WO2016000706A1 - Steuerventil mit einem steuerkolben aus kunststoff - Google Patents

Steuerventil mit einem steuerkolben aus kunststoff Download PDF

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WO2016000706A1
WO2016000706A1 PCT/DE2015/200368 DE2015200368W WO2016000706A1 WO 2016000706 A1 WO2016000706 A1 WO 2016000706A1 DE 2015200368 W DE2015200368 W DE 2015200368W WO 2016000706 A1 WO2016000706 A1 WO 2016000706A1
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control
control valve
cap
piston
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Inventor
Jens Hoppe
Markus Kinscher
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0603Multiple-way valves
    • F16K31/061Sliding valves
    • F16K31/0613Sliding valves with cylindrical slides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16K11/00Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/02Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
    • F16K11/06Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements
    • F16K11/065Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with linearly sliding closure members
    • F16K11/07Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with linearly sliding closure members with cylindrical slides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F01L2001/34423Details relating to the hydraulic feeding circuit
    • F01L2001/34426Oil control valves

Definitions

  • the invention is in the field of proportional directional valves, which can be used as Zeniraiventäi particular for the control of so-called ockenwefSenversfeiler, NoekenweSienversteiier serve the control of both bs of an internal combustion engine by the charge exchange is gezieSibeeinfiussi: An adjustment of the Phaseniage the för-white , changes its position in relation to the phase angle of the crankshaft; Thus, the opening and closing times of the gas exchange valves can be moved to an earlier or later time of the cyclic process, central valves have several Schaitposiitonen, by means of which the course of a pressure medium path between a supply and Abiauf can be adjusted - the pressure medium applies power to the Nockenwelienversteiler a force which depends on the switching position and causes Sjne- adjustment ..inrsiner esttonlt position. The quality of the control depends on the reliable adjustment of the relative phase position, which results in high demands on the precision of the control valve
  • DE 10 2Q10 049 551 A1 shows a control valve for a noekenunterversteiler.
  • the control valve comprises a Venfil housing which has openings for one inlet, one drain and two Versofraungsäb gleiche; within the valve body an axially displaceable Steuefkoiben is mounted, which consists of an annular body.
  • the control piston On one of its end faces, the control piston has an actuating surface which is provided for a control component.
  • the control piston is made of a plastic.
  • the object of the invention is thus to provide a control valve, whose control piston is optimized in terms of its weight: be the same improvement in operating conditions.
  • the invention comprises a control valve for a Mövelwelverversteller with a valve housing, the openings for a feed has a drain and two supply ports, and with axtai eweglich In a recording of the Veniiigephaseuses guided control discs having two control edges and a An actuating surface for contacting a push rod of a stainless steel base of the control shaft carries, at its end facing the steep end, an eccentric shaft forming the actuating surface on its end face, the axial position of the locking element being in relation to the S Position of the body (on a Solikos) can be aligned.
  • the invention raises the contradiction between the desire for a particularly light one
  • the invention allows the use of a Kunststoffstöfftechnik- material, whereby a particularly Seichter Steuerko ben is realized.
  • the compensating element is used on the particularly stressed operating surface - the play between the actuating piston of the control piston due to manufacturing tolerances
  • the impulse due to the disruption of the shock stroke on the actuation surface can be reduced ⁇ - with positive effects on the operating conditions and on the wear behavior.
  • the main body of the spool carries the Auszugsiehseiement by this is pushed onto the Grunäkotper.
  • the wearing of the compensation eie gent such d ss of this: an axial bore, the base body is received,
  • the result is : a pouring learn from a metaischeii material, In a cost-effective way and catfish thus arises: easy Steuerkoiben, the Betuschistsfikiee through. a particularly versohies favorable surface distinguishes.
  • the Aususgichelement is designed in the form of a cap, which : is pushed onto the piston head.
  • the design offers the advantage of tiass an area of the cap over the entire circumference with: the outer circumference of the control ⁇ ®! can be contacted. In this way, 5 a special safe seat and thus safe ' determination of the axial position can be ensured.
  • the cap can be produced inexpensively by means of a non-cutting work process, beispieiswiese by deep drawing.
  • the axial length of the existing control of the combination of the main body and cap can thus be aligned to a Soilgestion.
  • the formation of a press fit allows a particularly simple and cost-effective way a permanent. Connection.
  • the main body of the control piston in the region of its piston head on joining ribs.
  • the joining ribs allow for a shallow production of the interference fit.
  • the sliding of the cap on the body can be further simplified by a; Introductory chamfer on Koibenkopf or other cap or bel-0 is designed Is.
  • the joining ribs are arranged axially extending along the circumference of the piston head, whereby; Areas of larger diameter are formed, which include: areas of smaller diameter, the areas rö-5; The diameter of the cap relative to the inner diameter of the cap has an overmeasure fit and the areas of smaller diameter have a clearance fit.
  • Areas of larger diameter are formed, which include: areas of smaller diameter, the areas rö-5;
  • the diameter of the cap relative to the inner diameter of the cap has an overmeasure fit and the areas of smaller diameter have a clearance fit.
