DE4328709C2 - Elektromagnetventil - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Druckregelventil für Automatikgetriebe von Kraftfahrzeugen nach der Gattung des Hauptanspruches. Derartige Elektromagnetventile sind beispielsweise aus dem DE-GM 82 20 790 bekannt. An ein Magnet­ gehäuse ist bei diesen Elektromagnetventilen ein Ventilanschlußele­ ment angeflanscht, das einerseits zur hydraulischen Verbindung am Einbauort dient und andererseits in einer Längsbohrung einen Ventil­ schieber aufnimmt, der mit seinen Steuerabschnitten mit Steuerkanten des Ventilanschlußelementes zusammenwirkt. Das Ventilanschlußelement wird bei derartigen Elektromagnetventilen als Drehteil in aus­ schließlich spanender Herstellungsweise ausgebildet, wobei der Werk­ stoff in der Regel Aluminium ist. Der dabei erforderliche Zerspa­ nungsaufwand ist sehr hoch und der bei der Herstellung erfolgende Bearbeitungsablauf ist aufwendig, kompliziert und teuer. Besonders aufwendig und kompliziert ist dabei die Erstellung der Steuerkanten, da diese in der Regel als Steuernuten ausgebildet sind, die die Längsbohrung umfassen. Dabei muß das zur Erstellung der Steuernuten erforderliche Drehwerkzeug durch die Längsbohrung eingeführt und be­ wegt werden. Aufgrund der geringen Abmessungen herkömmlicher Druck­ regelventile ist das dazu erforderliche Werkzeug sehr anfällig gegen Flattern und Bruch. Darüberhinaus fallen bei der gesamten spanenden Bearbeitung des Ventilanschlußelementes sehr viele Grate und Späne an, die nachträglich mechanisch wieder entfernt werden müssen. Bei der Ausbildung der Ringnuten und Steuerkanten an der Längsbohrung des Ventilanschlußelementes ist es in der Regel erforderlich, das Werkstück umzuspannen, da ein Bearbeiten der Steuernuten von nur einer Seite zu ungünstig langen Drehwerkzeugen führen würde.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Druckregelventil für Automatikgetriebe von Kraftfahrzeugen ausbilden, das sich fertigungstechnisch einfach herstellen läßt und darüber hinaus strömungstechnisch, bzw. bzgl. eines schnellen Ansprechverhaltens bei Druckänderungen, günstige Eigenschaften aufweist. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Elektromagnetventilen werden keine Steuernuten aus­ gedreht, sondern taschenförmige Vertiefungen eingebracht (Formwerk­ zeug), die mit der Längsbohrung zusammenwirken. Der Zerspanungsauf­ wand ist damit erheblich geringer und ein Umspannen des Werkstückes ist nicht erforderlich. Von weiterem Vorteil ist dabei, daß durch die formwerkzeuggebundenen Abstände der Vertiefungen und damit der Steuerkanten eine gleichbleibende Qualität bzw. Toleranz der Abmes­ sungen auch bei hohen Stückzahlen gewährleistet ist.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, daß sich die Vertiefungen zur Längsbohrung des Ventilanschlußelementes hin verjüngen, da dadurch ein besseres Entnehmen des Werkstückes aus der Form möglich ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Elektromagnetventils sind die Vertiefungen mit Feinsteuerkerben versehen, die im Formprozeß mit ausgebildet werden können und somit auf einfache und kosten­ günstige (nachbearbeitungsfreie) Weise zu einer Verbesserung der hydraulischen Eigenschaften des Elektromagnetventils führen.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn im Formprozeß bzw. durch das Formwerkzeug am Ventilanschlußelement bereits eine Verdrehschutz­ kerbe mit angeformt wird, durch die eine definierte Einbaulage des Ventilanschlußelementes bzw. Elektromagnetventils ermöglicht wird. Auch in diesem Fall kann die Verdrehschutzkerbe nachbearbeitungsfrei mit angeformt werden, da im Gegensatz zur spanenden Herstellung keine Grate oder Späne zu entfernen sind.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Be­ schreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt in Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Elektromagnetventil, in Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Ventilanschlußelement und in den Fig. 3 bis 5 Schnitte durch das Ventilanschlußelement längs III-III, IV-IV, V-V. Die Fig. 6 zeigt eine Ansicht eines Ventil­ anschlußelementes, bei dem die Außenkonturen des geformten Zwischen­ werkstückes gestrichelt dargestellt sind.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das in Fig. 1 dargestellte Elektromagnetventil ist in diesem Aus­ führungsbeispiel als Druckregelventil dargestellt, wie es in Auto­ matikgetrieben von Kraftfahrzeugen eingesetzt ist. Es hat ein etwa topfförmiges Magnetgehäuse 10 mit einem innenliegenden Magnetkern 11, der von einer Magnetspule 12 umfaßt wird. Diese wirkt mit einem vor ihrer Stirnseite angeordneten scheibenförmigen Magnetanker 13 zusammen, in dessen zentraler Bohrung 14 ein Stößel 15 angeordnet ist.

