuerkante dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von einer Stellung des Kolbenschiebers innerhalb der zylindrischen Bohrung einen Öffnungsquerschnitt im Druckzuflusskanal zu bestimmen.
Unter dem Merkmal „Öffnungsquerschnitt“ kann ein Durchgangsquerschnitt von dem Druckzuflusskanal zu der zylindrischen Bohrung verstanden werden, wobei der Durchgangsquerschnitt durch die jeweilige Stellung des Kolbenschiebers innerhalb des Gehäuses beeinflusst wird. Die Steuerkante bestimmt, wie groß der Öffnungsquerschnitt ist, welcher freigegeben wird, wenn der Kolbenschieber aus einer Schließstellung, in welcher insbesondere ein Kolben des Kolbenschiebers den Druckzuflusskanal vollständig gegenüber der zylindrischen Bohrung verschließt („Öffnungsquerschnitt gleich null“), in eine geöffnete Stellung gebracht wird, in welcher der Kolben den Druckzuflusskanal nicht länger gegenüber der zylindrischen Bohrung verschließt. Als vollständiges Verschließen wird hierbei die in axialer Richtung vollständige Überdeckung eines Kanals durch die äußere Kolbenmantelfläche verstanden. Toleranz- und passungsbedingt tritt dabei zwischen einem geschlossenen Kanal und einer Kammer mit niedrigerem Druckniveau ein Fluidfluss in Form einer Spaltleckage auf.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt wird bzw. ist, insbesondere aus einem metallischen Werkstoff. Der Begriff der additiven Fertigung kann in der üblichen Weise verstanden werden. Additive Herstellungsverfahren umfassen den 3D-Druck und Techniken, die als Rapid Prototyping bezeichnet werden. So fallen unter die additive Fertigung alle Verfahren, die ein additives Formgebungsprinzip anwenden und dadurch physikalische, dreidimensionale Geometrien durch sukzessives Hinzufügen von Material erzeugen. Für die vorliegende Erfindung eignen sich sowohl Verfahren der metallischen additiven Fertigung als auch der additiven Fertigung, die mit einem Kunststoff als Ausgangsmaterial arbeiten. Je besser die Auflösung und je geringer die geometrischen Einschränkungen des Verfahrens sind, desto geeigneter ist das Verfahren für die vorliegende Erfindung. Additive Herstellungsverfahren umfassen beispielsweise Verfahren wie Lasersintern, direktes Metall-Lasersintern (DMLS), selektives Lasersintern (SLS) oder selektives Laserschmelzen (SLM). Geeignet für die vorliegende Erfindung sind weiterhin Verfahren wie beispielsweise Fused Deposition Modeling (FDM®), Fused Filament Manufacturing, Stereolithografie (SLA), Digital Light Processing (DLP) oder die von HP® entwickelt Metal Jet Technologie.
Was metallische Werkstoffe als Material angeht, aus dem das Gehäuse mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt sein kann, so hat sich in durch die Erfinder durchgeführten Tests AlSi10Mg als geeignet herausgestellt. Ventilsteuereinheiten basieren typischerweise auf einer AlSiXX-Legierung. Der Si-Anteil trägt hierbei maßgeblich für eine längere Dauerhaltbarkeit (Verschleißresistenz) bei. Je höher der Si-Gehalt ist, desto verschleißfester ist das Ventil bzw. Gehäuse. Dies geht jedoch gleichzeitig mit einer schlechteren Bearbeitbarkeit einher. Aluminium als Grundlage ist ein Leichtbauwerkstoff und führt zu einem akzeptablen Gewicht. Weiter ist speziell AISi10Mg nach derzeitigem technologischen Entwicklungsstand eines der wenigen Materialen, welches gut druckbar ist, es eignet sich also besonders gut für die metallische additive Fertigung. In Versuchen hat sich beispielsweise AlSi10Mg in einem Verfahren des selektiven Laserschmelzens (SLM) als geeignet erwiesen, um beispielsweise ein Hydraulik-Ventilgehäuse oder einen Ventilblock für ein hydraulisches Steuergerät eines Kraftfahrzeuggetriebes additiv herzustellen. Für den Einsatz in der Pneumatik, bei denen die Belastungen insbesondere im Vergleich zum Einsatz in der Hydraulik geringer sind, können andere Metalle oder auch Kunststoffe zum Einsatz kommen. So hat sich ein Epoxidharz in einem Verfahren der Stereolithografie als geeignet erwiesen, um beispielsweise ein Pneumatik-Ventilgehäuse additiv herzustellen, beispielsweise für den Einsatz in der Medizintechnik. Je nachdem, in welchem technischen Gebiet das Ventil verwendet wird, welches das erfindungsgemäße Gehäuse umfasst, beispielsweise in der Hydraulik oder Pneumatik, können somit unterschiedliche Metalle oder Kunststoffe zum Einsatz kommen.
Das additiv gefertigte Gehäuse umfasst keine Ausformschräge. Da bei additiver Fertigung (3D-Druck), auch bei metallischer additiver Fertigung, keine Ausformschrägen vorgesehen werden müssen, kann die Steuerkante derart gestaltet werden, dass keine radialen Kräfte auf den Kolbenschieber wirken. Insbesondere können dadurch Reaktionskräfte vermieden werden, die bei bekannten Ventilen mit Ausformschrägen durch eine über den Umfang ungleichmäßige Öffnungsflächenerhöhung über den Weg verursacht werden. Die vorliegende Erfindung ermöglicht sowohl für die Steuer- bzw. Regelbarkeit als auch für die Schaltdynamik des Ventils deutliche Vorteile gegenüber konventionellen Ventilen. Auch ermöglicht die Erfindung eine Anpassung an die gewünschte Funktion durch unterschiedliche Formgebungen und Konturgebungen der Steuerkanten. Ein weiterer Vorteil ist bei einem Ventilblock mit mehreren Ventilen auch die mögliche Diversität der Steuerkanten. Für unterschiedliche Ausprägungsformen der Steuerkanten einzelner Ventile innerhalb eines Ventilblocks sind keine zusätzlichen Werkzeuge, Aufspannvorrichtungen und Nachbearbeitungen notwendig. Weiter gefasst trägt die Erfindung bei Fahrzeuganwendungen je nach gewünschter Funktion zur Komfortverbesserung (erhöhte Sensibilität beispielsweise beim Schließen von Schaltelementen) als auch zur Erhöhung der Dynamik des Fahrzeugs (erhöhte Schaltdynamik durch beispielsweise Verringerung der Befüllzeit von Schaltelementen) bei.
Durch die Herstellung mittels eines additiven Fertigungsverfahrens ist eine nahezu beliebige Formgebung der Steuerkante möglich. So kann die Steuerkante im Sinne einer konventionellen Steuerkante eine zur Längsachse und zur axialen Richtung des Kolbenschiebers schräg (in beliebigem Winkel) verlaufende oder orthogonale bzw. in radialer Richtung verlaufende, planare Fläche umfassen. In diesem Fall stellt die Steuerkanten einen direkten Übergang zu einem vollen Öffnungsquerschnitt bereit. Beispielsweise kann die Steuerkante über den gesamten Umfang gleichmäßig analog zu einer Fräsbearbeitung ausgeführt sein. In diesem Sinne kann in einer Ausführungsform die Steuerkante umlaufend ausgeführt sein, d.h. die Steuerkante verläuft in gleicher Form 360° um die zylindrische Bohrung. Alternativ kann die Steuerkante auch lediglich segmentweise über den Umfang verteilt werden. Entsprechende Segmente können sich - in Abgrenzung zu einer im Folgenden beschriebenen Feinsteuerkante oder Kerbe - über einen größeren Winkelbereich erstrecken, z.B. über 20° oder mehr.
Weiterhin kann die Steuerkante insbesondere in beliebiger geometrischer Gestaltung abgestuft ausgeführt sein. In diesem Sinne kann die Steuerkante in axialer Richtung eine radiale Stufe aufweisen. Diese Ausführungsform ermöglicht einen stufenartigen Anstieg des Öffnungsquerschnitts und eine damit einhergehende Erhöhung des Volumenstroms, der von dem Druckzuflusskanal in die zylindrische Bohrung fließen kann.
Die Steuerkante kann als eine Schnittkontur zwischen der zylindrischen Bohrung und dem Druckzuflusskanal angesehen werden. Die beispielsweise umlaufende Steuerkante weist dabei eine definierte Kontur auf, welche den Öffnungsquerschnitt über dem Betätigungsweg des Kolbenschiebers bestimmt. In einer Ausführungsform kann dabei im Sinne einer Feinsteuerkante ein Übergang bzw. eine Änderung des Öffnungsquerschnitts stetig erfolgen. Dazu kann die Steuerkante beispielsweise die Form einer Exponentialfunktion oder einer Potenzfunktion annehmen. Der stetige Übergang bewirkt eine kontinuierliche Erhöhung bzw. Verringerung des Öffnungsquerschnitts über dem axialen Betätigungsweg des Kolbenschiebers. Alternativ kann der Übergang unstetig erfolgen bzw. eine Unstetigkeit aufweisen, z.B. durch eine rechteckige Geometrie der Steuerkante. Der unstetige Übergang bewirkt eine diskontinuierliche Erhöhung bzw. Verringerung des Öffnungsquerschnitts über dem axialen Betätigungsweg des Kolbenschiebers.
