DE10215939C1 - Elektromagnetisches Hydtaulikventil, insbesondere Proportionalventil zur Steuerung einer Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, sowie Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Elektromagnetisches Hydtaulikventil, insbesondere Proportionalventil zur Steuerung einer Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, sowie Verfahren zu dessen Herstellung

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DE10215939C1 DE2002115939 DE10215939A DE10215939C1 DE 10215939 C1 DE10215939 C1 DE 10215939C1 DE 2002115939 DE2002115939 DE 2002115939 DE 10215939 A DE10215939 A DE 10215939A DE 10215939 C1 DE10215939 C1 DE 10215939C1
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Klaus Daut
Eduard Golovatai-Schmidt
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INA Schaeffler KG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Hydraulikventil (1), welches im Wesentlichen aus einem Elektromagnet (2) mit einem Magnetanker (3) und aus einem Ventilgehäuse (4) mit einer Axialbohrung (5) und einem darin aufgenommenen Steuerkolben (6) besteht. Das Ventilgehäuse (4) weist mehrere Ringnuten (8, 9, 10) auf, in die jeweils mehrere, in die Axialbohrung (5) mündende Radialöffnungen (11, 12, 13) eingearbeitet sind, über die das Hydraulikvenil (1) mit einem Druckanschluss (P), einem Tankanschluss (T) und zwei Verbraucheranschlüssen (A, B) in Fluidverbindung steht. Der Steuerkolben (6) steht mit dem Magnetanker (3) des Elektromagneten (2) in Kraftübertragungsverbindung und weist zwei ringförmige Steuerabschnitte (14, 15) auf, die durch Axialverschiebung des Steuerkolbens (6) den Druckanschluss (P) und den Tankanschluss (T) wahlweise mit einem der Verbraucheranschlüsse (A, B) verbinden. DOLLAR A Erfindungsgemäß sind die Radialöffnungen (11, 12, 13) im Ventilgehäuse (4) als im Querschnitt viereckig geformte Fester ausgebildet, deren von den Steuerabschnitten (14, 15) des Steuerkolbens (6) freigegebene Querschnittsfläche kreisringsegmentförmig ausgebildet und derart veränderlich ist, dass der Durchfluß durch die Radialöffnungen (11, 12, 13) in allen Stellungen des Steuerkolbens (6) linear zur jeweiligen Stellung des Magnetankers (3) des Elektromagneten (2) ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Hydraulikventil nach den Merk­ malen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu dessen Her­ stellung, und sie ist insbesondere vorteilhaft an Proportionalventilen zur Steue­ rung einer Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegen­ über einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine realisierbar.
Hintergrund der Erfindung
Durch die DE 198 53 670 A1 ist ein gattungsbildendes Proportionalventil zur Steuerung einer Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle ge­ genüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine bekannt, welches im We­ sentlichen aus einem hohlzylindrischen Elektromagneten mit einem in diesem axial beweglichen Magnetanker und aus einem zylindrischen Ventilgehäuse mit einer Axialbohrung und einen darin aufgenommenen Steuerkolben besteht. Der als Hohlkolben ausgebildete Steuerkolben steht dabei mit dem Magnetanker des Elektromagneten über eine Stößelstange derart in Wirkverbindung, dass die bei einer Bestromung des Elektromagneten den Magnetanker axial bewe­ gende Magnetkraft auf den Steuerkolben übertragen wird und diesen in der durchgehenden Axialbohrung des Ventilgehäuses gegen die Kraft einer Druckfeder axial verschiebt. Darüber hinaus weist das Ventilgehäuse an sei­ nem Umfang drei axial zueinander beabstandete Ringnuten auf, in die jeweils mehrere gleichmäßig umfangsverteilt angeordnete Radialbohrungen eingear­ beitet sind, die in die Axialbohrung des Ventilgehäuses münden. Über diese Radialbohrungen sowie über die einseitig offene Bohrung im Ventilgehäuse steht das Proportionalventil mit einem Druckanschluss, einem Tankanschluss und zwei Verbraucheranschlüssen in Fluidverbindung, über die der Zu- und Abfluss des Hydraulikmittels zu und von den Druckkammern der Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle geregelt wird. Die jeweilige Durchflussmenge wird dabei durch zwei ringförmige Steuerabschnitte an den Enden des Steuerkolbens geregelt, die je nach Bestromung des Elektroma­ gneten und der davon abhängigen Axialstellung des Steuerkolbens einen Teil der Öffnungsquerschnitte der Radialbohrungen der Verbraucheranschlüsse freigeben und somit den Druckanschluss und den Tankanschluss wahlweise mit einem der Verbraucheranschlüsse verbinden. Gleichzeitig bilden die Steu­ erabschnitte des Steuerkolbens und die jeweils zwischen den einzelnen Ra­ dialbohrungen jedes Verbraucheranschlusses entstehenden Zwischenstege des Ventilgehäuses die Führung des Steuerkolbens innerhalb der Axialboh­ rung des Ventilgehäuses, mit der ein Verklemmen des Steuerkolbens bei des­ sen Axialverschiebung vermieden wird.
