DE4302308B4

DE4302308B4 - Verfahren zur Herstellung von Steuernuten in einem Ventilelement eines Drehschieberventils

Info

Publication number: DE4302308B4
Application number: DE19934302308
Authority: DE
Inventors: Werner Breitweg
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1993-01-28
Filing date: 1993-01-28
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2013-01-29
Also published as: DE4302308A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Steuernuten (2) an einem Ventilelement (3,4) eines Drehschieberventils für Hilfskraftlenkungen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, wobei die Steuernuten (2) an einer zylindrischen Bohrung im Inneren des äußeren Ventilelements (4) bzw. an der äußeren zylindrischen Mantelfläche eines inneren Ventilelements (3) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,
– daß eine zylindrische Ventilhülse (1) aus dünnem Blech hergestellt wird,
– daß die Ventilhülse (1) mit in radialer Richtung durchgehenden, in axialer Richtung geraden und in ihrer Länge begrenzten Steuernuten (2) versehen wird und
– daß die Ventilhülse (1) an einem der Ventilelemente (3, 4) befestigt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Steuernuten an einem Ventilelement eines Drehschieberventils für Hilfskraftlenkungen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, wobei die Steuernuten an einer zylindrischen Bohrung im Inneren des äußeren Ventilelements bzw. an der äußeren zylindrischen Mantelfläche eines inneren Ventilelements angeordnet sind, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Verfahre ist für eine Steuerbüchse bekannt aus der DE 19 13 837 C Bei diesem Verfahren wird die Steuerbüchse an der Außenfläche festgehalten, während eine blind endende Steuernut dadurch gebildet wird, daß spanabhebend Material von der Bohrung der zylindrischen Steuerbüchse zwischen den Enden der Bohrung abgetragen wird. Dabei wird in jedem Verfahrensschritt nur eine Steuernut bearbeitet. Nach dem Fertigstellen einer Steuernut muß die Steuerbüchse gedreht werden, so daß weitere Steuernuten eingeschnitten und fertigbearbeitet werden können.

Dieses Verfahren benötigt eine relativ aufwendige Einrichtung, die zusätzlich noch eine sehr genaue Teilung aufweisen muß. Die genaue Teilung ist erforderlich, um die Winkel- bzw. Teilungsfehler zwischen den einzelnen Steuernuten auf einen kleinsten Wert zu bringen. Durch eine hohe Winkelgenauigkeit wird eine feinfühlige Lenkung mit genau reproduzierbaren Ventilkennlinien erreicht.

Ein Verfahren zur Herstellung von Steuernuten in einem inneren Ventilelement, d. h. in einem Drehschieber, ist bekannt aus der DE 20 65 191 C2 . Bei diesem Verfahren wird ein Längsschnitt in die äußere zylindrische Mantelfläche des Drehschiebers eingeschnitten. Danach wird eine Kontur auf wenig stens einer Seite des Schlitzes entlang seiner axialen Ausdehnung fortschreitend eingedrückt durch Einführen eines Werkzeuges, das die Kontur in das Drehschiebermaterial drückt. Auch bei diesem Verfahren muß nach dem Fertigstellen einer Steuernut der Drehschieber gedreht werden, so daß weitere Steuernuten eingeschnitten und fertigbearbeitet werden können. Auch hier wird eine relativ aufwendige Vorrichtung benötigt, die eine sehr genaue Teilung aufweisen muß.

In der DE 42 37 482 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung von Steuernuten in einer Steuerbüchse für ein Drehschieberventil beschrieben. Dort wird zunächst ein vorgeformter, hohler Rohling verwendet, der eine bogenförmige Innenkontur aufweist, wodurch sich eine Verengung in der Mitte des Steuernuten-Bereichs ergibt. In einem ersten Verfahrensschritt werden in dem Rohling die Steuernuten ausgeräumt. Danach wird in einem zweiten Schritt der Rohling durch Umformung, etwa durch ein mechanisches Aufweiten des Mittenbereichs der Innenkontur, zu einer Steuerbüchse mit zylindrischer Innenkontur umgeformt. Demnach benötigt auch dieses Verfahren relativ aufwendige Einrichtungen.

Aus der DE 41 01 671 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Drehschieberventils bekannt, bei dem ein Schiebekern verwendet wird, in den in einem Arbeitsgang Steuernuten durch Formschleifen mit einer Profilschleifscheibe eingearbeitet werden. Auch wenn dieses Verfahren nur wenige Arbeitsschritte erfordert, so können doch beachtliche Material- und Werkzeugkosten, insbesondere für Schiebekern und Profilschleifscheibe, entstehen.

Die WO 86/03705 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer einstöckigen Ventilbüchse, welche in einem ersten Schritt aus einem Rohling durch Kaltumformen erzeugt wird.

Die Ventilbüchse weist axial verlaufende Steuernuten auf, die an einem Ende geschlossen sind. An diesem Ende hat die Ventilbüchse an ihrer Außenumfangsfläche zunächst einen Bund mit größerem Außendurchmesser. In einem zweiten Schritt wird dieser Bund durch Kaltumformen nach Innen gedrückt, wodurch die Ventilbüchse und ihre Steuernuten die gewünschte Form erhalten. Auch dieses Verfahren ist recht aufwendig.