  • the areas between the ⁇ - ideally at least three ⁇ Fugerippen areas are realized with radial play whereby a gap arises, in the space can be displaced due to the joining material, which facilitates the production of the compression dressing
  • Embodiment relates to a compensating element in the form of a cap whose axial position with respect to the position of the Sieerkerkbens miihiife an adhesive bond is set.
  • Adhesive bonds offer the advantage of a uniform distribution of stress at the point of contact between the main body and the cap and ensure their permanent connection.
  • the pouring spout and the spout include an axial gap: by means of which play is permitted. the alignment of the axial position of the Aususgieichseiemenfs is achieved with respect to the position: of the body.
  • the axial space allows alignment of the compensating element, more or less, of a magnified Lingenihfervaiis.
  • the base body of the control piston is made of a thermoset or barren thermoplastic material
  • the dehumidification of a "Dufopolis " work-piece causes the formation of phenolic paste; claimable body that meets the thermal and mechanical requirements.
  • Thermosets include as well as thermoplastics to de polymer materials, the former can not be deformed after curing, in contrast to the thermoplastic materials.
  • the sieve piston may consist of a: Duroplast with 85% glass fiber content.
  • the Ausgeichselement consists of a metallic material, wherein: the materials of the AusreteSemehtes and the Grundköpers are chosen so that a deviating Vvärmeausdehnungskostory the determination of the Aususselements not dissolve.
  • the embodiment is based on the knowledge that an increase in temperature jeopardizes the guarantee of the specified relative position of the outer glass element.
  • the presentation of materials with different coefficients of thermal expansion can lead to stresses occurring at the interface between the main body and the outflow element; which the compound: does not withstand (positively). A selection of the materials used based on their thermal expansion coefficients thus helps to ensure axial alignment.
  • the control valve is: preferably designed as a centerpiece of the control of a camshaft sealer, it is thus arranged in a cavity of the ookenweiie and rotates therewith.
  • oenelverstellers in the design of a diegelzellenverstellsrs include as essential elements a stator and a rotor, the stator is rotatably connected to a drive wheel and is driven by a Switzerlandmätteitheb from the crankshaft.
  • De Rotor makes the hubbub, The rotor is arranged concentrically with the stator and is surrounded by the stator.
  • the stator is surrounded by an indentation, which - without restricting the mobility between the rotor and the stator in the starting position - is closed to a pressure-tight cavity is: laterally by a: cover or by a lateral wall and the mecanicdurpbmesser by the outer Unifangswand of the rotor, in de cavity engages a wing that is firmly connected to the rotor and the cavity in two pressure-tight lockable Kam ern ⁇ and 8 shares.
  • Durc targeted connection the pressure chambers A and B either with the connection P or the Abblaufanscniuss T can create a pressure difference, whereby a force acts on the wing.
  • the displacement of the rotor results in a change in the phase angle of the camshaft in relation to the phase position of the crankshaft: If the oil shaft rotates in the clockwise direction and the pressure chamber B precedes the pressure chamber A, this causes an adjustment; of the wing n direction pressure chamber B, an adjustment of the opening or closing times at an earlier time.
  • Fig. 1 shows a bushing in a control valve according to the prior art
  • FIG. 2 shows an embodiment of a valve body in longitudinal section
  • Fig. 3 shows a detail of the Sehniitdarsteii ng of the Ventilkoibens of Fig. 2;
  • Fig. 4 shows a detail of a cross section of the valve body of Fla 2
  • Fig. 5 shows a perspective view of the control valve.
  • a control valve 1 after d gatfungsge äSef! State of the art shown as an example.
  • the control valve 1 consists of a Ventilgehiuse and a ohlz Hndrischen Steusrkolbsn 2-, the axiaibeweglich In a corresponding cavity 4 of the yentligeophuses 2 ' . feels.
  • the Ventiigehiuse 2 can in turn be picked up by a Ho raurri a camshaft and the ejienversiellers- serve a s Höeken (not shown].
  • the valve housing 2 has at its periphery Aulienrise three axially spaced apart annular grooves 6, where Qurobinxteö réelleen ⁇ are arranged.
  • the piston 3 is a hollow cylinder, open on both sides. whose Auftenurnfang wei sections with extended Diameter 7, 8-arranged, which a section with a reduced diameter 9 einseliefSen.
  • the enlarged diameter portions form the control edge 7, 8 - the reduced diameter portion, on the other hand, together with the inner circumference of the Ventsigephases 2 biases a circumferential ring channel. 10.
  • An. its front face, the control piston as a result of Spritzgusshersteilun a Anspriizddling 11.
  • connection flange which is supplied with pressure medium by means of a pump.
  • the Druckmitielverteilraum 10 succeeded! Pressure medium either to the supply terminal A or the supply connection B - and from there to the arrester A or B of a: okel: nwellenverstel! Ers.
  • the actual course of the pressure medium path is thus dependent on the switching position of the control valve 1, ie the de relative position of the control piston 3:
  • the fürströmittse 6 can be locked or released - in addition to a complete blocking of both supply ports A and 8 by overlapping the passage openings 6 by means of the control edges 7, 8 can thus: Ver ⁇ supply flange.