Derart ausgebildete Proportionalventile weisen zweifellos den Vorteil auf, dass die Steuerabschnitte des Steuerkolbens zugleich dessen Führungsflächen in der Axialbohrung des Ventilgehäuses sind und dass somit sowohl der Steuer­ kolben als auch das Ventilgehäuse eine relativ kurze Baulänge aufweisen. Dem steht jedoch der Nachteil gegenüber, dass zumindest die zu den Verbrau­ cheranschlüssen gehörenden Radialbohrungen im Ventilgehäuse aufgrund ihrer insgesamt relativen kleinen Öffnungsquerschnittsfläche nur einen niedri­ gen Durchfluss an Hydraulikmittel durch das Ventil ermöglichen und das zu dem aufgrund der halbrunden Öffnungsquerschnittsformen dieser Radialboh­ rungen der Durchfluss des Hydraulikmittels durch das Ventil in den einzelnen Stellungen des Steuerkolbens nicht linear zur jeweiligen Stellung des Magne­ tankers des Elektromagneten ist. Beim Einsatz eines solchen Proportionalven­ tils zur Steuerung einer Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nocken­ welle hat dies zum einen zur Folge, dass das Ventil einen großen internen hy­ draulischen Widerstand aufweist, der sich durch einen hohen Druckabfall an den Verbraucheranschlüssen äußert und zumindest bei Vorrichtungen mit ei­ nem relativ großen Schluckvolumen zur Folge hat, dass deren maximale Ver­ stellgeschwindigkeit unter einem zulässigen Mindestwert liegt. Zum anderen bewirkt der nicht lineare Durchfluss durch das Ventil, dass der für einen schnellen Verstellvorgang notwendige Verstelldruck erst relativ spät in den jeweiligen Druckkammern der Vorrichtung anliegt, da die geraden Steuerab­ schnitte des Steuerkolbens die runden Radialbohrungen der Verbraucheran­ schlüsse zunächst nur am Bohrungsrand mit einem minimalen Öffnungsquer­ schnitt öffnen, bevor mit der weiteren Axialbewegung des Steuerkolbens der Öffnungsquerschnitt immer größer und erst in einer Endstellung der notwendi­ ge Verstelldruck erreicht wird. Darüber hinaus haben sich die Radialbohrungen im Ventilgehäuse auch in fertigungstechnischer Hinsicht als nachteilig erwie­ sen, da das exakte Bohren der Radialbohrungen sehr zeitaufwändig und ko­ stenintensiv ist und zudem aufwändige Nacharbeiten zur Beseitigung von Spä­ nen und Graten erfordert.
