WO2017125411A1 - Verfahren zum herstellen einer polrohrbaugruppe und hydraulikventil mit einer polrohrbaugruppe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Polrohrbaugruppe (10) für einen elektromagnetischen Aktuator (5) eines Hydraulikventils (1), mit entlang einer Längsachse (4) aufeinander folgenden wenigstens einem zylinderförmigen Polrohr (29), einem zylinderförmigen Polkern (28) sowie einem selbsttragenden Zwischenring (33) aus einem nicht-magnetisierbaren Werkstoff. Das Verfahren umfasst die Schritte: Zusammenfügen von Polrohr (29), Zwischenring (33) und Polkern (28); Verpressen von Polrohr (29), Zwischenring (33) und Polkern (28) in Richtung der Längsachse (4); Verlöten von Polrohr (29) und Polkern (28) mit dem Zwischenring (33); sowie Bearbeiten eines Innendurchmessers (22, 20, 18) von Polrohr (29), und/oder Zwischenring (33) und/oder Polkern (28) auf ein Fertigmaß. Die Erfindung betrifft ferner ein Hydraulikventil (1) mit einer Polrohrbaugruppe (10), welche mit einem solchen Verfahren hergestellt ist.

Description

Verfahren zum Herstellen einer Polrohrbaugruppe und Hydraulikventil mit einer Polrohrbaugruppe

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Polrohrbaugruppe für ein Hydraulikventil, insbesondere ein hydraulisches Getriebeventil einer ein Hydraulikfluid führenden Einrichtung, insbesondere der Mechatronik einer hydraulischen Steuerung eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs.

Stand der Technik

Hydraulikventile, insbesondere zur Anwendung im Automobilbau und

insbesondere für Schwenkmotorenversteller einer Nockenwelle oder für

Doppelkupplungsgetriebe sind hinlänglich bekannt. So geht beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 10 201 1 053 033 A1 ein Wegeventil als Hydraulikventil für ein Doppelkupplungsgetriebe hervor. Das Hydraulikventil weist einen

Ventilkolben auf, welcher in einer Ventilbuchse des Hydraulikventils axial bewegbar ist. Üblicherweise sind an der Ventilbuchse zumindest ein

Arbeitsanschluss, ein Versorgungsanschluss und ein Tankanschluss T ausgebildet. Ein das Hydraulikventil durchströmendes Hydraulikfluid kann mit Hilfe des in der Ventilbuchse positionierbaren Ventilkolbens das Hydraulikventil unterschiedlich durchströmen. Der Ventilkolben wird mit Hilfe eines elektromagnetischen Aktuators bewegt.

Hierzu steht der Aktuator mit dem Ventilkolben in Wirkverbindung. Eine Bewegung eines Ankers des Aktuators wird auf den Ventilkolben übertragen, sodass dieser seine Position innerhalb des Hydraulikventils verändert. Der Anker wird in einem Polrohr mit Hilfe eines Magnetfeldes bewegt, welches mittels einer

stromdurchflossenen Spule erzeugt wird. Diese Spule ist üblicherweise den Anker und das Polrohr umfassend positioniert und in einem Spulenträger aufgenommen.

Die DE 10 2009 008458 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Polrohres, wobei das Polrohr ein Rohrstück mit einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser an einem ersten Ende des Polrohrs, ein das Rohrstück zumindest teilweise verschließendes Polstück an einem zweiten Ende des Polrohrs und ein ringförmiges, unmagnetisches Zwischenstück zwischen dem Rohrstück und dem Polstück aufweist. Das Rohrstück, das unmagnetische

Zwischenstück und das Polstück sind beidseitig derselben an zumindest einer konischen Stirnfläche des unmagnetischen Zwischenstücks mittels einer

Metallverbindungsschicht verbunden.

Offenbarung der Erfindung Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer Polrohrbaugruppe für ein Hydraulikventil zu schaffen, insbesondere für ein hydraulisches Getriebeventil, welches eine kurze Taktzeit und gleichbleibende Qualität in der Fertigung ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Hydraulikventil, insbesondere ein hydraulisches Getriebeventil, mit einer Polrohrbaugruppe zu schaffen, welche mit einem solchen Verfahren hergestellt ist. Die vorgenannten Aufgaben werden gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.

Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer Polrohrbaugruppe vorgeschlagen, mit entlang einer Längsachse aufeinander folgenden wenigstens einem zylinderförmigen Polrohr, einem zylinderförmigen Polkern sowie einem selbsttragenden Zwischenring aus einem nicht-magnetisierbaren Werkstoff. Das Verfahren umfasst die Schritte:

- Zusammenfügen von Polrohr, Zwischenring und Polkern;

- Verpressen von Polrohr, Zwischenring und Polkern in Richtung der Längsachse;

- Verlöten von Polrohr und Polkern mit dem Zwischenring;

- Bearbeiten eines Innendurchmessers von Polrohr, und/oder Zwischenring und/oder Polkern auf ein Fertigmaß.

Die Polrohrbaugruppe umfasst die magnetischen Bauteile: Polkern, Polrohr und den nichtmagnetischen selbsttragenden Zwischenring. Diese drei Bauteile werden zur Baugruppe Polrohr durch Löten fest verbunden.

