WO2020114550A1

WO2020114550A1 - Ventil und verfahren zur herstellung eines ventils sowie vorrichtung zur regelung von drücken eines strömungsmittels in einem fahrzeuggetriebe mit einem als druckausgleichsventil ausgebildeten ventil

Info

Publication number: WO2020114550A1
Application number: PCT/DE2019/100982
Authority: WO
Inventors: Lukas Kuhn; Horst Hartmann; Georg Draser
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-12-06
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2020-06-11
Anticipated expiration: 2021-06-06
Also published as: CN112997029A; DE102018131093A1; US20220049783A1; US11466789B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventil (1) mit einem Ventilgehäuse (2), wenigstens einem Kolben (3), mindestens einem Stützelement (4) und zumindest einer Feder (5), mit den Merkmalen: der Kolben (3) und das Ventilgehäuse (2) sind zueinander koaxial auf einer gedachten Ventilachse (6) angeordnet, wobei die Ventilachse (6) in eine erste axiale Richtung sowie in eine zur ersten axialen Richtung entgegengesetzte zweite axiale Richtung ausgerichtet ist, der Kolben (3) ist gegen Federkräfte der Feder (5) axial beweglich in dem Ventilgehäuse (2) aufgenommen, wobei die Feder (5) zumindest in die erste axiale Richtung an dem Stützelement (4) und in die zweite axiale Richtung an dem Kolben (3) abgestützt ist, das Ventilgehäuse (2) ist mit einer für Strömungsmittel durchlässigen und durch einen Kolbenboden (7) des Kolbens (3) verschließbaren ersten Öffnung (8) versehen, das Ventilgehäuse (2) ist mit einer durch einen Kolbenmantel (9) des Kolbens (3) zumindest teilweise verschließbaren und für die Strömungsmittel durchlässigen zweiten Öffnung (10) versehen, der Kolbenmantel (9) erstreckt sich von dem Kolbenboden (7) aus axial in Richtung des Stützelements (4) und umgibt dabei die Ventilachse (6). Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung des Ventils (20) und eine Vorrichtung (37) zur Regelung von Drücken eines Strömungsmittels in einem Fahrzeuggetriebe mit einem als Druckausgleichsventil (1) ausgebildeten Ventil (20).

Description

Ventil und Verfahren zur Flerstellunq eines Ventils sowie Vorrichtung zur Reqe- lunq von Drücken eines Strömunqsmittels in einem Fahrzeuqqetriebe mit einem als Druckausqleichsventil ausqebildeten Ventil

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einem Ventilgehäuse, wenigstens einem Kolben, mindestens einem Stützelement und zumindest einer Feder, mit den Merkmalen: der Kolben und das Ventilgehäuse sind zueinander koaxial auf einer gedachten Ventilachse angeordnet, wobei die Ventilachse in eine erste axiale Richtung sowie in eine zur ersten axialen Richtung entgegengesetzte zweite axiale Richtung ausgerich tet ist,

der Kolben ist gegen Federkräfte der Feder axial beweglich in dem Ventilge häuse aufgenommen, wobei die Feder zumindest in die erste axiale Richtung an dem Stützelement und in die zweite axiale Richtung an dem Kolben abgestützt ist,

das Ventilgehäuse ist mit einer für Strömungsmittel durchlässigen und durch einen Kolbenboden des Kolbens verschließbaren ersten Öffnung versehen,

das Ventilgehäuse ist mit einer durch einen Kolbenmantel des Kolbens zumin dest teilweise verschließbaren und für die Strömungsmittel durchlässigen zweiten Öff nung versehen,

der Kolbenmantel erstreckt sich von dem Kolbenboden aus axial in Richtung des Stützelements und umgibt dabei die Ventilachse,

die erste Öffnung und der Kolbenboden sind koaxial der Ventilachse angeord net. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Fierstellung eines derartigen Ventil, eine Vorrichtung zur Regelung von Drücken eines Strömungsmittels in einem Fahrzeuggetriebe mit einem als Druckausgleichsventil ausgeführten Ventil sowie eine Vorrichtung zur Sicherung des Druckausgleichsventils in einem Getriebebauteil.

Flintergrund der Erfindung

Druckausgleichsventile werden in Ölkanälen von Getriebe verbaut. Steigt der Druck des Getriebeöles im Kanal auf bzw. über einen definierten Druck an, gibt ein Kolben des Ventils eine Einlassöffnung frei. Das Getriebeöl strömt durch das Ventil über eine Auslassöffnung in einen Bypass- oder Rückflusskanal, bis der Druck das definierte Ni veau unterschreitet und die Einlassöffnung durch den Kolben wieder verschlossen wird.

DE 20 2004 004 609 U1 zeigt ein Druckbegrenzungsventil, das aus einem Ventilge häuse, einem Kolben, einer Feder und aus einem Stützelement gebildet ist. Das Ge häuse, der Kolben und das Stützelement sind massive Bauteile und weisen ein ent sprechend hohes Gewicht auf. Die Kosten für die Herstellung dieser Einzelteile sind relativ hoch. Die erste Öffnung ist frontseitig des Ventils ausgebildet und die zweite Öffnung, also die Rückführöffnung, rückseitig am offenen Ende des Ventilgehäuses. Das Ventilgehäuse ist durch das Stützelement verschlossen, wobei das Stützelement in das Gehäuse eingepresst ist. Der Presssitz des Stützelementes kann zu Verfor mungen des Ventilgehäuses führen, die einen sicheren Sitz des Ventilgehäuses in ei nem Bauteil nachteilig beeinflussen.

Beschreibung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu beseitigen.

Die Aufgabe ist nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.