Die Steuerkante des Gehäuses kann ferner in Ihrer Ausprägung an Feinsteuerkanten angelehnt sein, die gemäß Stand der Technik an dem Kolbenschieber vorgesehen werden. Eine Feinsteuerkante stellt einen Übergang mit einem allmählich größer werdenden Öffnungsquerschnitt über den Kolbenweg bereit (beispielsweise stufenartig oder kontinuierlich), d.h. über den Weg, den der Kolbenschieber innerhalb der zylindrischen Bohrung zurücklegt. So kann die Steuerkante des Ventilgehäuses eine Feinsteuerkante bilden, insbesondere durch wenigstens einer Fase, durch wenigstens eine Kerbe, durch wenigstens eine Tasche, durch wenigstens einen tangentialen Übergang oder andere axiale Formen mit unterschiedlichen Öffnungsquerschnitten.
Die Feinsteuerkante kann derart an dem Ventilgehäuse angeordnet und derart geformt sein, dass sie einen Öffnungsquerschnitt innerhalb des Druckzuflusskanals allmählich freigibt oder abgesperrt, je nachdem in welche Richtung der Kolbenschieber in der axialen Richtung relativ zu dem Ventilgehäuse bewegt wird. Auf diese Weise können eine Feinregelbarkeit des Durchflusses und durch eine geringere Schwingungsanfälligkeit eine bessere Stabilität des Systems erzielt werden. Dadurch kann beispielsweise der Verschiebeweg eines Zylinders oder der Anpressdruck eines Schaltelements durch Drosselung des Durchflusses feinfühlig geregelt oder gesteuert werden. Dazu kann eine Steuerkante eines Kolbens des Kolbenschiebers im Bereich der Feinsteuerkante (Übergangsbereich/Feinsteuerbereich) bewegt werden, wobei der Öffnungsquerschnitt über die Feinsteuerkante verändert wird.
Es wird somit vorgeschlagen, die Feinsteuerkante nicht in den Kolben, sondern in das Ventilgehäuse zu integrieren. Dadurch kann die bisher notwendige Nacharbeit am Kolbenschieber entfallen. Durch die Anwendung der additiven Fertigung ist nicht nur ein Integrieren der Feinsteuerkante in das Ventilgehäuse, sondern auch eine Darstellung der Feinsteuerkante ohne Nacharbeit möglich. Im Vergleich zum Stand der Technik entfällt die Notwendigkeit einer Nachbearbeitung der Steuerkante. Dieser axiale Weg kann durch das additive Fertigen bereits für die Darstellung der Feinsteuerkante genutzt werden. Der Betätigungsweg wird daher trotz Feinsteuerkante gegenüber konventionellen Lösungen, bei denen die Feinsteuerkante im Kolben vorgesehen ist, nicht signifikant erhöht.
Durch die Feinsteuerkannte ist eine sehr präzise Steuerung oder Regelung der Durchflussmenge bzw. des Drucks möglich. Ist nur ein kleiner Volumenstrom Hydraulikflüssigkeit oder Druckluft in der Arbeitsleitung gewünscht, so kann dieser Volumenstrom dank des geringen Durchflussquerschnitts (das Fluid fließt lediglich über die Feinsteuerkante aus dem Druckzuflusskanal in die Arbeitsleitung) präzise gesteuert werden. Dadurch kann vermieden werden, dass bereits bei sehr geringem Aktorhub und damit verbundener Längsbewegung des Kolbenschiebers ein verhältnismäßig großer Durchflussquerschnitt freigegeben wird, wodurch wiederum die Feinsteuerbarkeit deutlich sinken würde. Mit anderen Worten kann durch Herstellung der Feinsteuerkante am Gehäuse mittels additiver Fertigung der Zielkonflikt zwischen Dynamik und sensibler Drucksteuerung bzw. Druckregelung besser aufgelöst werden.
In einer Ausführungsform umfasst die Feinsteuerkante wenigstens zwei Feinsteuerkerben, insbesondere eine erste Feinsteuerkerbe und eine zweite Feinsteuerkerbe, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Unter einer Feinsteuerkerbe kann eine Kerbe verstanden werden, die keine umlaufende Feinsteuerkante ist, wobei sich der Öffnungsquerschnitt über den Kolbenweg vergrößert (beispielsweise stufenartig oder kontinuierlich), d.h. über den Weg, den der Kolbenschieber innerhalb der zylindrischen Bohrung zurücklegt. Die Feinsteuerkerben erstrecken sich in der axialen Richtung und in der radialen Richtung des Ventilgehäuses. Dabei weisen die Feinsteuerkerben in der radialen Richtung des Ventilgehäuses einen Querschnitt auf, der insbesondere an eine vorgebbare Funktionalität der Feinsteuerkante angepasst ist. Die Feinsteuerkerben erstrecken sich in der Umfangsrichtung insbesondere über einen Winkelbereich, der im einstelligen Bereich liegt, beispielsweise 1°, 2°, 3°, 4°, 5°, 6°, 7°, 8° oder 9°. Diese Winkelbereiche liefern besonders gute Ergebnisse bezüglich der Feinsteuerbarkeit bzw. Feinsteuerregelbarkeit. Auch größere Winkelbereiche von bis zu 20° liefern gute Ergebnisse, z.B. 10°, 11 °, 12°, 13°, 14°, 15°, 16°, 17°, 18°, 19° oder 20°.
Für eine zentrierende Wirkung kann die Feinsteuerkante wenigstens drei Feinsteuerkerben umfassen, die in der Umfangsrichtung insbesondere um 120° voneinander beabstandet sein können. Auf Basis der aktuellen Abbildungsgenauigkeit von additiven Fertigungsverfahren gilt darüber hinaus: Je weniger Feinsteuerkerben die Feinsteuerkante umfasst, desto besser ist dies für die Zentrierung. Mit einer höheren Anzahl an Feinsteuerkerben lässt die zentrierende Wirkung nach, der Feinregelbereich wird verkleinert und gleichzeitig beeinflussen kleinere geometrische (fertigungsbedingte) Ungenauigkeiten zunehmend stärker das Verhalten negativ. Die Erfinder haben herausgefunden, dass eine Anzahl von 3 bis acht Feinsteuerkerben (dies entspricht einer Winkelaufteilung von 120° - 45° in Umfangsrichtung) besonders gute Ergebnisse liefern in Bezug auf Zentrierung, Feinregelbereich und Fertigungsgenauigkeit.
Die Feinsteuerkerben sind insbesondere rotationssymmetrisch zueinander angeordnet. Unter rotationssymmetrisch kann verstanden werden, dass die Feinsteuerkerben den vollen Innenumfang (360°) des Ventilgehäuses im Übergangsbereich zwischen dem Druckzuflusskanal und der zylindrischen Bohrung in gleich große Umfangsabschnitte aufteilen. In dem Ausführungsbeispiel mit einer ersten Feinsteuerkerbe und mit einer zweiten Feinsteuerkerbe bedeutet dies beispielsweise, dass die zweite Feinsteuerkerbe in Umfangsrichtung um 180° von der ersten Feinsteuerkerbe beabstandet angeordnet ist, d. h. die zwei Feinsteuerkerben teilen den gesamten Umfang in einen ersten Abschnitt mit 180° und in einen zweiten Abschnitt mit 180° auf. Aufgrund des entstehenden Kräftegleichgewichts im Betrieb des Ventils sind rotationssymmetrische Anordnungen vorteilhaft. Es sind jedoch auch beliebige andere, nicht rotationssymmetrische Anordnungen vorgesehen.
Es sind verschiedene Varianten zur Realisierung der Feinsteuerkante im Ventilgehäuse realisierbar. Die wenigstens eine Feinsteuerkerbe kann unterschiedliche Formen, insbesondere Querschnittsformen aufweisen. Vorteilhaft sind Dreiecke, Rechtecke, Kreise, Trapezformen und beliebige weitere Konturen. Die Formen können jeweils in der Höhe, Breite, Anordnung und Kombination variieren. Ein dreieckiger Querschnitt bewirkt einen zunehmenden Öffnungsquerschnitt über dem Betätigungsweg. Ein rechteckiger Querschnitt bewirkt einen unstetigen Übergang für hohe Gradienten. Ein kreisförmiger Querschnitt (z.B. in Form einer Exponentialfunktion oder einer Potenzfunktion) bewirkt einen stetigen Übergang mit einer kontinuierlichen Erhöhung des Öffnungsquerschnitts über dem Betätigungsweg.