Die Polrohrbaugruppe stellt eine wesentliche Komponente eines elektromagnetischen Aktuators eines Hydraulikventils dar, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in Großserienstückzahlen für die Automobilindustrie gebaut werden kann und eine höchstmögliche magnetische Kraftdichte aufweist. Das Kernstück des elektromagnetischen Aktuators bildet hierbei die Baugruppe Polrohr. Diese besteht aus den Bauteilen Polrohr und Polkern, welche durch einen nichtmagnetisierbaren Abschnitt in Form eines selbsttragenden Zwischenrings voneinander getrennt sind. Durch einen solchen Zwischenring kann die Magnetkraft am Ort des Ankers verstärkt werden, ohne den Durchmesser der Magnetspule zu erhöhen oder mehr Drahtwindungen in der Magnetspule vorzusehen. Möglich ist so eine Erhöhung der Magnetkraft von ca. 35% bis 40% gegenüber einer einteiligen Ausführung der Polrohrbaugruppe.

Die Innendurchmesser der beiden Bauteile Polrohr und Polkern sind in der Baugruppe vorteilhaft exakt ausgerichtet, d.h. eine Rundlaufabweichung, eine Winkelabweichung und ein Versatz weisen minimale Werte auf und sind günstigerweise sogar null.

Weiterhin weist die radiale Wandstärke des Bauteils vorteilhaft möglichst geringe Schwankungen auf. Jede Abweichung von einer gleichmäßigen Wandstärke würde sich negativ auf die Querkräfte im Magnet auswirken. Innendurchmesser und Außendurchmesser der Polrohrbaugruppe haben günstigerweise einen bestmöglichen Rundlauf zueinander.

Diese vorteilhaften Eigenschaften der Polrohrbaugruppe können erreicht werden, indem das Polrohr und der Polkern mit dem selbsttragenden Zwischenring zusammengefügt und zweckmäßigerweise verlötet werden und anschließend die Innendurchmesser der einzelnen Komponenten der gefügten Polrohrbaugruppe gemeinsam bearbeitet, beispielsweise ausgedreht werden. Der selbsttragende Zwischenring stellt ein stabiles Bauteil aus einem nicht-magnetisierbaren Werkstoff wie beispielsweise Edelstahl dar. Vorteilhaft wird für den Zwischenring ein Werkstoff gewählt, der einen möglichst ähnlichen, günstigerweise gleichen, Wärmeausdehnungskoeffizienten wie der Werkstoff des Polrohrs und/oder des Polkerns aufweist. So erhält die gesamte Polrohrbaugruppe nach dem Fügeprozess eine möglichst hohe Steifigkeit und bei Temperaturänderungen treten keine Spannungen oder Risse auf. Die Außenkonturen der einzelnen Komponenten können dabei bereits fertig bearbeitet sein und der Aufnahme bei der Bearbeitung dienen.

Auf diese Weise lässt sich eine vorteilhafte Ausrichtung der einzelnen Bauteile zueinander erreichen, die sich nicht mehr verändert. Selbst bei der Montage können hohe Kräfte aufgenommen werden, ohne dass sich die Polrohreinheit verformt. Für die Ausrichtung der Bauteile Polrohr und Polkern zueinander ist so kein weiteres Bauteil mehr notwendig. Ein Magnetanker kann direkt in Polrohr und Polkern axial bewegt werden. Außerdem lässt sich so auch die radiale Wandstärke in geeigneter Weise bei der Bearbeitung günstig einstellen, um eine möglichst hohe Magnetfeldstärke am Ort des im Inneren der Polrohrbaugruppe laufenden Ankers zu erreichen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Zusammenfügen von Polrohr, Zwischenring und Polkern mittels einer an einem der Bauteile Polrohr, Polkern oder Zwischenring angeordneten Ausrichtkontur dadurch erfolgen, indem wenigstens eines der Bauteile Polrohr, Polkern, Zwischenring auf die Ausrichtkontur aufgeschoben und die Ausrichtkontur in wenigstens ein verbleibendes Bauteil von Polrohr, Polkern, Zwischenring eingepresst wird.

Der Polkern und das Polrohr werden aus magnetisierbarem Material so gefertigt, dass die Außenkontur fertiggestellt ist und die beiden Bauteile über Innenkonturen, beispielsweise die an einem der Bauteile Polrohr, Polkern oder Zwischenring angeordnete innenliegende Ausrichtkontur, miteinander verpresst werden können. Dabei sind die Durchmesser der Innenkonturen noch deutlich kleiner als das spätere Fertigmaß. Der Zwischenring wird aus einem nichtmagnetisierbaren metallischen Werkstoff, beispielsweise Stahl, derart gefertigt, dass er seine endgültigen Maße und Geometrien erhält. Der Außendurchmesser wird dabei vorzugsweise geringfügig kleiner gewählt als die fertigen Außendurchmesser von Polrohr und Polkern. Der Innendurchmesser des Zwischenrings erhält mindestens den Durchmesser, wie der Pressdurchmesser der Ausrichtkontur an Polrohr oder Polkern. Der Innendurchmesser des Zwischenrings kann jedoch auch etwas größer gewählt werden, da sich der Zwischenring über seine konusförmige Kontur selbst zentriert.