  • a Ausgichselenient 14 is pushed on Koibenkopf 17 on the base body 13.
  • the ejection element is shown here in the form of a cap 14 whose peripheral wall flexibly circumscribes the p-head 17.
  • the cap 14 is deep-drawn made of a metallic material and: has a Betticianungs sampling 12 on the front side.
  • the Gharakierizing iie Formgestaltu g is shown in the detail 20.
  • the Fig. 3 show! a detail of the illustrated in Fig. 2 ⁇ us enclosuresbeispiels. Shown is a portion of the piston head 17, on which the Ausreteseiement 14 is pushed. On the front side of the Kölbenkopfes 17 and at the edge of the cap 14 are jew ils Eih Technologyfasen 21, 22 are provided to facilitate the pushing of the cap fourteenth.
  • the end face of the piston head 17 and the bottom of the cap 14 include a gap, whereby an axial gap 23: is formed.
  • the axial gap 23 realizes a play in the axial direction ,. -so that the length of the Grynd stresses 13 and cap 14 existing control valve 1 can be aligned to a Söllrn beau.
  • a radial gap 24 between the outer circumference of the CSrund stresses 13 and Koibenkopfes 17 and inner circumference of the cap 14 is shown This radial clearance allows the recording of ' material, which is displaced due to the pressing of the cap 14 on the -Kol-- benkopf 1
  • the displaced material has its origin in joining ribs 25, which facilitate the production of an interference fit and are shown in FIG. 4.
  • FIG. 4 a detail of the embodiment shown in FIG. 2 is in: Cross section.
  • One of the radial gap 24 is clearly visible lashing) to the recording displaced Mate n 'AELS.
  • the radial gap 24 is located in a region of the base body 13 or piston head 17 of reduced diameter and is enclosed on areas of increased diameter - the areas of increased diameter form joining ribs 3S. Needed: for the production of a press fit is therefore an oversize fit in the area of the joining ribs 25 With respect to the inner diameter.
  • Fig. 5 shows a perspective view of the control valve 1.
  • Arn Srund stresses 13 are four ⁇ .O de de de Urnfang distributed Fügerippen 25 formed extending in-axial direction along the piston head 17. For manufacturing reasons, the Fugerippen. 25 can run over the entire area of the oibenkopfes.
  • a cap 14 On the piston 17 sits a cap 14, which serves as an ejection element. Bezuqszeic 'hen I SSTE

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Abstract

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Steuerventile für Nockenwellenversteller. Das erfindungsgemäße Steuerventil umfasst ein Ventilgehäuse (2), das Öffnungen für einen Zulauf-, einen Ablauf- und zwei Versorgungsanschlüsse aufweist, und einen axialbeweglich in einer Aufnahme des Ventilgehäuses (2) geführten Steuerkolben (3), der zwei Steuerkanten (7, 8) aufweist sowie eine Betätigungsfläche (12) zu der Kontaktierung mit einer Stößelstange einer Stelleinheit. Der aus Kunststoff bestehende Grundkörper (13) des Steuerkolbens (3) trägt an seinem der Stelleinheit zugewandten Ende ein Ausgleichselement (14), das an seiner Stirnfläche die Betätigungsfläche (12) bildet, wobei die axiale Position der Betätigungsfläche (12) des Ausgleichselements (14) in Bezug auf die Position des Grundkörpers ( 13) ausgerichtet werden kann.

Description

STEUERVENTIL MIT EINEM STEUERKOLBEN AUS KUNSTSTOFF
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Proportional-Wegeventile, die als Zeniraiventäi insbesondere zu der Steuerung sogenannter ockenwefSenversfeiler eingesetzt werden können, NoekenweSienversteiier dienen der Regelung des Beide bs eines Verbrennungsmotors, indem der Ladungswechsel gezieSibeeinfiussi wird: Eine Verstellung der Phaseniage der f^ocken- weiie. ändert deren Position in Relation zur Phaseniag der Kurbelwelle; somit lassen sich die Öffnungs- und Schließzeiten der Gaswechselventile zu einem früheren bzw. späteren Zeitpunkt des durchlaufenen Kreisprozesses verschieben, Zentralventile verfügen über mehrere Schaitposiitonen, mittels derer der Verlauf eines Druckmittpfades zwischen einem Zu- und Abiauf eingestellt werden kann - der Druckmitteistrom übt auf den Nockenwelienversteiler eine Kraft aus, die von der Schaltposition abhängig ist und- Sjne- Verstellung ..inrsiner esttonlt Lage bewirkt. Die Güte der Regelung ist von der zuverlässigen Einstellung der relativen Phasenlage abhängig, woraus sich hohe Anforderungen an die Präzision des Steuerventils ergeben.