Zur Vermeidung dieser Nachteile sind jedoch bereits eine Vielzahl von Lösun­ gen bekannt, bei denen das Proportionalventil, ähnlich wie bei der in der DE 100 51 614 A1 offenbarten Lösung, im Ventilgehäuse einen Steuerkolben auf­ weist, der auf den Ringflächen zweier zusätzlicher, an den Enden des Steuer­ kolbens angeordneter Führungszapfen in der Axialbohrung geführt wird. Diese zusätzlichen Führungszapfen am Steuerkolben ermöglichen es, dass die Steu­ erabschnitte des Steuerkolbens keinerlei Führungsfunktion mehr übernehmen müssen und somit frei gegenüber zwei umlaufenden Ringnuten in der Axialboh­ rung des Ventilgehäuses angeordnet werden können. Diese Ringnuten werden jeweils von zwei Ringstegen seitlich begrenzt und sind durch jeweils eine groß­ flächige einseitige Radialöffnung im Ventilgehäuse mit den Verbraucheran­ schlüssen verbunden. Die Ringstege dieser Ringnuten stehen dabei mit den Steuerabschnitten des Steuerkolbens derart in Wirkverbindung, dass je nach Bestromung des Elektromagneten und der damit verbundenen Axialstellung des Steuerkolbens ein komplett kreisringförmiger Öffnungsquerschnitt zu den Ringnuten freigegeben und somit der Druckanschluss und der Tankanschluss wahlweise mit einem der Verbraucheranschlüsse verbunden wird.
Der Vorteil eines derart ausgebildeten Proportionalventils besteht demzufolge vor allem in der in jeder Stellung des Steuerkolbens relativ großen, kreisring­ förmigen Öffnungsquerschnittsfläche, die einen hohen und zudem linear zur Stellung des Magnetankers des Elektromagneten ausgebildeten Durchfluss des Hydraulikmittels durch das Ventil ermöglicht und somit schnelle Verstell­ vorgänge bei einer Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gewährleistet. Als Nachteil muss hierbei jedoch in Kauf genommen werden, dass der Steuerkolben durch die zusätzlichen Führungszapfen eine relativ große Baulänge aufweist und somit ein entsprechend lang ausgeführtes Ven­ tilgehäuse sowie entsprechend tiefe Einsteckbohrungen für das Ventil Erfor­ dert. Durch die einseitig ausgerichteten Radialöffnungen im Ventilgehäuse sowohl zu den Verbraucheranschlüssen als auch zum Druckanschluss und zum Tankanschluss erfordert ein solches Proportionalventil darüber hinaus eine exakte Einbauausrichtung und ist somit nur bei entsprechend angeordne­ ten Anschlussleitungen einsetzbar.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisches Hydraulikventil, insbesondere Proportionalventil zur Steuerung einer Vorrich­ tung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbel­ welle einer Brennkraftmaschine, zu konzipieren, welches bei einfacher und kostengünstiger Herstellung die Vorteile bekannter Proportionalventile in sich vereint und bei kurzer Baulänge des Ventilgehäuse sowie des Steuerkolbens große Öffnungsquerschnittsflächen an den Radialöffnungen aufweist sowie einen hohen und linearen zur Stellung des Magnetankers des Elektromagneten ausgebildeten Durchfluss des Hydraulikmittels durch das Ventil ermöglicht.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird bei einem elektromagnetischen Hydraulikventil nach dem Oberbegriffs des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die an die Axialbohrung des Ventilgehäuses mündenden Radialöffnungen als im Quer­ schnitt weitestgehend viereckig geformte Fenster ausgebildet sind, deren von den Steuerabschnitten des Steuerkolbens freigegebene Querschnittsfläche kreisringsegmentförmig ausgebildet und durch Axialverschiebung des Steuer­ kolbens derart veränderlich ist, dass der Durchfluss durch die Radialöffnungen in allen Stellungen des Steuerkolbens linear zur jeweiligen Stellung des Ma­ gnetankers des Elektromagneten ist.
