DE19521510A1 - Hydraulikeinheit - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Hydraulikeinheit nach der Gattung des Anspruchs 1.

Solche Hydraulikeinheiten werden beispielsweise bei Automatikgetrieben von Kraftfahrzeugen verwendet. Dort sind sie an einer Steuerplatte des Getriebes angebaut und steuern oder regeln den Druckmittelstrom.

Bei einer aus der DE-GM 93 00 848 bekannten Hydraulikeinheit ist ein Steller mit seinem Ventilanschlußelement in eine Ausnehmung gesteckt, die in einer Trägerplatte ausgebildet ist. Die Verbindung von Trägerplatte und Steller erfolgt kraftschlüssig durch eine Metallklammer, die mit der Trägerplatte verschraubt ist. Die Trägerplatte ist aus Stahl oder Druckguß hergestellt und wird vor der Bestückung mit Stellern spanend bearbeitet. Im Ventilanschlußelement des Stellers sind Kanäle für hydraulische Zu- und Abflüsse ausgebildet, die mit Hilfe zweier Dichtringe untereinander und nach außen abgedichtet sind.

Die Vielzahl von Kleinbauteilen, wie Schrauben, Halteklammern und Dichtringe für die Verbindung des Stellers mit der Trägerplatte verursacht neben einem großen Platzbedarf auf der Trägerplatte einen relativ hohen Montageaufwand. Dies, wie auch die aufwendige Zerspanung der Trägerplatte erzeugt hohe Fertigungskosten.

Ferner führen Vorspannungsverluste, z. B. infolge von Alterung, ferner unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten der miteinander verbundenen Materialien oder beschädigte Dichtringe zu unerwünschten Undichtigkeiten.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Hydraulikeinheit mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß bei einer stoffschlüssigen Verbindung zweier Kunststoffteile durch ein Schweiß- oder Klebeverfahren, auch ohne zusätzliche Dichtungsbauteile, keine Druckmittelleckage nach außen mehr auftritt. Zur Herstellung der druckdichten Verbindung eignet sich besonders das Ultraschall- oder das Laserschweißverfahren, das eine punktgenaue Materialaufschmelzung erlaubt und vollautomatisch durchführbar ist. Ist eine thermische Belastung nicht erwünscht, so eignet sich das Klebeverfahren zur Herstellung der druckdichten Verbindung.

Durch den Entfall der Schraubverbindung zwischen Steller und Anschlußplatte lassen sich Bauteile, wie z. B. Schrauben und Sicherungsringe einsparen, was eine kompakte Bauweise fördert und neben Gewicht auch Herstellungskosten spart. Desweiteren läßt sich eine Anschlußplatte aus Kunststoff ohne anschließende aufwendige spanende Bearbeitung präzise, preisgünstig und mit geringer Masse herstellen.

Von Vorteil ist es auch, daß Vorspannungsverluste und Undichtigkeiten als Folge von z. B. Alterung, was bei kraftschlüssigen Verbindungen auftreten kann, als auch durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten der miteinander verbundenen Materialien, ausgeschlossen sind.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Hydraulikeinheit ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

So läßt sich z. B. die Packungsdichte der Steller auf der Anschlußplatte erhöhen, wenn die Gehäuse der Steller im Querschnitt oval, anstatt rund ausgeführt sind. Diese ovale Querschnittsform wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Flußleitelements der Steller begünstigt.

Durch die Verlagerung der Zu- und Abführkanäle aus dem Ventilanschlußelement des Stellers in die Trägerplatte - die dann als Anschlußplatte bezeichnet wird - lassen sich die Kanalquerschnitte bei gleichem Platzbedarf optimal ausbilden, so daß das Druckmittel relativ wenig umgelenkt wird und in relativ großen hydraulischen Strömungsquerschnitten fließen kann. Besonders bei Kälte ist dadurch ein hoher Druckmitteldurchfluß sichergestellt.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Hydraulikeinheit im Längsschnitt und Fig. 2 eine Seitenansicht der Hydraulikeinheit, jeweils in vereinfachter Darstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig. 1 stellt eine Hydraulikeinheit 10 dar, deren Anschlußplatte 11 in thermoplastischem Kunststoff, vorzugsweise PA 6.6, ausgeführt ist und eine Ausnehmung 12 aufweist. In diese Ausnehmung 12 ist ein elektromagnetischer Steller 13 eingesetzt, dessen Gehäuse 20 ebenfalls aus thermoplastischem Kunststoff besteht und teilweise aus der Anschlußplatte 11 herausragt. Das Gehäuse 20 und die Anschlußplatte 11 sind unlösbar druckdicht miteinander verschweißt. Hierzu wird ein Laser- oder ein Ultraschallschweißverfahren verwendet. Beim Schweißen wird infolge der Wärmezufuhr das Material des Gehäuses 20 des Stellers 13 und das Material der Anschlußplatte 11 in einem schmalen Bereich um die Trennstelle der beiden Baugruppen aufgeschmolzen und somit verbunden. Die Länge des verschweißten Bereichs 30 ist variabel.

