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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft ein Kolbenschieberventil wie ein Ölventil
für ein
Automatikgetriebe, welches in einem hydraulischen Steuerkreis eines
Automatikgetriebes oder Ähnlichem
von einem Automobil integriert ist und das Umschalten des Öl-Durchlaufs handhabt,
sowie ein Verfahren, um dieses herzustellen.
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In
einem konventionellen Kolbenschieberventil, welches als Ölventil
für ein
Automatikgetriebe oder Ähnliches
benutzt wird, ist es üblich,
dass ein stabförmiges
Material 20 aus einem Metall wie in 10 gezeigt an einer Drehbank oder Ähnlichem zugeschnitten
wird, und ein Kolben 21, an welchem ein Ventilkörper herausgeschnitten
wird, wie in 11 gezeigt
hergestellt wird. Daher ergibt sich das Problem, dass ein großer Anteil
des Materials herausgeschnitten und als Späne verworfen wird, und dass
der Zeitaufwand für
die Bearbeitung des Materials die Produktivität verschlechtert. Um einem
solchen Kolben nach der Bearbeitung Abriebresistenz zu verleihen,
ist es außerdem
nötig,
die gesamte Oberfläche
des Kolbens einem Härtungs-Prozess durch
Aufkohlung zu unterziehen, wie in 12 gezeigt.
Durch den Härtungs-Prozess durch Aufkohlung
wird jedoch unvermeidlich eine thermale Verformung des Kolbens verursacht,
so dass es nach dem Härtungs-Prozess
durch Aufkohlung notwendig ist, ihn einer Geraderichtung zu unterziehen,
wie in 13 gezeigt. Folglich
liegen Probleme darin, dass die Produktivität schlecht ist und die Kosten
hoch sind.
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Ein
Verfahren zur Herstellung eines Kolbenschieberventils ist in dem
Britischen Patent Nr. GB 1450380, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 beschrieben. In dem Verfahren der GB 1450380 werden die Kolbenschieberventil-Ringe unter Benutzung von
Klebstoff am Kolben gesichert.
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Die
Europäische
Patentoffenlegungsschrift Nr.
EP
0340128 beschreibt das Verfahren zur Herstellung einer
Nockenwelle, bei dem ein Kordelwerkzeug zur Verformung des an den
Nocken angrenzenden Kolbens verwendet wird, um die Nocken durch mechanische
Bindung am Kolben zu sichern. Das Verfahren der
EP 0340128 hat den Nachteil, dass das
Kordelwerkzeug neben dem Nocken eine starke Vertiefung in der Oberfläche des
Kolbens hervorruft.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
Ziel der gegenwärtigen
Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbenschieberventils,
in welchem die Produktivität
hoch ist und die Materialvergeudung reduziert werden kann, und ein dadurch
erhaltenes Kolbenschieberventil bereitzustellen.
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Diese
Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbenschieberventils
bereit, welches die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
- Bereitstellung eines Kolbenmaterials;
- Bereitstellung von mehreren, einem Härtungsprozess unterworfenen
Ventilringen, wobei jeder Ventilring ein zentrales Loch aufweist,
dessen innerer Durchmesser leicht größer als der äußere Durchmesser
des Kolbenmaterials ist;
- Anpassen der Ventilringe an das Kolbenmaterial, so dass der
Ventilring an der benötigten
Stelle angeordnet ist;
- dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ventilring kreisförmige konkave
Abschnitte (im folgenden "Teile" genannt) aufweist,
die an beiden Enden einer Innenfläche des Ventilrings konisch
abgeschrägt
sind; und dadurch, dass der Durchmesser des Kolbenmaterials in der
Umgebung der Innenfläche
jedes Ventilringes verkürzt
ist/sich verengt und ein Paar von Teilen schmalen Durchmessers durch
ein Rollgesenk ("rolling
die", im folgenden "Mittel zum Abtragen
von Material" genannt
welches plastisches Fließen
eines das besagte Kolbenmaterial bildenden Metalls bewirkt, ausgebildet
ist, besagtes Metall besagte kreisförmige konkave Teile ausfüllt, und
ein Paar kreisförmiger konvexer
Teile mit einem größeren Durchmesser als
dem Innendurchmesser des Ventilringes auf einer Außenseite
des Kolbenmaterials so ausgebildet sind, dass die Seitenfläche jedes
kreisförmigen
konvexen Teils im engen Kontakt mit dem kreisförmigen konkaven Teil an dessen
abgeschrägtem
Teil, welches an der Innenfläche
des Ventilringes ausgebildet ist, steht, um die Ventilringe am Kolbenmaterial
zu befestigen.
