DE10359364A1

DE10359364A1 - Elektromagnetisches Hydraulikventil, insbesondere 3/2-Wegeschaltventil zur Steuerung eines varialblen Ventiltriebes einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10359364A1
Application number: DE2003159364
Authority: DE
Inventors: Eduard Golovatai-Schmidt; Michael Kraemer
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2003-12-18
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2023-12-19
Also published as: CN100424393C; US7243680B2; US20070062588A1; CN1894529A; WO2005059420A1; DE10359364B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hydraulikventil (1), welches aus einem Elektromagneten (2) mit einem Magnetanker (3) sowie aus einem Ventilteil (4) mit zumindest zwei Ventilsitzen (5, 6) besteht. Der Elektromagnet (2) wird durch einen hohlzylindrischen Kunststoff-Spulenkörper (8), einer in diesem aufgenommenen Spulenwicklung (10) und einem die Spulenwicklung (10) umschließenden Magnetgehäuse (11) gebildet, wobei der Hohlzylinder des Spulenkörpers (8) als Ankerraum (14) des Magnetankers (3) ausgebildet ist, in den ein oberer Magnetpol (15) und ein unterer Magnetpol (16) hineinragt. Das Ventilteil (4) wird durch ein hohlzylindrisches Ventilgehäuse (18) gebildet, das einen stirnseitigen Druckanschluss (P) sowie jeweils einen in dessen Mantelfläche (19) angeordneten Verbraucheranschluss (A) und einen Tankanschluss (T) aufweist und in dessen Hohlzylinder zwei tassenförmige Tiefziehteile (23, 24) mit den Ventilsitzen (5, 6) eingepresst sind. Das Hydraulikventil (1) ist mit dem Ventilteil (4) in eine komplementäre Ventilaufnahme einsteckbar und weist einen Befestigungsflansch (26) auf, über den es druckmitteldicht an der Ventilaufnahme verschraubbar ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß sind zumindest das Magnetgehäuse (11) und der untere Magnetpol (16) des Elektromagneten (2) und/oder das Ventilgehäuse (18) und der Befestigungsflansch (26) des Hydraulikventils (1) jeweils als einstückige Integralbauteile sowie als spanlos herstellbare Einzelteile ausgebildet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Hydraulikventil nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Anspruchs 1, und sie ist insbesondere vorteilhaft an einem 3/2-Wegeschaltventil zur Steuerung eines variablen Ventiltriebes einer Brennkraftmaschine realisierbar.

Hintergrund der Erfindung

Durch die DE 199 084 40 A1 ist ein gattungsbildendes elektromagnetisches Hydraulikventil vorbekannt, welches als 3/2-Wegeschaltventil ausgebildet ist und im Wesentlichen aus einem Elektromagnet mit einem axial beweglichen Magnetanker sowie aus einem Ventilteil mit zumindest zwei Ventilsitzen und einer mit zumindest einem Ventilsitz korrespondierenden Schließkugel besteht. Der Elektromagnet wird dabei durch einen hohlzylindrischen Kunststoff-Spulenkörper mit einem elektrischem Steckkontakt, zumindest einer im Spulenkörper aufgenommenen Spulenwicklung und einem die Spulenwicklung umschließenden Magnetgehäuse gebildet, wobei der Hohlzylinder des Kunststoff-Spu lenkörpers zumindest teilweise als Ankerraum des Magnetankers ausgebildet ist, der mit einer amagnetischen Metallhülse ausgekleidet ist. Das Magnetgehäuse des Elektromagneten ist dagegen als Zylinderrohrhülse ausgebildet, deren eine Stirnseite einen kreisringförmigen Boden bildend in das Hülseninnere abgewinkelt ist und deren andere Stirnseite mehrere Bördellaschen aufweist, mit denen das Magnetgehäuse mit dem in dasselbe einsetzbaren Kunststoff-Spulenkörper verbunden ist. Eine in den Kunststoff-Spulenkörper eingegossene Metallscheibe sowie ein in den Hohlzylinder des Spulenkörpers eingesetzter Polkern bilden darüber hinaus einen oberen Magnetpol des Elektromagneten, während dessen unter Magnetpol durch einen in den Hohlzylinder des Spulenkörpers einsteckbaren und über den Boden des Magnetgehäuses mit diesem magnetischen leitend verbundenen Fortsatz des Ventilteils des Hydraulikventils gebildet wird. Dieses Ventilteil besteht im Wesentlichen aus einem hohlzylindrischen Ventilgehäuse, das einen stirnseitigen Druckanschluss sowie einen jeweils als Radialöffnung in dessen Mantelfläche ausgebildeten Verbraucheranschluss und einen Tankanschluss aufweist und in dessen Hohlzylinder jeweils zwischen dem Druckanschluss und dem Verbraucheranschluss sowie zwischen diesem und dem Tankanschluss einer der Ventilsitze des Ventilteils angeordnet ist. Die beiden Ventilsitze sind dabei jeweils als Axialdurchbruch im Boden zweier tassenförmiger Tiefziehteile ausgebildet, die über ihrer Umfangsflächen durch Presssitz im Hohlzylinder des Ventilgehäuses befestigt und durch eine Kunststoffhülse miteinander verbunden sind. In dieser Kunststoffhülse wird die lose angeordnete und über einen Stößel mit dem Magnetanker des Elektromagneten in Wirkverbindung stehende Schließkugel des Ventilteils geführt, wobei der Magnetanker im stromlosen Zustand des Elektromagneten durch eine zwischen diesem und dem Polkern des oberen Magnetpuls angeordnete Druckfeder eine ständige, den Druckanschluss des Hydraulikventils verschließende Vorspannkraft auf die Schließkugel ausübt. Dieses somit als Zugmagnetventil ausgebildete Hydraulikventil ist mit dem mehrere äußere Dichtringe aufweisenden Ventilteil in eine komplementäre Ventilaufnahme einsteckbar und weist einen zwischen dem Elektromagnet und dem Ventilteil angeordneten, gesonderten Befestigungsflansch auf, über den es druckmitteldicht an der Ventilaufnahme verschraubbar ist.