Die DE 10 2Q10 049 551 A1 zeigt ein Steuerventil för einen Noekenweilenversteiler. Das Steuerventil urafasst ein Venfilgehäuse, das Öffnungen für einen Zulauf-, einen Ablauf- und zwei Versofgungsäbschlusse aufweist; innerhalb des Ventilgehluses ist ein axial verschiebbarer Steuefkoiben gelagert, der aus einem ringförmigen Grundkörper besteht. An einer sei- ner Stirnseiten weist der Steuerkolben eine Betätigungsfläche auf, die für eine Steuerkomponente vorgesehen ist. Der Steuerkolben ist aus einem Kunststoff gefertigt Infolge der Verwendung beispielsweise eines duropiastischen Werkstoffs kann eine beträchtliche Gewichtsverminderung erreicht werden ~ die Verwendung eines Kunststoffs zeigt jedoch auch nachteilige Wirkungen, etwa In Bezug auf das yerschieiSverhalfen ode bezüglich der Einhaltung ge- steliter Anforderungen an die Fertigungstoleranzen,
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein Steuerventil bereitzustellen,: dessen Steuerkolbe hinsichtlich seines Gewichts optimiert wird: be gleichz tiger Verbesserung der Betriebsbedingungen.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sieb aus den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängige Ansprüche, während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung den ünteranspriic en eninehmbar sind. Demnach umfasst di Erfindung ein Steuerventil für einen Möckenwelienversteller mit einem Ventilgehäuse, das Öffnungen für einen Zulaufe einen Ab- lauf- und zwei Versorgungsanschlüsse aufweist, und mit einem axtai eweglich In einer Aufnahme des Veniiigehäuses geführten Steuerkoiben, der zwei Steuerkanten aufweist sowie ei- ne Betätigungsfiäche zu der Kontakfierung it einer Stößelstange einer SteSfelrtheit Elri aüs Kunststoff bestehender Gr ndkörper des Steueffcpibsns trägt an seinem der Steileinhejt zugewandten Ende ein ÄusgieichseSemehl, das an seiner Stirnfläche die Betätig ungsfläehe bildet, wobei die axiale Position de Beiatigungsfiäehe des Ausgleichseiements in Bezug auf die S Position des Grundkörpers (an einem Solimaß) ausgerichtet werden kann.
Nach Erkenntnis der Erfindung wird durch
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hendes Spannungsverhäitnis aufgelöst - auf besonders kostengünstige Weise: Die Erfindung hebt den Widerspruch auf der bisfang zwischen dem Wunsch nach einem besonders leichten
10 Bauteil einerseits und den Anforderungen an Verschleißverhalten und Feftigungstoleranz andererseits besta den hat. Di Erfindun ermöglicht die Verwendung eines Kunststöffwerk- Stoffs, womit ein besonders Seichter Steuerko ben realisiert wird. An der besonders beanspruchten Betätig ungsf lache findet das Ausgleichseiement seinen Einsatz - das aufgrund von Fertigungstoleranzen bestehend Spiel zwischen der Betätig ungsfiäohe des Steuerkolbens
15 un der Stößelstange der Stejleinheit kann somit ausgeglichen werden bzw. die Gesamtlänge des Steuerkolbens an ein Soilmaß angepasst werden. Der impüls infolge des Aufireffens der Stößeistahge auf der Betätigungsfiäche kann vermindert werden ~- mit positiven Folgen auf die Betriebsbedingungen und auf das Verschleiß verhalten.
Ein zusätzlicher Vorteil zeigt sich in der nun verwirklichten Mö c'nkejt, die axiale Länge des 20 Steuerkoibens an einem geforderten Solimaß ausrichten zu können ~ auch jenseits des Ausgleichs fertigungsbedingter Abweichungen. So ist etwa die Verwendung eines einheitlichen Grundkörpers, an dem idealerweise die Steuerkanten■■gebildet sind, für Steuerventile denkbar, die durch unterschlediiche axiale Mails gekennzeichnet sind. Auf diese Weise können die Fertigungskosten nochrnais vermindert werden .
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Der Grundkörper des Steuerkolbens träg das Ausgleiehseiement, indem dieses auf de Grunäkotper geschoben wird. Ebenso denkbar ist jedoch auch das Tragen des Ausgleichs- eie entes dergestalt d ss dieses von: einer axialen Bohrung das Grundkörpers aufgenommen wird,
3Q
in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfi du g besteht das: Ausgieichse lerne nt aus einem metaischeii Werkstoff, Auf kostengünstige Art und Welse entsteht somit ein: leichter Steuerkoiben, dessen Betätigungsfiäche sich durch. eine besonders versohies gunstige Oberfläche auszeichnet. in einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist d as Äusgieichselement In Form einer Kappe gestaltet, die : auf den Kolbenkopf aufgeschobe wird. Die Gestaltung, in der vorgeschlagenen Form bietet den Vorteil, tiass eine Fläche der Kappe über den gesamten Umfang mit: dem Außenumfang des Steuer}®! bens in Kontakt gebracht werden, kann. Auf diese Art und Weise 5 kann ein besonder sicherer Sitz und somit sichere' Festlegung der axialen Positio gewährleistet werden. Bei Verwendung eines metallischen Werkstof s lässt sich die Kappe kostengünstig mittels eines spanlosen Arbeitsverfahrens herstellen, beispieiswiese durch Tiefeiehen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird die axiale Position der Kappe in Bezug auf ö die Position des Grundkörpers mithilfe einer Übe maßpassimg festgelegt, wodurch Kappe und Grundkörper einen Pressverband bilden. Die axial Länge des aus der Kombination Grundkörper und Kappe bestehenden Steuerkolbens kann somit an einem Soilmaß ausgerichtet werden. Das Bilden eines Pressverbandes ermöglicht auf besonders einfache und kostengünstige Weise eine dauerhafte. Verbindung.
