DE19727180C2 - Hydraulisches Ventil, insbesondere zur Steuerung einer Nockenwellenverstellung in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem hydraulischen Ventil, das ins­ besondere zur Steuerung einer Nockenwellenverstellung in einem Kraftfahrzeug verwendet wird und das die Merkmale aus dem Ober­ begriff des Anspruchs 1 aufweist.

Aus der DE 41 31 384 C2 ist eine hydraulisches Ventil bekannt, das eine Ventilbuchse aufweist, die mit einer Stirnseite voraus in eine Aufnahmebohrung eines Gehäuses einsetzbar ist. Das Ge­ häuse kann z. B. das Gehäuse eines Verbrennungsmotors sein. In einer axialen Steuerbohrung der Ventilbuchse befindet sich ein Steuerkolben, mit dem die Druckmittelwege zwischen einem Zu­ laufkanal, einem Ablaufkanal und einem Verbraucherkanal steuer­ bar sind. Dabei kann einer dieser Kanäle axial von der Aufnah­ mebohrung des Gehäuses abgehen und mit der Mündung der Steuer­ bohrung an der Stirnseite der Ventilbuchse im selben Strömungs­ pfad liegen. Bei dem Ventil nach der DE 41 31 384 C2 ist die Ventilbuchse mit einem Elektromagneten zusammengebaut, von dem ein Steuerkolben in der Steuerbohrung der Ventilbuchse gegen die Kraft einer Schraubendruckfeder näher zur Stirnseite der Ventilbuchse hin verschiebbar ist. Die Schraubendruckfeder stützt sich an einer Innenschulter der Ventilbuchse und an ei­ nem Sicherungsring ab, der in der Nähe des dem Elektromagneten zugewandten Endes des Steuerkolbens an diesem angebracht ist.

Ein hydraulisches Ventil mit einem ähnlichen Aufbau ist aus der DE 44 22 742 C2 bekannt. Dort ist ein Steuerkolben in der Steu­ erbohrung eines Ventilbauteils verschiebbar, das nicht als in ein Gehäuse einzusetzende Ventilbuchse ausgebildet ist, sondern unmittelbar ein Gehäuse mit Außenanschlüssen darstellt. Die Schraubendruckfeder, gegen deren Kraft der Steuerkolben von ei­ nem Elektromagneten bewegbar ist, stützt sich zwischen dem Steuerkolben und einer Scheibe ab, die von einer dem Elektroma­ gneten abgewandten Stirnseite des Gehäuses in die Steuerbohrung eingepreßt ist. Hier ist eine Justage der Federkraft möglich, indem die Scheibe um einen mehr oder weniger großen Weg in die Steuerbohrung gedrückt wird.

Das Ventilgehäuse, der Steuerkolben und die Abstützscheibe für die Schraubendruckfeder sind bei dem Ventil nach der DE 44 22 742 A1, das in Serie für die Automobilindustrie produziert wird, aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung gefertigt.

Ein hydraulisches Ventil mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der EP 0667 459 A1 bekannt. Bei dem in dieser Druckschrift gezeigten hydraulischen Ventil ist die Scheibe in die Ventilbuchse eingeschraubt, wobei ohne weiteres eine Justage der Kraft der zwischen der Scheibe und dem Steuer­ kolben eingespannten Schraubendruckfeder möglich ist. Aller­ dings ist die Herstellung der Gewinde an der Scheibe und an der Ventilbuchse sowie das Einschrauben der Scheibe recht aufwendig und teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Ventil mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 im Hinblick auf die Herstellung von Einzelteilen und im Hinblick auf die Montage kostengünstiger zu gestalten.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß das hy­ draulische Ventil mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff zusätz­ lich mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des An­ spruchs 1 ausgestattet wird. Demnach ist die Scheibe mit Preß­ sitz in die Steuerbohrung gedrückt, so daß sie selbst und die Ventilbuchse nicht mit einem Gewinde versehen werden müssen und deshalb relativ einfach herzustellen sind. Zusätzlich ist die Ventilbuchse von der Stirnseite her außen mit einer abseits ei­ ner Druckmittelströmung befindlichen Eindrehung versehen. Diese erlaubt es, trotz einer wegen der notwendigen Abdichtung zwi­ schen unterschiedlichen Druckmittelkanälen engen Passung zwi­ schen der Ventilbuchse und der Aufnahmebohrung des Gehäuses die Ventilbuchse saugend in die Aufnahmebohrung einzuschieben. Eine geringfügige Aufweitung der Buchse im Bereich der eingepreßten Scheibe führt nämlich aufgrund der Eindrehung nicht zu einem Übermaß an der Ventilbuchse.