Das Magnetgehäuse 10 hat im Bereich seiner offenen Stirnseite einen innenliegenden umlaufenden Absatz 17, an dem die Stirnseite 18 des Anschlußflansches 19 eines Ventilanschlußelementes 20 anliegt. Durch Umbördeln des freien Randes des Magnetgehäuses 10 sind dieses und der Anschlußflansch 19 fest verbunden. Das Ventilanschlußelement 20 ist von einer Längsbohrung 21 durchdrungen, die von einer zylindri­ schen Vertiefung 22 in der freien Stirnseite 23 des Ventilanschluß­ elementes 20 ausgeht. Die Längsbohrung 21 mündet in eine zylindri­ sche Vertiefung 24, in der dem Magnetgehäuse zugewandten Stirnseite 18.

Am Außenumfang des Ventilanschlußelementes 20 (siehe auch Fig. 2) sind im Bereich eines Zylinderabschnittes 25 gleichen Durchmessers zwei abgestufte Ringnuten 27 bzw. 28 mit Abstand zueinander ausge­ bildet. Von der linken Ringnut 27 geht eine taschenförmige Vertie­ fung 29 aus, die die Längsbohrung 21 durchdringt. Von der rechten Ringnut 28 geht ebenfalls eine taschenförmige Vertiefung 30 aus, die ebenfalls die Längsbohrung 21 durchdringt. Eine dritte taschenfor­ mige Vertiefung 31 ist im Übergangsbereich des Zylinderabschnittes 25 zum Anschlußflansch 19 ausgebildet und durchdringt ebenfalls die Längsbohrung 21.

Die erste (linke) Vertiefung 29 hat einen halbkreisförmigen Quer­ schnitt, wie er in Fig. 5 ersichtlich ist. Die abgeflachte Seite 32 ist auf der dem Magnetgehäuse 10 zugewandten Seite ausgebildet und ihr Durchdringungsbereich durch die Längsbohrung 21 dient als erste Steuerkante 33. Die zweite (mittlere) Vertiefung 30 hat einen etwa kreisförmigen Querschnitt mit zwei gegenüberliegenden abgeflachten Seiten, die etwa senkrecht zur Längsachse der Längsbohrung 21 aus­ gerichtet sind. Die dritte (rechte) Vertiefung 31 hat ebenfalls einen halbkreisförmigen, größeren Querschnitt. Ihre abgeflachte Seite 34 weist zur freien Stirnseite 23 des Ventilanschlußelementes 20. Die Durchdringung der abgeflachten Seite 34 und der Längsbohrung 21 dient als zweite Steuerkante 35.

Die drei Vertiefungen 29, 30, 31 verjüngen sich von ihrer Öffnung am Außenumfang des Ventilanschlußelementes 20 zur Längsbohrung 21. Bis auf die beiden abgeflachten Seiten 32 und 34 der Vertiefungen 29 und 31 sind die übrigen Seiten der Vertiefung so ausgebildet, daß sie gegen die Symmetrieachse der jeweiligen Vertiefung geneigt sind.