Nachteilig bei diesem bekannten elektromagnetischen Hydraulikventil ist es jedoch, dass es aus relativ vielen Einzelteilen besteht, die zwar teilweise, wie das Magnetgehäuse und die Ventilsitze spanlos herstellbar sind, von denen jedoch auch einige, wie beispielsweise das Ventilgehäuse des Ventilteils sowie der Magnetanker und der Polkern des oberen Magnetpols des Elektromagneten, relativ massiv ausgebildet und aufgrund ihrer konstruktiven Gestaltung nur durch spanende Fertigungsverfahren herstellbar sind. Die spanende Fertigung verursacht jedoch durch die relativ langen Maschinentaktzeiten, die notwendigen Werkzeuge und Vorrichtung und das verwendete Material einen erheblichen Fertigungsaufwand, der sich letztlich als unwirtschaftlich erwiesen hat. Zusätzlich erhöht sich durch die Vielzahl von Einzelteilen auch der Aufwand bei der Endmontage des Hydraulikventils, so dass bei der Produktion dieses bekannten Hydraulikventils mit ungünstigen Herstellungskosten zu rechnen ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisches Hydraulikventil, insbesondere 3/2-Wegeschaltventil zu Steuerung eines variablen Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, zu konzipieren, welches aus relativ wenigen und einfach gestalteten Einzelteilen besteht und sich durch einen niedrigen Fertigungs- und Montageaufwand sowie durch geringe Herstellungskosten auszeichnet.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem elektromagnetischen Hydraulikventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass zumindest das Magnetgehäuse und der untere Magnetpol des Elektromagneten und/oder das Ventilgehäuse und der Befestigungsflansch des Hydraulikventils jeweils als einstückige Integralbauteile sowie als spanlos herstellbare Einzelteile ausgebildet sind.

In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäß ausgebildeten elektromagnetischen Hydraulikventils ist das Ventilgehäuse des Ventilteils dabei als durch mehrstufiges Tiefziehen aus einer Blechplatine hergestellte tassenförmige Hülse ausgebildet, die an ihrem offenen Ende einen sich rechtwinklig von ihrer Mantelfläche wegerstreckenden Materialkragen aufweist. Der Druckanschluss des Hydraulikventils wird dann durch Ausstanzen des Tassenbodens der Hülse eingebracht, während der Verbraucheranschluß und der Tankanschluss des Hydraulikventils durch Einstanzen axial versetzt zueinander angeordneter Radialdurchbrüche in die Mantelfläche des Ventilgehäuses eingearbeitet werden. Je nach Anwendung kann dabei jeder der beiden Anschlüsse entweder nur durch einen Radialdurchbruch oder durch zwei sich gegenüberliegend angeordnete Radialdurchbrüche in der Mantelfläche des Ventilgehäuses gebildet werden, während gleichzeitig die Längsachsen der Anschlüsse parallel oder um 90° versetzt zueinander angeordnet werden können.

Aus dem umlaufenden Materialkragen am offenen Ende des Ventilgehäuses wird darüber hinaus in zweckmäßiger Weiterbildung des erfindungsgemäß ausgebildeten Hydraulikventils durch abschließendes Stanzpressen ein kreisringförmiger Bund und ausgehend von diesem der integrierte Befestigungsflansch ausgeformt, wobei der Befestigungsflansch bevorzugt stegförmig ausgebildet ist und eine geringere Breite als der Durchmesser des kreisringförmigen Bundes aufweist. Dieser stegförmige Befestigungsflansch weist in vorteilhafter Gestaltung an seinem freien Ende einen Radius auf, so dass im Drehpunkt dieses Radius ein Durchbruch für eine Befestigungsschraube angeordnet werden kann.