Es ist zwar aus der DE 39 14 094 A1 schon ein hydraulisches Ventil bekannt, bei dem eine Scheibe mit Preßsitz in eine Ven­ tilbuchse eingesetzt ist und die Ventilbuchse im Bereich der Scheibe außen eine Eindrehung aufweist. Allerdings besteht die Scheibe aus einem Kunststoff, so daß nicht zu erwarten ist, daß sich die offenbar aus einem metallischen Werkstoff gefertigte Ventilbuchse beim Einpreßen der Scheibe aufweitet. Zudem liegt die Eindrehung in einem Druckmittelweg, der axiale Durchbrüche in der Scheibe, den Bereich der Aufnahmebohrung vor der Ventil­ buchse, die Eindrehung und einen im Bereich der Eindrehung ra­ dial von der Aufnahmebohrung abgehenden Kanal umfaßt. Das Ein­ pressen der Scheibe hat also nichts mit der Eindrehung außen an der Ventilbuchse zu tun.

Demgegenüber ist bei einem erfindungsgemäßen hydraulischen Ven­ til eine Eindrehung an der Ventilbuchse vorhanden, die nichts mit der Druckmittelströmung zu tun hat.

Vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen hydrauli­ schen Ventils kann man den Unteransprüchen entnehmen.

So sind gemäß Anspruch 2 die Ventilbuchse und die Scheibe aus hinsichtlich ihres Ausdehnungskoeffizienten zumindest weitge­ hend gleichen Materialien gefertigt. Dadurch ist gewährleistet, daß der Preßsitz zwischen der Scheibe und der Ventilbuchse in einem großen Temperaturbereich erhalten bleibt. Vorzugsweise sind die Ventilbuchse und die Scheibe jeweils aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt.

Es ist vorteilhaft, wenn gemäß Anspruch 5 der Abstand des Endes der Eindrehung von der Stirnseite der Ventilbuchse größer ist als der Abstand des weiter von der Stirnseite entfernten Endes der Preßstrecke zwischen Ventilbuchse und Scheibe von der Stirnseite. Bevorzugt liegt das Verhältnis der Abstände zwi­ schen 1,5 und 2,0.

In radialer Richtung beträgt die Tiefe der Eindrehung vorzugs­ weise weniger als 10% der Wanddicke der Ventilbuchse. Im Ver­ gleich zur Tiefe einer nach außen offenen und in einem Druck­ mittelströmungspfad liegenden Ringnut an der Ventilbuchse ist die Eindrehung dann wesentlich weniger tief.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Ventils ist in der Zeichnung dargestellt. Anhand dieser Zeich­ nung wird die Erfindung nun näher erläutert.