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Im
Herstellungsprozess der gegenwärtigen Erfindung
ist eine mögliche
Anwendungsform die, dass die Länge
obigen Kolbenmaterials eine mehreren Kolbenventilen entsprechende
Länge aufweist; die
Anzahl der an das Kolbenmaterial anzupassenden Ventilringe eine
Anzahl ist, die für
die jeweiligen Kolbenventile benötigt
wird; zum Zeitpunkt der Erfüllung
der obigen Schritte zur Fertigung der kreisförmigen konvexen Teile durch
das Mittel zum Abtragen von Material ("rolling die"), besagtes Kolbenmaterial in die jeweiligen
Kolbenventile zu schneiden ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Frontansicht,
welche ein durch das Verfahren der gegenwärtigen Erfindung hergestelltes
Kolbenschieberventil zeigt (Ventilringe sind durch deren Querschnitte
dargestellt).
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2 ist eine Frontansicht,
die ein Kolbenmaterial zeigt, welches in einem Ausführungsbeispiel des
Verfahrens zur Herstellung eines Kolbenschieberventils gemäß der gegenwärtigen Erfindung
verwendet wird.
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3 sind Schnittansichten
von Ventilringen, welche in einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens
zur Herstellung eines Kolbenschieberventils gemäß der gegenwärtigen Erfindung
benutzt werden.
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4 ist eine Frontansicht,
die einen Herstellungsschritt zur Anpassung von Ventilringen an ein
Kolbenmaterial nach einem Ausführungsbeispiel des
Verfahrens zur Herstellung eines Kolbenschieberventils gemäß der gegenwärtigen Erfindung
zeigt (die Ventilringe sind durch deren Querschnitte dargestellt).
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5 ist eine Frontansicht,
die einen Herstellungsschritt zur Befestigung von Ventilringen an einem
Kolbenmaterial nach einem Ausführungsbeispiel
des Verfahrens zur Herstellung eines Kolbenschieberventils gemäß der gegenwärtigen Erfindung zeigt
(die Ventilringe sind durch deren Querschnitte dargestellt).
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6 ist eine vergrößerte Ansicht
eines Befestigungs-/Vernietungs-Schrittes nach einem Ausführungsbeispiel
des Verfahrens zur Herstellung eines Kolbenschieberventils gemäß der gegenwärtigen Erfindung.
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7 ist eine vergrößerte Ansicht
eines weiteren Ausführungsbeispieles
des Befestigungs-/Vernietungs-Schrittes
nach einem Ausführungsbeispiel des
Verfahrens zur Herstellung eines Kolbenschieberventils gemäß der gegenwärtigen Erfindung.
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8 ist eine Frontansicht,
die einen Herstellungsschritt zur Befestigung von Ventilringen an einem
Kolbenmaterial nach einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens
zur Herstellung eines Kolbenschieberventils gemäß der gegenwärtigen Erfindung
zeigt.
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9 zeigt eine Seitenansicht
eines Mittels zum Abtragen von Material ("rolling die") nach einem weiteren Ausführungsbeispiel
des Verfahrens zur Herstellung eines Kolbenschieberventils gemäß der gegenwärtigen Erfindung.
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10 ist eine Frontansicht
eines zur Herstellung eines konventionellen Kolbenschieberventils benutzten
Kolbenmaterials.
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11 ist eine Frontansicht
eines Schneideschrittes eines konventionellen Kolbenmaterials.
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12 ist eine Frontansicht
eines Härtungs-Prozesses durch Aufkohlung
eines konventionellen Kolbenmaterials.
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13 ist eine Frontansicht
eines Schrittes zur Geraderichtung eines konventionellen Kolbens.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
Folgenden ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens
zur Herstellung eines Kolbenschieberventils der gegenwärtigen Erfindung am
Beispiel eines Ölventils
für ein
Getriebe detailliert beschrieben (vgl. 1).