Als weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäß ausgebildeten Hydraulikventils wird es des weiteren vorgeschlagen, das als Zylinderrohrhülse mit ins Hülseninnere abgewinkeltem Boden ausgebildete Magnetgehäuse des Elektromagneten in gleicher Weise wie das Ventilgehäuse des Ventilteils durch mehrstufiges Tiefziehen aus einer Blechplatine herzustellen. Das Magnetgehäuse ist dabei nach einem ersten Tiefziehprozess zunächst tassenförmig mit einem geschlossenem Boden ausgebildet und wird durch nochmaliges Tiefzie hen eines zentrischen Teils des Bodens axial in das Hülseninnere sowie durch abschließendes Ausstanzen eines kreisförmigen Axialdurchbruches aus diesem Teil des Bodens mit dem integrierten unteren Magnetpol des Elektromagneten versehen.

Der Innendurchmesser des somit an das Magnetgehäuse angeformten bzw. durch das Magnetgehäuse selbst gebildeten untern Magnetpols und der Durchmesser des Axialdurchbruchs in dessen Boden entspricht dabei in zweckmäßiger Weiterbildung des erfindungsgemäß ausgebildeten Hydraulikventils etwa dem Außendurchmesser des Magnetankers, so dass dieser bei Bestromung des Elektromagneten zumindest teilweise in den Axialdurchbruch eintauchen kann. Als besonders vorteilhaft hat es sich deshalb auch erwiesen, den Durchmesser des Magnetankers ausgehend von dessen ventilseitiger Stirnseite zumindest teilweise passgenau an den Durchmesser des kreisförmigen Axialdurchbruchs anzupassen, um durch einen möglichst geringen Luftspalt zwischen dem Magnetanker und dem untern Magnetpol einen optimalen Übergang der Magnetfeldlinien vom Magnetanker zum unteren Magnetpol zu erreichen.

Die Montage des Ventilgehäuses am Magnetgehäuse erfolgt dann in weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäß ausgebildeten Hydraulikventils derart, dass der kreisringförmige Bund des Ventilgehäuses und der kreisringförmige Teil des Bodens des Magnetgehäuses aneinander angelegt sowie zueinander zentriert werden und anschließend durch punkt- oder ringförmiges Induktions- oder Laserschweißen miteinander verbunden werden. Anstelle von Schweißverbindungen sind jedoch auch andere stoffschlüssige Verbindungen, wie Kleben oder Hartlöten, denkbar. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, vor der Verbindung des Ventilgehäuses mit dem Magnetgehäuse die beiden Tiefziehteile mit den Ventilsitzen des Hydraulikventils in das Ventilgehäuse einzusetzen.

Zur Komplettmontage des erfindungsgemäß ausgebildeten Hydraulikventils wird dann zunächst die den Ankerraum des Elektromagneten auskleidende Metallhülse in den Kunststoff- Spulenkörper und danach der Magnetanker in den Ankerraum des Elektromagneten eingesteckt. Anschließend wird ein den unteren Magnetpol umschließender und auf dem kreisringförmigen Teil des Bodens des Magnetgehäuses aufliegender O-Dichtring in das Magnetgehäuses eingelegt sowie ein zweiter, nachfolgend noch näher beschriebener Schließkörper in das Ventilgehäuse einführt, so daß abschließend der Kunststoff-Spulenkörper in das Magnetgehäuse eingesetzt und mit den Bördellaschen am Magnetgehäuse mit diesem verbunden werden kann.

Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäß ausgebildeten Hydraulikventils ist es darüber hinaus dass der obere Magnetpol des Elektromagneten ebenfalls als durch Stanzziehen herstellbare Kragenhülse ausgebildet ist, die in den Kunststoff-Spulenkörper des Elektromagneten eingegossen wird. Diese Kragenhülse liegt mit der Innenfläche ihres Hülsenteils an der den Ankerraum des Elektromagneten auskleidenden Metallhülse an und ist über ihren bevorzugt rechtwinklig vom Hülsenteil wegragenden Kragen mit dem Magnetgehäuse magnetisch leitend verbunden. Zur Lagefixierung des oberen Magnetpols im Kunststoff-Spulenkörper weist dieser zusätzlich in seinem Kragen mehrere Ausnehmungen auf, in denen sich beim Spritzgießen des Kunststoff-Spulenkörpers entsprechende Kunststoffübergänge bilden. Als besonders vorteilhafte Ausnehmungen haben sich dabei vier gleichmäßig am Umfang des Kragens angeordnete, rechteckig geformte Ausklinkungen erwiesen, wobei es jedoch auch möglich ist, diese durch koaxiale Stanzlöcher im Kragen des oberen Magnetpols zu ersetzten.