Im nächsten Schritt kann der Zwischenring mit einem lötbaren Werkstoff beschichtet werden, vorzugsweise galvanisch verkupfert werden. Diese Kupferschicht ist nur wenige Mikrometer dick.

Anschließend werden die Bauteile miteinander verpresst, wobei der Zwischenring zwischen Polkern und Polrohr platziert wird und sich ggf. über seine konusförmigen Anlageflächen zentriert. Der axiale Abstand zwischen Polrohr und Polkern wird über die Dicke des Bundes des Zwischenrings erreicht. Die Bauteile werden stirnseitig auf Block gepresst.

Diese Baugruppe wird in einen Glühofen, vorzugsweise einen Durchgangsofen mit Schutzgasatmosphäre, gegeben. In diesem Ofen wird die Temperatur so eingestellt, dass der Schmelzpunkt von Kupfer knapp überschritten wird, jedoch der Stahlschmelzpunkt noch deutlich oberhalb liegt. Während des Durchlaufs schmilzt die Kupferschicht auf dem Zwischenring und wird über Kapillarwirkung in die Spalte zwischen den Bauteilen transportiert. Anschließend wird das Bauteil definiert abgekühlt, das Kupfer in den Spalten wird fest und verbindet die Bauteile durch eine Lötschicht.

Im nachfolgenden Arbeitsgang wird die Baugruppe Polrohr nur noch am Innendurchmesser bearbeitet, um die finale Innengeometrie zu erhalten. Der Außendurchmesser ist, wie oben beschrieben, bereits fertig und dient zur Aufnahme in der Bearbeitungsmaschine, so dass ein idealer Rundlauf zwischen Innen- und Außendurchmesser gegeben ist. Durch die gemeinsame Fertigbearbeitung der Innenbohrung von Polrohr und Polkern in einem Schnitt, kann die Polrohrbaugruppe so gefertigt werden, dass praktisch kein axialer Versatz zwischen Polrohr und Polkern auftritt. Die Ausrichtung der Einzelkomponenten Polkern, in welchen der Anker auf seinem Lauf zentrisch eintaucht und Polrohr als Lagerstelle für den Anker ist so vorteilhaft gewährleistet. Auf diese Weise kann eine Null-Koax-Lösung kostengünstig erzeugt werden.

Weitere Vorteile durch das erfindungsgemäße Verfahren sind ein bestmöglicher Rundlauf zwischen Innendurchmesser und Außendurchmesser der Bauteile. Verschiedene Stahlsorten können so problemlos miteinander verbunden werden. Es ist gegebenenfalls auch eine Sacklochausführung des Polrohrs, d.h. eines einseitig offenen Polrohrs, durch die anschließende Innenbearbeitung günstig herstellbar. Geometrien der Bauteile können weitgehend frei gewählt werden.