In der Längsbohrung 21 ist ein Ventilschieber 37 geführt, der sich aus zwei Kolbenabschnitten 38 und 39 und einem dazwischenliegenden Kolbenhals 40 geringeren Durchmessers zusammensetzt. Die beiden Kolbenabschnitte 38 und 39 sind dicht gleitend in der Längsbohrung 21 geführt, wobei der Übergang zwischen Kolbenabschnitt 38 und Kolbenhals 40 mit der ersten Steuerkante 33 zusammenwirkt, während der Übergang zwischen Kolbenhals 40 und Kolbenabschnitt 39 mit der zweiten Steuerkante 35 zusammenwirkt. Der Kolbenabschnitt 39 liegt dabei am Stößel 15 des Magnetankers 13 an.

An den abgeflachten Seiten 32 bzw. 34 der Vertiefungen 29 bzw. 31 können ggf. Feinsteuerkerben 44 bzw. 45 ausgebildet sein, die mit den Kolbenabschnitten 38 und 39 auf an sich bekannte Weise zusammen­ wirken. Diese Feinsteuerkerben sind beispielhaft in Fig. 6 darge­ stellt. Diese Feinsteuerkerben 44 und 45 in den Vertiefungen 29 bzw. 31 bzw. in deren abgeflachten Seiten 32 bzw. 34 können auf einfache Weise beim Formprozeß mitausgebildet werden.

Im Betrieb des Druckregelventils ist die linke Ringnut 27 und damit die Vertiefung 29 mit einer nicht dargestellten Druckmittelquelle verbunden. Die rechte Ringnut 28 und damit die mittlere Vertiefung 30 sind mit einem Verbraucher verbunden, dessen Druck geregelt wird.

Die rechte Vertiefung 31 ist mit einem nicht dargestellten Rücklauf bzw. Behälter verbunden. Von der rechten Ringnut 28 führt eine nicht dargestellte Rückführung zur freien. Stirnseite 23 bzw. zur Längs­ bohrung 21 an die Stirnseite des Ventilschiebers 37. Der Ventil­ schieber wird durch einen nicht dargestellten Sicherungsring bzw. einen Siebeinsatz 46 in der Längsbohrung 21 gesichert. Diese Siche­ rungsscheibe bzw. dieser Siebeinsatz 46 dient als Anschlag für den Ventilschieber 37. Im Druckregelbetrieb wird das von der Druck­ mittelquelle zuströmende Druckmittel über einen an sich bekannten Regelvorgang auf den Verbraucherdruck gebracht. Die beiden Kolben­ abschnitte 38 und 39 des Ventilschiebers 37 wirken dabei mit den beiden Steuerkanten 33 und 35 zusammen, so daß sich aufgrund der sich gegenseitig beeinflussenden Drosselquerschnitte ein Regel­ gleichgewicht einstellt. Durch entsprechendes Bestromen der Magnet­ spule 12 kann auf ebenfalls bekannte Weise der zu regelnde Druck eingestellt werden.

Das Ventilanschlußelement 20 ist als Druckgußteil ausgebildet. Die Herstellung erfolgt also durch einen Formprozeß, bei dem die Außen­ konturen mit einem in Fig. 6 gestrichtelt dargestellten Übermaß und die maßgenauen Vertiefungen 29 bis 31 mit ausgeformt werden. Das Formwerkzeug kann aus zwei zusammenzusetzenden Backenwerkzeugen be­ stehen, die das Ventilanschlußelement vorformen und in die von der späteren Stirnseite 18 her ein Schieber eingedrückt wird. Nach der Entformung ist das entsprechende Werkstück bereits bis auf die Längsbohrung 21 und mit der in Fig. 6 gestrichelt dargestellten Bearbeitungszugabe am Außenumfang fertiggestellt. Die Vertiefungen 29 bis 31 und nicht dargestellte Verdrehschutzkerben am Anschluß­ flansch 19 sowie die Montageabflachung 48 sind bereits mit ange­ formt. Nach dem Entformen des Ventilanschlußelementrohlings erfolgt eine Nachbearbeitung der Außenkonturen. Diese kann weitgehend mit einem einfachen Formwerkzeug erfolgen (z. B. bei der Entfernung des Trenngrates). Lediglich der Außenumfang des Zylinderabschnittes 25 (Getriebeeinpassung bei Verwendung als Druckregelventil in Auto­ matikgetrieben) muß aufgrund der relativ kleinen Toleranzen genauer bearbeitet werden. Dabei ist eine Einseiten-Bearbeitung möglich, d. h. ein Umspannen des Rohlings bei der Nachbearbeitung entfällt. Im Anschluß daran wird die Längsbohrung 21 eingebracht, eventuell nach­ gerieben und gehont bzw. kugelkalibriert. Die zylindrische Vertie­ fung 22 zur Aufnahme des Sicherungsringes bzw. Siebeinsatzes 46 kann ebenfalls von der gleichen Seite (Stirnseite 23) eingebracht werden. Dies kann nach oder vor der Ausbildung der Längsbohrung 21 erfolgen, kann jedoch auch gleichzeitig mit dieser ausgebildet werden, sofern der Längsbohrer als Stufenwerkzeug ausgebildet ist.