In der Zeichnung ist bereichsweise ein metallisches Gehäuse 10 erkennbar, das z. B. Teil des Motorblocks eines Kraftfahrzeugs ist. In das Gehäuse 10 ist von einer Montagefläche 11 aus eine Aufnahmebohrung 12 für eine Ventilbuchse 13 eingebracht. Letz­ tere kann man als rohrförmiges Bauteil betrachten, das über seine gesamte Länge konstanten Außen- und Innendurchmesser be­ sitzt und dessen Außenfläche und Innenfläche durch verschiedene Eindrehungen unterbrochen sind. Über den größten Teil der Länge der Aufnahmebohrung 12 ist deren Durchmesser so auf den Außen­ durchmesser der Ventilbuchse 13 abgestimmt, daß die Ventilbuch­ se saugend in die Aufnahmebohrung einschiebbar ist. Gegen die Montagefläche 11 hin besitzt die Aufnahmebohrung 12 einen Ab­ schnitt mit vergrößertem Durchmesser, der mit einem Innengewin­ de 14 versehen ist. Vom Boden der Aufnahmebohrung 12 geht axial ein Druckmittelkanal 15 ab. Drei weitere Druckmittelkanäle 16, 17 und 18 münden radial in die Aufnahmebohrung 12.

Die Ventilbuchse 13 ist in eine Sackbohrung eines Polkerns 19 eines Elektromagneten 20 eingesetzt und darin durch Eindrücken von Material des Polkerns in eine Eindrehung 21 gehalten. Der Polkern 19 ist an einem axialen Fortsatz mit einem Außengewinde 22 versehen und damit in das Innengewinde 14 der Aufnahmeboh­ rung 12 eingeschraubt.

Den Druckmittelkanälen 16, 17 und 18 des Gehäuses 10 sind nach außen offene Ringnuten 27, 28 und 29 der Ventilbuchse 13 zuge­ ordnet. Von der mittleren Ringnut 28 führen mehrere Radialboh­ rungen 30 in die durchgehende und als Steuerbohrung 31 dienende Innenbohrung der Ventilbuchse 13. Die Ringnuten 27 und 29 sind über Radialbohrungen 32 bzw. 33 mit axial versetzt zu ihnen an­ geordneten und nach innen zur Steuerbohrung 31 hin offenen Ringnuten 34 und 35 verbunden.

In der Steuerbohrung 31 ist ein Steuerkolben 36 axial ver­ schiebbar, mit dem die Druckmittelwege zwischen den Kanälen 15, 16, 17 und 18 steuerbar sind. Der Steuerkolben 36 ist an einer dem Elektromagneten 20 zugewandten Stirnseite von einem Stößel 37 des Elektromagneten beaufschlagbar und kann von dem Elektro­ magneten gegen die Kraft einer Schraubendruckfeder 38 in Rich­ tung auf den Boden der Aufnahmebohrung 12 zu und näher an die diesem Boden zugewandte Stirnseite 39 der Ventilbuchse 13 hin verschoben werden. Die Schraubendruckfeder ist zwischen dem Steuerkolben 36 und einer Scheibe 40 eingespannt, die von der Stirnseite 39 her mit Preßsitz in die Steuerbohrung 31 der Ven­ tilbuchse 13 eingedrückt ist. Um eine ungehinderte Druckmittel­ strömung zwischen der Steuerbohrung 31 und dem Druckmittelkanal 15 zu ermöglichen, ist die Scheibe 40 mit einem zentralen Durchgang 41 versehen. Die Preßstrecke zwischen der Scheibe 40 und der Ventilbuchse 13 ist geringfügig kleiner als die axiale Ausdehnung der Scheibe 40, da letztere eine Einführschräge 42 aufweist.

Die Ventilbuchse 13 und die Scheibe 40 bestehen aus derselben Aluminiumlegierung, haben deshalb denselben thermischen Ausdeh­ nungskoeffizienten und bleiben deshalb in einem großen Tempera­ turbereich fest miteinander verbunden.