Die einzelnen Arbeitsgänge sind weitgehend vollautomatisierbar und deshalb für eine großserientaugliche Lösung mit geringer Taktzeit in vorteilhafter Weise geeignet. Für den Lötvorgang werden keine zusätzlichen Vorrichtungen, Werkzeugträger oder Hilfswerkzeuge benötigt. Auch kann eine Verbesserung der Materialeigenschaften in Bezug auf magnetische Werte erreicht werden, da durch entsprechende Aufwärmzeiten und Abkühlzeiten ein magnetisches Schlussglühen enthalten ist. Sehr gute Reproduzierbarkeit der erzielten Fertigungsergebnisse ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreichbar, bei gleichzeitig hoher Prozessgenauigkeit. Ebenfalls ist eine gute Dokumentation der Prozessparameter möglich.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann ein mit einem lötbaren Werkstoff beschichteter Zwischenring verwendet werden, mittels dessen Polrohr und Polkern mit dem Zwischenring verlötet werden. Durch das Aufbringen des lötbaren Werkstoffs auf den Zwischenring können die Bauteile Polrohr und Polkern erst gegen den Zwischenring ausgerichtet werden und in einer gewünschten fixierten Position relativ zueinander verlötet werden, so dass die Ausrichtung dadurch in eine feste Fügung übergeht und nicht mehr veränderbar ist. So lassen sich beim Löten auch geringe Spalte zwischen den einzelnen Bauteilen verschließen. In günstiger Weise kann ein mit Kupfer galvanisch beschichteter Zwischenring verwendet werden. Kupfer ist sehr gut lötbar bei relativ niedrigen Temperaturen, bei denen die in den Bauteilen sonst verwendeten Werkstoffe wie Stahl noch ihre Festigkeit aufweisen, da deren Schmelztemperaturen sehr viel höher liegen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können der Zwischenring, Polrohr und Polkern formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden werden. Weiter kann das Polrohr einen Polrohrkonus und/oder der Polkern einen Polkernkonus an einem dem Zwischenring zugewandten Ende aufweisen sowie der Zwischenring eine dazu komplementäre konusförmige Kontur aufweisen, welche mit dem Polrohrkonus und/oder dem Polkernkonus zusammenwirkt, Weiter kann beim Zusammenfügen eine Zentrierung des Zwischenrings um die Längsachse über eine konusförmige Kontur des Zwischenrings erfolgen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Zwischenring verwendet werden, welcher die konusförmige Kontur radial außen aufweist und radial innen eine ringförmige Kontur mit geringerer Neigung als die konusförmige Kontur oder gar keiner Neigung aufweist und bei welchem im Übergang zwischen konusförmiger Kontur und ringförmiger Kontur ein umlaufender Einstich ausgebildet ist. Eine äußere konusförmige Kontur dient dabei dem formschlüssigen Anschluss des Zwischenrings an eine komplementäre konusförmige Kontur, welche an den dem Zwischenring zugewandten Enden von Polrohr und Polkern ausgebildet sein kann. Bei dem Zwischenring ist dabei an dem Übergang zwischen der konusförmigen Kontur und der ringförmigen Kontur mit geringerer Neigung ein Einstich ausgebildet, welcher nach dem Fügen von Polrohr und Polkern mit dem Zwischenring einen Hohlraum bildet, der vorteilhaft zum Ausrichten der Bauteile Polrohr, Polkern und Zwischenring dienen kann. Mit Hilfe eines umlaufenden Einstichs am Zwischenring, beispielsweise, ist ein vorteilhaftes Ausrichten von Polrohr und Polkern relativ zu dem Zwischenring bei dem Fügeprozess möglich, da Endkanten der konusförmigen Konturen von Polrohr und Polkern freigestellt sind und in den durch den Einstich gebildeten Hohlraum zwischen Zwischenring und Polrohr, bzw. Polkern hineinragen und so die einzelnen Bauteile axial auf Block gepresst werden. Dadurch wird ein Spalt am Innendurchmesser zwischen den drei Bauteilen vermieden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Zwischenring verwendet werden, bei welchem der Einstich einen Abstand des Bereichs zu Polrohr und Polkern bildet. Auf diese Weise ist ein vorteilhaftes Ausrichten von Polrohr und Polkern relativ zu dem Zwischenring bei dem Fügeprozess möglich, da Endkanten der konusförmigen Konturen von Polrohr und Polkern beim Ausrichten in den durch den Einstich gebildeten Hohlraum zwischen Zwischenring und Polrohr, bzw. Polkern hineinragen und so die einzelnen Bauteile gegeneinander auf Block verpresst werden.. Es erfolgt keine Überbestimmung der Anschlusskonturen der Bauteile Polrohr, Zwischenring, Polkern zueinander und das Längenmaß ist definiert.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Zwischenring verwendet werden, bei welchem ein Innendurchmesser des Zwischenrings größer oder gleich einem Innendurchmesser von Polrohr und/oder Polkern ist. Ein etwas größerer Innendurchmesser des Zwischenrings erleichtert das Ausrichten von Polrohr und Polkern relativ zu dem Zwischenring. Außerdem können nach dem Fügeprozess so die Innendurchmesser von Polrohr und Polkern günstig gemeinsam bearbeitet werden und auf einen gleichen Innendurchmesser gebracht werden. Ein radialer Spalt durch einen geringfügig größeren Innendurchmesser des Zwischenrings kann für den Lauf des Magnetankers im Inneren der Polrohrbaugruppe durchaus günstig sein, da so eine Versorgung der Gleitfläche mit dem Hydraulikfluid sowie eine Verlagerung möglicher Schmutzpartikel im Hydraulikfluid in den Spalt vorteilhaft gegeben sein kann. Durch entsprechende Wahl des Innendurchmessers des Zwischenrings kann dieser jedoch günstig zusammen mit Polrohr und Polkern fertigbearbeitet werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die gefügte Baugruppe aus Polrohr, Zwischenring und Polkern in einem Ofen gelötet werden, wobei die Temperatur des Ofens so eingestellt wird, dass der Schmelzpunkt des lötbaren Werkstoffs der Beschichtung des Zwischenrings überschritten wird und die Temperatur des Ofens unter dem Schmelzpunkt des Werkstoffs von Polrohr und Polkern liegt. Auf diese Weise können die Bauteile Polrohr, Zwischenring, und Polkern vorteilhaft miteinander verlötet werden, wenn die Temperatur des Ofens geringfügig über der Schmelztemperatur des lötbaren Werkstoffs, also beispielsweise Kupfer, liegt, während die weiteren Werkstoffe der Bauteile wie Stahl ihre volle Festigkeit aufweisen, da deren Schmelztemperatur weit höher als die Schmelztemperatur von Kupfer liegt.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Hydraulikventil vorgeschlagen, mit einer Ventilbuchse und einem in der Ventilbuchse entlang einer ersten Längsachse der Ventilbuchse axial verschiebbaren Ventilkolben, wobei der Ventilkolben mit Hilfe eines elektromagnetischen Aktuators des Hydraulikventils verschiebbar ist. Der Aktuator weist einen mit dem Ventilkolben wirkverbundenen Anker auf. Der Anker ist ferner mit Hilfe einer den Anker umfassenden Magnetspule bewegbar in einem Gehäuse des Aktuators aufgenommen. Der Anker ist weiter im Inneren einer Polrohrbaugruppe verschiebbar angeordnet. Dabei umfasst die Polrohrbaugruppe wenigstens ein Polrohr, einen Polkern sowie einen selbsttragenden Zwischenring aus einem nicht-magnetisierbaren Werkstoff, wobei der Zwischenring entlang einer Längsachse zwischen dem Polrohr und dem Polkern angeordnet ist, und wobei über den Zwischenring Polrohr und Polkern formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden sind.