Der Magnetanker des Elektromagneten ist dagegen in weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäß ausgebildeten elektromagnetischen Hydraulikventils als beidseitig offene Hohlzylinderhülse ausgebildet, die ebenfalls spanlos durch Fließpressen mit anschließendem Ausstanzen des Bodens herstellbar ist. Als Werkstoff für den Magnetanker hat sich dabei ein kohlenstoffarmer Kaltstauchdraht, der nach dem Fließpressen normal geglüht wird, als besonders geeignet erwiesen, da dieser sich durch gute Fließeigenschaften auszeichnet und zugleich ein guter Magnetflussleiter ist. Die Ausbildung des Magnetankers als Hohlzylinderhülse hat sich besonders hinsichtlich seines geringen Gewichts als vorteilhaft erwiesen, da der Mangetanker somit nur mit einer sehr geringen Hysterese behaftet ist. Gleichzeitig kann in vorteilhafter Weise in die Ventilseitige Öffnung der Hohlzylinderhülse ein komplementär ausgebildeter Zentrierzapfen eines mit der Schließkugel und einem der Ventilsitze des Ventilteils in Wirkverbindung stehenden zweiten Schließkörpers derart eingesetzt werden, dass dieser axial und radial spielfrei vom Magnetanker verschoben werden kann.

Der zweite Schließkörper des Ventilteils ist dabei in zweckmäßiger Weiterbildung des erfindungsgemäß ausgebildeten Hydraulikventils bevorzugt als Kunststoff-Spritzgießteil ausgebildet und besteht im Wesentlichen aus einem Zylinderstift als Grundkörper, der mehrere radial an dessen Mantelfläche angeformte Axialführungsrippen aufweist. Diese Axialführungsrippen liegen an der ventilseitigen Stirnseite des Magnetankers an und dienen der Zentrierung des zweiten Schließkörpers innerhalb des Ventilgehäuses. Durch die Abstände zwischen den einzelnen Axialführungsrippen ist gleichzeitig ein interner Druckausgleich zwischen dem Raum im Ventilgehäuse und dem Ankerraum des Elektromagneten gewährleistet, da somit das Druckmittel ungehindert entlang des Schließkörpers sowie durch gesonderte, den Zentrierzapfen des Schließkörper kreuzende Querschlitze und durch den Hohlraum des Magnetankers hindurch in den Ankerraum des Magnetankers hinein und aus diesem heraus fließen kann. Besonders zweckmäßig haben sich deshalb drei um 120° versetzt zueinander an der Mantelfläche des Grundkörpers angeordnete Axialführungsrippen erwiesen, deren Führungsflächen eine dem Innendruchmesser des Ventilgehäuses entsprechende Verrundung aufweisen. Denkbar wäre es jedoch auch, mehr als drei solcher Axialführungsrippen an der Mantelfläche des Grundkörpers anzuordnen. Die dem Zentrierzapfen gegenüberliegende ventilseitige Stirnseite des zweiten Schließkörpers ist darüber hinaus als mit dem ersten Ventilsitz des Hydraulikventils in Wirkverbindung stehender Schließkegel ausgebildet, der sich axial durch einen mit der losen Schließkugel für den zweiten Ventilsitz des Hydraulikventils in Wirkverbindung stehenden Stößelstift fortsetzt. Diese Schließkugel wird in einem Kunststoff-Käfig der an einer in die Mündung des Ventilgehäuses einpressbaren Lochscheibe angeformt ist, axial beweglich gehalten und wird bei anliegenden Druckmitteldruck permanent in den zweiten Ventilsitz gepresst. Dadurch ist gewährleistet, dass im stromlosen Zustand des Elektromagneten der Druckanschluß des Hydraulikventils geschlossen und die Verbindung des Verbrauchanschlusses mit dem Tankanschluß des Hydraulikventils geöffnet bleibt.

Bei Bestromung des Elektromagneten wird dann gleichzeitig mit dem Verschließen der Verbindung zwischen dem Druckanschluss und dem Tankanschluss die Verbindung zwischen dem Druckanschluss und dem Verbraucheranschluss geöffnet, indem der zweite Schließkörper über den Stößelstift an seiner ventilseitigen Stirnseite die Schließkugel aus dem zweiten Ventilsitz gegen den Druck des hydraulischen Druckmittels herausdrückt. Über den nunmehr geöffneten zweiten Ventilsitz und die darüberliegende Radialöffnung des Verbraucheranschlusses im Ventilgehäuse kann somit der hydraulische Verbraucher mit dem hydraulischen Druckmittel versorgt werden.

Bei Abschalten der Bestromung des Elektromagneten wird die lose Schließkugel dann durch den Druckmitteldruck wieder in den zweiten Ventilsitz im Ventilgehäuse eingepresst, so dass der Druckanschluss des Hydraulikventils wieder verschlossen wird und durch die Verbindung der Schließkugel mit dem Stößelstift des zweiten Schließkörpers sowohl der Schließkörper als auch der Magnetanker des Elektromagneten wieder in ihre Ausgangstellung axial verschoben werden.