Die zweite Öffnung ist quer zur ersten Öffnung ausgerichtet und in ein aus Blech her gestelltes Ventilgehäuse, vorzugsweise durch Stanzen, eingebracht. Die zweite Öff nung erstreckt sich mit radialem Abstand zur Ventilachse in axialer Richtung. Die Mit tenachse der Öffnung verläuft in radialer Richtung senkrecht zur Ventilachse. Das Ventilgehäuse lässt sich einfach und kostengünstig hersteilen.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Kolben über den Kolbenmantel axial beweglich in dem Ventilgehäuse sowie radial in dem Ventilgehäuse zentriert ge führt ist. Dadurch ergibt sich vorteilhaft eine im wesentlichen druckdichte und zugleich axial bewegliche Führung des Kolbens im Ventilgehäuse, insbesondere dann, wenn das Radialspiel, mit dem der Kolben radial im Gehäuse zentriert ist, sehr gering ist. Das Spiel beträgt zum Beispiel 30 pm. Die Gleitflächen, d. h., die Durchmesser der in- nenzylindrischen Fläche des Ventilgehäuses und der außenzylindrischen Fläche des Kolbens können beim Ziehen dieser Bauelemente spanlos aus Blech ohne spanabhe bende Nachbearbeitung sehr genau eingestellt werden. Gegebenenfalls sind Gleitbe schichtungen auf den Oberflächen der Bauelemente vorteilhaft.

Der Kolben ist gegen die Federkräfte der Feder aus einer Schließstellung in eine Öff nungsstellung axial beweglich in dem Ventilgehäuse geführt. In der Schließstellung des Kolbens ist die erste Öffnung durch den Kolbenboden verschlossen und die zwei te Öffnung zumindest teilweise durch den Kolbenmantel. In der Öffnungsstellung hat der Kolbenboden vom Ventilsitz abgehoben. Wenigstens eine Kante oder eine Kontur des Kolbens gibt dabei analog einer Steuerkante die zweite Öffnung frei, so dass eine für Strömungsmittel durchgängige Verbindung zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung ausgebildet ist. Dabei ist das der ersten Öffnung axial gegenüberlie gende offene Ende des Ventilgehäuses sowohl in der Schließstellung als auch in der Öffnungsstellung durch den Kolben, vorbehaltlich eines durch Radialspiel bedingten Leckspalts durch den Kolben, gegenüber dem Strömungsmittel abgedichtet.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass schon bzw. noch in der Schließstellung die zweite Öffnung, die in diesem Fall eine Rückführöffnung ist, durch den Kolbenmantel nur teilweise verschlossen ist. Daraus ergibt sich, dass eine spaltförmige für die Strömungsmittel durchlässige Durchgangs öffnung der zweiten Öffnung in der Schließstellung nicht von dem Kolbenmantel ver deckt und nicht von dem Kolben verschlossen ist. Die spaltförmige Durchgangsöff nung ist zumindest in der Schließstellung durch einen Anteil des Kolbens und einen Rand der zweiten Öffnung begrenzt. Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass sofort nach Öffnen des Ventils ein für das Strömungsmittel durchlässiger Durchgang zwi schen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung ausgebildet ist und der Druck schnell reduziert wird. Das wirkt sich vorteilhaft bei der Auslegung der Feder aus.

Die gleiche Wirkung wird erzielt, wenn zwischen dem Kolben und dem Ventilgehäuse ein Ringkanal ausgebildet ist, welcher sich unmittelbar an den Ventilsitz anschließt. Der Ringkanal kann durch die Gestaltung des Ventilgehäuses und des Kolbens belie big ausgelegt werden. Der Ringkanal füllt sich unmittelbar nach dem Abheben des Kolbens vom Ventilsitz mit dem Strömungsmittel. Der Druck des Strömungsmittels wird dadurch an einer größeren Fläche des Kolbens umgesetzt.

Die gleiche Wirkung wird auch erzielt, wenn, wie eine Ausgestaltung der Erfindung vorsieht, der Kolbenboden und der Kolbenmantel mittels eines an dem Kolben ausge bildeten Übergangsabschnitts miteinander verbunden sind. Dabei ist durch den Über gangsabschnitt und durch einen dem Übergangsabschnitt gegenüberliegenden Ab schnitt des Ventilgehäuses zumindest in der Schließstellung ein Ringkanal begrenzt.

Mit einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Kombination beider Maßnahmen vorge sehen. Dabei ist der Ringkanal bereits in der Schließstellung des Kolbens an der spaltförmigen Durchgangsöffnung zur zweiten Öffnung hin geöffnet.

Aus den vorhergehend genannten Maßnahmen ergibt sich, dass der Druck, der zum Öffnen des Ventils notwendig ist, größer ist als der Druck, der in dem Ventil vor herrscht, wenn der Kolben vom Ventilsitz abgehoben hat. Der Vorteil einer derartigen Anordnung liegt darin, dass Werte für die Öffnungs-und Schließdrücke des erfin dungsgemäßen Ventils konstant und prozeßsicher eingestellt werden können und der Druckausgleich innerhalb kürzester Zeit stattfindet.

Mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ventil mit ei nem hülsenförmig ausgebildeten Ventilgehäuse versehen ist, welches durch einen zur Ventilachse konzentrisch ausgerichteten Hülsenmantel und einen radial in Richtung der Ventilachse ausgerichteten sowie um die erste Öffnung verlaufenden Rand aus dem Blech aufweist. Der Rand ist wahlweise mit einem separaten und an dem Rand befestigten Ventilsitz versehen oder der Ventilsitz ist direkt in den Rand aus Blech ge prägt. Eine derartige Lösung lässt sich sehr kostengünstig hersteilen. Eine kostenauf wändige spanabhebende Bearbeitung eines Ventilsitzes entfällt.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Kolben hülsenförmig mit einem hohlzylindrischen Kolbenmantel und einem den Kolben an einer Seite verschließen den Kolbenboden gebildet ist, wobei die Feder axial von dem Kolbenmantel umgeben und axial innen im Kolben an dem Kolbenboden abgestützt ist. Der Kolben ist vor zugsweise aus Blech gefertigt. Der Kolbenboden ist entsprechend dünnwandig. Ge- genüber massiv ausgebildeten Kolben steht somit mehr axialer Bauraum für die Feder zur Verfügung, da das Innere des Kolbens auch als Bauraum für die Feder zur Verfü gung steht. Dadurch stehen bei der Auswahl und Auslegung der Feder, die auch aus mehreren parallel oder in Reihe geschalteten Federn bestehen kann, mehr Möglich keiten zur Verfügung.