In zweckmäßiger Weiterbildung des erfindungsgemäß ausgebildeten elektro­ magnetischen Hydraulikventils weisen die als viereckige Fenster ausgebildeten Radialöffnungen dabei bevorzugt einen rechteckigen Öffnungsquerschnitt auf, deren längere Axialkanten sich in Umfangsrichtung des Ventilgehäuses er­ strecken und parallel zu den Steuerabschnitten des Steuerkolbens angeordnet sind. Der Abstand der Axialkanten der Radialöffnungen zueinander entspricht dabei der Breite der Steuerabschnitte, so dass die rechteckigen Radialöffnun­ gen der Verbraucheranschlüsse in einer Mittelstellung des Steuerkolbens auch vollständig geschlossen werden können.
Hinsichtlich der Länge der einzelnen Radialöffnungen mit rechteckigem Öff­ nungsquerschnitt hat es sich in weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäß ausgebildeten elektromagnetischen Hydraulikventils als vorteilhaft erwiesen, diese derart festzulegen, dass in jeder Ringnut des Ventilgehäuses nur drei solcher Radialöffnungen gleichmäßig umfangsverteilt auf einer gemeinsamen Längsachse angeordnet sind. Dadurch entstehen bei Axialverschiebung des Steuerkolbens an den Radialöffnungen der Verbraucheranschlüsse in er­ wünschter Weise relativ große kreisringsegmentförmige Öffnungsquerschnitts­ flächen, die den internen hydraulischen Widerstand des Ventils wesentlich verringern und große Durchflüsse an Hydraulikmittel durch das Ventil ermögli­ chen. Gleichzeitig ist bei einer solchen Ausbildung sichergestellt, dass der Steuerkolben des Ventils durch seine Steuerabschnitte auf den drei jeweils zwischen den Radialöffnungen der Verbraucheranschlüsse verbleibenden rechteckigen Zwischenstegen verklemmungsfrei geführt wird.
In alternativer Ausführung des erfindungsgemäß ausgebildeten Hydraulikven­ tils ist es natürlich auch möglich, die als viereckige Fenster ausgebildeten Ra­ dialöffnungen nur quadratisch auszubilden und in jeder Ringnut des Ventilge­ häuses mehr als drei dieser Radialöffnungen anzuordnen, wenn sich dies als notwendig oder hinsichtlich des Durchflusses als ausreichend erweist. Auch eine unterschiedliche Anzahl an Radialöffnungen an den Verbraucheran­ schlüssen gegenüber den Radialöffnungen zum Druck- oder Tankanschluss des Ventils und/oder auch eine unterschiedliche Querschnittsform zwischen der Radialöffnungen der Verbraucheranschlüsse und den Radialöffnungen des Druck- oder Tankanschlusses des Ventils sind denkbar. Ebenso ist es bei rechteckiger Ausbildung aller Radialöffnungen möglich, in jeder Ringnut weni­ ger oder auch mehr als drei Radialöffnungen anzuordnen oder die Anzahl und die Querschnittsform zwischen den Verbraucheranschlüssen und dem Druck- oder Tankanschluss zu variieren, wobei zumindest an den Verbraucheran­ schlüssen gleiche Gesamtöffnungsquerschnitte anzustreben sind und eine ausreichende Führung für den Steuerkolben vorhanden sein muss.