Der Steller 13 weist eine, auf einem Spulenkörper 22 aufgewickelte Magnetspule 18 mit elektrischen Anschlüssen 21 auf. An den beiden Stirnseiten des Spulenkörpers 22 befindet sich jeweils eine Abdeckplatte 23, 24, die über einen geraden, am Spulenumfang verlaufenden Steg 25 miteinander verbunden sind. Die Abdeckplatten 23, 24 und der Steg 25 bilden ein Flußleitelement 17, welches aus magnetisch leitendem Material besteht. Beide Abdeckplatten 23, 24 weisen zentrische Bohrungen 26, 29 auf.

Die elektrischen Anschlüsse 21 der Magnetspule 18 verlaufen zunächst in radialer Richtung zur Magnetspule 18 und sind in einem gewissen Abstand zur Magnetspulenachse rechtwinklig abgebogen. Der abgebogene Bereich der elektrischen Anschlüsse 21 liegt dem Steg 25 des Flußleitelements 17 diametral gegenüber und verläuft parallel zum Spulenumfang nach außen. Diese Anordnung, verbunden mit der Herstellung des Gehäuses 20 des Stellers 13 in einem Kunststoff- Spritzgießverfahren begünstigt die Ausbildung einer ovalen Außenkontur für das Gehäuse 20 des Stellers 13. Eine kompakte Anordnung mehrerer Steller 13 auf einer Anschlußplatte 11 ist dadurch möglich.

In dem, zu den Seiten hin offenen zylindrischen Innenraum des Spulenkörpers 22 ist ein Spulenkern 19 eingesetzt, dessen Länge ca. zwei Drittel der Länge der Magnetspule 18 beträgt.

Das Ende des Spulenkerns 19 ist in die Bohrung 26 der, der Ausnehmung entfernter angeordneten Abdeckplatte 23 eingepreßt und schließt bündig mit der Außenwand des Gehäuses 20 des Stellers 13 ab. Das im Innern des Spulenkörpers 22 liegende Ende des Spulenkerns 19 befindet sich im Bereich des maximalen magnetischen Flusses der Magnetspule 18.

Im Spulenkern 19 ist zentrisch eine einmal abgesetzte Längsbohrung 27 ausgebildet, die zu einem nicht dargestellten Tank für das Druckmittel führt. Am innerhalb des Spulenkörpers 22 liegenden Ende der Längsbohrung ist ein tankseitiger Dichtsitz 28 ausgebildet. Dieser Dichtsitz 28 wirkt mit dem Schließelement 35 eines beweglichen Ankers 15 zusammen.

Der hutförmig ausgebildete Anker 15 ragt mit seinem zylindrischen Teil 32 durch die Bohrung 29 der innenliegenden Abdeckplatte 24 und wird am, im Innern des Spulenkörpers 22 liegenden Ende durch einen Ankerboden 36 verschlossen. Im Ankerboden 36 ist in einer mittigen Bohrung ein Schließelement 35, in Form einer Kugel, eingepreßt. Außerhalb der Magnetspule 18 weist der Anker 15 einen Flansch 33 auf, der von mehreren Durchlässen 34 durchdrungen wird. Am Flansch 33 liegt das eine Ende einer, als Druckfeder ausgeführten Ankerfeder 16 an, die sich mit ihrem anderen Ende am ortsfesten Spulenkern 19 abstützt. Die Ankerfeder 16 drückt, im stromlosen Zustand der Magnetspule 18 den Anker 15 gegen einen zulaufseitigen Dichtsitz 40, der vom Schließelement 35 des Ankers 15 ebenfalls abgedichtet wird.