In einer weiteren Ausführungsform ändert sich die Breite wenigstens einer der Feinsteuerkerben in axialer Richtung. Die Breite erstreckt sich dabei in einer Umfangsrichtung um den Kolbenschieber herum. Der axiale Verlauf der Feinsteuerkerben (und damit die Breite des Öffnungsquerschnitts in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbenschiebers) kann so je nach gewünschter Funktion unterschiedlich gestaltet werden. So sind beispielsweise stufenlose Übergänge mit kontinuierlicher Erhöhung des Öffnungsquerschnitts für eine besonders sensible Steuerung möglich, z.B. mittels eines Exponentialfunktionsverlaufs bzw. mittels eines Potenzfunktionsverlaufs. Weiterhin sind auch unstetige Übergänge mittels beispielsweise eines Rechteckverlaufs zur Realisierung von hohen Druckgradienten denkbar.
Weiterhin kann wenigstens eine Feinsteuerkerbe, z. B eine trapezförmige Feinsteuerkerbe, an einem axialen Ende ein sich in Umfangsrichtung erstreckendes Plateau bilden, das bei einer Verschiebung des Kolbenschiebers in axialer Richtung einen Anfangs-Öffnungsquerschnitt freigibt, der proportional zur Breite des Plateaus ist. Das Plateau bewirkt einen „breiten“ Öffnungsbeginn. Das Plateau verläuft orthogonal zur axialen Richtung und gibt im Bereich der jeweiligen Feinsteuerkerbe bzw. Feinsteuerkante vom Anfang einer Öffnung an einen relativ großen Öffnungsquerschnitt in der Druckzufuhrleitung frei, z.B. im Vergleich zu einem dreieckigen Verlauf einer Feinsteuerkerbe, die am Anfang lediglich einen punktuellen Öffnungsquerschnitt freigibt. Die Breite des Plateaus kann beispielsweise in Grad angegeben werden und beispielsweise 1°, 2°, 3°, 4°, 5°, 6°, 7°, 8°, 9°, 10°, 11°, 12°, 13°, 14°, 15°, 16°, 17°, 18°, 19° oder 20° betragen. Je weiter bzw. breiter sich das Plateau in Umfangsrichtung erstreckt, desto größer ist der Anfangs-Querschnitt und desto breiter ist der Öffnungsbeginn. Das Plateau ermöglicht, etwaige Schmutzpartikel zu tolerieren, die sich im Bereich der Feinsteuerkanten befinden können und - ohne Plateau - eine Freigabe des Öffnungsquerschnitts erschweren können.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Höhe wenigstens einer der Feinsteuerkerben in axialer Richtung variieren und je nach gewünschter Funktion unterschiedlich gestaltet werden. In diesem Sinne kann sich die radiale Erstreckung wenigstens einer der Feinsteuerkerben in der axialen Richtung des Kolbenschiebers verändern. So können stetige tangentiale Übergänge zum Innendurchmesser des Ventilsitzes vorgesehen sein. Weiterhin können zur Kante des Zulaufkanals durch Exponential- oder Potenzfunktionen beschriebene Verläufe realisiert werden. Ferner sind auch unstetige Übergänge mittels Rechteckformen und Vieleckformen vorgesehen. Auch sind runde und schräge Konturen möglich.
Eine Kombination der beschriebenen Konturen sowie eine Änderung der Kontur über dem Betätigungsweg ist ebenfalls möglich. Insbesondere bei laserbasierter additiver Herstellung der Kolbenführung können die Feinsteuerkerben ohne Fertigungsmehraufwand umgesetzt werden. Das Systemverhalten des Ventils kann durch die Form der Feinsteuerkerben positiv beeinflusst werden. Die Kolbenführung kann auch mit abwechselnd längeren und kürzeren Feinsteuerkerben versehen werden, um das Systemverhalten zu beeinflussen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Ventil bereitgestellt, das ein Gehäuse gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung umfasst, wobei das Ventil ein Hydraulikventil oder ein Pneumatikventil ist. Neben dem Gehäuse kann das Ventil insbesondere einen Kolbenschieber umfassen, der in der zylindrischen Bohrung aufgenommen und in axialer Richtung verschiebbar ist. Der Kolbenschieber kann beispielsweise durch eine Feder in einer Ausgangsstellung vorgespannt sein und durch einen hydraulischen (Vor-)Steuerdruck oder durch einen Elektromagneten in eine oder mehrere Regelstellungen gebracht werden.
Das Gehäuse kann weiterhin einen Bestandteil eines hydraulischen Steuergeräts eines Kraftfahrzeuggetriebes bilden. In diesem Sinne wird gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ein hydraulisches Steuergerät für ein Kraftfahrzeuggetriebe bereitgestellt, wobei das hydraulische Steuergerät ein Gehäuse gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung umfasst. Das hydraulische Steuergerät umfasst typischerweise eine Kanalplatte und einen Ventilblock, wobei zwischen Kanalplatte und Ventilblock ein Zwischenblech angeordnet ist. Das Gehäuse gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung bildet dabei den Ventilblock oder wenigstens einen Teil des Ventilblocks. Der Ventilblock bzw. das Gehäuse kann Zufuhrkanäle, Arbeitskanäle und zylindrische Bohrungen für mehrere Ventile bilden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, zumindest den Ventilblock mittels additiver Fertigungsverfahren herzustellen. Weiterhin können - im Sinne einer einteiligen Fertigung in einem einzigen Herstellungsschritt - auch der Ventilblock, das Zwischenblech und die Kanalplatte als einteiliges Bauteil mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt werden.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeuggetriebe bereitgestellt. Bei dem Kraftfahrzeuggetriebe handelt es sich insbesondere um ein Automatikgetriebe. Das Kraftfahrzeuggetriebe gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung umfasst ein hydraulisches Steuergerät gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. Das Kraftfahrzeug umfasst ein Kraftfahrzeuggetriebe gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich beispielsweise um ein Automobil (z.B. ein Personenkraftfahrwagen mit einem Gewicht von weniger als 3,5 t), Motorrad, Motorroller, Moped, Fahrrad, E-Bike, Bus oder Lastkraftwagen (Bus und Lastkraftwagen z.B. mit einem Gewicht von über 3,5 t), oder aber auch um ein Schienenfahrzeug, ein Schiff, ein Luftfahrzeug wie Helikopter oder Flugzeug. Auch in kleinen, leichten elektrischen Kraftfahrzeugen der Mikromobilität kann die Erfindung eingesetzt werden, wobei diese Kraftfahrzeuge insbesondere im städtischen Verkehr und für die erste und letzte Meile im ländlichen Raum genutzt werden. Unter der ersten und letzten Meile können alle Strecken und Wege verstanden werden, die sich im ersten und letzten Glied einer Mobilitätskette befinden. Das ist zum Beispiel der Weg von Zuhause zum Bahnhof oder die Strecke vom Bahnhof zum Arbeitsplatz. Mit anderen Worten ist die Erfindung in allen Bereichen des Transportwesens wie Automotive, Aviation, Nautik, Astronautik etc. einsetzbar. Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise zu einer Fahrzeugflotte gehören. Das Kraftfahrzeug kann durch einen Fahrer gesteuert werden, möglicherweise unterstützt durch ein Fahrerassistenzsystem. Das Kraftfahrzeug kann jedoch auch beispielsweise ferngesteuert und/oder (teil-)autonom gesteuert werden.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt

1 eine Längsschnittdarstellung eines Teils eines bekannten hydraulischen Steuergeräts mit einem gegossenen Ventilgehäuse,
2 eine Längsschnittdarstellung eines oberen Teils eines additiv hergestellten Ventilgehäuses gemäß der vorliegenden Erfindung,
3 eine Längsschnittdarstellung eines oberen Teils eines weiteren additiv hergestellten Ventilgehäuses mit einer abgestuften Steuerkante gemäß der vorliegenden Erfindung,
4 eine Feinsteuerkante umfassende, erste Alternative der Steuerkante nach 3 in einer Querschnittsdarstellung entlang der Schnittführung A-A in 3,
5 eine Feinsteuerkante umfassende, zweite Alternative der Steuerkante nach 3 in einer Querschnittsdarstellung entlang der Schnittführung A-A in 3,
6 eine in axialer Richtung dreieckige Steuerkante in einer Längsschnittdarstellung,
7 eine in axialer Richtung teilkreisförmige Steuerkante in einer Längsschnittdarstellung,
8 eine in axialer Richtung beidseitig stufenlose Steuerkante in einer Längsschnittdarstellung,
9 eine in axialer Richtung einseitig stufenlose Steuerkante in einer Längsschnittdarstellung,
10 eine in axialer Richtung vieleckige Steuerkante in einer Längsschnittdarstellung,
11 eine weitere in axialer Richtung vieleckige Steuerkante in einer Längsschnittdarstellung,
12 eine in axialer Richtung rechteckige Steuerkante in einer Längsschnittdarstellung,
13 eine in axialer Richtung trapezförmige Steuerkante in einer Längsschnittdarstellung,
14 eine weitere in axialer Richtung einseitig stufenlose Steuerkante in einer Längsschnittdarstellung,
15 einen axialen Verlauf von am Innenradius eines erfindungsgemäßen Gehäuses abgewickelten dreieckigen Feinsteuerkanten,
16 einen axialen Verlauf von am Innenradius eines erfindungsgemäßen Gehäuses abgewickelten viereckigen Feinsteuerkanten,
17 einen axialen Verlauf von am Innenradius eines erfindungsgemäßen Gehäuses abgewickelten Feinsteuerkanten in Form einer Exponentialfunktion bzw. in Form einer Potenzfunktion,
18 einen axialen Verlauf einer Kombination von einer am Innenradius eines erfindungsgemäßen Gehäuses abgewickelten dreieckigen und einer rechteckigen Feinsteuerkante,
19 einen axialen Verlauf von am Innenradius eines erfindungsgemäßen Gehäuses abgewickelten dreieckigen Feinsteuerkanten unterschiedlicher Größe,
20 einen axialen Verlauf von am Innenradius eines erfindungsgemäßen Gehäuses abgewickelten trapezförmigen Feinsteuerkanten gleicher Größe,
21 einen axialen Verlauf von am Innenradius eines erfindungsgemäßen Gehäuses abgewickelten Feinsteuerkanten gleicher Größe mit einer Rechteck-Trapez-Mischform,
22 einen axialen Verlauf von am Innenradius eines erfindungsgemäßen Gehäuses abgewickelten Feinsteuerkanten gleicher Größe mit einer Rechteck-Kreis-Mischform,
23 einen axialen Verlauf von am Innenradius eines erfindungsgemäßen Gehäuses abgewickelten Feinsteuerkanten in Form einer Exponentialfunktion bzw. in Form einer Potenzfunktion mit orthogonalem Einflussbeginn bzw. Öffnungsbeginn und
24 eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs mit einem Automatikgetriebe, das ein erfindungsgemäßes Ventilgehäuse umfasst.