5
In einer wetteren vorteilhaften Weiterbildung weist der Grundkörper des Steuerkolbens im Bereich seines Kolbenkopfes Fügerippen auf. Die Fügerippen ermögliche ein Seichtes Herstellen des Pressverbandes, Das Aufschieben der Kappe auf den drundkörper kann weiter vereinfacht werden, indem eine; Einführungsfase am Koibenkopf oder ander Kappe oder an bel-0 den gestaltet Ist .
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind die Fügerippen sich axial erstreckend entlang des Umfangs des Kolbenkopfes angeordnet, wodurch; Bereiche .größeren Durchmessers gebildet werden, die: Bereiche kleineren Durchrnessers einschiießen, wobei die Bereiche rö-5; Seren Durchmessers in Bezug auf den I nendurchmesser der Kappe ein Übermaispassung aufweisen und di Bereiche kleineren Durchmessers ein Spielpassung. In den Bereichen zwischen den ~- idealerweise mindestens drei ~ Fugerippen werden Bereiche mit radialem Spiel verwirklicht wodurch ein: Zwischenraum entsteht, in den Zwischenraum kann infolge des Fügens Material verdrängt werden, was di Herstellung des Pressverbandes erleichtert.0
Eine vorteilhafte. Ausführungsform betrifft ein Ausgleichselemem in Form einer Kappe, deren axiale Position in Bezug auf die Positio des Sieuerkplbens miihiife einer Klebverbindung festgelegt wird. Klebverbindungen bieten den Vorteil einer gleichmäßigen Spannungsverteilung an der Verfeindungsstelie zwischen Grundköper und Kappe und gewährleisten deren5 dauerhafte Verbindung;. In einer weiteren■vorteilhaften Airsführungsforro schließen das Ausgieiehseierneni und der GruhdkoTpgr einen axialen Zwischenraum: ein, mittels dessen ein Spiel zu. der Ausrichtung der axialen Position des Äusgieichseiemenfs in Bezug auf die Position: des Grundkörpers erwirklicht wird. Der axiale Zwischenraum ermöglicht eine Ausrichtung des Ausgleichselementes ,lh~ nerhaSb eines rvergrö&terten Lingenihfervaiis.
In einer weiteren vorteilhafte Äusführungsiorm .besteht der Grundkörpe des Steuerkolbehs aus einem duroplastisehen öder thermoplastischen Werkstoff: Die Verwehdung eines düfop- l.ksifec e 'Werk^töffe.-^fe ielS eis Phenoplaste, verwirklicht einen; beanspruchbare Grundkörper, der den thermischen und mechanischen Anforderungen gerecht wird. Duroplaste gehören ebenso wie Thermoplaste zu de Polymerwerkstoffen, wobei erstere nach dem Aushärten im Gegensatz zu den thermoplastischen Werkstoffen nicht mehr verformt werden können. Der Sieuerkolben kann aus einem: Duroplast mit 85% Glasfaseranteil bestehen. Grundsätzlich ermöglicht die vorgeschlagene -Kombination aus Grundkörper und Ausgleichs- element jedoch eine Verminderung der Anforderungen an die Werkstoffeigenschaften des
Grundkörpers - diese Erkenntnis vergegenwärtigt erneut di positive- Wirkung der vorgeschlagenen Ausführungsform auf die Herstellungskosten.
In einer weiteren vorteilhaften Äusführungsform: besteht das Ausgieichselement aus einem metallischen Werkstoff, wobei :die Werkstoffe des AusgleichseSemehtes und des Grundköpers so gewählt sind, dass ein abweichender VVärmeausdehnungskoeffizient die Festlegung des Äusgleichselements nicht auflöst. Per Ausfü rungsform liegt di Erkenntnis zugrunde, dass infoige eines Temperaturanstiegs die Gewährleistung der festgelegten relativen Position des Äusgleschselementes gefährdet Ist: Die -Vörwerfcung von Materialien mit unterschiedlichen WärmeausdehnunGsskoeffiEien en kann dazu führen, dass Spannungen an der Verbißdungs- fläche zwischen Grundkörper und: Ausglelehselemeni auftreten, denen die Verbindung: nicht (positlonsgetreu) standhält. Eine Auswahl der verwendeten Werkstoffe anhand ihrer Wärmeausdehnungskoeffizienten trägt also dazu bei, die axiale Ausrichtung zu gewährleisten. Das Steuerventil ist: bevorzugt als Zentraiv niii m der Steuerung eines ockenwellenversiei- lers gestaltet ~- es Ist also In einem Hohlraum der ookenweiie angeordnet und dreht sich mit dieser. ooken ellenversteler in der Bauweise eines Flügelzellenverstellsrs beinhalten als wesentliche Elemente einen Stator und einen Rotor, Der Stator ist drehtest mit einem Antriebsrad verbunden und wird übeneinen Zugmätteitheb von der Kurbelwelle angetrieben. De Rotor bildet das Äbtriebselenient , Der Rotor Ist konzentrisc zum Stator angeordnet und wird von diesem umgeben, im Stator is in Umfgt gsnchfun&.eine -Einbuchtung:, angeordr^t, die - ohne die Beweglichkeit zwischen Rotor und Stator in U fangsnc ung: einzuschränken ~ zu einem druckdichten Hohlraum verschlossen wird: seitlich durch einen: Deckel bzw. durc eine seitliche Wandung und am Innen- durpbmesser durch die äußere Unifangswand des Rotors, in de Hohlraum greift ein Flügel ein, der fest mit dem Rotor verbunden ist und den Hohlraum in zwei druckdicht verschließbare Kam ern Ä und 8 teilt.