Das erfindungsgemäß ausgebildete elektromagnetische Hydraulikventil, insbesondere 3/2-Wegeschaltventil zur Steuerung eines variablen Ventiltriebes einer Brennkraftmaschine, weist somit gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Hydraulikventilen den Vorteil auf, dass es durch Integration ansonsten gesondert ausgebildete Einzelteile nur noch aus einer auf ein Minimum reduzierten Gesamtanzahl von Einzelteilen besteht, die zu dem derart einfach gestaltet sind, dass alle Einzelteile ausnahmslos durch spanlose Fertigungsverfahren herstellbar sind. Dadurch wird nicht nur der Fertigungsaufwand für die Einzelteile wesentlich verringert, sondern auch der Aufwand für die Endmontage des Hydraulikventils, so daß sich das erfindungsgemäß ausgebil dete Hydraulikventil gegenüber bekannten Hydraulikventilen insgesamt durch besonders geringe Herstellungskosten auszeichnet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert und ist in den zugehörigen Zeichnungen schematisch dargestellt. Dabei zeigen:
1 eine räumliche Gesamtansicht des erfindungsgemäß ausgebildeten elektromagnetischen Hydraulikventils;
2 einen Querschnitt durch das erfindungsgemäß ausgebildete elektromagnetische Hydraulikventil;
3 eine Sprengansicht der Einzelteile des erfindungsgemäß ausgebildeten elektromagnetischen Hydraulikventils.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Aus den 1 bis 3 geht deutlich ein elektromagnetisches Hydraulikventil 1 hervor, welches als 3/2-Wegeschaltventil zur Steuerung eines variablen Ventiltriebes einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist und im Wesentlichen aus einem Elektromagnet 2 mit einem axial beweglichen Magnetanker 3 sowie aus einem Ventilteil 4 mit zwei Ventilsitzen 5, 6 und einer mit dem Ventilsitz 6 korrespondierenden Schließkugel 7 besteht. Der Elektromagnet 2 wird dabei durch einen hohlzylindrischen Kunststoff-Spulenkörper 8 mit einem elektrischen Steckkontakt 9, einer im Spulenkörper 8 aufgenommenen Spulenwicklung 10 und einem die Spulenwicklung 10 umschließenden Magnetgehäuse 11 gebildet, wobei das Magnetgehäuse 11 als Zylinderrohrhülse ausgebildet ist, deren eine Stirnseite einen kreisringförmigen Boden 12 bildend in das Hülseninnere abgewinkelt ist und deren andere Stirnseite mehrere Bördellaschen 13 zu dessen Verbindung mit dem Spulenkörper 8 aufweist. Der Hohlzylinder des Kunststoff-Spulenkörpers 8 ist darüber hinaus in üblicher Weise als den Magnetanker 3 des Elektromagneten 2 aufnehmender Ankerraum 14 ausgebildet, in den ein oberer Magnetpol 15 und ein unterer Magnetpol 16 hineinragen und der mit einer amagnetischen Metallhülse 17 ausgekleidet ist.
Das Ventilteil 4 des Hydraulikventils 1 wird dagegen, wie ebenfalls aus den 1 bis 3 ersichtlich ist, durch ein hohlzylindrisches Ventilgehäuse 18 gebildet, das einen stirnseitigen Druckanschluss P sowie einen jeweils als Radialöffnung in dessen Mantelfläche 19 ausgebildeten Verbraucheranschluss A und einen Tankschluss T aufweist. Die 2 zeigt dabei das innerhalb des Hohlzylinders 20 des Ventilgehäuses 18 jeweils zwischen dem Druckanschluss P und dem Verbraucheranschluss A sowie zwischen dem Verbraucheranschluss A und dem Tankanschluss T einer der Ventilsitze 5, 6 des Ventilteils 4 angeordnet ist, wobei die Ventilsitze 5, 6 jeweils als Axialdurchbruch im Boden 21, 22 zweier tassenförmiger Tiefziehteile 23, 24 ausgebildet sind, die über ihre Umfangsflächen durch Presssitz im Hohlzylinder 20 des Ventilgehäuses 18 befestigt sind. Mit dem derart ausgebildeten Ventilteil 4 ist das Hydraulikventil 1 dann in eine nicht dargestellte komplementäre Ventilaufnahme einsteckbar sowie über einen seitlich wegragenden Befestigungsflansch 26 neben dieser Ventilaufnahme an der Brennkraftmaschine verschraubbar, wobei das Ventilteil 4 zur Abdichtung der Ventilaufnahme gegen Druckmittelleckagen zusätzlichen einen äußeren Dichtring 25 aufweist.
Darüber hinaus ist insbesondere aus den 2 und 3 deutlich erkennbar, dass zur Senkung des Fertigungs- und Montageaufwandes und somit zur Minimierung der Herstellungskosten für das Hydraulikventil 1 erfindungsgemäß das Magnetgehäuse 11 und der untere Magnetpol 16 des Elektromagneten 2 sowie das Ventilgehäuse 18 und der Befestigungsflansch 26 des Hydraulikventils jeweils als einstückige Integralbauteile sowie ebenfalls als spanlos herstellbare Einzelteile ausgebildet sind.