Dieser zulaufseitige Dichtsitz 40 liegt mit dem tankseitigen Dichtsitz 28 auf einer gemeinsamen Längsachse durch die Hydraulikleinheit 10 und ist auf einem rohrförmig verlängerten Zulauffortsatz 41 der Anschlußplatte 11 ausgebildet.

Dieser Zulauffortsatz 41 ragt in das Innere der Magnetspule 18 soweit hinein, daß zwischen dem Ankerboden 36, des auf den zulaufseitigen Dichtsitz 40 gepreßten Ankers 15 und dem Spulenkern 19 ein Arbeitsluftspalt 44 entsteht. In diesem Arbeitsluftspalt 44 ist der Anker 15 durch Feder- oder Magnetkraft beweglich angeordnet.

Der im zulaufseitigen Dichtsitz 40 des Zulauffortsatzes 41 endende Zulaufkanal 42 ist in der Anschlußplatte 11 ausgebildet und steht mit einer nicht dargestellten Druckmittelpumpe in Verbindung. Wie Fig. 2 zeigt, ist der Zulaufkanal 42 zur Vergrößerung des Strömungsquerschnitts im Bereich der, dem Stellergehäuse 20 gegenüberliegenden Flanschfläche 14 der Anschlußplatte 11 rotationsunsymmetrisch, insbesondere dreieckig ausgeführt.

Im weiteren Verlauf des Zulaufkanals 42 ist in Fig. 1 ein übergangsbereich erkennbar, in dem der Zulaufkanal 42 von dem näherungsweise dreieckigen zu einem runden Querschnitt übergeht. Dieser runde Querschnitt ist exzentrisch zum dreieckigen Querschnitt angeordnet und endet im zulaufseitigen Dichtsitz 40.

In der Anschlußplatte 11 ist als Arbeitskanal 43 ein weiterer Kanal ausgebildet, der zu einem nicht dargestellten hydraulischen Verbraucher führt. Dieser Arbeitskanal 43 hat, wie Fig. 2 zeigt einen nierenförmigen Querschnitt und umschließt den Zulaufkanal 42 teilweise.

Die Abdichtung zwischen Zulauf- 42 und Arbeitskanal 43 untereinander und nach außen erfolgt durch eine nicht dargestellte Formdichtung, die in eine entsprechende Nut 50 auf der Flanschfläche 14 der Anschlußplatte 11 eingelegt wird.

Die Wirkungsweise der Hydraulikeinheit 10 wird im Folgenden erläutert.

Fig. 1 zeigt die Grundstellung der Hydraulikeinheit 10, welche durch den stromlosen Zustand der Magnetspule 18 bestimmt ist.

Die Ankerfeder 16 stützt sich am ortsfesten Spulenkern 19 ab und drückt den Anker 15 mit seinem Schließelement 35 gegen den zulaufseitigen Dichtsitz 40. Der Zulaufkanal 42 ist damit dicht verschlossen.

In dieser Stellung des Ankers 15 ist der tankseitige Dichtsitz 28 geöffnet, so daß der Arbeitskanal 43 über die Durchlässe 34 im Flanschteil 33 des Ankers 15 und über die Ankerfeder 16 mit der zum Tank führenden Längsbohrung 27 in Verbindung steht. Das im Arbeitskanal 43 und im hydraulischen Verbraucher befindliche Druckmittel kann damit zum Tank hin abströmen.

In einer zweiten Schaltstellung der Hydraulikeinheit 10 wird die Magnetspule 18 von Strom durchflossen. Das von der Magnetspule 18 erzeugte Magnetfeld bewegt den Anker 15 entgegen der Federkraft der Ankerfeder 16 zum tankseitigen Dichtsitz 28. In der Endlage dichtet das Schließelement 35 des Ankers 15 nun die zum Tank führende Längsbohrung 27 ab. Aufgrund der Doppelfunktion des Schließelements 35 ist nun der Dichtsitz 40 geöffnet.

Der Zulaufkanal 42 steht daher in direkter Verbindung mit dem Arbeitskanal 43, so daß das von der Druckmittelpumpe geförderte Druckmittel durch den Zulaufkanal 42 und den Arbeitskanal 43 zum nicht dargestellten hydraulischen Verbraucher strömen kann.

Die Hydraulikeinheit 10 hat somit die Funktion eines 3/2- Schaltventils.

Sobald der Stromfluß zur Magnetspule 18 unterbrochen wird, wird der Anker 15 durch die Federkraft der Ankerfeder 16 in die Grundstellung zurückbewegt.