Vorzugsweise werden die Innendurchmesser von Polrohr, Zwischenring und Polkern auf ein Fertigmaß in einer Aufspannung endbearbeitet. Eine mehrmalige Aufspannung der Bauteile kann dadurch vermieden werden.

Vorteilhaft lässt sich mit der oben beschriebenen Polrohrbaugruppe ein Hydraulikventil darstellen, das sowohl ein robustes Betriebsverhalten aufweist, bei der Montage ebenfalls ein robustes Verhalten zeigt, als auch sich kostengünstig in großen Stückzahlen fertigen lässt. Für die Ausrichtung der Bauteile Polrohr, Zwischenring und Polkern zueinander ist kein weiteres Bauteil notwendig. Der Magnetanker kann direkt in Polrohr und Polkern axial bewegt werden. Außerdem lässt sich so auch die radiale Wandstärke in geeigneter Weise bei der Bearbeitung günstig einstellen, um eine möglichst hohe Magnetfeldstärke am Ort des im Inneren der Polrohrbaugruppe laufenden Ankers zu erreichen. Ein solches Hydraulikventil verfügt über einen vorteilhaft reibungsarmen Lauf des Ankers sowie eine hohe Magnetkraftdichte und weist ein sehr robustes Betriebsverhalten auf.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen beispielhaft: einen Längsschnitt durch die einzelnen Bauteile einer Polrohrbaugruppe nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Polrohrbaugruppe nach Fig. 1 in zusammengefügtem Zustand;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine verpresste Polrohrbaugruppe mit

Ausrichtkontur nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die fertig bearbeitete Polrohrbaugruppe nach Fig. 3.

Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein Hydraulikventil nach einem

Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine Polrohrbaugruppe nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, welche nur einen Polkernkonus aufweist;

Fig. 7 einen Längsschnitt durch ein Hydraulikventil nach einem weiteren

Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Polrohrbaugruppe nach Fig. 6; und

Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine Polrohrbaugruppe nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, welche weder einen Polrohrkonus noch einen Polkernkonus aufweist.

Ausführungsformen der Erfindung

In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen. Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch die einzelnen Bauteile einer Polrohrbaugruppe 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Polrohrbaugruppe 10 für einen elektromagnetischen Aktuator 5 eines Hydraulikventils 1 , umfasst das zylinderförmige Polrohr 29, den zylinderförmigen Polkern 28 sowie den selbsttragenden Zwischenring 33 aus einem nicht- magnetisierbaren Werkstoff. Der Zwischenring 33 kann Polrohr 29 und Polkern 28 formschlüssig und stoffschlüssig verbinden. Das Polrohr 29 weist einen Polrohrkonus 35 und der Polkern 28 weist einen Polkernkonus 34 an einem dem Zwischenring 33 zugewandten Ende auf. Dabei weist der Zwischenring 33 eine dazu komplementäre konusförmige Kontur 16, 14 auf. Der Zwischenring 33 weist die konusförmige Kontur 1 6, 14 radial außen auf und radial innen eine ringförmige Kontur 40 mit geringerer Neigung als die konusförmige Kontur 1 6, 14, nämlich gar keiner Neigung auf. Im Übergang zwischen konusförmiger Kontur 1 6, 14 und ringförmiger Kontur 40 ist ein umlaufender Einstich 42 ausgebildet. Der Einstich 42 bildet im gefügten Zustand der Polrohrbaugruppe 10 am Zwischenring 33 einen Abstand des Bereichs zu Polrohr 29 und Polkern 28 durch Ausbildung eines Hohlraums 43.

Der Zwischenring 33 ist mit einem lötbaren Werkstoff beschichtet, mittels dessen Polrohr 29 und Polkern 28 mit dem Zwischenring 33 verlötet sind. Ein Innendurchmesser 18 des Zwischenrings 10 ist größer (siehe Ausführungsbeispiel in den Figuren 3 und 4) oder gleich einem Innendurchmesser 22, 20 von Polrohr 29 und/oder Polkern 28 wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt. In Figur 2 ist ein Längsschnitt durch die Polrohrbaugruppe 10 nach Figur 1 in zusammengefügtem Zustand dargestellt. Polrohr 29 und Polkern 28 sind mit ihren konusförmigen Konturen 35 und 34 an die komplementären konusförmigen Konturen 1 6 und 14 des Zwischenrings gefügt. Die Innenkonturen sind endbearbeitet, so dass die Innendurchmesser 22, 18, 20 von Polrohr 29, Zwischenring 33 und Polkern 28 gleich groß sind. Figur 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine verpresste Polrohrbaugruppe 10 mit Ausrichtkontur 24 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Beide Bauteile, Polrohr 29 und Polkern 28 weisen noch einen geringeren Innendurchmesser 22, 20 als nach der Endbearbeitung auf. Das Polrohr 29 ist in dem noch nicht endbearbeiteten Zustand mit der Ausrichtkontur 24 versehen, auf welche der Zwischenring 33 und der Polkern 28 aufgeschoben sind.