1 zeigt ein bekanntes hydraulisches Steuergerät 1 mit einer aus einem Metall gegossenen Kanalplatte 2, mit einem Zwischenblech 3 und mit einem gegossenen Ventilgehäuse 4, das ein Teil eines aus einem Metall gegossenen Ventilblocks 13 ist und ein Gehäuse für ein Ventil 12 bildet. Der Ventilblock 13 bzw. das Ventilgehäuse 4 umfasst einen Druckzuflusskanal 5, einen Arbeitskanal 6 und einen Entlüftungskanal 7, der mit einem drucklosen Tank verbunden werden kann. Das Ventilgehäuse 4 umfasst ferner einen weiteren Kanal 12. Die genannten Kanäle 5, 6, 7 und 12 erstrecken sich in einer radialen Richtung r und münden in eine zylindrische Bohrung 8, die sich in einer axialen Richtung x erstreckt. Die zylindrische Bohrung 8 kann dabei einem Außendurchmesser eines Kolbenschiebers 9 (bzw. dessen Kolben) entsprechen oder einen geringfügig größeren Durchmesser als der Kolbenschieber 9 (bzw. dessen Kolben) aufweisen, so dass der Kolbenschieber 9 möglichst reibungs- und verschleißfrei innerhalb der zylindrischen Bohrung 8 in der axialen Richtung x hin und her verschoben werden kann.
Der Kolbenschieber 9 kann durch eine Feder 10 in einer Ausgangsstellung vorgespannt sein. Die Feder 10 kann eine Vorspannkraft erzeugen. Durch die Vorspannkraft tendiert der Kolbenschieber 9 dazu, in seiner Ausgangsstellung zu verbleiben. Die Feder 10 erzeugt die Vorspannkraft in Form einer Federkraft, die in axialer Richtung x wirkt. Das Ventilgehäuse 4, die Kanäle 5, 6, 7 und 12, die zylindrische Bohrung 8, der Kolbenschieber 9 und die Feder 10 bilden gemeinsam ein Ventil 11, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Wegeventil. Mehrere solcher Ventile können in dem Ventilblock 13 angeordnet sein. Durch Verschieben des Kolbenschiebers 9 in axialer Richtung x kann der Arbeitskanal 6 mit dem Druckzuflusskanal 5 verbunden und damit die Druckversorgung eines Schaltelements (z.B. einer Kupplung oder einer Bremse) eines Automatikgetriebes, innerhalb welchem das hydraulische Steuergerät 1 verbaut sein kann (vgl. 24), durch den Arbeitskanal 6 dargestellt werden. Ein geregelter Druckaufbau an den Schaltelementen ist dabei ein wichtiges Kriterium für den Fahrkomfort.
Das Ventilgehäuse 4 weist eine nachbearbeite Steuerkante 14 am Ende des Druckzuflusskanals 5 auf. Die Steuerkante 14 umfasst eine Kreisringfläche, die sich orthogonal zur axialen Richtung x, d.h. in radialer Richtung r erstreckt. Die Steuerkante 14 ist eine schließende Kante, die den durch den Kolbenschieber 9 freigegebenen Öffnungsquerschnitt innerhalb des Druckzuflusskanals 5 oder die Überdeckung bestimmt. Durch ein Verschieben des Kolbenschiebers 5 in der Nähe der Steuerkante 14 kann der Durchfluss bzw. der Druck im Arbeitskanal 6 verändert werden. Die Herstellung des Ventilblocks 13 im Gussverfahren erfordert eine Ausformschräge 15. Die Steuerkante 14 ist entsprechend der Ausformschräge 15 nachbearbeitet, um zu verhindern, dass bei geringem Öffnen/Schließen des Druckzufuhrkanals 5 mittels einer entsprechenden Verschiebung des Kolbenschiebers 9 in axialer Richtung x eine über dem Weg nicht rotationssymmetrische Fläche zum Ein- und Ausströmen des Fluids freigegeben wird. Mit anderen Worten werden durch die Nachbearbeitung der Steuerkante 14 Reaktionskräfte vermieden, die durch ein ungleichmäßiges Öffnen und Schließen verursacht werden.
2 zeigt ein erfindungsgemäßes Ventilgehäuse 100, das aus einem metallischen Werkstoff in einem additiven Fertigungsverfahren hergestellt worden ist. Das Ventilgehäuse 100 bildet einen Druckzuflusskanal 101 und einen Arbeitskanal 102. Beide Kanäle 101 und 102 wurden durch entsprechende Formgebung des Gehäuses 100 additiv hergestellt, d. h. schichtweise aufgebaut und nicht aus einem Block spannend abgetragen. Ferner kann das Ventilgehäuse 100 auch einen nicht gezeigten Entlüftungskanal umfassen (vgl. 1), der mit einem drucklosen Tank verbunden werden kann. Die genannten Kanäle 101 und 102 erstrecken sich in einer radialen Richtung r und münden in eine zylindrische Bohrung 103, die sich in einer axialen Richtung x erstreckt. Die zylindrische Bohrung 103 kann dabei einem Außendurchmesser eines Kolbenschiebers 104 (bzw. dessen Kolben) entsprechen oder einen geringfügig größeren Durchmesser als der Kolbenschieber 104 (bzw. dessen Kolben) aufweisen, so dass der Kolbenschieber 104 möglichst reibungs- und verschleißfrei innerhalb der zylindrischen Bohrung 103 in der axialen Richtung x hin und her verschoben werden kann.
Der Kolbenschieber 104 umfasst mehrere Kolben, die auf einer Kolbenstange des Kolbenschiebers 104 angeordnet sind. Einer der Kolben 111 verschließt in der durch 2 gezeigten Stellung des Kolbenschiebers 104 zum größten Teil den Druckzuflusskanal 101 gegenüber der zylindrischen Bohrung 103. Lediglich im Bereich der Steuerkante 110 besteht ein kleiner Spalt zwischen dem Teil des Ventilgehäuses 100, welches den Druckzuflusskanal 101 begrenzt und dem Kolben 111 des Kolbenschiebers 104, sodass eine Verbindung zwischen dem Druckzuflusskanal 101 und der zylindrischen Bohrung 103 besteht. In der durch 2 gezeigten Stellung des Kolbenschiebers 104 besteht weiterhin eine Verbindung zwischen der zylindrischen Bohrung 103 und dem Arbeitskanal 102, sodass der Druckzuflusskanal 101 über die zylindrische Bohrung 103 mit dem Arbeitskanal 102 verbunden ist. Auf diese Weise kann unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit, insbesondere Öl, über den Druckzuflusskanal 101 in die zylindrische Bohrung 103 gelangen, von wo aus die Hydraulikflüssigkeit in den Arbeitskanal 102 fließt und über einen Ausgang des Ventilgehäuses 100 beispielsweise einem hydraulischen Verbraucher wie einer Kupplung zu deren Betätigung zugeführt werden kann.