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1
ist ein kalt- oder warm angeköpfter
Kolben, und besagter Kolben 1 weist an seinem einem Ende einen
Flansch 1a zur Aufnahme einer Feder und außerdem mehrere
Teile [Teilabschnitte] schmalen Durchmessers 2 in gewünschten
Abständen
und an vorbestimmten Positionen des besagten Kolbens auf. An den äußeren Umfangsflächen jedes
Teils schmalen Durchmessers des besagten Kolbens ist ein Paar kreisförmiger konvexer
Teile 3, deren Durchmesser größer als der innere Durchmesser
des unten beschriebenen Ventilrings 4 ist, in vorbestimmten
Abständen
derart angeordnet, dass sie einander gegenüber liegen. Ein Ventilring 4 ist
ein Ventilring mit einer Oberfläche,
welche einem Härtungsprozess
unterzogen wurde, wie beispielsweise Aufkohlung, und an beiden Enden
eines zentralen Loches 5 des besagten Ventilringes sind
kreisförmige
konkave Teile 6 konisch abgeschrägt ausgebildet. Die besagten
kreisförmigen
konvexen Teile werden derart hergestellt und gebildet, dass die
kreisförmigen
und konkaven Teile 6 mit deren Seitenflächen in engem Kontakt sind,
wodurch besagter Ventilring an dem besagten Kolben befestigt wird,
so dass sich ein Ventilkörper ausbildet.
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Das
wie oben beschrieben aufgebaute Kolbenschieberventil wird in einem
hydraulischen Steuerkreis eines Automatikgetriebes oder Ähnlichem
integriert, und der Ventilkörper
schaltet den Öldurchlauf
um, indem der Kolben 1 in dessen Kohbenrichtung bewegt
wird. Die Seitenflächen
eines Paares der an den äußeren Umfangsflächen der
Teile schmalen Durchmessers 2 des besagten Kolbens gebildeten
kreisförmigen
konvexen Teile 3 sind in engem Kontakt mit den konisch
geformten kreisförmigen
konkaven Teilen 6 des zentralen Loches 5, ausgebildet
an beiden Enden des Ventilringes 4 als ein Ventilkörper, wodurch
der Ventilring 4 an besagtem Schaft sicher und stabil befestigt
wird. Außerdem wird
die Oberfläche
des besagten Ventilringes einem Härtungs-Prozess durch Aufkohlung
unterzogen, so dass besagter Ventilring nicht abgenutzt wird, auch nicht
durch die den Öldurchlauf
umschaltende Bewegung, wodurch die den Öldurchlauf umschaltende Bewegung
für lange.
Zeit sicher ausgeführt
werden kann. Gemäß dem Ausführungsbeispiel
sind nach der Passung des besagten Ventilringes an besagten Kolben
die Seitenflächen
der besagten kreisförmigen konvexen
Teile in engem Kontakt mit den besagten konisch abgeschrägten kreisförmigen konkaven
Teilen, so dass der besagte Ventilring 4 durch die besagten
kreisförmigen
konvexen Teile gehalten wird. Doch die besagten kreisförmigen konkaven
Teile können
selbstverständlich
eine abgestufte Form statt einer Konusform haben. Des Weiteren kann
selbstverständlich,
wenn eine Presspassung des besagten Ventilringes ausgeführt wird,
ein Paar kreisförmiger konvexer
Teile, welche selbst beide Seitenflächen des besagten Ventilringes
berühren,
auf den äußeren Umfangsflächen der
Teile schmalen Durchmessers 2 des Kolbens 1 gebildet
werden, anstatt besagte kreisförmige
konkave Teile auf besagtem Ventilring zu bilden.
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Als
nächstes
wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Verfahrens zur Herstellung eines Kolbenschieberventils gemäß der gegenwärtigen Erfindung
mit Hinweis auf 2 bis 7 im Detail beschrieben.