Schließlich ist mit einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Stützele ment an einem von der ersten Öffnung abgewandten Ende des Ventilgehäuses in eine Umfangsnut eingesetzt und in der Umfangsnut zumindest axial abgestützt ist. Durch die formschlüssige Sicherung des Stützelements an dem Ventilgehäuse werden Ver formungen, die durch einen Presssitz zwischen dem Ventilgehäuse und dem Stütze lement hervorgerufen werden können, von vornherein vermieden. Die Genauigkeit des Ventilsitzes ist damit jedem Fall gegeben. Die für den Formschluß notwendige Umfangsnut in dem Ventilgehäuse lässt sich einfach in den Umformungsprozess bei der Fierstellung des Ventilgehäuses aus Blech ohne zusätzlichen spanabhebenden Aufwand einbringen.

Die Erfindung sieht in dem zuvor genannten Zusammenhang eine Vorrichtung zur Regelung von Drücken eines Strömungsmittels in einem Fahrzeuggetriebe vor. Die Vorrichtung ist aus einem Abschnitt eines Getriebebauteils, aus zumindest einem ers ten Kanal und einem zweiten Kanal sowie aus dem Ventil gebildet und weist eine Vor richtung zur Sicherung des Ventils bzw. lageorientierten Montage in dem Getriebebau teil auf. Der erste Kanal führt in dem Abschnitt des Getriebebauteils zu der ersten Öff nung und die zweite Öffnung mündet in den zweiten Kanal. Der an dem Stützelement ausgebildete Vorsprung durchgreift radial das Ventilgehäuse, greift dabei formschlüs sig in eine Ausnehmung des Ventilgehäuses ein, ragt über die Außenkontur des Ven tilgehäuses radial hinaus und über die Innenkontur des Ventilsitzes im Getriebebauteil radial hinaus in eine Ausnehmung des Getriebebauteils hinein. Die Vorrichtung zur Si cherung eines Druckausgleichsventils im Getriebebauteil ist dabei lediglich durch den Vorsprung und die Ausnehmung gebildet und somit sehr einfach und kostengünstig herzustellen.

Durch die lageorientierte Montage ist zum Beispiel sichergestellt, dass die zweite Öff nung und der zweite Kanal exakt zueinander ausgerichtet werden. Das ist insbeson- dere dann von Vorteil, wenn, wie mit einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, die erste Öffnung und der Kolbenboden koaxial der Ventilachse angeordnet und dabei aber die zweite Öffnung in dem Ventilgehäuse quer zur ersten Öffnung ausge richtet ist. Die durch den ersten Vorsprung und die Ausnehmung gebildete Form schlussverbindung zwischen dem Ventil und dem Getriebebauteil ist vorteilhaft an ei ner der zweiten Öffnung gegenüberliegenden Seite des Ventilgehäuses ausgebildet, welche zum Beispiel eine Längsnut in dem als Gehäuse oder Getriebewelle ausgebil deten Getriebebauteil ist.

Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Ventils vorge sehen:

- Das Ventilgehäuse wird aus Blech durch Kaltumformen und Stanzen herge stellt. Dabei wird ein hohlzylindrisches Bauteil geformt, welches an einem Ende offen ist. Das hohlzylindrische Bauteil ist im zylindrischen Bereich durch min destens zwei Wandstärken beispielsweise an einer Ziehstufe charakterisiert. Dabei ist die Wandstärke am offenen Ende geringer als an dem darauf in Rich tung des Ventilsitzes folgenden Wandabschnitt. Außerdem werden durch Stan zen die Ausnehmung für die Formschlussverbindung und die zweite Öffnung eingebracht und der Ventilsitz gestanzt und geprägt.

- Der Wandabschnitt mit der geringeren Wandstärke an dem offenen Ende des Ventilgehäuses wird durch Rollieren oder Walzen radial in Richtung der Ven tilachse so umgeformt, dass die Umfangsnut entsteht. Dabei ist die Umfangs nut axial in die eine Richtung durch den dickeren Wandabschnitt und am offe nen Ende durch einen umgebogenen Abschnitt des dünneren Wandabschnitts begrenzt.

- Nach der Herstellung des Ventilgehäuses und des Kolbens werden der Kolben und die Feder in das Ventilgehäuse eingeführt. Alternativ wird zuerst die Feder in den Kolben eingeführt, bis diese am Kolbenboden anliegt und dann wird der Kolben zusammen mit der Feder in das Ventilgehäuse eingesetzt.

- Das Stützelement wird koaxial zum Ventilgehäuse so ausgerichtet, dass es der Öffnung für die Formschlussverbindung axial gegenüberliegt.

- Das Stützelement wird in das Gehäuse eingesetzt. Dabei werden die Zacken des Stützelementes in die Umfangsnut des Ventilgehäuses eingeschnappt.

- Einsetzen bzw. Einpressen des Ventilgehäuses in ein Getriebebauteil, bei spielsweise in eine Getriebewelle oder in ein Getriebegehäuse.

Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und weitere Aus gestaltungen der Erfindung eines Ventils beschrieben. Das Ventil ist in diesem Fall als ein Druckausgleichsventil ausgeführt und in einer Vorrichtung zur Regelung von Drü cken eines Strömungsmittels bzw. einer Vorrichtung zur Sicherung des Ventils bzw. Druckausgleichsventils näher erläutert.

Figur 1 zeigt eine Gesamtansicht eines als Druckausgleichsventil 1 ausgeführten Ventils 20.

Figur 2 zeigt eine Rückansicht des Druckausgleichsventil 1 nach Figur 1.