Die Steuerkante 110 bestimmt, wie groß der Öffnungsquerschnitt ist, welcher freigegeben wird, wenn der Kolbenschieber 104 aus einer etwas weiter rechts als in 2 dargestellten Schließstellung, in welcher der Kolben 111 den Druckzuflusskanal 101 noch vollständig verschließt („Öffnungsquerschnitt gleich null“), in eine geöffnete Stellung gebracht wird, in welcher der Kolben den Druckzuflusskanal 101 nicht länger gegenüber der zylindrischen Bohrung 103 verschließt, wie dies beispielsweise durch 2 dargestellt ist.
Das erfindungsgemäße Ventilgehäuse 100 kann beispielsweise gemeinsam mit einer Kanalplatte und einem Zwischenblech (vgl. 1) ein Teil eines hydraulischen Steuergeräts 105 bilden (in 2 lediglich schematisch angedeutet), wobei auch die Kanalplatte und das Zwischenblech additiv hergestellt sein können. Insbesondere können die Kanalplatte, das Zwischenblech und das Ventilgehäuse 100 einteilig in einem additiven Fertigungsverfahren hergestellt werden. Das hydraulische Steuergerät 105 kann gemäß 24 in einem Kraftfahrzeuggetriebe 106 angeordnet sein, insbesondere in einem Automatikgetriebe. Das hydraulische Steuergerät 105 kann dabei dazu eingerichtet sein, dass Kraftfahrzeuggetriebe 106 mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit zu versorgen, sodass insbesondere Schaltelemente des Kraftfahrzeuggetriebes 106 geschaltet, geschmiert und gekühlt werden können. Das Kraftfahrzeuggetriebe 106 wiederum kann in einem Kraftfahrzeug 107 angeordnet sein. Das Kraftfahrzeug 107 kann durch einen Motor 108 angetrieben werden, z.B. durch einen Verbrennungskraftmotor oder einen elektrischen Motor oder durch eine Kombination aus einem Verbrennungskraftmotor und einem elektrischen Motor (Hybridantrieb). Dabei ist eine Ausgangswelle des Motors 108 mit einer Eingangswelle des Kraftfahrzeuggetriebes 106 verbunden. Eine Ausgangswelle des Kraftfahrzeuggetriebes 106 kann beispielsweise in bekannter Weise über eine Kardanwelle und ein Differentialgetriebe eine Hinterachse des Kraftfahrzeugs 107 antreiben.
Der durch 2 gezeigte Kolbenschieber 104 kann - ähnlich wie durch 1 gezeigt - durch eine nicht dargestellte Feder in einer Ausgangsstellung vorgespannt sein. Das Ventilgehäuse 100, die Kanäle 101 und 102, die zylindrische Bohrung 103, der Kolbenschieber 104 und - sofern vorhanden - die Feder bilden gemeinsam ein Ventil 109, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Wegeventil. Sofern das Ventilgehäuse 101 Teil eines Ventilblocks ist, können mehrere solcher Ventile in dem Ventilblock angeordnet sein. Durch Verschieben des Kolbenschiebers 104 in axialer Richtung x kann der Arbeitskanal 102 mit dem Druckzuflusskanal 101 verbunden und damit beispielsweise die Druckversorgung eines Schaltelements (z.B. einer Kupplung oder einer Bremse) des Automatikgetriebes 106, innerhalb welchem das hydraulische Steuergerät 105 verbaut sein kann (vgl. 24), durch den Arbeitskanal 102 bereitgestellt werden.
Das Ventilgehäuse 100 weist eine Steuerkante 110 an einem radial inneren Endabschnitt des Druckzuflusskanals 101 auf. Die Steuerkante 110 ist eine schließende Kante, die den durch den Kolben 111 des Kolbenschiebers 104 freigegebenen Öffnungsquerschnitt innerhalb des Druckzuflusskanals 101 oder die Überdeckung bestimmt. Durch ein axiales Verschieben des Kolbenschiebers 104 im Bereich der Steuerkante 110 kann der Durchfluss bzw. der Druck im Arbeitskanal 102 gesteuert werden. Die Herstellung mittels eines additiven Fertigungsverfahrens erfordert keine Ausformschräge (vgl. 1), sodass auch keine Nacharbeit an der Steuerkante 110 erforderlich ist, um Reaktionskräfte zu vermeiden.
Das durch 3 gezeigte Ventilgehäuse 200 ist ebenfalls aus einem metallischen Werkstoff in einem additiven Fertigungsverfahren hergestellt worden. Das Ventilgehäuse 200 bildet einen Druckzuflusskanal 201 und einen Arbeitskanal 202. Beide Kanäle 201 und 202 wurden additiv hergestellt, d. h. schichtweise aufgebaut und nicht aus einem Block spannend abgetragen. Ferner kann das Ventilgehäuse 200 auch einen nicht gezeigten Entlüftungskanal umfassen (vgl. 1), der mit einem drucklosen Tank verbunden werden kann. Die genannten Kanäle 201 und 202 erstrecken sich in einer radialen Richtung r und münden in eine zylindrische Bohrung 203, die sich in einer axialen Richtung x erstreckt. Die zylindrische Bohrung 203 kann dabei einem Außendurchmesser eines Kolbenschiebers 204 (bzw. dessen Kolben) entsprechen oder einen geringfügig größeren Durchmesser als der Kolbenschieber 204 (bzw. dessen Kolben) aufweisen, so dass der Kolbenschieber 204 möglichst reibungs- und verschleißfrei innerhalb der zylindrischen Bohrung 203 in der axialen Richtung x hin und her verschoben werden kann.
Das Ventilgehäuse 200 nach 3 kann - wie das Ventilgehäuse 100 nach 2 - gemeinsam mit einer Kanalplatte und einem Zwischenblech (vgl. 1) ein Bestandteil eines hydraulischen Steuergeräts 105 bilden und - wie im Zusammenhang mit 24 beschrieben - in einem Kraftfahrzeuggetriebe 106 angeordnet sein. Der durch 3 gezeigte Kolbenschieber 204 kann - ähnlich wie durch 1 gezeigt - durch eine nicht dargestellte Feder in einer Ausgangsstellung vorgespannt sein. Das Ventilgehäuse 200, die Kanäle 201 und 202, die zylindrische Bohrung 203, der Kolbenschieber 204 und - sofern vorhanden - die Feder bilden gemeinsam ein Ventil 209, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Wegeventil. Sofern das Ventilgehäuse 201 Teil eines Ventilblocks ist, können mehrere solcher Ventile in dem Ventilblock angeordnet sein. Durch Verschieben des Kolbenschiebers 204 in axialer Richtung x kann der Arbeitskanal 202 mit dem Druckzuflusskanal 201 verbunden und damit beispielsweise die Druckversorgung eines Schaltelements (z.B. einer Kupplung oder einer Bremse) des Automatikgetriebes 106, innerhalb welchem das hydraulische Steuergerät 205 verbaut sein kann (vgl. 24), durch den Arbeitskanal 202 bereitgestellt werden.
Das Ventilgehäuse 200 weist eine Steuerkante 210 am Ende des Druckzuflusskanals 201 auf. Die Steuerkante 14 ist eine schließende Kante, die den durch den Kolbenschieber 204 freigegebenen Öffnungsquerschnitt innerhalb des Druckzuflusskanals 201 oder die Überdeckung bestimmt. Die Steuerkante 210 umfasst eine Kreisringfläche 211, die sich orthogonal zur axialen Richtung x, d.h. in radialer Richtung r erstreckt. Die Kreisringfläche 211 schließt sich auf der Seite des Druckzufuhrkanals 201 unmittelbar an die zylindrische Bohrung 203 an, und zwar in einem rechten Winkel zu der zylindrischen Bohrung 203. An die Kreisringfläche 211 schließt sich wiederum eine zylindrische Innenumfangsfläche 212 an, die sich koaxial um eine Längsachse L des Kolbenschiebers 204 erstreckt. Die Kreisringfläche 211 und die zylindrische Innenumfangsfläche 212 bilden in axialer Richtung x gemeinsam eine radiale Stufe der Steuerkante 210. Die Kreisringfläche 211 und die zylindrische Innenumfangsfläche 212 können vollumfänglich ausgeführt sein, d.h. sie können sich über einen Winkelbereich von 360° an dem radial inneren Randabschnitt des Druckzuflusskanals 201 erstrecken. Die Herstellung mittels eines additiven Fertigungsverfahrens erfordert keine Ausformschräge (vgl. 1), sodass auch keine Nacharbeit an der Steuerkante 210 erforderlich ist, um Reaktionskräfte zu vermeiden.