Wie in 2 gezeigt, ist
10 ein Kolbenmaterial mit einem Flansch 1a zur Aufnahme
einer Feder, der an dessen einem Ende durch kaltes oder warmes Anköpfen ausgebildet
wird. Wie in 3 gezeigt,
stellt 4 einen Ventilring dar, welcher durch kaltes oder
warmes Anköpfen
derart hergestellt ist, dass sein innerer Durchmesser etwas größer als
der äußere Durchmesser
des Kolbenmaterials 10 ist. An beiden Ansätzen eines
zentralen Loches 5 des besagten Kolbenringes sind kreisförmige konisch
abgeschrägte
konkave Teile 6 angeordnet und die Oberfläche des
besagten Kolbenrings wird einem Härtungsprozess wie Aufkohlung
unterzogen, um die Abriebresistenz zu erhöhen. Weiter ist die Position, an
welcher besagter Kolbenring an dem Kolben angebracht ist, und die
Länge des
besagten Kolbenringes selbst unterschiedlich, abhängig von
der Position des umzuschaltenden Öldurchlaufs in einem hydraulischen
Steuerkreis (in dem Ausführungsbeispiel
werden Ventilringe mit drei verschiedenen Längen benutzt). Nachdem bei
der Herstellung eines Kolbenschieberventils die Passung der besagten
Kolbenringe an die erwünschten
Positionen des besagten Kolbenmaterials jeweils ausgeführt worden
ist, wie in 4 gezeigt,
werden die Durchmesser der Teile des besagten Kolbenmaterials in
der unmittelbaren Nähe beider
Ansätze
des besagten Ventilringes durch Mittel zum Abtragen von Material("rolling dies") 7 reduziert,
wie in 5 gezeigt, wodurch
plastisches Fließen
eines Metalls verursacht wird und das eingezogene Metall der besagten
Teile in die kreisförmigen konkaven
Teile 6 fließt,
welche an beiden Ansätzen des
zentralen Loches 5 der Ventilringe 4 ausgebildet sind
und mit diesen in engem Kontakt sind.
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In
diesem Stadium werden die kreisförmigen konkaven
Teile 6 zu einer Konusform verarbeitet, so dass, wie in 6 und 7 gezeigt, plastisches Fließen des
Metalls zu den konischen Oberflächen hin
verursacht wird und Lücken
zwischen besagten kreisförmigen
konkaven Teilen und dem Kolben 1 mit Metall gefüllt werden.
Das Ergebnis ist, dass besagte Ventilringe, ungeachtet eines vorhandenen
Freimaßes
zwischen dem äußeren Durchmesser
des Kolbenmaterials 10 und den inneren Durchmessern der Ventilringe 4,
sicher und stabil an dem Kolben 1 befestigt sind. Die besagten
Ventilringe werden somit an dem besagten Kolben solchermaßen befestigt, dass
sie Ventilkörper
werden. In dem Ausführungsbeispiel
werden die besagten kreisförmigen
konkaven Teile derart bearbeitet, dass sie eine Konusform haben,
so dass die Beweglichkeit des Metalls verbessert wird, aber um besagte
Ventilringe an besagtem Kolben zu befestigen, können selbstverständlich die besagten
kreisförmigen
konkaven Teile eine abgestufte Form haben.
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8 und 9 zeigen beide ein weiteres Ausführungsbeispiel
des Herstellungsverfahrens der gegenwärtigen Erfindung, das heißt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Herstellungsverfahrens, durch welches mehrere Kolbenschieberventile
(zwei Kolbenschieberventile in 8)
gleichzeitig hergestellt werden können. Es werden kreisförmige konkave
Teile 6 gebildet, deren innerer Durchmesser etwas größer als
der äußere Durchmesser
eines Kolbenmaterials 10 ist, konisch abgeschrägt sind
und an beiden Ansätzen
der zentralen Löcher 5 angeordnet sind.