Figur 3 zeigt eine Schnittdarstellung des Druckausgleichsventils 1 in einem Längs schnitt entlang der Ventilachse 6 des Druckausgleichsventils 1 , wobei der Kolben 3 des Druckausgleichsventils 1 sich in einer Schließstellung I befindet.

Figur 4 zeigt eine Vorrichtung 37 zur Regelung von Drücken eines Strömungsmittels in einem Fahrzeuggetriebe mit dem darin verbauten Druckausgleichsventil 1 nach Fi gur 1 sowie einer Vorrichtung 50 zur Sicherung des Druckausgleichsventils 1 in einem Getriebebauteil 44. Die Vorrichtungen 37 und 50 sowie das Druckausgleichsventil 1 sind in einem Längsschnitt entlang der Ventilachse 6 des Druckausgleichsventils 1 dargestellt, wobei sich der Kolben 3 des Druckausgleichsventils 1 entsprechend der Darstellung nach Figur 4 in einer Öffnungsstellung II in dem Ventilgehäuse 2 befindet. Figur 5 zeigt ein Zwischenstadium eines erfindungsgemäßen Verfahrens, in dem das Ventilgehäuse 2 als Einzelteil in einem Längsschnitt entlang der Ventilachse 6 und ei ne aus dem Kolben 3, der Feder 5 und dem Stützelement 4 gebildete Vormontageein heit für eine weitere Montage abgebildet sind.

Figur 6 zeigt eine Gesamtansicht des Stützelements 4.

Figur 1 - in der Gesamtansicht des Druckausgleichsventils 1 ist das Ventilgehäuse 2 mit einer ersten Öffnung 8, einer zweiten Öffnung 10 und hinter der zweiten Öffnung 10 teilweise ein Kolben 3 zu sehen.

Figuren 2, 3, 4 und 6 - an der Rückseite des Druckausgleichventils 1 sitzt ein Stütze lement 4 in dem Ventilgehäuse 2. Das Stützelement 4 ist analog eines Zackenrings federelastisch ausgebildet und weist an einem Grundkörper 62 mehrere am Umfang verteilte zackenartig ausgebildete Vorsprünge 28 auf, welche in einer Formschluss verbindung 63 an dem Ventilgehäuse 2 axial gesichert sind. Die Formschlussverbin dung 63 ist durch die Vorsprünge 28 und die Umfangsnut 21 gebildet, wobei die Vor sprünge 28 radial in die Umfangsnut 21 eingreifen, d.h., eingeschnappt sind. Darüber hinaus ist das Stützelement 4 mit einem Formschlußelement 22 in Form eines Vor sprungs 25 versehen, der in radialer Richtung durch eine in dem Ventilgehäuse 2 ausgebildete Ausnehmung 26 radial hindurch (siehe insbesondere Figur 2) sowie über die Außenkontur 29 des Ventilgehäuses 2 hinaus hervorragt und mit dem Ventilge häuse 2 eine Formschlussverbindung 24 sowie zugleich mit der Ausnehmung 43 eine Formschlussverbindung 48 bildet (siehe insbesondere Figur 4). Das Stützelement 4 und das Ventilgehäuse 2 sind durch die Formschlussverbindung 24 aneinander gegen Verdrehen um die Ventilachse 6 und zugleich über die Formschlussverbindung 48 ge gen Verdrehen des Ventilgehäuses 2 um die Ventilachse 6 gegenüber dem Getriebe bauteil 44 (z.B. einer Getriebewelle oder einem Getriebegehäuse gegenüber) gesi chert. Alternativ kann das Ventil 20 mithilfe einer Formschlussverbindung 48 axial in dem Getriebebauteil 44 festgelegt werden, wenn der über die Außenkontur 29 hinaus ragende Teil des Vorsprungs 25 axial an dem Getriebebauteil 44 gesichert wird. Figuren 3 und 4 - Das Druckausgleichsventil 1 weist ein Ventilgehäuse 2, einen Kol ben 3, ein Stützelement 4 und eine Feder 5 auf. Das Ventilgehäuse 2 und der Kolben 3 sind im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet und koaxial zu einer Ven tilachse 6 angeordnet. Die Ventilachse 6 ist axial ausgerichtet. Der Kolben 3 ist axial beweglich aber radial eng mit wenig radialem Spiel in dem Ventilgehäuse 2 geführt und mit einem Kolbenmantel 9 sowie einen Kolbenboden 7 versehen. Das radiale Spiel beträgt vorzugsweise 30 pm. Der Kolbenmantel 9 ist hohlzylindrisch ausgebildet und koaxial zur Ventilachse 6 ausgerichtet und erstreckt sich von dem Kolbenboden 7 aus in Richtung des Stützelements 4. Die Feder 5 ist eine Druckfeder und axial in die eine Richtung an dem Kolbenboden 7 des Kolbens 3 und in die andere axiale Rich tung an dem Stützelement 4 so abgestützt, dass die Feder 5 axial zwischen dem Kol benboden 7 und dem Stützelement 4 eingespannt ist. Das Stützelement 4 greift Vor sprüngen 28 in eine Umfangsnut 21 des Ventilgehäuses 2 ein und ist dort durch die Federwirkung der Stützelemente fest abgestützt. Der Kolben 3 ist aus einer mit Figur 3 dargestellten Schließstellung I gegen die Wirkung der Federkräfte der Feder 5 in ei ne mit Figur 4 dargestellte Öffnungsstellung II beweglich.