Durch ein axiales Verschieben des Kolbenschiebers 204 im Bereich der Steuerkante 210 kann der Durchfluss bzw. der Druck im Arbeitskanal 202 gesteuert werden. In der durch 3 gezeigten ersten Stellung des Kolbenschiebers 204 gibt der Kolbenschieber 204 innerhalb des Druckkanals 201 zunächst lediglich einen Öffnungsquerschnitt frei, der in der radialen Richtung r durch die zylindrische Innenumfangsfläche 212 der Steuerkante 210 begrenzt ist. Wird der Kolbenschieber 204 weiter nach links bewegt, so kann der Kolbenschieber 204 in eine zweite Stellung bewegt werden, in welcher sich eine der Steuerkante 210 des Ventilgehäuses 200 zugeordnete Steuerkante 213 des Kolbenschiebers 204 in axialer Richtung x weiter links befindet als die linke Abschlusskante 214 der zylindrischen Innenumfangsfläche 212 der Steuerkante 210. Wenn sich der Kolbenschieber 204 in der zweiten Stellung befindet, gibt der Kolbenschieber 204 einen in der radialen Richtung r erweiterten Öffnungsquerschnitt frei. Die Ausführungsform der Steuerkante 210 nach 3 ermöglicht somit - ohne Nachbearbeitung der Steuerkante 210 - eine stufenweise Erhöhung des Drucks oder Volumenstroms.
4 zeigt, dass die Steuerkante 210 anstatt umlaufend in der gleichen Form ausgeführt zu sein, alternativ vier rotationssymmetrisch und um 90° in Umfangsrichtung U versetzte Feinsteuerkanten in Form von Feinsteuerkerben 301, 302, 303 und 304 aufweisen kann, die sich jeweils nur um einen kleinen Umfangsbereich bzw. Winkelbereich erstrecken, z.B. um weniger als 10°. Die Feinsteuerkerben 301, 302, 303 und 304 sind in dem Ausführungsbeispiel nach 4 gleich ausgeführt und weisen einen rechteckigen Querschnitt auf. In der axialen Richtung x können sich die Feinsteuerkerben 301, 302, 303 und 304 über die Länge der durch 3 gezeigten zylindrischen Innenumfangsfläche 212 der Steuerkante 210 erstrecken. In der radialen Richtung r können sich die Feinsteuerkerben 301, 302, 303 und 304 über die radiale Ausdehnung der durch 3 gezeigten Kreisringfläche 211 der Steuerkante 210 erstrecken.
5 zeigt, dass die Steuerkante 210 alternativ fünf in Umfangsrichtung U versetzte Feinsteuerkanten in Form von Feinsteuerkerben 305, 306, 307, 308 und 309 aufweisen kann, die nicht rotationssymmetrisch angeordnet sind. Die Feinsteuerkerben 305, 306, 307, 308 und 309 sind in dem Ausführungsbeispiel nach 5 unterschiedlich ausgeführt. So weist eine erste Feinsteuerkerbe 305 einen rechteckigen Querschnitt auf, eine zweite Feinsteuerkerbe 306 einen dreieckigen Querschnitt, eine dritte Feinsteuerkerbe 307 einen runden Querschnitt, eine vierte Feinsteuerkerbe 308 einen teilkreisförmigen Querschnitt und eine fünfte Feinsteuerkerbe 309 einen trapezförmigen Querschnitt. In der axialen Richtung x können sich die Feinsteuerkerben 305, 306, 307, 308 und 309 über die Länge der durch 3 gezeigten zylindrischen Innenumfangsfläche 212 der Steuerkante 210 erstrecken. In der radialen Richtung r erstrecken sich die Feinsteuerkerben 305, 306, 307, 308 und 309 unterschiedlich weit.
6 bis 14 zeigen weitere erfindungsgemäße Ventilgehäuse 400.1 bis 400.9, deren Aufbau im Wesentlichen denen der Ventilgehäuse 100 und 200 nach 2 bzw. 3 entspricht und die sich dadurch unterscheiden, dass die Höhe (d.h. die Erstreckung in radialer Richtung r) der jeweiligen Steuerkante 410.1 bis 410.9 - umlaufend (vgl. 2 und 3) oder als Feinsteuerkante (vgl. 4 und 5) ausgeführt - in axialer Richtung x variiert und je nach gewünschter Funktion unterschiedlich gestaltet ist. So verläuft die Steuerkante 410.1 nach 6 dreieckig bzw. als Abschrägung. Die Steuerkante 410.2 nach 7 verläuft kreisförmig. Die Steuerkante 410.3 nach 8 verläuft beidseitig stufenlos (tangential) als Exponentialfunktion bzw. Potenzfunktion. Die Steuerkante 410.4 nach 9 weist einen einseitig stufenlosen Übergang auf. Die Steuerkante 410.5 nach 10 weist einen vieleckigen Verlauf mit drei Kanten und einer Stufe 411 auf. Die Steuerkante 410.6 nach 11 weist einen vieleckigen Verlauf mit vier Kanten und einer Stufe 412 auf. Die Steuerkante 410.7 nach 12 weist einen rechteckigen Verlauf mit einer Stufe 413 auf.
Die Steuerkante 410.8 nach 13 weist einen trapezförmigen Verlauf auf, wobei dasjenige axiale Ende des Trapezes, welches als erstes den Querschnitt zu dem Druckzuflusskanal 401.8 freigibt, als eine scharfe Steuerkante ausgeführt ist (d.h. die Steuerkante verläuft in diesem Bereich orthogonal zur Längsachse L des Kolbens bzw. orthogonal zur axialen Richtung x). Die Steuerkante 410.9 nach 14 weist einen runden ersten Bereich auf, der einen einseitig stufenlosen Übergang bewirkt. Weiterhin umfasst die Steuerkante 410.9 eine scharfe Steuerkante (d.h. die Steuerkante verläuft orthogonal zur Längsachse L des Kolbens bzw. orthogonal zur axialen Richtung x) an demjenigen axialen Ende, welches als erstes den Querschnitt zu dem Druckzuflusskanal 401.9 freigibt, eine scharfe Steuerkante vorgesehen ist.
15 bis 23 zeigen gedachte Abwicklungen von Steuerkanten 300.1 bis 300. 9 mit Feinsteuerkerben/Feinsteuerkanten am Innenumfang eines erfindungsgemäßen Gehäuses (der Innenumfang bildet auch die zylindrische Bohrung), die in axialer Richtung x unterschiedliche Verläufe aufweisen. Dabei befindet sich jeweils links neben der betreffenden Steuerkante 300.1 bis 300.9 der Druckzulaufkanal 348.1 bis 348.9 und rechts daneben derjenige Teil des Ventilgehäuses 349.1 bis 349.9, welcher den betreffenden Druckzuflusskanal 348.1 bis 348.9 und die zylindrische Bohrung bildet bzw. begrenzt.
So verlaufen gemäß 15 vier gleiche Feinsteuerkerben/Feinsteuerkanten 310, 311, 312 und 313 in dreieckiger Form in axialer Richtung x. Dies bewirkt einen zunehmenden Öffnungsquerschnitt über den axialen Betätigungsweg x des Kolbenschiebers 104/204/404 (vgl. 2 bis 14). Die vier Feinsteuerkerben/Feinsteuerkanten 314, 315, 316 und 317 nach 16 verlaufen rechteckig in axialer Richtung x, was unstetige Übergänge für hohe Gradienten bewirkt. Die fünf Feinsteuerkerben/Feinsteuerkanten 318, 319, 320, 321 und 322 nach 17 weisen in axialer Richtung den Verlauf einer Exponentialfunktion bzw. einer Potenzfunktion auf. Dadurch entstehen stetige Übergänge mit einer kontinuierlichen Erhöhung des Öffnungsquerschnitts über dem axialen Betätigungsweg x des Kolbenschiebers 104/204/404 (vgl. 2 bis 14).
18 zeigt eine Feinsteuerkerbe/Feinsteuerkante 323 mit einem rechteckigen Verlauf in axialer Richtung x und eine Feinsteuerkerbe/Feinsteuerkante 324 mit dreieckigem Verlauf in axialer Richtung x. Dadurch entsteht eine Misch- und Verteilvariante mit einer unregelmäßigen Verteilung um den Umfang. 19 zeigt zwei in axialer Richtung x dreieckig verlaufende Feinsteuerkerben/Feinsteuerkanten 325 und 326 mit einer ersten Größe und zwei in axialer Richtung x ebenfalls dreieckig verlaufende Feinsteuerkerben/Feinsteuerkanten 327 und 328 mit einer zweiten Größe. Die zweite Größe übersteigt die erste Größe sowohl in Umfangsrichtung U als auch in axialer Richtung x. Die unterschiedlichen Ausprägungsgrößen (axiale Tiefe) ermöglicht eine sequenzielle Zuschaltung der Feinsteuerkerben. Dabei erfolgt die Zuschaltung in Stufen über dem axialen Betätigungsweg x des Kolbenschiebers 104/204/404 (vgl. 2 bis 14).