Selbstverständlich sind Änderungen und Weiterbildungen an den gezeigten Ausführungsformen möglich, ohne von dem Gedanken der Erfindung abzuweichen.

So wird z. B. beim Verkleben des Gehäuses 20 des Stellers 13 mit der Anschlußplatte 11 eine besonders gute Zentrierung für das Gehäuse 20 des Stellers 13 und damit ein exaktes Fluchten der beiden Dichtsitze 28 und 40 zueinander erreicht, wenn der Steller 13 in die Ausnehmung 12 mit einem leichten Preßsitz eingesetzt ist.

Weist diese Ausnehmung 12 zusätzlich eine Anschlagschulter 45 auf, die mit der Stirnseite des Gehäuses 20 des Stellers 13 zusammenwirken kann, so läßt sich die Breite des Arbeitsluftspaltes 44 für den Anker 15 auf einfache Weise sehr genau einhalten, was den Montageablauf vereinfacht. Auch zur elektrischen Kontaktierung der Magnetspule 18 des Stellers 13 sind verschiedene Möglichkeiten denkbar. Sie kann rein mechanisch durch aufgesteckte Gegenstecker oder platzsparender durch Lötverbindungen mit auf einer Flexfolie aufgedruckten Leitbahnen erfolgen. Speziell vorgesehenen Flächen am Gehäuse 20 des Stellers 13 können dieser Flexfolie als Lagefixierung dienen.

Claims (10)

1. Hydraulikeinheit (10) mit einer Anschlußplatte (11), die wenigstens eine Ausnehmung (12) aufweist, in die ein elektromagnetischer Steller (13) eingesetzt ist, wobei der Steller (13) ein Gehäuse (20) und eine Magnetspule (18) mit Spulenkern (19), Flußleitelement (17) und Anker (15) aufweist und daß der Anker (15) Druckmittel steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußplatte (11) und das Gehäuse (20) des Stellers (13) aus Kunststoff bestehen und miteinander unlösbar druckdicht verbunden sind.

2. Hydraulikeinheit (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Ablaufkanäle (42, 43) für das Druckmittel in der Anschlußplatte (11) ausgebildet sind.

3. Hydraulikeinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Anschlußplatte (11) und dem Gehäuse (20) des Stellers (13) eine Schweißverbindung, insbesondere eine Ultraschall- oder eine Laserschweißverbindung ist.

4. Hydraulikeinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Anschlußplatte (11) und dem Gehäuse (20) des Stellers (13) eine Klebeverbindung ist.

5. Hydraulikeinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußleitelement (17) des Stellers (13) zwei Abdeckplatten (23,24) mit Ausnehmungen (26,29) aufweist, die die Wicklung der Magnetspule (18) stirnseitig abdecken, und die über einen am Spulenumfang verlaufenden Steg (25) miteinander verbunden sind.

6. Hydraulikeinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (20) des Stellers (13) wenigstens teilweise einen ovalen Querschnitt aufweist.

7. Hydraulikeinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ausnehmung (12) ein Zulauffortsatz (41) ragt, in dem ein Zulaufkanal (42) für ein Druckmittel ausgebildet ist und daß der Zulaufkanal (42) in einem zulaufseitigen Dichtsitz (40) endet, der mit dem Anker (15) zusammenwirkt und der bei eingebautem Steller (13) in die Magnetspule (18) hineinragt.

8. Hydraulikeinheit (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulaufkanal (42) im Bereich der Flanschfläche (14) der Anschlußplatte (11) einen dreieckigen Querschnitt hat und von einem zweiten im Querschnitt nierenförmigen Arbeitskanal (43) teilweise umgeben ist.

9. Hydraulikeinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (15) hutförmig ausgebildet ist, einen außerhalb der Magnetspule (18) liegenden, parallel zur Stirnseite der Magnetspule (18) verlaufenden Flansch (33) mit Durchlässen (34) aufweist, der in einen zylindrischen Teil (32) des Ankers (15) übergeht, daß dieser zylindrische Teil (32) am gegenüber vom Flansch (33) und innerhalb der Magnetspule (18) liegenden Ende durch einen Ankerboden (36) verschlossen ist, in den ein Schließelement (35) eingepreßt ist.

10. Hydraulikeinheit (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließelement (35) des Ankers (15) kugelförmig ausgebildet ist und mit Dichtsitzen (28, 40) zusammenwirkt, die am Zulaufkanal (42) und am Spulenkern (19) ausgebildet sind.