Bei der bevorzugten Verwendung eines Leicht- oder Buntmetalls für das Ven­ tilgehäuse wird es als Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäß ausge­ bildeten Hydraulikventils schließlich noch vorgeschlagen, dass die Radialöff­ nungen im Ventilgehäuse bei einer Anzahl bis zu drei Fenstern je Ringnut durch sogenanntes Mehrkantschlagen auf einer Drehmaschine eingearbeitet werden. Bei diesem, der Fachwelt an sich zur Herstellung geradzahliger Au­ ßenflächen, wie Schlüssel-, Vierkant- oder Sechskantflächen, am Umfang ei­ nes rotierenden Werkstückes bekannten Verfahren wird ein achsparallel zum Ventilgehäuse in gleicher Drehrichtung rotierender Messerkopf mit drei im Ab­ stand der Ringnuten axial nebeneinander angeordneten Messern verwendet, die jeweils eine viereckige Schneidengeometrie aufweisen und mit denen sämtliche Radialöffnungen in allen drei Ringnuten des Ventilgehäuses in einem Arbeitsgang hergestellt werden. Das Drehzahlverhältnis zwischen der Messer­ kopfwelle und der Drehmaschinenspindel beträgt dabei entsprechend der An­ zahl der Radialöffnungen je Ringnut zwischen 3 : 1 und 1 : 1, dass heißt, bei einer Radialöffnung je Ringnut 1 : 1, bei zwei Radialöffnungen je Ringnut 2 : 1 und bei drei Radialöffnungen je Ringnut 3 : 1. Sollten es die Umfangsfläche des Ventil­ gehäuses und/oder die jeweils verbleibende Stegbreite zwischen den Ra­ dialöffnungen zulassen, ist es auch möglich, durch andere Drehzahlverhältnis­ se zwischen der Messerkopfwelle und der Drehmaschinenspindel und/oder durch eine veränderte Messerzahl je Ringnut mehr oder weniger als drei Ra­ dialöffnungen je Ringnut mit diesem Verfahren herzustellen. Als alternative Herstellungsverfahren für das Ventilgehäuse des erfindungsgemäß ausgebil­ deten Hydraulikventils bieten sich darüber hinaus das Fräsen der rechteckigen Radialöffnungen mit einem Scheibenfräser oder die Herstellung des Ventilge­ häuses mit sämtlichen Innen- und Außenkonturen durch Aluminium- Druckgießen an, wobei sich jedoch das neuartig angewendete Mehrkantschla­ gen der Radialöffnungen als am kostengünstigsten erwiesen hat.
Das erfindungsgemäß ausgebildete elektromagnetische Hydraulikventil, insbe­ sondere Proportionalventil zur Steuerung einer Vorrichtung zur Drehwinkelver­ stellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftma­ schine, weist somit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Hy­ draulikventilen den Vorteil auf, dass dessen Ventilgehäuse durch den ohne zusätzlichen Führungen ausgebildeten kurzen Steuerkolben eine kurze Bau­ länge aufweist, wobei durch die rechteckigen Radialöffnungen in den Ringnu­ ten des Ventilgehäuses dennoch eine sichere Führungen des Steuerkolbens auf den dazwischen verbleibenden Zwischenstegen sowie relativ große Öff­ nungsquerschnitte zu den Verbraucherleitungen gewährleistet sind. Durch die erfindungsgemäße rechteckige Querschnittsform der Radialöffnungen ist somit ein Durchfluss des Hydraulikmittels durch das Ventil möglich, der annähernd die Werte von Proportionalventilen mit zusätzlicher Kolbenführung erreicht. Gleichzeitig sind die rechteckigen Radialöffnungen auch ursächlich dafür, dass der Durchfluss des Hydraulikmittels durch das Ventil als Ausgangsgröße nun­ mehr in jeder Stellung des Steuerkolben linear bzw. proportional zur jeweiligen Eingangsgröße wie der die Stellung des Magnetankers bestimmenden Be­ stromung des Elektromagneten ist. Beim Einsatz des erfindungsgemäß ausge­ bildeten Proportionalventils zur Steuerung einer Vorrichtung zur Drehwinkel­ verstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraft­ maschine hat dies den Vorteil, dass das Ventil nur einen kleinen internen hy­ draulischen Widerstand aufweist und die Vorrichtung dadurch einen schnellen Druckaufbau in ihren Druckkammern und somit hohe Verstellgeschwindigkeiten aufweist. Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des elektro­ magnetischen Hydraulikventils ist es darüber hinaus auch möglich, die Ferti­ gung des Ventilgehäuses mit den rechteckigen Radialöffnungen ohne aufwen­ dige Nacharbeiten äußerst kostengünstig und effektiv zu gestalten und somit die Gesamtherstellungskosten des Hydraulikventils zu senken.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher er­ läutert und ist in den dazugehörigen Zeichnungen schematisch dargestellt. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine teilweise längsgeschnittene Gesamtansicht des erfin­ dungsgemäß ausgebildeten Hydraulikventils im längsgeteilten bestromten und unbestromten Zustand;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Ventilgehäuse und den Steuer­ kolben des erfindungsgemäß ausgebildeten Hydraulikventils;
Fig. 3 eine Teilabwicklung des Ventilgehäuses mit dem Steuerkolben des erfindungsgemäß ausgebildeten Hydraulikventils.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Aus Fig. 1 geht deutlich ein elektromagnetisches Hydraulikventil 1 hervor, welches im Wesentlichen aus einem hohlzylindrischen Elektromagnet 2 mit einem in diesem axial beweglichen Magnetanker 3 und aus einem zylindri­ schen Ventilgehäuse 4 mit einer Axialbohrung 5 und einem darin aufgenom­ menen Steuerkolben 6 besteht. Der als Hohlkolben ausgebildete Steuerkolben 6 steht dabei mit dem Magnetanker 3 des Elektromagneten 2 über eine nicht näher bezeichnete Stößelstange in Kraftübertragungsverbindung und ist in der durchgehenden Axialbohrung 5 des Ventilgehäuses 4, wie die entlang der Längsmittellinie geteilte Darstellung in Fig. 1 verdeutlicht, gegen die Kraft einer Druckfeder 7 axial verschiebbar.
Desweiteren ist in Fig. 1 zu sehen, dass das Ventilgehäuse 4 an seinem Um­ fang drei axial zueinander beabstandete Ringnuten 8, 9, 10 aufweist, in die jeweils mehrere gleichmäßig umfangsverteilt angeordnete und in die Axialboh­ rung 5 des Ventilgehäuses 4 mündende Radialöffnungen 11, 12, 13 eingear­ beitet sind. Über diese Radialöffnungen 11, 12, 13 sowie über die einseitig offene Axialbohrung 5 im Ventilgehäuse 4 steht das Hydraulikventil 1 mit einem Druckanschluss P einem Tankanschluss T und zwei Verbraucheranschlüssen A, B in Fluidverbindung, über die der Zu- und Abfluss des Hydraulikmittels zu und von den Druckkammern einer nicht dargestellten Vorrichtung zur Drehwin­ kelverstellung einer Nockenwelle geregelt wird.
In den Fig. 2 und 3 ist darüber hinaus erkennbar, dass der Steuerkolben 6 zur Steuerung des Durchflusses des Hydraulikmittels durch das Hydraulikventil 1 an seinen Enden zwei ringförmige Steuerabschnitte 14, 15 aufweist, die durch Axialverschiebung des Steuerkolbens 6 den Druckanschluss P und den Tankanschluss T wahlweise mit einem der Verbraucheranschlüsse A, B ver­ binden und zusammen mit den jeweils zwischen den einzelnen Radialöffnun­ gen 11, 13 jedes Verbraucheranschlusses A, B verbleibenden Zwischenstegen 16, 17 zugleich die Führung des Steuerkolbens 6 innerhalb der Axialbohrung 5 des Ventilgehäuses 4 bilden.
Ebenso wird es durch die abgewickelte Darstellung des Ventilgehäuses 4 und des Steuerkolbens 6 in Fig. 3 deutlich, dass die in die Axialbohrung 5 des Ventilgehäuses 4 mündenden Radialöffnungen 11, 12, 13 erfindungsgemäß als im Querschnitt weitestgehend viereckig geformte Fenster ausgebildet sind, durch die ein gegenüber runden Radialöffnungen wesentlich erhöhter Durch­ fluss des Hydraulikmittels durch das Hydraulikventil 1 möglich ist. Die von den Steuerabschnitten 14, 15 des Steuerkolbens 6 an den Radialöffnungen 11, 13 der Verbraucheranschlüsse A, B freigegebene und in der Zeichnung schraffiert dargestellte Querschnittsfläche 18, 19 ist dabei kreisringsegmentförmig ausge­ bildet und durch die Axialverschiebung des Steuerkolbens 6 derart veränder­ lich, dass der Durchfluss durch die Radialöffnungen 11, 12, 13 in allen Stellun­ gen des Steuerkolbens 6 linear zur jeweiligen Stellung des Magnetankers 3 des Elektromagneten 2 ist.