Das Verfahren zum Herstellen der Polrohrbaugruppe 10 sieht das Zusammenfügen von Polrohr 29, Zwischenring 33 und Polkern 28 mittels der an dem Polrohr 29 angeordneten Ausrichtkontur 24 vor, indem der Zwischenring 33 auf die Ausrichtkontur 24 aufgeschoben und die Ausrichtkontur 24 in den Polkern 28 eingepresst wird.

Die Zentrierung des Zwischenrings 33 um die Längsachse 4 erfolgt über die konusförmige Kontur 14, 1 6 des Zwischenrings 33, welche zum Zusammenwirken mit dem Polrohrkonus 35 und dem Polkernkonus 34 vorgesehen ist.

Die Bauteile Polrohr 29, Zwischenring 33 und Polkern 28 sind in Richtung der Längsachse 4 auf Block verpresst. Anschließend werden Polrohr 29 und Polkern 28 mit dem Zwischenring 33 verlötet. Der Zwischenring 33 ist dazu mit einem lötbaren Werkstoff, vorzugsweise Kupfer, beschichtet. Polrohr 29, Zwischenring 33 und Polkern 28 werden in einem Ofen verlötet. Dabei wird die Temperatur des Ofens so eingestellt, dass der Schmelzpunkt des lötbaren Werkstoffs der Beschichtung des Zwischenrings 33, also beispielsweise Kupfer, überschritten wird und die Temperatur des Ofens unter dem Schmelzpunkt des Werkstoffs von Polrohr 29 und Polkern 28, beispielsweise Stahl, liegt.

Wird eine große Stückzahl von Polrohrbaugruppen 10 gleichzeitig durch den Ofen geschickt, finden alle Verbindungen der Polrohrbaugruppen 10 in derselben, gut steuerbaren und dokumentierbaren Umgebung statt und es kann eine geringe Bauteilstreuung erzielt werden. Durch gezieltes Temperaturerhöhen und Abkühlen können ferner die Werkstoffeigenschaften gezielt verbessert werden.

Danach werden die Innendurchmesser 22, 20, 18 von Polrohr 29, Zwischenring 33 und Polkern 28 auf ein Fertigmaß in einer Aufspannung endbearbeitet.

In Figur 4 ist die fertig bearbeitete Polrohrbaugruppe 10 nach Figur 3 im Längsschnitt dargestellt. Die stirnseitige Wandung 32 ist ebenfalls fertig bearbeitet und weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Durchführung auf. Diese kann, je nach Anforderung, auch geschlossen oder komplett offen ausgeführt sein.

Figur 5 zeigt einen Längsschnitt durch ein Hydraulikventil 1 mit Polrohrbaugruppe 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Hydraulikventil 1 in Form eines Proportionaldruckminderungsventils dient beispielhaft einer Verwendung in einem automatisierten Getriebe.

Das Hydraulikventil 1 weist die Ventilbuchse 2 und den in der Ventilbuchse 2 entlang der Längsachse 4 der Ventilbuchse 2 axial verschiebbaren Ventilkolben 3 auf. Der Ventilkolben 3 ist mit Hilfe des elektromagnetischen Aktuators 5 des Hydraulikventils 1 verschiebbar. Der Aktuator 5 weist den mit dem Ventilkolben 3 wirkverbundenen Anker 7 auf. Weiter ist der Anker 7 mit Hilfe der den Anker 7 umfassenden Magnetspule 17 bewegbar in einem Gehäuse 8 des Aktuators 5 aufgenommen. Der Anker 7 ist im Inneren der Polrohrbaugruppe 10 verschiebbar angeordnet. Die Polrohrbaugruppe 10 umfasst das Polrohr 29, den Polkern 28 sowie den selbsttragenden Zwischenring 33 aus einem nicht-magnetisierbaren Werkstoff. Der Zwischenring 33 ist entlang der Längsachse 4 zwischen dem Polrohr 29 und dem Polkern 28 angeordnet. Über den Zwischenring 33 sind Polrohr 29 und Polkern 28 formschlüssig und stoffschlüssig verbunden. Das Hydraulikventil 1 , welches ähnlich eines so genannten Cartridge-Ventils aufgebaut ist, weist zur hydraulischen Steuerung eine Ventilbuchse 2 auf, innerhalb derer ein Ventilkolben 3 entlang einer ersten Längsachse 4 der

Ventilbuchses 2 in einer Bohrung 44 axial verschiebbar angeordnet ist. Zur axialen Positionierung des Ventilkolbens 3 weist das Hydraulikventil 1 einen

elektromagnetischen Aktuator 5 auf. Der Aktuator 5 und die Ventilbuchse 2 sind nebeneinander angeordnet, wobei die erste Längsachse 4 koaxial mit einer zweiten Längsachse 6 des Aktuators 5 ausgebildet ist.