Aus der US 4,543,813 A ist ein Verfahren zur Herstellung einer Ventilbüchse bekannt, bei dem zunächst eine Hülse (tube 10) auf einen Dorn (mandrel 20), der axialverlaufende Auskragungen (projections 23) aufweist, geführt wird. Durch Rundkneten (swaged on) auf dem Dorn werden in der Hülse Steuernuten (grooves 28) mit offenen Enden eingeprägt. In einem zweiten Schritt wird dieser Dorn entfernt und durch einen zylindrischen Dorn ersetzt. Durch erneutes Rundkneten werden die offenen Enden der Steuernuten geschlossen. Dieses Verfahren erfordert ebenfalls relativ aufwendige Einrichtungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren anzugeben, mit dem Steuernuten in einem Ventilelement eines Drehschieberventils hergestellt werden können, die eine sehr gute Teilungsgenauigkeit aufweisen.

Diese Aufgabe wird durch das in den Ansprüchen 1 und 2 gekennzeichnete Verfahren gelöst. In einem ersten Durchführungsbeispiel erfolgt die Lösung insbesondere dadurch, daß eine zylindrische Ventilbüchse aus dünnem Blech hergestellt wird, die mit in radialer Richtung durchgehenden, in axialer Richtung geraden und in ihrer Länge begrenzten Steuernuten versehen wird. Danach wird die Ventilhülse an einem der Ventilelemente befestigt.

In einem zweiten Durchführungsbeispiel erfolgt die Lösung insbesondere dadurch, daß ein im wesentlichen rechteckiger, ebener Rohling aus dünnem Blech mit Steuernuten versehen wird, die durch das Blech hindurchgehen, in axialer Richtung gerade und ihrer Länge begrenzt sind. In einem weiteren Verfahrensschritt wird dann der Rohling zu einem Zylinder gebogen. Die beiden aneinander anstoßenden Enden des Rohlings werden zu einer geschlossenen, zylindrischen Ventilhülse verbunden. Dies geschieht zweckmäßigerweise durch Laserschweißen. Nach ihrer Fertigstellung wird die Ventilhülse an einem der Ventilelemente befestigt.

Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Verfahrensschritte sind in den Unteransprüchen angegeben. So ist es besonders vorteilhaft, wenn die Steuernuten spanlos, z. B. durch ein Mehrfach-Stanzwerkzeug, hergestellt werden. Jedoch können die Steuernuten in der Ventilhülse auch spanabhebend hergestellt werden.

Steuernuten in Drehschieberventilen werden zur Verbesserung der Ventilkennlinie mit speziell geformten Steuerkanten, insbesondere mit Steuerfasen, versehen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Steuernuten ist es möglich, diese Steuerfasen an der Ventilhülse anzubringen, bevor sie an einem der Ventilelemente befestigt werden. Bei diesem Verfahrensschritt muß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nur ein relativ kleines Bauteil, nämlich die Ventilhülse, gehandhabt werden. Besonders einfach lassen sich die Steuerfasen an den Steuernuten bei dem zweiten Durchführungsbeispiel an dem ebenen Rohling anbringen. Zweckmäßig ist es, wenn die Steuerfasen an die Steuernuten in einem spanlosen Verfahrensschritt angeprägt werden.

Die derart fertiggestellte Ventilhülse wird entweder in das äußere Ventilelement eingepreßt oder auf das innere Ventilelement aufgepreßt. Danach wird die Ventilhülse an ihrer zylindrischen Mantelfläche auf das Fertigmaß überschliffen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele mit zwei Durchführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

1 einen Längsschnitt durch eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Ventilhülse;

2 den Querschnitt durch die Ventilhülse der 1 nach der Linie II-II in 1;

3 einen Längsschnitt durch ein inneres Ventilelement mit aufgepreßter Ventilhülse;

4 einen Längschnitt durch ein äußeres Ventilelement mit einer eingepreßten Ventilhülse.

Nach einem ersten Durchführungsbeispiel wird zur Herstellung der Steuernuten an einem Ventilelement eines Drehschieberventils zunächst eine zylindrische Ventilbüchse 1 aus dünnem Blech hergestellt. Der zylindrische Rohling der Ventilhülse 1 wird mit Steuernuten 2 versehen, die in radialer Richtung durch die zylindrische Wand der Ventilhülse 1 durchgehen und sich in axialer Richtung geradlinig erstrecken. Die Steuernuten 2 sind in ihrer Länge begrenzt, d. h., sie enden vor den Enden der Ventilhülse 1. Die Ventilhülse 1 wird an einem der Ventilelemente des Drehschieberventils befestigt.

In 3 ist eine Ventilhülse 1 auf ein inneres Ventilelement in der Form eines Drehschiebers 3 aufgepreßt. In 4 ist eine Ventilhülse 1 in ein äußeres Ventilelement in der Form eines Ventilkörpers 4 bzw. einer Ventilbüchse eingepreßt.