20 bis 23 zeigen Plateaus 333, 338 343 und 347 in den Feinsteuerkanten. Dadurch können etwaige Schmutzpartikel toleriert werden, die sich im Bereich der Feinsteuerkanten befinden und - ohne Plateau - eine Freigabe des Öffnungsquerschnitts erschweren könnten.
Gemäß 20 verlaufen vier gleiche Feinsteuerkerben/Feinsteuerkanten 329, 330, 331 und 332 trapezförmig in axialer Richtung x. Die Flanken der Trapeze 329 bis 332 bewirken einen zunehmenden Öffnungsquerschnitt über den axialen Betätigungsweg x des Kolbenschiebers 104/204/404 (vgl. 2 bis 14). Das jeweilige Plateau 333 der Trapeze 329 bis 333 bewirkt dabei einen „breiten“ Öffnungsbeginn. Die Plateaus 333 verlaufen orthogonal zur axialen Richtung x und geben im Bereich der jeweiligen Feinsteuerkerbe/Feinsteuerkante 329, 330, 331 und 332 sofort einen relativ großen Öffnungsquerschnitt in der Druckzufuhrleitung frei, z.B. im Vergleich zu einem dreieckigen Verlauf der Feinsteuerkerben (vgl. 15), die am Anfang lediglich punktuell einen Öffnungsquerschnitt freigeben.
Gemäß 21 verlaufen vier gleiche Feinsteuerkerben/Feinsteuerkanten 334, 335, 336 und 337 in einer Mischform aus Trapez und Rechteck in axialer Richtung x. Die schräg verlaufenden Flanken der Trapeze bewirken einen zunehmenden Öffnungsquerschnitt über den axialen Betätigungsweg x des Kolbenschiebers 104/204/404 (vgl. 2 bis 14). Das jeweilige Plateau 338 der rechteckigen Form bewirkt einen „breiten“ Öffnungsbeginn zu Beginn der Freigabe des Öffnungsquerschnitts. Die Plateaus 338 verlaufen orthogonal zur axialen Richtung x und geben im Bereich der jeweiligen Feinsteuerkerbe/Feinsteuerkante 334, 335, 336 und 337 sofort einen relativ großen Öffnungsquerschnitt in der Druckzufuhrleitung frei, z.B. im Vergleich zu einem dreieckigen Verlauf der Feinsteuerkerben (vgl. 15), die am Anfang lediglich punktuell einen Öffnungsquerschnitt freigeben.
Gemäß 22 verlaufen vier gleiche Feinsteuerkerben/Feinsteuerkanten 339, 340, 341 und 342 in einer Mischform aus Exponential-/Potenzfunktion und Rechteck in axialer Richtung x. Die Rundungen der Trapeze Exponential-/Potenzfunktion bewirken eine kontinuierliche Verbreiterung des Öffnungsquerschnitts über den axialen Betätigungsweg x des Kolbenschiebers 104/204/404 (vgl. 2 bis 14). Das jeweilige Plateau 343 der rechteckigen Form bewirkt einen „breiten“ Öffnungsbeginn zu Beginn der Freigabe des Öffnungsquerschnitts. Die Plateaus 343 verlaufen orthogonal zur axialen Richtung x und geben im Bereich der jeweiligen Feinsteuerkerbe/Feinsteuerkante 339, 340, 341 und 342 sofort einen relativ großen Öffnungsquerschnitt in der Druckzufuhrleitung frei, z.B. im Vergleich zu einem dreieckigen Verlauf der Feinsteuerkerben (vgl. 15), die am Anfang lediglich punktuell einen Öffnungsquerschnitt freigeben.
Die Ausführungsformen nach 21 und 22 bewirken, dass sich der breite Öffnungsbeginn nur einseitig über den Weg erweitert. Weiterhin können Umkehrungen und Spiegelungen der dargestellten Formen realisiert werden, um Reaktionskräfte auszugleichen.
Gemäß 23 verlaufen drei gleiche Feinsteuerkerben/Feinsteuerkanten 344, 345 und 346 in Form einer Exponential-/Potenzfunktion mit einem Plateau 347 in axialer Richtung x. Die Rundungen der Trapeze Exponential-/Potenzfunktion bewirken eine kontinuierliche Verbreiterung des Öffnungsquerschnitts über den axialen Betätigungsweg x des Kolbenschiebers 104/204/404 (vgl. 2 bis 14). Das jeweilige Plateau 347 bewirkt einen „breiten“ Öffnungsbeginn zu Beginn der Freigabe des Öffnungsquerschnitts. Die Plateaus 347 verlaufen orthogonal zur axialen Richtung x und geben im Bereich der jeweiligen Feinsteuerkerbe/Feinsteuerkante 344, 345 und 346 sofort einen relativ großen Öffnungsquerschnitt in der Druckzufuhrleitung frei, z.B. im Vergleich zu einem dreieckigen Verlauf der Feinsteuerkerben (vgl. 15), die am Anfang lediglich punktuell einen Öffnungsquerschnitt freigeben.
Bezugszeichenliste

L: Längsachse
r: radiale Richtung
U: Umfangsrichtung
x: axiale Richtung
1: hydraulisches Steuergerät
2: Kanalplatte
3: Zwischenblech
4: Ventilgehäuse
5: Druckzuflusskanal
6: Arbeitskanal
7: Entlüftungskanal
8: zylindrische Bohrung
9: Kolbenschieber
10: Feder
11: Ventil
12: Kanal
13: Ventilblock
14: Steuerkante
15: Ausformschräge
100: Ventilgehäuse
101: Druckzuflusskanal
102: Arbeitskanal
103: zylindrische Bohrung
104: Kolbenschieber
105: hydraulisches Steuergerät
106: Kraftfahrzeuggetriebe
107: Kraftfahrzeug
108: Motor
109: Wegeventil
110: Steuerkante
111: Kolben
200: Ventilgehäuse
201: Druckzuflusskanal
202: Arbeitskanal
203: zylindrische Bohrung
204: Kolbenschieber
209: Wegeventil
210: Steuerkante
211: Kreisringfläche
212: zylindrische Innenumfangsfläche
213: Steuerkante Kolbenschieber
214: Abschlusskante der zylindrischen Innenumfangsfläche
300.1: Steuerkante
300.2: Steuerkante
300.3: Steuerkante
300.4: Steuerkante
300.5: Steuerkante
300.6: Steuerkante
300.7: Steuerkante
300.8: Steuerkante
300.9: Steuerkante
301: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit rechteckigem Querschnitt
302: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit rechteckigem Querschnitt
303: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit rechteckigem Querschnitt
304: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit rechteckigem Querschnitt
305: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit rechteckigem Querschnitt
306: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit dreieckigem Querschnitt
307: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit rundem Querschnitt
308: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit teilkreisförmigem Querschnitt
308: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit trapezförmigem Querschnitt
310: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit dreieckigem Querschnitt
311: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit dreieckigem Querschnitt
312: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit dreieckigem Querschnitt
313: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit dreieckigem Querschnitt
314: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit rechteckigem Querschnitt
315: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit rechteckigem Querschnitt
316: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit rechteckigem Querschnitt
317: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit rechteckigem Querschnitt
318: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit exponentiellem Verlauf
319: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit exponentiellem Verlauf
320: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit exponentiellem Verlauf
321: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit exponentiellem Verlauf
322: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit exponentiellem Verlauf
318: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit exponentiellem Verlauf
323: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit rechteckigem Querschnitt
324: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit dreieckigem Querschnitt
325: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit dreieckigem Querschnitt
326: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit dreieckigem Querschnitt
327: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit dreieckigem Querschnitt
328: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit dreieckigem Querschnitt
329: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit trapezförmigem Querschnitt
330: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit trapezförmigem Querschnitt
331: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit trapezförmigem Querschnitt