Durc gezielte Verbindung: der Druckkammern A und B entweder mit dem Zu!aufanschiuss P oder dem Äblaufanscniuss T fässt sich ein Druckunterschied erzeugen, wodurch eine Kraft auf den Flügel wirkt. Der Flüge! ärd aiso gemeinsam mit dem Rotor in Umfangsrichtuhg verschoben.
Aus der Verschiebung des Rotors resultiert eine Änderung der Phasenlage der Nockenwelle im Verhältnis zu der Phasenlage de Kurbelwelle: Dreht sich: die öckenwelie im Uhrzeigersinn und eilt die Druckkammer B der Druckkammer A voraus, bewirkt eine Verstellung; des Flügels n Richtung Druckkammer B eine Verstellung der Öffnungs- bzw. Schließzeiten zu einem früheren Zeitpunkt.
Ose Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieis: näher erläutert,: wobei Bezug auf die Zeichnungen genommen wird. Funktionsgleiche Elemente der erläuterten Äusführungs- formen werden mit .dem gleiche Bezugszeichen gekennze ichnet.
Fig. 1 zeigt einen Venfiikoiben in einem Steuerventil nach dem Stand der Technik;
Fig., 2 zeigt ei;ne:Ausfuhrungsform eines Ventilkoibens i Längsschnitt;
Fig. 3 zeigt eine Einzelheit aus der Sehniitdarsteii ng des Ventilkoibens aus Fig. 2;
Fig. 4 zeigt eine Einzelheit aus einem Querschnitt des Ventilkoibens aus Fla 2;
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Darstellung des Steuerventils.
In Fig, 1 ist ein Steuerventil 1 nach d : gatfungsge äSef! Stand der Technik beispielhaft gezeigt. Das Steuerventil 1 besteht aus einem Ventilgehiuse und einem ohlz Hndrischen Steusrkolbsn 2-, der axiaibeweglich In einem entsprechenden Hohlraum 4 des yentligehäuses 2'. gef hrt igt. Das Ventiigehiuse 2 kann wiederum von einem Ho raurri einer Nockenwelle aufgenommen werden und der Steuerung ein s Höeken ejienversiellers- dienen (nicht gezeigt].
Das Ventilgehause 2 weist an seinem Aulienumfang drei axial zueinander beanstandete Ringnuten 6 auf, an denen Qurobinxteöffnungen § angeordnet sind. Der Sie uerkolben 3 Ist ein beidseitig offener Hohlz linder, är; dessen Auftenurnfang wei Abschnitte mit erweitertem Durchmesser 7, 8 -angeordnet sind, die einen Abschnit mit verringertem Durchmesser 9 ein- seoliefSen. Die Abschnitte mit: rweitertem Durchmesser bilden die Steuerkante 7, 8 - de Abschnitt mit verringertem Durchmesser biidet hingegen gemeinsam mit dem !nnenumfang des Ventsigehäuses 2 einen umlaufenden ..Ringkanal. 10. An. seiner Stirnseite weist der Steuer- Kolben als Folge der Spritzgusshersteilun einen Anspriizpunkt 11 auf.
Figure imgf000008_0001
Zu der Steuerung e nes oc^n^feriy ?&fejteis'.l<ann. daf SteuervehtiM unterschied iche Schalipositiönen einnehmen, die durch den tetsäeh liehen Verlauf möglicher Druckmittelpfade gekennzeichnet sind. Die Vewirklichung einer Sehaltposition erfolgt mithilfe einer {nicht ge- zeigten) Stellvorrichtung, bei der es sieh in der Regel um einen elektromagnetisch betätigten Äktuator handelt. Eine mit einem Anker des Elektromagneten verbundene Stößelstange wird mit einer Beiätigungsfläche 12 an der Stirnseit des Steuerkolbens 3 In Kontakt gebracht - die auf den Anker wirkende Kraft wird somit über die Stößeistange auf den Steuerkolben 3 übertragen und bewirkt somit dessen: axiales Verschieben entgegen der Kraft einer (nicht gezeig- ten) Feder.