Zweckmäßigerweise werden die Steuernuten 2 in einem spanlosen Verfahrensschritt hergestellt, beispielsweise mit einem Mehrfach-Stanzwerkzeug. Eine spanabhebende Herstellung, beispielsweise durch Fräsen, ist jedoch nicht ausgeschlossen.

Um eine bestimmte Ventilkennlinie des Drehschieberventils zu erreichen, werden die Steuernuten 2 mit speziell geformten Steuerkanten bzw. Konturen, insbesondere mit Steuerfasen, versehen. Diese Steuerfasen, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, da sie allgemein bekannt sind, werden zweckmäßigerweise an den Steuerkanten 2 angebracht, bevor die Ventilhülse 1 mit einem Ventilelement verbunden wird. Falls dies aus Fertigungsgründen notwendig sein sollte, ist es je doch auch möglich, die Steuerkanten zu bearbeiten, nachdem die Ventilhülse 1 mit einem Ventilelement verbunden ist. Die Steuerfasen werden zweckmäßigerweise an die Steuernuten angeprägt.

Zur Erleichterung der Montage der Ventilhülse 1 auf dem Drehschieber 3 bzw. in dem Ventilkörper 4 wird in bekannter Weise das jeweils äußere Teil erwärmt und/oder das jeweils innere Teil, beispielsweise in Stickstoff, abgekühlt.

Nach der Fertigmontage der Ventilhülse auf dem Drehschieber 3 bzw. in dem Ventilkörper 4 wird die zylindrische Mantelfläche der Ventilhülse 1 auf das Fertigmaß überschliffen.

In einem zweiten Durchführungsbeispiel zur Herstellung der Steuernuten wird zunächst von einem im wesentlichen rechteckigen, ebenen Rohling aus dünnem Blech ausgegangen. Dieser Rohling wird mit Steuernuten 2 versehen, die durch das Blech hindurchgehen, in axialer Richtung gerade sind, in ihrer axialen Länge jedoch begrenzt sind. Danach wird der Rohling zu einem Zylinder rundgebogen und an seinen beiden aneinander anstoßenden Enden beispielsweise durch Laserschweißen oder ein anderes Verbindungsverfahren zu einer geschlossenen, zylindrischen Ventilhülse 1 verbunden. Die weiteren Verfahrensschritte entsprechen den Verfahrensschritten des ersten Durchführungsbeispieles. Wegen des ebenen Rohlings ergibt sich jedoch die Möglichkeit, die Steuerfasen an den Steuernuten 2 bereits in ebenem Zustand des Rohlings anzubringen.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Steuernuten (2) an einem Ventilelement (3, 4) eines Drehschieberventils für Hilfskraftlenkungen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, wobei die Steuernuten (2) an einer zylindrischen Bohrung im Inneren des äußeren Ventilelements (4) bzw. an der äußeren zylindrischen Mantelfläche eines inneren Ventilelements (3) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, – daß eine zylindrische Ventilhülse (1) aus dünnem Blech hergestellt wird, – daß die Ventilhülse (1) mit in radialer Richtung durchgehenden, in axialer Richtung geraden und in ihrer Länge begrenzten Steuernuten (2) versehen wird und – daß die Ventilhülse (1) an einem der Ventilelemente (3, 4) befestigt wird.
Verfahren zur Herstellung von Steuernuten (2) an einem Ventilelement (3, 4) eines Drehschieberventils für Hilfskraftlenkungen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, wobei die Steuernuten (2) an einer zylindrischen Bohrung im Inneren des äußeren Ventilelements (4) bzw. an der äußeren zylindrischen Mantelfläche eines inneren Ventilelements (3) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, – daß ein im wesentlichen rechteckiger, ebener Rohling aus dünnem Blech mit durch das Blech durchgehenden, in axialer Richtung geraden und in ihrer Länge begrenzten Steuernuten (2) versehen wird, – daß der Rohling zu einem Zylinder gebogen wird, – daß die beiden aneinander anstoßenden Enden des Rohlings zu einer geschlossenen, zylindrischen Ventilhülse (1) verbunden werden und – daß die Ventilhülse (1) an einem der Ventilelemente (3, 4) befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden aneinander anstoßenden Enden des Rohlings durch Laserschweißen miteinander verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuernuten (2) spanlos hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuernuten (2) mit einem Mehrfach-Stanzwerkzeug hergestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuernuten (2) spanabhebend hergestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilhülse (1) , bevor sie an einem der Ventilelemente (3, 4) befestigt wird, an ihren Steuernuten (2) mit speziell geformten Steuerkanten, insbesondere mit Steuerfasen, versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ebene Rohling an den Steuernuten (2) mit speziell geformten Steuerkanten, insbesondere mit Steuerfasen, versehen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerfasen an die Steuernuten (2) angeprägt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilhülse (1) in das äußere Ventilelement (4) eingepreßt bzw. auf das innere Ventilelement (3) aufgepreßt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilhülse (1) nach der Befestigung an einem der Ventilelemente (3, 4) an ihrer zylindrischen Mantelfläche auf Fertigmaß überschliffen wird.