332: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit trapezförmigem Querschnitt
333: Plateau
334: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit trapez-/rechteckförmigem Querschnitt
335: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit trapez-/rechteckförmigem Querschnitt
336: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit trapez-/rechteckförmigem Querschnitt
337: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit trapez-/rechteckförmigem Querschnitt
338: Plateau
339: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit rundem und rechteckförmigem Querschnitt
340: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit rundem und rechteckförmigem Querschnitt
341: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit rundem und rechteckförmigem Querschnitt
342: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit rundem und rechteckförmigem Querschnitt
343: Plateau
344: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit rundem Querschnitt mit Plateau
345: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit rundem Querschnitt mit Plateau
346: Feinsteuerkante/Feinsteuerkerbe mit rundem Querschnitt mit Plateau
347: Plateau
348.1: Druckzuflusskanal
348.2: Druckzuflusskanal
348.3: Druckzuflusskanal
348.4: Druckzuflusskanal
348.5: Druckzuflusskanal
348.6: Druckzuflusskanal
348.7: Druckzuflusskanal
348.8: Druckzuflusskanal
348.9: Druckzuflusskanal
349.1: Gehäuse
349.2: Gehäuse
349.3: Gehäuse
349.4: Gehäuse
349.5: Gehäuse
349.6: Gehäuse
349.7: Gehäuse
349.8: Gehäuse
349.9: Gehäuse
400.1: Ventilgehäuse
400.2: Ventilgehäuse
400.3: Ventilgehäuse
400.4: Ventilgehäuse
400.5: Ventilgehäuse
400.6: Ventilgehäuse
400.7: Ventilgehäuse
400.8: Ventilgehäuse
400.9: Ventilgehäuse
401.1: Druckzuflusskanal
401.2: Druckzuflusskanal
401.3: Druckzuflusskanal
401.4: Druckzuflusskanal
401.5: Druckzuflusskanal
401.6: Druckzuflusskanal
401.7: Druckzuflusskanal
401.8: Druckzuflusskanal
401.9: Druckzuflusskanal
403: zylindrische Bohrung
404: Kolbenschieber
410.1: Steuerkante
410.2: Steuerkante
410.3: Steuerkante
410.4: Steuerkante
410.5: Steuerkante
410.6: Steuerkante
410.7: Steuerkante
410.8: Steuerkante
410.9: Steuerkante
411: radiale Stufe
412: radiale Stufe
413: radiale Stufe

Claims

Gehäuse (100; 200; 349.1 bis 349.9; 400.1 bis 400.9) für ein Ventil (109; 209), das Gehäuse (100; 200; 349.1 bis 349.9; 400.1 bis 400.9) umfassend - eine zylindrische Bohrung (103; 203; 403) zur Führung eines Kolbenschiebers (104; 204; 404) in axialer Richtung (x), - einen Druckzuflusskanal (101: 201; 348.1 - 348.9; 401.1 - 401.9), über welchen der zylindrischen Bohrung (103; 203; 403) ein unter Druck stehendes Arbeitsmedium zugeführt werden kann, - eine Steuerkante (110; 210; 300.1 - 300.9; 410.1 - 410.9), wobei - die Steuerkante (110; 210; 300.1 - 300.9; 410.1 - 410.9) an einem radial inneren Endabschnitt des Druckzuflusskanals (101: 201; 348.1 - 348.9; 401.1 - 401.9) angeordnet ist, sodass der Druckzuflusskanal (101: 201; 348.1 - 348.9; 401.1 - 401.9) im Bereich der Steuerkante (110; 210; 300.1 - 300.9; 410.1 - 410.9) in die zylindrische Bohrung (103; 203; 403) übergeht, - das Gehäuse (100; 200; 349.1 - 349.9; 400.1 - 400.9) mittels der Steuerkante (110; 210; 300.1 - 300.9; 410.1 - 410.9) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einer Stellung des Kolbenschiebers (104; 204; 404) innerhalb der zylindrischen Bohrung (103; 203; 403) einen Öffnungsquerschnitt im Druckzuflusskanal (101: 201; 348.1 - 348.9; 401.1 - 401.9) zu bestimmen, und - das Gehäuse (100; 200; 349.1 - 349.9; 400.1 - 400.9) durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt ist.
Gehäuse (100; 200; 400.1 - 400.9) nach Anspruch 1, wobei die Steuerkante (110; 210; 410.1 - 410.9) in gleicher Form 360° um die zylindrische Bohrung (103; 203; 403) verläuft.
Gehäuse (200; 400.5; 400.5 - 400.7) nach Anspruch 2, wobei die Steuerkante (210; 410.5; 410.6; 410.7) in axialer Richtung (x) eine radiale Stufe (211; 212; 411; 412; 413) aufweist.
Gehäuse (100; 200; 349.1 - 349.9; 400.1 - 400.9) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei - die Steuerkante (306 - 309; 300.1; 300.3 - 300.9; 410.1 - 410.6; 408; 409) derart geformt ist, dass bei einer Verschiebung des Kolbenschiebers (104; 204; 404) in axialer Richtung (x) ein Übergang des Öffnungsquerschnitts im Bereich der Steuerkante (306 - 309; 300.1; 300.3 - 300.9; 410.1 - 410.6; 408; 409) stetig erfolgt oder - die Steuerkante (110; 210; 301 - 305; 300.2; 300.4; 300.6 - 300.9; 410. 6 - 410.9) derart geformt ist, dass bei einer Verschiebung des Kolbenschiebers (104; 204; 404) in axialer Richtung (x) ein Übergang des Öffnungsquerschnitts im Bereich der Steuerkante (110; 210; 301 - 305; 300.2; 300.4; 300.6 - 300.9; 410. 6 - 410.9) unstetig erfolgt.
Gehäuse (200; 349.1 - 349.9; 400.1 - 400.9) nach Anspruch 1, wobei die Steuerkante (210; 300.1 - 300.9; 410.1 - 410.9) eine Feinsteuerkante (301 bis 309; 310 - 313; 314 - 317; 318 - 322; 323, 324; 325 - 328; 329 - 332; 334 - 337; 339 - 342; 344 - 346; 410.1 - 410.9) bildet.
Gehäuse (200; 349.1 bis 349.9; 400.1 bis 400.9) nach Anspruch 5, wobei die Feinsteuerkante (210) wenigstens zwei Feinsteuerkerben (301 bis 309; 310 - 313; 314 - 317; 318 - 322; 323, 324; 325 - 328; 329 - 332; 334 - 337; 339 - 342; 344 - 346; 410.1 - 410.9) umfasst, die in Umfangsrichtung (U) voneinander beabstandet sind.
Gehäuse (200; 349.1 bis 349.9; 400.1 bis 400.9) nach Anspruch 6, wobei die Feinsteuerkerben (301 bis 304; 310 - 313; 314 - 317; 318 - 322; 323, 324; 325 - 328; 329 - 332; 334 - 337; 339 - 342; 344 - 346; 410.1 - 410.9) rotationssymmetrisch zueinander angeordnet sind.
Gehäuse (200; 349.1 bis 349.9; 400.1 bis 400.9) nach Anspruch 6 oder 7, wobei wenigstens eine der Feinsteuerkerben (301 bis 309; 310 - 313; 314 - 317; 318 - 322; 323, 324; 325 - 328; 329 - 332; 334 - 337; 339 - 342; 344 - 346; 410.1 - 410.9) die Form - eines Dreiecks (306; 310 - 313; 324; 325 - 328; 410.1) oder - eines Rechtecks (301 bis 305; 314 - 317; 323; 410.7) oder - eines Kreises oder einer Exponentialfunktion oder einer Potenzfunktion (308; 410.2; 410.3; 410.4; 410.9) oder - eines Trapezes (309; 410.8; 329 - 332) aufweist.
Gehäuse (349.1; 349.3 - 349.9; 400.1 - 400.9) nach Anspruch 8, wobei sich die Breite wenigstens einer der Feinsteuerkerben (310 - 313; 318 - 322; 324; 325 - 328; 329 - 332; 334 - 337; 339 - 342; 344 - 346; 410.1 - 410.9) in axialer Richtung (x) verändert.
Gehäuse (349.6 - 349.9) nach 9, wobei die wenigstens eine Feinsteuerkerbe (329 bis 332; 334 bis 337; 339 bis 342; 344 bis 346) an einem axialen Ende ein sich in Umfangsrichtung (U) erstreckendes Plateau (333; 338; 343; 347) bildet, das bei einer Verschiebung des Kolbenschiebers (104; 204; 404) in axialer Richtung (x) einen Anfangs-Öffnungsquerschnitt freigibt, der proportional zur Breite des Plateaus (333; 338; 343; 347) ist.
Gehäuse (200; 349.1 - 349.9; 400.1 - 400.9) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei sich die radiale Erstreckung wenigstens einer der Feinsteuerkerben (410.1 - 410.9) in axialer Richtung (x) verändert.
Ventil (109; 209) umfassend ein Gehäuse (100; 200; 349.1 - 349.9; 400.1 - 400.9) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Ventil (109; 209) ein Hydraulikventil oder ein Pneumatikventil ist.
Hydraulisches Steuergerät (105; 205) für ein Kraftfahrzeuggetriebe (106), das hydraulische Steuergerät (105; 205) umfassend ein Gehäuse (100; 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
Kraftfahrzeuggetriebe (106) umfassend ein hydraulisches Steuergerät (105; 205) nach Anspruch 13.
Kraftfahrzeug (107) umfassend ein Kraftfahrzeuggetriebe (106) nach Anspruch 14.