Zur Verschiebung des Ventilkolbens 4 ist ein entlang der zweiten Längsachse 6 verschiebbarer Anker 7 des Aktuators 5 in einem Gehäuse 8 des Aktuators 5 aufgenommen. Somit ist der Ventilkolben 3 mit dem Anker 7 wirkverbunden und eine axiale Bewegung des Ankers 7 ist auf den Ventilkolben 3 übertragbar.

Die Verschiebung des Ankers 7 erfolgt elektromagnetisch, wobei zum Anlegen des elektromagnetischen Feldes die Magnetspule 17 den Anker 7 ummantelnd im Gehäuse 8 aufgenommen ist. Eine Bestromung der Spule 17 führt zur axialen Verschiebung des Ventilkolbens 3, wobei ein an einer vierten Stirnfläche 68 des Ventilkolbens 3, welche von der ersten Stirnfläche 59 abgewandt ausgebildet ist, angebrachtes Rückhalteelement 69 eine Rückhaltekraft auf den Ventilkolben 3 ausübt, gegen die der Ventilkolben 3 zu verschieben ist. Das Rückhalteelement 69, in diesem Ausführungsbeispiel in Form einer Schraubendruckfeder ausgebildet, stützt sich an einem Deckel 70 ab, welcher im Bereich einer vom Aktuator 5 abgewandt ausgebildeten Gehäusestirnfläche 71 mit Presssitz in der Ventilbuchse 2 angeordnet ist. Die Spule 17 ist radial innen von einem Spulenträger 36 begrenzt im Gehäuse 8 aufgenommen, wobei das Gehäuse 8 einteilig mit einem Polkern 28 ausgebildet ist, welcher einem Polrohr 29 gegenüberliegend angeordnet ist. Der

zylinderförmige Polkern 28 ist der Ventilbuchse 2 zugewandt und einen

Endabschnitt 30 der Ventilbuchse 2 umfassend angeordnet. Das zylinderförmige Polrohr 29 weist an seinem vom Polkern 28 abgewandt ausgebildeten Ende 31 eine den zweiten Raum axial und radial begrenzende Wandung 32 auf. Zwischen dem Polkern 28 und dem Polrohr 29 ist der Zwischenring 33

angeordnet, welcher vom Polkern 28 durch den Polkernkonus 34 des Polkerns 28 und vom Polrohr 29 durch den Polrohrkonus 35 des Polrohrs 29 axial begrenzt ist.

Der Spulenträger 36, in welchem eine Spulenwicklung 37 der Spule 17

aufgenommen ist, weist ein u-förmiges Profil auf. Dieser kann entweder als separates Bauteil vorgesehen sein oder direkt auf das Polrohr 29 und den Polkern 28 aufgebracht werden. Für die letztgenannte Ausführungsform werden das Polrohr 29 und der Polkern 28 in ein Werkzeug eingelegt und umspritzt.

Im Betrieb wird die Spule 17 erregt und erzeugt ein Magnetfeld, welches den Polkern 28, den Anker 7, das Polrohr 29 und das Gehäuse 8 magnetisiert. Der vom Polkern 28 umfasste Endabschnitt 30 ist ebenfalls vom Magnetfeld erfasst.

In Figur 6 ist ein Längsschnitt durch eine Polrohrbaugruppe 10 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, welche nur einen

Polkernkonus 34 und keinen Polrohrkonus aufweist. Das Polrohr 29 ist in diesem Ausführungsbeispiel stumpf an das stumpfe Ende des Zwischenrings 33 gefügt und mit diesem verlötet, während der Polkern 28 auf die in dem vorigen

Ausführungsbeispiel beschriebene Weise mit dem Zwischenring 33 über den Polkernkonus 34 und die dazu komplementäre konusförmige Kontur 14 des Zwischenrings 33 verbunden ist. Die konusförmige Kontur 14 weist auch hier den durch den Einstich 42 gebildeten Hohlraum 43 wie in dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 5 auf.

Figur 7 zeigt dazu einen Längsschnitt durch ein Hydraulikventil 1 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit der Polrohrbaugruppe 10 nach Figur 6, welche nur einen Polkernkonus 34 aufweist und bei der das Polrohr 29 stumpf auf das stumpfe Ende des Zwischenrings 33 gelötet ist. In Figur 8 ist ein Längsschnitt durch eine Polrohrbaugruppe 10 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, welche weder einen Polrohrkonus noch einen Polkernkonus aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind sowohl Polrohr 29 als auch Polkern 28 stumpf an stumpfe Enden des

Zwischenrings 33 gefügt.

Die beschriebenen Merkmale müssen nicht zwangsläufig kombiniert werden und können auch einzeln in einem Hydraulikventil Anwendung finden.