Der Sprengdarstellung des erfindungsgemäß ausgebildeten Hydraulikventils 1 in 3 ist dabei entnehmbar, dass das Ventilgehäuse 18 des Ventilteils 4 als durch mehrstufiges Tiefziehen aus einer Blechplatine hergestellte tassenförmige Hülse mit am offenen Ende sich rechtwinklig wegerstreckenden umlaufenden Materialkragen 27 ausgebildet ist, welche durch Ausstanzen des Tassenbodens mit dem Druckanschluß P und durch Einstanzen axial versetzt zueinander angeordneter, doppelter Radialdurchbrüche in deren Mantelfläche 19 mit den Verbraucheranschluss A und dem Tankanschluss T versehen wird. Aus dem umlaufenden Materialkragen 27 des Ventilgehäuses 18 wird dann durch abschließendes Stanzpressen ein kreisringförmiger Bund 28 und der integrierte Befestigungsflansch 26 des Hydraulikventils 1 angeformt, wobei der Befestigungsflansch 26 stegförmig und mit einer geringeren Breite als der Durchmesser des Bundes 28 ausgebildet ist und an seinem mit einem Radius versehenen freien Ende mit einem Schraubendurchbruch 29 ausgebildet ist.
Durch die gleiche Darstellung in 3 und durch 2 wird darüber hinaus deutlich, dass das als Zylinderrohrhülse mit ins Hülseninnere abgewinkeltem Boden 12 ausgebildete Magnetgehäuse 11 des Elektromagneten 2 in gleicher Weise wie das Ventilgehäuse 18 durch mehrstufiges Tiefziehen aus einer Blechplatine herstellbar ist. Nach einem ersten Tiefziehprozess ist das Magnetgehäuse 11 dabei zunächst tassenförmig mit einem geschlossenem Boden 12 ausgebildet und wird anschließend durch nochmaliges Tiefziehen eines zentrischen Teils des Bodens 12 axial in das Hülseninnere sowie durch abschließendes Ausstanzen eines kreisförmigen Axialdurchbruchs 30 aus diesem Teil des Bodens 12 mit dem integrierten unteren Magnetpol 16 des Elektromagneten 2 versehen. Deutlich sichtbar in 2 entspricht dabei der Innendurchmesser des somit an das Magnetgehäuse 11 angeformten unteren Magnetpols 16 und der Durchmesser des Axialdurchbruchs 30 etwa dem Außendurchmesser des Magnetankers 3, so daß dieser bei Bestromung des Elektromagneten 2 zumindest teilweise in den Axialdurchbruch 30 eintauchen kann. Um dabei einen optimalen Übergang der Magnetfeldlinien vom Magnetanker 3 zum unterm Magnetpol 16 zu erreichen, ist der Durchmesser des Magnetankers 3 an dessen ventilseitiger Stirnseite mittels einer angeformten, in 3 klar erkennbaren Stufe an den Durchmesser des Axialdurchbruchs 30 angepasst.
Zur Montage des Ventilgehäuses 18 am Magnetgehäuse 11 werden dann der kreisringförmige Bund 28 des Ventilgehäuses 11 und der kreisringförmige Teil des Bodens 12 des Magnetgehäuses 11 aneinander angelegt und zueinander zentriert und durch punktförmiges Induktionsschweißen miteinander verbunden.
Aus 2 geht es darüber hinaus ebenfalls hervor, das auch der obere Magnetpol 15 des Elektromagneten 2 als durch Stanzziehen spanlos herstellbare Kragenhülse ausgebildet ist, die in den Kunststoff-Spulenkörper 8 des Elektromagneten 2 eingegossen ist und mit der Innenfläche ihres Hülsenteils 31 an der Metallhülse 17 des Elektromagneten 2 anliegt. Am Umfang seines Kragens 32 weist der obere Magnetpols 15 dabei mehrere Aussparungen 33 auf, die als Kunststoffübergänge zur Lagerfixierung des oberen Magnetpols 15 im Kunststoff-Spulenkörper 8 vorgesehen sind, während der übrige Kragen 32 des oberen Magnetpols 15, wie in 3 angedeutet ist, mit dem Magnetgehäuse 11 magnetisch leitend verbunden ist.
Anhand der Einzeldarstellung in 3 wird schließlich auch deutlich, dass der als beidseitig offene Hohlzylinderhülse ausgebildete Magnetanker 3 des Elektromagneten 2 ebenfalls spanlos durch Fließpressen herstellbar ist. Der dabei entstehende Boden wird anschließend durch Ausstanzen entfernt, um über den somit durchgehenden Hohlzylinder des Magnetankers 3 einen internen Druckausgleich zwischen dem Hohlzylinder 20 des Ventilgehäuses 18 und dem Ankerraum 14 des Elektromagneten 2 zu ermöglichen. Gleichzeitig kann die ventilseitige Hohlzylinderöffnung des Magnetankers 3 dazu genutzt werden, um in diese den Zentrierzapfen 35 eines mit der Schließkugel 7 und dem Ventilsitz 5 des Ventilteils 4 in Wirkverbindung stehenden zweiten Schließkörper 34 einzusetzen.
Dieser zweite, als Kunststoff-Spritzgießteil ausgebildete Schließkörper 34 ist besonders deutlich in den 2 und 3 dargestellt, aus denen ersichtlich ist, dass dieser im Wesentlichen aus einem Zylinderstift 36 mit drei um 120° versetzt zueinander an dessen Mantelfläche angeformten radialen Axialführungsrippen 37 besteht. Diese Axialführungsrippen 37 liegen ankerseitig an der Stirnseite des Magnetankers 3 an und dienen der Zentrierung des zweiten Schließkörpers 34 innerhalb des Ventilgehäuses 18. Die dem Zentrierzapfen 35 gegenüberliegende ventilseitige Stirnseite des zweiten Schließkörpers 34 ist darüber hinaus als mit dem ersten Ventilsitz 5 in Wirkverbindung stehender Schließkegel 38 ausgebildet, der sich axial durch einen mit der losen Schließkugel 7 für den zweiten Ventilsitz 6 in Wirkverbindung stehenden Stößelstift 39 fortsetzt. Die lose Schließkugel 7 ist dabei axial beweglich innerhalb eines Kunststoff-Käfigs 40 angeordnet, der an eine in die Mündung des Ventilgehäuses 18 einpressbare Lochscheibe angeformt ist und eine exakte Anlage der Schließkugel 7 im Ventilsitz 6 gewährleistet.