Figuren 3 und 4 - Das hülsenförmig ausgebildete Ventilgehäuse 2 ist mit einer für Strömungsmittel durchlässigen ersten Öffnung 8 und an seinem Flülsenmantel 14 mit einer zweiten Öffnung 10 versehen. Die erste Öffnung 8 ist kopfseitig des Druckaus gleichsventils 1 an dem Ventilgehäuse 2 ausgebildet, koaxial zur Ventilachse 6 ange ordnet und senkrecht von der Ventilachse 6 durchstoßen. Die zweite Öffnung 10 ist quer zur ersten Öffnung 8 ausgerichtet, d. h., dass sich die zweite Öffnung 10 mit ra dialem Abstand zur Ventilachse 6 in axialer Richtung erstreckt. Die Mittenachse 53 der Öffnung 10 verläuft in radialer Richtung senkrecht zur Ventilachse 6. Ein Ventilsitz 17 ist am Rand 16 des Ventilgehäuses 2 an der ersten Öffnung 8 ausgebildet. Der Ventilsitz 17 weist vorzugsweise eine konkav nach innen gewölbte kalottenförmige Fläche auf, die mit einer konvexen Ringfläche 55 des Kolbens 3 korrespondiert. Dem Kolbenboden 7 schließt sich axial ein Übergangsabschnitt 11 an, an dem der Kolben boden 7 in den Kolbenmantel 9 bzw. der Kolbenmantel 9 in den Kolbenboden 7 über geht. Der Übergangsabschnitt 11 ist in Form einer Flohlkehle konkav-rinnenförmig ausgebildet und verbindet den Kolbenboden 7 mit dem Kolbenmantel 9. Der Abschnitt am Kolbenboden 7 weist einen kleineren Außendurchmesser auf als der Kolbenman tel 9. Die Ringfläche 55 schließt sich der Fläche 56 des Kolbenbodens 7 an und leitet in den Übergangsabschnitt über. Die Fläche 56 kann wie dargestellt eine flache Kreis fläche alternativ aber auch eine konvex oder konkav bzw. anderweitig dreidimensional strukturierte Fläche sein.

Figur 3 - Der Kolben 3 ist in der Schließstellung I durch die Wirkung der Feder 5 axial gegen den Ventilsitz 17 vorgespannt und verschließt in dieser Position die erste Öff nung 8 mit dem Kolbenboden 7. Die Schließstellung I ist dementsprechend die Positi on des Kolbenbodens 7 zum Ventilsitz 17 im geschlossenen Zustand des Ventils 3. Dabei liegt die Ringfläche 55 dichtend an dem Ventilsitz 17 an. Die zweite Öffnung 10 ist in der Schließstellung I des Kolbens 3 größtenteils durch den Kolbenmantel 9 ver schlossen, wobei jedoch eine für Strömungsmittel durchlässige spaltförmige Durch gangsöffnung 12 verbleibt. Die spaltförmige Durchgangsöffnung 12 ist dabei durch den Kolbenmantel 9 bzw. durch einen Übergangsabschnitt 11 des Kolbens 3 sowie einen Rand des Ventilgehäuses 2 an der zweiten Öffnung 10 begrenzt. Der Ventil raum 61 , der sich rückseitig der Kolbenfläche 56 von dem Kolbenboden 7 aus bis zum Ende 60 des Ventils 20 erstreckt ist dabei gegenüber der ersten Öffnung 8 mittels des Kolbens 3 abgedichtet. Dabei ist ein zwischen dem Kolbenmantel 9 und dem Ventil gehäuse 2 aufgrund geringeren Radialspiels ausgebildeter Ringsspalt (Leckspalt) nicht berücksichtigt. In der Schließstellung I ist ein Ringkanal 13 zwischen dem Kolben 3 und dem Ventilgehäuse 2 ausgebildet, der durch den Übergangsabschnitt 11 am Kolben 3 und einem Abschnitt 15 des Ventilgehäuses 2 begrenzt wird. Der Abschnitt 15 erstreckt sich von dem Ventilsitz 17 aus zum hohlzylindrischen Hülsenmantel 14 des Ventilgehäuses 2. Der Ringkanal 13 ist an der spaltförmigen Durchgangsöffnung 12 offen und ansonsten umlaufend geschlossen.

Figur 4 -Die Vorrichtung 37 zur Regelung von Drücken eines Strömungsmittels in ei nem Fahrzeuggetriebe ist aus wenigstens einem Abschnitt eines Getriebebauteils 44, einem ersten Kanal 41 einem zweiten Kanal 42, aus dem Druckausgleichsventil 1 so wie aus einer Vorrichtung 50 zur Sicherung des Druckausgleichsventils 1 in dem Ge triebebauteil 44 gebildet. Das Druckausgleichsventil 1 sitzt in einer Durchgangsboh rung 57, deren Durchmesser gleich dem des ersten Kanals 41 oder größer bzw. klei ner als der erste Kanal 41 ist. Der erste Kanal 41 führt zur ersten Öffnung 8. Die zwei te Öffnung 10 ist zu dem zweiten Kanal 42 so ausgerichtet, dass diese in den zweiten Kanal 42 mündet. Die Vorrichtung 50 zur Sicherung des Druckausgleichsventils 1 in dem Getriebebauteil 44 ist durch zwei Formschlusselemente 22 und 23, also durch den Vorsprung 25 des Stützelements 4 und durch eine Ausnehmung 26 im Ventilgehäuse 2 sowie durch eine Ausnehmung 43 in dem Getriebebauteil 44 gebildet. Der radiale Vorsprung 25 des Stützelements 4 greift formschlüssig in die Ausnehmung 26 im Ventilgehäuse 2 ein und bildet mit diesem eine Formschlussverbindung 24 so, dass das Stützelement 4 und das Ventilgehäuse 2 mittels der Formschlussverbindung 24 gegen Verdrehen an einander gesichert sind. Darüber hinaus durchgreift der radiale Vorsprung 25 das Ventilgehäuse 2 durch die Ausnehmung 26 hindurch radial soweit, dass der radiale Vorsprung 25 in die Ausnehmung 43 des Getriebebauteils 44 formschlüssig eingreift und eine Formschlussverbindung 48 bildet. Über die Formschlussverbindung 48 ist das Ventil 20 somit gegen Verdrehen um die Ventilachse 6 in dem Getriebebauteil 44 gesichert. Die Ausnehmung 43 ist in diesem Fall beispielsweise eine Längsnut in ei nem als Gehäuse oder eine Getriebewelle ausgebildeten Getriebebauteil 44. Über die Positionen der Ausnehmung 43 und des Vorsprungs 25 ist darüber hinaus eine Vor richtung zur läge- und positionsorientierten Montage des Ventils 20 in das Getriebe bauteil 44 geschaffen. Durch diese Vorrichtung ist abgesichert, dass beim Einsetzen des Ventils 20 in die Durchgangsbohrung 57 die zweite Öffnung 10 und der zweite Kanal 42 zweifelsfrei zueinander ausgerichtet sind und eine für Strömungsmittel durchlässige Verbindung zwischen dem ersten Kanal 41 über das Ventil 20 zu dem zweiten Kanal 42 gewährleistet ist.