Die Passung einer großen
Anzahl von Kolbenringen 4 mit einer einem Härtungs-Prozess
durch Aufkohlung unterzogenen Oberfläche wird für zwei Kolbenschieberventile
an den erwünschten
Positionen des Kolbenmaterials 10 ausgeführt mit
einer zwei Kolbenschieberventilen entsprechenden Länge (ein
Teil der rechten Seite von 8 zeigt
diesen Zustand). Wie in 8 und 9 gezeigt, werden durch
klammernde Gesenkzähne
("clinching die teeth") 15b eines
Rollgesenks/Mittels zum Abtragen von Material ("rolling die") 15, auf dessen Oberseite eine
große
Anzahl der klammernden Gesenkzähne 15b sowie
in der Mitte ein halbierender Gesenkzahn 15a angebracht
ist, die Durchmesser der Teile des besagten Kolbenmaterials in unmittelbarer
Nähe beider
Ansätze
des besagten Ventilringes 4 reduziert, was zu plastischem
Fließen
eines Metalls der besagten Teile führt, und das eingezogene Metall
fließt
in die Lücken,
welche zwischen besagten kreisförmigen konkaven
Teilen an beiden Enden der besagten zentralen Löcher des besagten Ventilrings
und einem Kolben 1 existieren und in engem Kontakt mit
besagten kreisförmigen
konkaven Teilen sind. In diesem Stadium werden die besagten kreisförmigen konkaven
Teile in eine Konusform gearbeitet, so dass die Beweglichkeit des
besagten Metalls gut ist, wie in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Weiter wird, gleichzeitig mit der Bildung der kreisförmigen konvexen
Teile 3 durch Klammern/Nieten, der Durchmesser des zentralen
Teiles des Kolbenmaterials 10 durch den halbierenden Gesenkzahn 15a stufenweise
reduziert, und besagtes Kolbenmaterial wird durch den Zahn an der
höchsten
Position des besagten halbierenden Gesenkzahns separiert und durchtrennt (ein
linkes Seitenteil der 8 zeigt
einen Zustand unmittelbar vor diesem Zustand). In diesem Ausführungsbeispiel
werden die gleichen zwei Kolbenschieberventile hergestellt, aber
eine große
Anzahl der selben oder unterschiedlicher Kolbenschieberventile können selbstverständlich hergestellt
werden.
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Wie
aus der obigen Erklärung
klar ersichtlich ist, werden Ventilkörper gemäß der gegenwärtigen Erfindung
gebildet durch Befestigen separat angefertigter, einem Härtungs-Prozess
wie Aufkohlung unterzogener Ventilringe an einen kalt- oder warm
angeköpften
Kolben, so dass es nicht nötig
ist, den Kolben der spanabhebenden Bearbeitung des Materials zu
unterziehen, um Ventilkörper
zu erzielen, und die durch die spanabhebende Bearbeitung des Materials verursachte
Vergeudung von Material kann reduziert werden. Weiterhin ist jeder
Kolbenring dadurch befestigt, dass er in engem Kontakt mit einem
Paar kreisförmiger
konvexer Teile steht, ausgebildet durch Klammern/Nieten durch ein
Mittel zum Abtragen von Material/Rollgesenk ("rolling die"), so dass die Ventilringe stabil sind,
auch wenn sie für
lange Zeit benutzt werden. Weiterhin werden nur die Oberflächen der Ventilringe
als Ventilkörper,
welche durch Umschalten des Öldurchlaufs
abgenutzt werden, dem Härtungs-Prozess durch Aufkohlung
unterzogen, und es ist nicht nötig,
den Kolben als Ganzes dem Härtungs-Prozess
durch Aufkohlung zu unterziehen, so dass es nicht nötig ist,
ihn einem Geraderichtungsschritt zu unterziehen, um die thermische
Verformung zu entfernen, welche dadurch induziert wurde, dass der
Kolben dem Härtungs-Prozess
durch Aufkohlung unterzogen wurde, wodurch Kosten durch Vereinfachung
der Schritte reduziert werden können, Produktivität gesteigert
wird und dadurch hergestellte Kolbenschieberventile günstig hergestellt
werden können.
Des Weiteren kann durch Klammern einer großen Anzahl von dem Härtungs-Prozess durch Aufkohlung
unterzogenen Kolbenringen 4 für mehrere Kolbenschieberventile
an ein Kolbenmaterial mit einer mehreren Kolbenschieberventilen
entsprechenden Länge;
und dann Separieren und Durchtrennen des Kolbenmaterials, eine große Anzahl
von Kolbenschieberventilen gleichzeitig in kurzer Zeit hergestellt
werden, so dass die gegenwärtige
Erfindung verschiedene Vorteile hat, um die Produktivität in großem Ausmaß zu erhöhen.
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Daher
stellt die gegenwärtige
Erfindung ein Kolbenschieberventil bereit, von welchem die Probleme
im Fachgebiet behoben wurden, und ein Verfahren, um dieses herzustellen,
und trägt
daher außerordentlich
zur Entwicklung der Technik bei.