1: Hydraulikventil
2: Elektromagnet
3: Magnetanker
4: Ventilteil
5: Ventilsitz
6: Ventilsitz
7: Schließkugel
8: Kunststoff-Spulenkörper
9: Steckkontakt
10: Spulenwicklung
11: Magnetgehäuse
12: Boden
13: Bördellaschen
14: Ankerraum
15: oberer Magnetpol
16: unterer Magnetpol
17: Metallhülse
18: Ventilgehäuse
19: Mantelfläche
20: Boden
21: Boden
23: Tiefziehteil
24: Tiefziehteil
25: Dichtring
26: Befestigungsflansch
27: Materialkragen
28: Bund
29: Schraubendurchbruch
30: Axialdurchbruch
31: Hülsenteil von 15
32: Kragen von 15
33: Aussparungen an 32
34: Schließkörper
35: Zentrierzapfen
36: Zylinderstift
37: Axialführungsrippen
38: Schließkegel
39: Stößelstift
40: Käfig
P: Druckanschluss
A: Verbraucheranschluss
T: Tankanschluss

Claims

Elektromagnetisches Hydraulikventil, insbesondere 3/2-Wegeschaltventil zur Steuerung eines variablen Ventiltriebes einer Brennkraftmaschine, mit folgenden Merkmalen: • das Hydraulikventil (1) besteht im Wesentlichen aus einem Elektromagnet (2) mit einem axial beweglichen Magnetanker (3) sowie aus einem Ventilteil (4) mit zumindest zwei Ventilsitzen (5, 6) und einer mit zumindest einem Ventilsitz (5, 6) korrespondierenden Schließkugel (7), • der Elektromagnet (2) wird durch einen hohlzylindrischen Kunststoff-Spulenkörper (8) mit einem elektrischen Steckkontakt (9), zumindest einer im Spulenkörper (8) aufgenommenen Spulenwicklung (10) und einem die Spulenwicklung (10) umschließenden Magnetgehäuse (11) gebildet, • das Magnetgehäuse (11) ist als Zylinderrohrhülse ausgebildet, deren eine Stirnseite einen kreisringförmigen Boden (12) bildend in das Hülseninnere abgewinkelt ist und deren andere Stirnseite mehrere Bördellaschen (13) zu dessen Verbindung mit dem Spulenkörper (8) aufweist, • der Hohlzylinder des Kunststoff-Spulenkörpers (8) ist zumindest teilweise als Ankerraum (14) des Magnetankers (3) ausgebildet, in den ein oberer Magnetpol (15) und ein unterer Magnetpol (16) hineinragen und der mit einer amagnetischen Metallhülse (17) ausgekleidet ist, • das Ventilteil (4) wird durch ein hohlzylindrisches Ventilgehäuse (18) gebildet, das einen stirnseitigen Druckanschluss (P) sowie einen jeweils als Radialöffnung in dessen Mantelfläche (19) ausgebildeten Verbraucheranschluss (A) und einen Tankanschluss (T) aufweist, • innerhalb des Hohlzylinders (20) des Ventilgehäuses (18) ist jeweils zwischen dem Druckanschluss (P) und dem Verbraucheranschluss (A) sowie zwischen diesem und dem Tankanschluss (T) einer der Ventilsitze (5, 6) des Ventilteils (4) angeordnet, • die Ventilsitze (5, 6) des Ventilteils (4) sind jeweils als Axialdurchbruch im Boden (21, 22) zweier tassenförmiger Tiefziehteile (23, 24) ausgebildet, die über ihre Umfangsflächen durch Presssitz im Hohlzylinder (20) des Ventilgehäuses (18) befestigt sind, • das Hydraulikventil (1) ist mit dem zumindest einen äußeren Dichtring (25) aufweisenden Ventilteil (4) in eine komplementäre Ventilaufnahme einsteckbar und weist einen Befestigungsflansch (26) auf, über den es druckmitteldicht an der Ventilaufnahme verschraubbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass • zumindest das Magnetgehäuse (11) und der untere Magnetpol (16) des Elektromagneten (2) und/oder das Ventilgehäuse (18) und der Befestigungsflansch (26) des Hydraulikventils (1) jeweils als einstückige Integralbauteile sowie als spanlos herstellbare Einzelteile ausgebildet sind.
Hydraulikventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass • das Ventilgehäuse (18) des Ventilteils (4) als durch mehrstufiges Tiefziehen aus einer Blechplatine hergestellte tassenförmige Hülse mit am offenen Ende sich rechtwinklig wegerstreckendem umlaufenden Materialkragen (27) ausgebildet ist, • welche durch Ausstanzen des Tassenbodens mit dem Druckanschluss (P) und durch Einstanzen axial versetzt zueinander angeordneter Radialdurchbrüche in deren Mantelfläche (19) mit dem Verbraucheranschluss (A) und dem Tankanschluss (T) versehen wird.
Hydraulikventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass • aus dem umlaufenden Materialkragen (27) des Ventilgehäuses (18) durch abschließendes Stanzpressen ein kreisringförmiger Bund (28) und ausgehend von diesem der stegförmig ausgebildete, integrierte Befestigungsflansch (26) mit einem Schraubendurchbruch (29) ausformbar ist. 4, Hydraulikventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass • das als Zylinderrohrhülse mit ins Hülseninnere abgewinkelten Boden (12) ausgebildete Magnetgehäuse (11) des Elektromagneten (2) durch mehrstufiges Tiefziehen aus einer Blechplatine herstellbar und zunächst tassenförmig mit einem geschlossenem Boden (12) ausgebildet ist, • welches durch nochmaliges Tiefziehen eines zentrischen Teils des Bodens (12) axial in das Hülseninnere und durch abschließendes Ausstanzen eines kreisförmigen Axialdurchbruchs (30) aus diesem Teil des Bodens (12) mit dem integrierten unteren Magnetpol (16) versehen ist.
Hydraulikventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass • der Innendurchmesser des an das Magnetgehäuse (11) angeformten unteren Magnetpols (16) und der Durchmesser des Axialdurchbruchs (30) in dessen Boden (12) etwa dem Außendurchmesser des Magnetankers (3) entspricht und der Magnetanker (3) bei Bestromung des Elektromagneten (2) zumindest teilweise in den Axialdurchbruch (30) eintaucht.
Hydraulikventil nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass • der kreisringförmige Bund (28) des Ventilgehäuses (28) und der kreisringförmige Teil des Bodens (12) des Magnetgehäuses (11) aneinander anliegen und durch punkt- oder ringförmiges Induktions- oder Laserschweißen miteinander verbunden sind.
Hydraulikventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass • der obere Magnetpol (15) des Elektromagneten (2) ebenfalls als durch Stanzziehen spanlos herstellbare und in den Kunststoff-Spulenkörper (8) eingegossene Kragenhülse ausgebildet ist, • die mit der Innenfläche ihres Hülsenteils (31) an der Metallhülse (17) des Elektromagneten (2) anliegt und über ihren Kragen (32) mit dem Magnetgehäuse (11) magnetisch leitend verbunden ist.
Hydraulikventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass • der obere Magnetpol (15) am Umfang seines Kragens (32) mehrere Aussparungen (33) als Kunststoffübergänge zur Lagefixierung des oberen Magnetpols (15) im Kunststoff-Spulenkörper (8) aufweist.
Hydraulikventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass • der Magnetanker (3) des Elektromagneten (2) als beidseitig offene Hohlzylinderhülse ausgebildet ist, die ebenfalls spanlos durch Fließpressen mit anschließendem Ausstanzen des Bodens herstellbar ist, • und in dessen Hohlzylinder ein Zentrierzapfen (35) eines mit der Schließkugel (7) und einem Ventilsitz (5) des Ventilteils (4) in Wirkverbindung stehenden zweiten Schließkörpers (34) hineinragt.
Hydraulikventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass • der zweite Schließkörper (34) als Kunststoff-Spritzgießteil ausgebildet ist und im Wesentlichen aus einem Zylinderstift (36) mit mehreren an dessen Mantelfläche angeformten radialen Axialführungsrippen (37) besteht, und • welcher an seiner ventilteilseitigen Stirnseite einen mit dem ersten Ventilsitz (5) in Wirkverbindung stehenden Schließkegel (38) sowie einen mit der Schließkugel (7) in Wirkverbindung stehenden Stößelsstift (39) aufweist.