Figuren 3 und 4 - Es wird davon ausgegangen, dass das in Figur 3 gezeigte Druck ausgleichsventil 1 in Schließstellung I des Kolbens 3 in der Vorrichtung 37 verbaut ist. In dieser Stellung ist die durch den Druck eines Strömungsmittels im ersten Kanal 41 auf die Fläche 56 des Kolbenbodens ausgeübte Kraft kleiner oder gleich einer im In neren des Druckausgleichsventils 1 auf die Rückseite des Kolbenbodens 7 wirkenden Gegenkraft. Die Gegenkraft ist ein Ergebnis der durch einen Gegendruck im Inneren des Druckausgleichsventils 1 erzeugten Kraft an der Rückseite des Kolbenbodens 7 und vornehmlich der auf die Rückseite des Kolbenbodens 7 ausgeübten Federkraft der zwischen dem Kolbenboden 7 und dem Stützelement 4 eingespannten Feder 5. Figur 4 - Wenn der Druck im ersten Kanal 41 soweit ansteigt, dass die dadurch auf die Fläche 56 des Kolbenbodens 7 die Gegenkraft übersteigt, bewegt sich der Kolben 3 axial in Richtung des Stützelements 4 in die Öffnungsstellung II und gibt den Ventil sitz 17 frei. Die Öffnungsstellung II ist dem Nacht die Position des Kolbens 3, in der die erste Öffnung 8 durch den Kolben freigegeben ist. Das Strömungsmittel strömt durch einen so frei gegebenen und mit dem dicken Pfeil markierten Durchlass 18 über die erste Öffnung 8 durchs Innere des Druckausgleichsventils 1 über die zweite Öff nung 10 in den zweiten Kanal 42. Dabei dichtet der Kolben 3, vorbehaltlich eines durch das Radialspiel vorgegebenen Leckspalts, die Rückseite des Druckausgleichs ventils 1 an seinem offenen Querschnitt 61 des Endes 60 auch ab.

Figur 5 - Das Ventilgehäuse 2 und der Kolben 3 sind hülsenförmigen Bauelemente, die vorzugsweise aus flachem Blechmaterial kalt geformt, d. h., gezogen und gestanzt werden. Das Ventilgehäuse 2 wird zunächst als ein Napf gezogen. Der Napf weist an fangs einen geschlossenen Boden und nach dem Ziehen gegebenenfalls einen Rand auf, der das offene Ende 60 des Napfes wie die Krempe eines Hutes umgibt. Dabei weist die Hülse innen zwei zylindrische Bereiche auf. Eine der zylindrischen Bereiche beschreibt die Innenumfangsfläche des Ventilgehäuses 2, an der der Kolben 3 radial zentriert und axial beweglich geführt ist. Der zweite zylindrische Bereich beschreibt ein Zwischenstadium des Verfahrens. Der Durchmesser dieses zylindrischen Bereichs ist größer als der der vorgenannten Innenumfangsfläche. Die Wandstärke der Hülse ist in diesem Bereich am offenen Ende 60 der Hülse bzw. des Ventilgehäuses 2 entspre chend dünner. Bei der Fertigstellung des Ventilgehäuses 2 wird dessen Boden ge locht und geprägt, dass die erste Öffnung 8 mit dem Ventilsitz 17 entsteht. Die zweite Öffnung 10 wird quer gelocht. Außerdem wird die Ausnehmung 26 für den Eingriff des Formschlußelements 22 ausgeschnitten. Das offene Ende 60 der Hülse wird gegebe nenfalls beschnitten, wobei der anfangs erwähnte Rand, der der Krempe eines Hutes gleicht, abgeschnitten wird. Dadurch entsteht eine durchgängig außenzylindrische Außenkontur 29 des Ventilgehäuses 2. Beim Beschneiden des Endes 60 eventuell entstehender Schnittgrat wird beim Formen einer Fase 49 egalisiert, durch die der an fangs zylindrische Bereich 19 mit dem größeren Innendurchmesser verformt wird. Die Fase 49 wird durch Bördeln bzw. Umlegen des zweiten Bereichs 19 am offenen Ende 60 der Hülse erzeugt, wobei außen die Fase 49 und innen die Umfangsnut 21 geformt wird. Der Kolben 3 wird bei seiner Herstellung zunächst als ein Napf gezogen. Dabei wer den die konvexe Ringfläche 55 geprägt und der sich dem Kolbenboden 7 axial an schließende Übergangsabschnitt 11 gezogen. An dem Übergangsabschnitt 11 geht der Kolbenboden 7 in den Kolbenmantel 9 bzw. der Kolbenmantel 9 in den Kolbenbo den 7 über. Dabei weist der Napf am offenen Ende gegebenenfalls in einem Zwi schenstadium des Herstellverfahrens einen Rand in der Art der Krempe eines Hutes und einen anfangs hohlzylindrischen Bereich 58 auf, dessen Wandstärke geringer ist als die des Kolbenmantels 9. Aus dem hohlzylindrischen Bereich 58 wird eine Fase 59 geformt, durch welche sichergestellt ist, dass keine scharfen Kanten oder Überstände am offenen Ende des Kolbens 3 nach dessen Herstellung verbleiben. So wird zum Beispiel beim Beschneiden des offenen Endes und Entfernen des Randes gegebe nenfalls entstehender Schnittgrat beim Formen einer Fase 59 des Kolbens 3 egali siert.