Beim Einpressen der Scheibe 40 in die Steuerbohrung 31 weitet sich die Ventilbuchse 13 geringfügig auf. Damit diese Aufwei­ tung beim Einführen der Ventilbuchse 13 in die Aufnahmebohrung 12 nicht zu Schwierigkeiten führt, besitzt die Ventilbuchse 13 von ihrer Stirnseite 39 her außen eine Eindrehung 45, deren Tiefe in radialer Richtung wesentlich geringer als die Tiefe der Ringnuten 27, 28 oder 29 ist. Bei einem Ventil, bei dem der Außendurchmesser der Ventilbuchse 20 mm und der Innendurchmes­ ser 12 mm beträgt, ist die Eindrehung z. B. 0,5 mm tief und be­ trägt also nur etwa 6% der durch den Außen- und Innendurchmes­ ser gegebenen Wanddicke der Ventilbuchse 13. In axialer Rich­ tung von der Stirnseite 39 der Ventilbuchse 13 weg erstreckt sich die Eindrehung 45 über die Preßstrecke zwischen der Schei­ be 40 und der Ventilbuchse 13 hinaus. Im vorliegenden Beispiel ist das Ende der Eindrehung 45 etwa 1,75 mal so weit von der Stirnseite 39 der Ventilbuchse 13 entfernt wie das am Übergang zur Einführschräge 42 der Scheibe 40 befindliche Ende der Preß­ strecke zwischen der Scheibe 40 und der Ventilbuchse 13. Eine solche Länge der Eindrehung 45 verhindert wirksam ein durch das Einpressen der Scheibe 40 bedingtes Übermaß an der Ventilbuchse 13. Andererseits ist die Dichtlänge zwischen der Ringnut 29 und der Eindrehung 45 an der Außenseite der Ventilbuchse 13 noch lange genug, um die Leckage von Druckmittel zwischen den Kanä­ len 15 und 18 gering zu halten.

An beiden Enden der Eindrehung 45 befinden sich in die gleiche Richtung geneigte Einführschrägen 46 bzw. 47, die das Einschie­ ben der Ventilbuchse 13 in die Aufnahmebohrung 12 erleichtert.

Claims (8)

1. Hydraulisches Ventil, insbesondere zur Steuerung einer Nockenwellenverstellung in einem Kraftfahrzeug, mit einer Ven­ tilbuchse (13), die mit einer Stirnseite (39) voraus in eine Aufnahmebohrung (12) eines Gehäuses (10) einsetzbar ist und ei­ ne axiale Steuerbohrung (31) aufweist, in die von der Stirnsei­ te (39) her eine Scheibe (40) eingesetzt ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Scheibe (40) mit Preßsitz in die Steuerboh­ rung (31) gedrückt ist und daß die Ventilbuchse (13) von der Stirnseite (39) her außen mit einer abseits einer Druckmittel­ strömung befindlichen Eindrehung (45) versehen ist.

2. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ventilbuchse (13) und die Scheibe (40) aus hinsichtlich ihres Ausdehnungskoeffizienten zumindest weitge­ hend gleichen Materialien gefertigt sind.

3. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ventilbuchse (13) und die Scheibe (40) je­ weils aus einem metallischen Werkstoff gefertigt sind.

4. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ventilbuchse (13) und die Scheibe (40) je­ weils aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt sind.

5. Hydraulisches Ventil nach einem vorhergehenden An­ spruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Endes der Eindrehung (45) von der Stirnseite (39) der Ventilbuchse (13) größer ist als der Abstand des weiter von der Stirnseite (39) entfernten Endes der Preßstrecke zwischen Ventilbuchse (13) und Scheibe (40) von der Stirnseite (39).

6. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verhältnis der Abstände zwischen 1,5 und 2,0, vorzugsweise zwischen 1,7 und 1,8 liegt.

7. Hydraulisches Ventil nach einem vorhergehenden An­ spruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Eindrehung (45) in radialer Richtung weniger als 10 Prozent der Wanddicke der Ventilbuchse (13) beträgt.

8. Hydraulisches Ventil nach einem vorhergehenden An­ spruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilbuchse (13) mit wenigstens einer nach außen offenen und in einem Druckmittel­ strömungspfad liegenden Ringnut (27, 28, 29) versehen ist und daß die Tiefe der Eindrehung (45) in radialer Richtung wesent­ lich geringer als die Tiefe der Ringnut (27, 28, 29) ist.