Mögliche Druckmittelpfade verlaufen über den Zuiaufansch!uss P, der mittels einer Pumpe mit Druckmittel gespeist wird. Über den umlaufenden Ringkanal, dem Druckmitielverteilraum 10, gelang! Druckmittel entweder zu dem Versorgungsanschiuss A ode dem Versorgungsan- sehluss B - und von dort zu der Ärbeiiskarrimer A bzw. B eines : ocke:nwellenverstel!ers. Der tatsächliche Verlauf des Druckmittelpfades ist somit von der Schaltposition des Steuerventils 1 abhängig, also von de relativen Lage des Steuerkolbens 3: Ober die Steuerkanten 7, 8 können die Durchfrittsöffnunge 6 gesperrt oder freigegeben werden - neben einer vollständigen Sperrung beider Versorgungsanschlüsse A und 8 durch Überdeckung der Durchtrittsöffnungen 6 mittels der Steuerkanten 7, 8 können somit die: Ver^-orgunganschiösse.'-tind daran an- schließend die Arbeitska mem de oekenwelienversieliers entweder mit dem: Zulaufan- sehtuss P oder dem Abiaufanschluss T verbunden werden. in Rg, 2 ist eine Ausföhrungsform des Steuerkoibens 3 im Längsschnitt gezeigt; Der Steuer- k lben 3 geht aus der Kombination eines Drundkörpers 13 mit einem Ausgielbbselernent 14 hervor. Der aus Kunststoff hergesteilt Grundkorpar 13 besteht im Wesentlichen aus einem hohlzylindrisshen Rohrabschnitt und weist am Kolbenboden 15 eine bodenseitige Öffnung. 16 uf,:Än sei em em Boden abge andien Ende befindet sieh der :Köibenkopf 17 - uch hier sind Druckmittelöfinungsn 18 vorgesehen, die über den Kolbenhoblradm I S mit der bodshsei- tigen Öffnung 18 in Verbindung stehen,
Am AuSenumfang des Grundkörpers; 13 sind zudem eine erste und eine zweite Steuerkante 7. 8 in Form z eier Sereiche mit erweitertem Durchmessergebildet; Die Bereiche erweiterten Durchmessers sc fseßen einen Bereich verminderten Durchmessers- ein , der -.gemeinsam, mit dem innenumfang des Ventiige äuses. einen umlaufenden Ringkanal 10 bildet.
Ein Ausgieichselenient 14 ist am Koibenkopf 17 auf den Grundkörper 13 geschoben. Das Äusgieiehse ement ist hier in der Form einer Kappe 14 gezeigt deren Umfangswand den pJ- benkopf 17 vöiisfändig umschileSt. Die Kappe 14 ist tiefgezogen aus einem metallischen Werkstoff gefertigt und: weist stirnseitig eine Betätsgungsfläche 12 auf. Die Gharakieristik iie Formgestaltu g ist in der Einzelheit 20 gezeigt.
Die Fig. 3 zeig! einen Ausschnitt des in Fig. 2 abgebildeten Äusführungsbeispiels. Dargestellt ist ein Abschnitt des Kolbenkopfes 17, auf den das Ausgleichseiement 14 aufgeschoben ist. An der Stirnseite des Kölbenkopfes 17 und am Rand der Kappe: 14 sind jew ils Eihführfasen 21 , 22 vorgesehen , die das Aufschieben der Kappe 14 erleichtern. Die Stirnseite des Kolbenkopfes 17 und der Boden der Kappe 14 schließen einen Zwischenraum ein, wodurch ein axialer Spalt 23: entsteht. Der axiale Spalt 23 verwirklicht ein Spiel In axialer Richtung,. -so dass die Länge des aus Gryndkörper 13 und Kappe 14 bestehenden Steuerventils 1 an einem Söllrnaß ausgerichtet werden kann.
Darüber hinaus ist auch ein radialer Spalt 24 zwischen Außenumfang des CSrundkörpers 13 bzw. Koibenkopfes 17 und innenumfang der Kappe 14 dargestellt Dieses radiale Spiel ermöglicht die Aufnahme von 'Material, das infolge des Aufpressens der Kappe 14 auf den -Kol-- benkopf 1 verdrängt Wird, Das verdrängte Material hat seinen Ursprung in Fügerippen 25, di das Herstellen eines Pressverbandes erleichtern und i Fig. 4 yeranschauiicht werden.
In Fig. 4 ist eine Einzelheit des in Fig. 2 abgebiideleh Äusführungsbeispiels im: Querschnitt. Deutlich erkennbar ist zurr) einen der radiale Spalt 24 zu der der Aufnahme verdrängten Mate- n'äls. Der radiale Spalt 24 befindet sich in einem Bereich des Grundkörpers 13 bzw. Kolben- kopfes 17 mit vermindertem Durchmesser und wird: on Bereichen vergrößerten Durchmessers eingeschlossen - die Bereiche vergrößerten Durchmessers bilden Fügerippen 3S. Erforderlich :fur di Herstellung eines Pressverbandes ist also eine Obermaßpassung im Bereich der Fügerippen 25 In Bezug auf den Innendurchmessers. qlef.-K3Ppe.i-4.