Als besonders vorteilhafte Ausführungsform weist das in den Zeichnungen dar­ gestellte Ventilgehäuse 4 dabei deutlich sichtbar in jeder Ringnut 8, 9, 10 auf jeweils einer gemeinsamen Längsachse jeweils drei Radialöffnungen 11, 12, 13 mit einem sich in Umfangsrichtung des Ventilgehäuses 4 erstreckenden recht­ eckigen Öffnungsquerschnitt auf, deren parallel zu den Steuerabschnitten 14, 15 des Steuerkolbens 6 angeordnete Axialkanten, wie in Fig. 2 angedeutet ist, einen Abstand a zueinander aufweisen, der der Breite b der Steuerab­ schnitte 14, 15 des Steuerkolbens 6 entspricht. Die jeweils drei zwischen den Radialöffnungen 11 und 13 verbleibenden, gemäß Fig. 3 ebenfalls rechteckig ausgebildeten Zwischenstege 16, 17, bilden dann die Führung für die Steuer­ abschnitte 14, 15 des Steuerkolbens 6 in der Axialbohrung 5 des Ventilgehäu­ ses 4, durch die der Steuerkolben 6 verklemmungsfrei im Ventilgehäuse 4 axialverschieblich ist.
Die Herstellung der drei Radialöffnungen 11, 12, 13 je Ringnut 8, 9, 10 in den aus einem Leichtmetall bestehenden Ventilgehäuse 4 erfolgt im Übrigen durch Mehrkantschlagen auf einer Drehmaschine, bei dem ein achsparallel zum Ven­ tilgehäuses 4 rotierender Messerkopf mit drei im Abstand der Ringnuten 8, 9, 10 axial nebeneinander angeordneten Messern mit viereckiger Schneidengeo­ metrie verwendet wird, wobei das Drehzahlverhältnis zwischen der Messer­ kopfwelle und der Drehmaschinenspindel 3 : 1 beträgt.
Bezugszahlenliste
1
Hydraulikventil
2
Elektromagnet
3
Magnetanker
4
Ventilgehäuse
5
Axialbohrung
6
Steuerkolben
7
Druckfeder
8
Ringnut
9
Ringnut
10
Ringnut
11
Radialöffnung
12
Radialöffnung
13
Radialöffnung
14
Steuerabschnitt
15
Steuerabschnitt
16
Zwischenstege
17
Zwischenstege
18
freigegebene Querschnittsfläche
19
freigegebene Querschnittsfläche
A Verbraucheranschluss
B Verbraucheranschluss
P Druckanschluss
T Tankanschluss
a Axialkanten
b Breite Steuerabschnitte

Claims (4)

1. Elektromagnetisches Hydraulikventil, insbesondere Proportionalventil zur Steuerung einer Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, mit folgenden Merk­ malen:
  • - das Hydraulikventil (1) besteht im Wesentlichen aus einem hohlzylindri­ schen Elektromagnet (2) mit einem in diesem axial beweglichen Magne­ tanker (3) und aus einem zylindrischen Ventilgehäuse (4) mit einer Axial­ bohrung (5) und einem darin aufgenommenen Steuerkolben (6),
  • - der als Hohlkolben ausgebildete Steuerkolben (6) steht mit dem Magne­ tanker (3) des Elektromagneten (2) in Kraftübertragungsverbindung und ist in der durchgehenden Axialbohrung (5) des Ventilgehäuses (4) gegen die Kraft einer Druckfeder (7) axial verschiebbar,
  • - das Ventilgehäuse (4) weist an seinem Umfang mehrere axial zueinander beabstandete Ringnuten (8, 9, 10) auf, in die jeweils mehrere gleich­ mäßig umfangsverteilt angeordnete, in die Axialbohrung (5) des Ventilge­ häuses (4) mündende Radialöffnungen (11, 12, 13) eingearbeitet sind,
  • - das Hydraulikventil (1) steht über die Radialöffnungen (11, 12, 13) sowie über die einseitig offene Axialbohrung (5) im Ventilgehäuse (4) mit zumin­ dest einem Druckanschluss (P), einem Tankanschluss (T) und zwei Ver­ braucheranschlüssen (A, B) in Fluidverbindung,