Anhand der Figur 5 dargestellten Konstellation kann also Verfahren zur Herstellung eines Ventils 20 mit folgenden Schritten nachvollzogen werden:

- Herstellung des Ventilgehäuses 2 aus Blech durch Kaltumformen und Stanzen als ein hohlzylindrisches Bauteil, welches zumindest an einem Ende 19 offen ist. Beim Kaltumformen wird ein um eine Symmetrieachse 6 des Ventilgehäu ses 2 umlaufender Wandabschnitt 27 an dem offenen Ende 19 erzeugt. Diese radial gerichtete Wandstärke S1 ist kleiner, als die Wandstärke S2 eines auf den Wandabschnitt 27 axial in Richtung der ersten Öffnung 8 folgenden und zur Ventilachse 6 hohlzylindrischen Hülsenmantels 14 des Ventilgehäuses 2. Beim Stanzen wird eine Ausnehmung 26 in das Ventilgehäuse 2 eingebracht, die maßgeblich Bestandteil der Formschlussverbindung ist.

- Formen der Umfangsnut 21 , wobei der Wandabschnitt 27 an dem offenen Ende 19 durch Rollieren oder Bördeln so radial nach innen gebogen wird, dass eine zur Symmetrieachse hin offene Umfangsnut 21 an dem Ventilgehäuse 2 gebil det wird. Die Umfangsnut 21 ist in beliebigen gedachten und dabei entlang der Ventilachse 6 geführten Längsschnitten durch das Ventilgehäuse 2 axial in die eine Richtung durch Körperkanten des Hülsenmantels 14 und in die andere axiale Richtung durch das in Richtung der Symmetrieachse gebogene freie En de 19 begrenzt.

- Zentrieren der Feder 5 auf dem napfförmigen Grundkörper 62 des Stützele ments 4,

- Einsetzen des Kolbens 3 in das Ventilgehäuse 2, Einbringen der Feder 5 und dabei Ausrichten des Stützelements 4 zur Ventilachse 6 und dabei Ausrichten wenigstens des als Vorsprung 25 ausgebildeten Formschlußelements 22 zu dem als die Ausnehmung 26 ausgeführten zweiten Formschlußelement 23;

- Einpressen des Stützelements 4 in das Ventilgehäuse 2 und dabei Befestigung des Stützelements 4 durch Einschnappen in die Umfangsnut 21.

Bezuqszeichenliste

Claims

Patentansprüche

1. Ventil (1 ) mit einem Ventilgehäuse (2), wenigstens einem Kolben (3), mindes tens einem Stützelement (4) und zumindest einer Feder (5), mit den Merkma len:

- der Kolben (3) und das Ventilgehäuse (2) sind zueinander koaxial auf einer gedachten Ventilachse (6) angeordnet, wobei die Ventilachse (6) in eine erste axiale Richtung sowie in eine zur ersten axialen Richtung entgegen gesetzte zweite axiale Richtung ausgerichtet ist,

- der Kolben (3) ist gegen Federkräfte der Feder (5) axial beweglich in dem Ventilgehäuse (2) aufgenommen, wobei die Feder (5) zumindest in die erste axiale Richtung an dem Stützelement (4) und in die zweite axiale Richtung an dem Kolben (3) abgestützt ist,

- das Ventilgehäuse (2) ist mit einer für Strömungsmittel durchlässigen und durch einen Kolbenboden (7) des Kolbens (3) verschließbaren ersten Öff nung (8) versehen,

- das Ventilgehäuse (2) ist mit einer durch einen Kolbenmantel (9) des Kol bens (3) zumindest teilweise verschließbaren und für die Strömungsmittel durchlässigen zweiten Öffnung (10) versehen,

- der Kolbenmantel (9) erstreckt sich von dem Kolbenboden (7) aus axial in Richtung des Stützelements (4) und umgibt dabei die Ventilachse (6),

- die erste Öffnung (8) und der Kolbenboden (7) sind koaxial der Ventilachse (6) angeordnet,

- die zweite Öffnung (10) ist in dem Ventilgehäuse (2) quer zur ersten Öff nung (8) ausgerichtet und dabei auf die Ventilachse (6) gerichtet.

2. Ventil nach Anspruch 1 , in welchem der Kolben (3) über den Kolbenmantel (9) axial beweglich in dem Ventilgehäuse (2) und radial in dem Ventilgehäuse (2) zentriert geführt ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 , in welchem der Kolben (3) gegen die Federkräfte der Feder (5) aus einer Schließstellung (I) in eine axial von der Schließstellung (I) entfernte Öffnungsstellung (II) axial beweglich in dem Ventilgehäuse (2) geführt ist, wobei in der Schließstellung (I) des Kolbens (3) die erste Öffnung (8) mittels des Kolbens (3) verschlossen ist, und wobei die erste Öffnung (8) in der Öff nungsstellung (II) des Kolbenbodens (7) durch den Kolben (3) durchlässig frei gegeben ist, wobei in der Öffnungsstellung (II) über die erste Öffnung (8) und die zweite Öffnung (10) ein für die Strömungsmittel freier Durchlass (18) durch das Ventilgehäuse (2) gebildet ist, wobei jedoch der Kolben (3) einen der ers ten Öffnung (8) axial an einem offenen Ende (60) des Ventilgehäuses (2) ge genüberliegenden offenen Querschnitt (61 ) des Ventilgehäuses (2) zumindest teilweise verschließt.

4. Ventil nach Anspruch 3, in welchem die zweite Öffnung (10) in der Schließstel lung (I) durch den Kolbenmantel (9) nur teilweise so verschlossen ist, dass eine spaltförmige für die Strömungsmittel durchlässige Durchgangsöffnung (12) der zweiten Öffnung (10) nicht von dem Kolbenmantel (9) verdeckt und nicht von dem Kolben (3) verschlossen ist.