Ein besonders geeigneter Werkstoff für die Herstellung des Druck­ guß-Ventilanschlußelementes ist GD-AlSi9Cu3, da dieser Werkstoff relativ spröde ist und somit die bei der Überarbeitung der Außenkontur entstehenden Späne leicht brechen und demzufolge auch die Gratbildung minimiert wird.

Die Herstellungskosten für das Ventilanschlußelement lassen sich durch die zuvor beschriebene Ausbildung gegenüber einem herkömm­ lichen Aluminium-Drehteil auf unter 30% senken.

Neben den zuvor beschriebenen fertigungstechnischen Vorteilen bietet das Druckguß-Ventilanschlußelement auch funktionelle Vorteile. Die Vertiefungen haben gegenüber den Ringkanälen mit Querbohrungen beim herkömmlichen, gedrehten Ventilanschlußelement einen geringeren Strömungswiderstand. Damit verbessern sich insbesondere die An­ sprechzeiten des Regelventils bei tiefen Temperaturen und damit geringen Viskositäten des Druckmittels. Durch die Ausbildung von Feinsteuerkerben im Ventilanschlußelement läßt sich eine Schwin­ gungsunterdrückung des Regelsystems ohne Mehraufwand ermöglichen.

Bei herkömmlichen Ventilanschlußelementen sind derartige Vorsteuer­ kerben nicht zu fertigen und müßten mit erheblichem Aufwand am Ven­ tilschieber 37 ausgebildet werden.

Der Abstand der beiden Steuerkanten 33 und 35 ist bei dem hier be­ schriebenen Ventilanschlußelement 20 ein formgebundener Abstand und daher leichter einzuhalten, insbesondere bei der Serienfertigung derartiger Bauteile. Im Gegensatz zu herkömmlichen Ventilanschluß­ elementen mit gedrehten Steuernuten wird der Durchmesser der Längs­ bohrung 21 und damit der Durchmesser des Ventilschiebers 37 nicht durch das Fertigungsverfahren nach unten begrenzt, da das Ausdrehen der entsprechenden Ringnuten entfällt und somit der Durchmesser deutlich verringert werden kann. Daher sind bei gleicher Baugröße des Magnetelementes höhere Regeldrücke möglich.

Claims (3)

1. Druckregelventil für Automatikgetriebe von Kraftfahrzeugen, mit einem Magnetgehäuse (10), an dem ein Ventilanschlußelement (20) angeordnet ist, das eine Längsbohrung (21) zur Aufnahme eines Ventilschiebers (37) aufweist, der mit Steuerabschnitten (38, 39) versehen ist, die mit Steuerkanten (33, 35) im Ventilanschlußelement (20) zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilanschlußelement (20) ein aus einer Aluminium-Gußlegierung bestehendes Druckgußteil ist, daß die Steuerkanten (33, 35) durch jeweils eine die Längsbohrung (21) durchdringende taschenförmige, vom Außenumfang ausgehende Vertiefung (29, 31) gebildet wird, daß die Vertiefung (29, 31) jeweils mindestens eine abgeflachte Seite (32, 34) aufweist, und daß sich die Vertiefung (29 bis 31) zur Längsbohrung (21) verjüngt.

2. Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (29, 31) im Bereich der Steuerkanten (33, 35) mit gegossenen Feinsteuerkerben (44, 45) versehen sind.

3. Druckregelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang des Ventilanschlußelementes (20) mindestens eine Verdrehschutzkerbe mit angeformt ist.