  • - der Steuerkolben (6) weist mindestens zwei ringförmige Steuerabschnitte (14, 15) auf, die durch Axialverschiebung des Steuerkolbens (6) den Druckanschluss (P) und den Tankanschluss (T) wahlweise mit einem der Verbraucheranschlüsse (A, B) verbinden,
  • - die Steuerabschnitte (14, 15) und die jeweils zwischen den einzelnen Ra­ dialöffnungen (11, 13) jedes Verbraucheranschlusses (A, B) entstehenden Zwischenstege (16, 17) bilden zugleich die Führung des Steuerkolbens (6) innerhalb der Axialbohrung (5) des Ventilgehäuses (4),
dadurch gekennzeichnet, dass
  • - die in die Axialbohrung (5) des Ventilgehäuses (4) mündenden Radialöff­ nungen (11, 12, 13) als im Querschnitt weitestgehend viereckig geformte Fenster ausgebildet sind,
  • - deren von den Steuerabschnitten (14, 15) des Steuerkolbens (6) freigegebe­ ne Querschnittsfläche (18, 19) kreisringsegmentförmig ausgebildet und durch Axialverschiebung des Steuerkolbens (6) derart veränderlich ist,
  • - dass der Durchfluss durch die Radialöffnungen (11, 12, 13) in allen Stel­ lungen des Steuerkolbens (6) linear zur jeweiligen Stellung des Magne­ tankers (3) des Elektromagneten (2) ist.
2. Elektromagnetisches Hydraulikventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass
die als viereckige Fenster ausgebildeten Radialöffnungen (11, 12, 13) ei­ nen sich in Umfangsrichtung des Ventilgehäuses (4) erstreckenden recht­ eckigen Öffnungsquerschnitt aufweisen,
deren parallel zu den Steuerabschnitten (14, 15) des Steuerkolbens (6) an­ geordnete Axialkanten einen Abstand (a) zueinander aufweisen, der der Breite (b) der Steuerabschnitte (14, 15) des Steuerkolbens (6) entspricht.
3. Elektromagnetisches Hydraulikventil nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass
in jeder Ringnut (8, 9, 10) des Ventilgehäuses (4) drei Radialöffnungen (11, 12, 13) mit einem rechteckigen Öffnungsquerschnitt auf einer ge­ meinsamen Längsachse angeordnet sind,
und der Steuerkolben (6) durch seine Steuerabschnitte (14, 15) auf je­ weils drei zwischen den Radialöffnungen (11, 13) entstehenden rechtec­ kigen Zwischenstegen (16, 17) geführt wird.
4. Verfahren zur Herstellung eines elektromagnetischen Hydraulikventils nach den Merkmalen des Anspruchs 1, bei welchem das Ventilgehäuse aus einem Leicht- oder Buntmetall besteht, dadurch gekennzeichnet, dass
die Radialöffnungen (11, 12, 13) im Ventilgehäuse (4) bei einer Anzahl bis zu drei Fenstern je Ringnut (8, 9, 10) durch Mehrkantschlagen auf einer Drehmaschine eingearbeitet werden,
bei dem ein achsparallel zum Ventilgehäuse (4) rotierender Messerkopf mit drei im Abstand der Ringnuten (8, 9, 10) axial nebeneinander ange­ ordneten Messern mit viereckiger Schneidengeometrie verwendet wird,
wobei das Drehzahlverhältnis zwischen der Messerkopfwelle und der Drehmaschinenspindel entsprechend der Anzahl der Radialöffnungen (11, 12, 13) je Ringnut (8, 9, 10) zwischen 3 : 1 und 1 : 1 beträgt.
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