5. Ventil nach Anspruch 3, in welchem zwischen dem Kolben (3) und dem Ventil gehäuse (2) in der Schließstellung (I) ein sich an den Kolbenboden (7) an schließender Ringkanal (13) ausgebildet ist.

6. Ventil nach Anspruch 3, in welchem der Kolbenboden (7) und der Kolbenman tel (9) mittels eines an dem Kolben (3) ausgebildeten Übergangsabschnitts (11 ) miteinander verbunden sind, wobei durch den Übergangsabschnitt (11 ) und ei nen dem Übergangsabschnitt gegenüberliegenden Abschnitt (15) des Ventilge häuses (2) zumindest in der Schließstellung (I) ein Ringkanal (13) begrenzt ist.

7. Ventil nach Anspruch 3 oder 5, in welchem zwischen dem Kolben (3) und dem Ventilgehäuse (2) in der Schließstellung (I) ein an der spaltförmigen Durch gangsöffnung (12) offener und ansonsten von Abschnitten des Kolbens (3) und einem Abschnitt (15) des Ventilgehäuses (2) begrenzter Ringkanal (13) ausge bildet ist.

8. Ventil nach Anspruch 1 oder 2 mit einem hülsenförmig ausgebildeten Ventilge häuse (2), welches durch einen zur Ventilachse (6) konzentrisch ausgerichteten Hülsenmantel (14) und einen radial in Richtung der Ventilachse (6) ausgerich teten sowie um die erste Öffnung verlaufenden Rand (16) aus dem Blech auf weist, wobei der Rand (16) mit einem Ventilsitz (17) versehen ist und wobei der Kolben (3) in einer Schließstellung (I) durch die Feder (5) axial vorgespannt dichtend an dem Ventilsitz (17) anliegt.

9. Ventil nach Anspruch 1 , 2 oder 3, in welchem der Kolben (3) hülsenförmig mit einem hohlzylindrischen Kolbenmantel (9) und einem den Kolben (3) an einer Seite verschließenden Kolbenboden (7) gebildet ist, wobei die Feder (5) axial von dem Kolbenmantel (9) umgeben und axial innen im Kolben (3) an dem Kolbenboden (7) abgestützt ist.

10. Ventil nach Anspruch 1 oder 9, in welchem das Stützelement (4) an einem von der ersten Öffnung (8) abgewandten Ende (19) des Ventilgehäuses (2) in eine Umfangsnut (21 ) eingesetzt und in der Umfangsnut (21 ) zumindest axial abge stützt ist, wobei die Feder (5) zumindest axial an dem Stützelement (4) abge stützt ist.

11.Ventil nach Anspruch 8 oder 9, in welchem das Ventilgehäuse (2) und/oder der Kolben (3) aus Blech und kaltgeformt und gestanzt sind.

12. Verfahren zur Herstellung eines Ventils (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Herstellung des Ventilgehäuses (2) aus Blech durch Kaltumformen und Stanzen als ein hohlzylindrisches Bauteil, welches zumindest an einem En de (60) offen ist, wobei durch Stanzen wenigstens eine Ausnehmung (26) in das Ventilgehäuse (2) eingebracht wird;

- Formen der Umfangsnut (21 ), wobei ein Bereich (19) am Ende (60) so ge bogen wird, dass eine zur Ventilachse (6) hin offene Umfangsnut (21 ) an dem Ventilgehäuse (2) gebildet wird; - Einsetzen des Kolbens (3) in das Ventilgehäuse (2), Einbringen der Feder (5), alternativ Einsetzen der Feder (5) in den Kolben (3) und dann Einsetzen des Kolbens (3) in das Ventilgehäuse (2) und dabei

- Ausrichten des Stützelements (4) zur Ventilachse (6) und dabei Ausrichten wenigstens eines ersten Formschlußelements (22) zu dem als die Ausneh mung (26) ausgeführten zweiten Formschlußelement (23);

- Einpressen des Stützelements (4) in das Ventilgehäuse (2) und dabei Be festigung des Stützelements (4) durch Einschnappen in die Umfangsnut (21 ).

13. Vorrichtung (37) zur Regelung von Drücken eines Strömungsmittels in einem Fahrzeuggetriebe, wobei die Vorrichtung aus einem Abschnitt eines Getriebe bauteils (44), aus zumindest einem ersten Kanal (41 ) und einem zweiten Kanal (42) sowie aus dem als Druckausgleichsventil (1 ) ausgebildeten Ventil (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6 und einer Vorrichtung (50) zur Sicherung des Ventils (20) in dem Getriebebauteil (44) gebildet ist, wobei der erste Kanal (41 ) in dem Abschnitt des Getriebebauteils (44) zu einer für Strömungsmittel durchlässigen ersten Öffnung (8) des Ventilgehäuses (2) führt und eine für Strömungsmittel durchlässige zweite Öffnung (10) des Ventilge häuses in den zweiten Kanal (42) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (25) formschlüssig in eine Ausnehmung (43) eines Getriebebauteils (44) eingreift.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Öff nung (8) und der Kolbenboden (7) koaxial der Ventilachse (6) angeordnet und dabei die zweite Öffnung (10) in dem Ventilgehäuse (2) quer zur ersten Öff nung (8) ausgerichtet ist, wobei eine zumindest aus dem ersten Vorsprung (25) und der Ausnehmung (43) gebildete Formschlussverbindung zwischen dem Ventil (1 ) und dem Getriebebauteil (44) an einer der zweiten Öffnung (10) ge genüberliegenden Seite des Ventilgehäuses (2) ausgebildet ist.

15. Vorrichtung zur Sicherung eines Druckausgleichsventils (1 ) nach Anspruch 13 oder 14 in dem Getriebebauteil (44), dadurch gekennzeichnet, dass die Vor- richtung (50) zumindest durch den Vorsprung (25) und die Ausnehmung (43) gebildet ist.