Die Fig. 5 zeigt eine perspektivische Darstellung des Steuerventils 1. Arn Srundkörper 13 sind vier.O er de Urnfang verteilte- Fügerippen 25 gebildet die sich In -axialer Richtung entlang des Kölbenkopfes 17 erstrecken. Aua Fertigungsgründen können die Fugerippen .25 über den gesamten Bereich des oibenkopfes verlaufen. Auf dem Kolbe nkogf 17 sitz eine Kappe 14, die als Äusgieichselement dient. Bezuqszeic'hen I sste
1 Steuerventil
2 Ventigehäuse
3 SteuerköStien
4 Höhlraum
5 Ringhut
6 Durchtrittsöffnung
7" erste Sieuer ante
8 zweite Steuerkante
9 Abschnitt verringerten Durchmessers
10 umlaufender Ringkanal, DruckrnMeiverteilraurrs ii- Anspritzpunkt
a Betätigungsfläche
13 G undkörper
1 Kappe, AusgleicHsefernent
15 olben ocien
18 bodeinseitige Öffnung
17 o Ibenkopf
18 Druckmittelöffnung
19 KolbenhohSrauni
20 Einzelheit
2 Einführfase an dem Kölbenköpf
22 Einführfase an der Kappe
23 axialer Spalt, Zwischenraum
24 radialer Spalt
25 Fügerippe
Ä Versorg ungsanschi uss Ä
ß Versorgungsanschiuss 8
P Zulaufanscnsuss
T ÄbiaUfanschiuss

Claims

Patentansprüche
Figure imgf000011_0001
öftmiß- gen für einen Zulauf-, einen Ablauf- und zwei VersorgungsaRschiQsse aufweist, und mit einem axSaibeweglich in einer Aufnahme des ¥entiigebäuses (2) geführten Steuerkolben (3), der zwei Steuerfcanten (7, 8) aufweist sowie eine Betätigungsfiäche (12) zu der Kontakfieruhg mit einer Stößeistange einer Steüeinheft, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus Kunststoff bestehender Grund orper (13) des Steuerkolbens (3) an seinern der Stelieinheit zugewandte Ende ein Ausgleichseiemeilt (1.4 trägt, das an seiner Stirnfläche die Betätigungsfiäche (12): bildet, wobei die axiale Position der Betätigungsfläche (12) des Ausgleiehselemehis (14) in Bezug auf die Position des GrundKörpers (13) ausgerichtet werden kann,:
2. Steuerveniii nach Anspruch 1 wobei das Äusgieichssiement (14) aus einem metallischen Werkstoff besteht.
3. .Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (13) an seinem der Steifeinheit zugewandten Ende einen Koibehkopf (17) formt, wobei das Aus- gieichseiemeni (14) ;n Form einer auf den Kolbenkopf (17} geschobenen Kappe (14) gestaltet ist.
4. Steuerventif nach Anspruch 3, wobei die axiale Position der Kappe (1.4) in Bezug auf die: Position des Grundkörpers (1: 3) mithllfe einer OberfnaÖpassyng festgelegt wird, wodurch Kappe (14) und Grundkörper (1:3) einen Pressverband bilden.
5. Steuerventil nach Anspruch 4: dadurch gekehnzeichnet, dass der Grundkörper (13); des Stsuerkolbens (3) im Bereic seines Kolbenkopfes (17) Fugerippen (2S) aufweist, a/Sisuerventii nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnei, dass die: Füge ippen (25) sich axial erstreckend entlang des Urnfangs des Kütbenkopfes (17) angeordnet sind, wodurch Bereich® größerer*. Durohmesse s- geblfciei eräfetfj :d.i Bereiche kleineren Durchmessers sinschiieEen, obei die Bereiche größeren Durchmessers in Bezug auf den Innendurchmesser der Kappe eine ÜberrnaSpassung aufweisen und die Bereich kleineren Durchmessers eine Spielpassung,
7. Steuerventil nach Anspruch 3, wobei .die axiale Position der Kappe (14) in Be^ug auf die Position des Grundkörpers (13) mithilie einer Klebverbindung festgelegt wird,
8. Steuerventil nac einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Äusgleichsele eni (14) und der "'Grundkörper' (13) einen axialen Zwischenraum (23) einschließen: mittels dessen ein
Spie! zu der Ausrichtung der axialen Position des ÄusgieichseSements (14) in Bezug auf die Position des Grundkörpers (13) verwirklicht wird.:.
9, Steuerventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (13) des: Steuerkolöens (3) aus einem duropfasiisehen oder■thermoplastischen Werkstoff besteht
10, Steuerventil nach Anspruch 9, wobei das Ausg!elchseierrient (14 aus einem metallischen. Werkstoff besieht und die Werkstoffe des Ausgieichseiementes (14.) und des Grundköpers (13) so gewählt sind, dass ein abweichender Warmeausdehnungskoeffizieni die■'Festlegung des Ausgleichseietrients (14) nicht auflöst.
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