Claims

Ansprüche

Verfahren zum Herstellen einer Polrohrbaugruppe (10) für einen elektromagnetischen Aktuator (5) eines Hydraulikventils (1 ), mit entlang einer Längsachse (4) aufeinander folgenden wenigstens einem zylinderförmigen Polrohr (29), einem zylinderförmigen Polkern (28) sowie einem selbsttragenden Zwischenring (33) aus einem nicht- magnetisierbaren Werkstoff, umfassend die Schritte:

- Zusammenfügen von Polrohr (29), Zwischenring (33) und Polkern (28);

- Verpressen von Polrohr (29), Zwischenring (33) und Polkern (28) in Richtung der Längsachse (4);

- Verlöten von Polrohr (29) und Polkern (28) mit dem Zwischenring (33);

- Bearbeiten eines Innendurchmessers (22, 20, 18) von Polrohr (29), und/oder Zwischenring (33) und/oder Polkern (28) auf ein Fertigmaß.

Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das

- Zusammenfügen von Polrohr (29), Zwischenring (33) und Polkern (28) mittels einer an einem der Bauteile Polrohr (29), Polkern (28) oder Zwischenring (33) angeordneten Ausrichtkontur (24) erfolgt, indem wenigstens eines der Bauteile Polrohr (29), Polkern (28), Zwischenring (33) auf die Ausrichtkontur (24) aufgeschoben und die Ausrichtkontur (24) in wenigstens ein verbleibendes Bauteil von Polrohr (29), Polkern (28), Zwischenring (33) eingepresst wird.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein mit einem lötbaren Werkstoff beschichteter Zwischenring (33) verwendet wird, mittels dessen Polrohr (29) und Polkern (28) mit dem Zwischenring (33) verlötet werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zwischenring (33), das Polrohr (29) und der Polkern (28) formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden werden und wobei das Polrohr (29) einen Polrohrkonus (35) und/oder der Polkern (28) einen Polkernkonus (34) an einem dem Zwischenring (33) zugewandten Ende aufweisen und wobei der Zwischenring (33) eine dazu komplementäre konusförmige Kontur (1 6, 14) aufweist, welche mit dem Polrohrkonus (35) und/oder dem Polkernkonus (34) zusammenwirkt und wobei eine Zentrierung des Zwischenrings (33) um die Längsachse (4) über die konusförmige Kontur (14, 16) des Zwischenrings (33) erfolgt,.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei ein Zwischenring (33) verwendet wird, welcher die konusförmige Kontur (1 6, 14) radial außen aufweist und radial innen eine ringförmige Kontur (40) mit geringerer Neigung als die konusförmige Kontur (1 6, 14) oder gar keiner Neigung aufweist und bei welchem im Übergang zwischen konusförmiger Kontur (16, 14) und ringförmiger Kontur (40) ein umlaufender Einstich (42) ausgebildet ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein Zwischenring (33) verwendet wird, bei welchem der Einstich (42) einen Abstand des Bereichs zu Polrohr (29) und Polkern (28) bildet.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Zwischenring (33) verwendet wird, bei welchem ein Innendurchmesser (18) des Zwischenrings (33) größer oder gleich einem Innendurchmesser (22, 20) von Polrohr (29) und/oder Polkern (28) ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die gefügte Polrohrbaugruppe (10) aus Polrohr (29), Zwischenring (33) und Polkern (28) in einem Ofen gelötet werden, wobei die Temperatur des Ofens so eingestellt wird, dass der Schmelzpunkt des lötbaren Werkstoffs der Beschichtung des Zwischenrings (33) überschritten wird und die Temperatur des Ofens unter dem Schmelzpunkt des Werkstoffs von Polrohr (29) und Polkern (28) liegt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei während des Ofenlötens mehrere Polrohrbaugruppen (10) gleichzeitig gelötet werden.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Innendurchmesser (22, 20, 18) von Polrohr (29), Zwischenring (33) und Polkern (28) auf ein Fertigmaß in einer Aufspannung endbearbeitet werden.

1 1 . Hydraulikventil (1 ), mit einer Ventilbuchse (2) und einem in der Ventilbuchse (2) entlang einer ersten Längsachse (4) der Ventilbuchse (2) axial verschiebbaren Ventilkolben (3), wobei der Ventilkolben (3) mit Hilfe eines elektromagnetischen Aktuators (5) des Hydraulikventils (1 ) verschiebbar ist, wobei der Aktuator (5) einen mit dem Ventilkolben (3) wirkverbundenen Anker (7) aufweist, und wobei der Anker (7) mit Hilfe einer den Anker (7) umfassenden Magnetspule (17) bewegbar in einem Gehäuse (8) des Aktuators (5) aufgenommen ist, und wobei der Anker (7) im Inneren einer Polrohrbaugruppe (10), welche mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist, verschiebbar angeordnet ist, wobei die Polrohrbaugruppe (10) wenigstens ein Polrohr (29), einen Polkern (28) sowie einen selbsttragenden Zwischenring (33) aus einem nicht-magnetisierbaren Werkstoff umfasst, welcher Zwischenring (33) entlang einer Längsachse (4) zwischen dem Polrohr (29) und dem Polkern (28) angeordnet ist, und über welchen Zwischenring (33) Polrohr (29) und Polkern (28) formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden sind.