DE102006042215A1 - Elektromagnetische Stelleinheit - Google Patents
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Abstract
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft elektromagnetische Stelleinheiten eines Hydraulikventils nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 oder 5.
- Derartige Hydraulikventile, beispielsweise Proportionalwegeventile, werden in Brennkraftmaschinen beispielsweise zur Ansteuerung von hydraulischen Nockenwellenverstellern oder schaltbaren Nockenfolgern eingesetzt. Die Hydraulikventile bestehen aus einer elektromagnetischen Stelleinheit und einem Ventilabschnitt. Der Ventilabschnitt stellt den hydraulischen Abschnitt des Wegeventils dar, wobei an diesem zumindest ein Zulaufanschluss, mindestens ein Arbeitsanschluss und ein Tankanschluss ausgebildet sind. Mittels der elektromagnetischen Stelleinheit können gezielt bestimmte Anschlüsse des Ventilabschnitts hydraulisch miteinander verbunden und somit die Druckmittelströme gelenkt werden.
- Ein derartiges Hydraulikventil ist beispielsweise in der
DE 199 34 846 A1 offenbart. Das Hydraulikventil weist einen Ventilabschnitt und eine elektromagnetische Stelleinheit auf. - Die elektromagnetische Stelleinheit dieses Hydraulikventils umfasst innerhalb eines Gehäuses ein erstes Magnetjoch, eine auf einem Spulenkörper angeordnete Spule, ein zweites Magnetjoch (Polkern), einen Anker und eine Stößelstange (Ankerstößel).
- Die Spule, das erste und das zweite Magnetjoch sind innerhalb des Gehäuses der elektromagnetischen Stelleinheit koaxial zueinander angeordnet. Das erste und das zweite Magnetjoch sind dabei in axialer Richtung zueinander versetzt. In dem Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetjoch befindet sich radial innerhalb des ersten Magnetjochs der Anker, wobei dieser in radialer Richtung von der Spule umgeben ist. Der Anker, das Gehäuse, das erste und das zweite Magnetjoch bilden einen Flusspfad für die magnetischen Flusslinien, welche durch Bestromen der Spule hervorgerufen werden.
- Der Ventilabschnitt besteht aus einem Ventilgehäuse und einem darin axial verschiebbar angeordneten Steuerkolben. Das Ventilgehäuse ist innerhalb einer Aufnahmeöffnung des zweiten Magnetjochs angeordnet und ortsfest mit diesem verbunden. An der Außenmantelfläche des Ventilgehäuses sind drei Druckmittelanschlüsse ausgebildet. Im Inneren des Ventilgehäuses ist ein Steuerkolben axial verschiebbar angeordnet, wobei der Außendurchmesser des Steuerkolbens dem Innendurchmesser des Ventilgehäuses angepasst ist. Des Weiteren sind an dem Steuerkolben Steuerabschnitte ausgebildet, mittels derer, abhängig von der relativen Stellung des Steuerkolbens zum Ventilgehäuse, benachbarte Druckmittelanschlüsse wahlweise miteinander verbunden oder getrennt werden können.
- Durch Bestromen der Spule wird der Anker in Richtung des zweiten Magnetjochs gedrängt, wobei diese Bewegung mittels einer am Anker angebrachten Stößelstange auf den Steuerkolben übertragen wird. Dieser wird nun gegen eine sich am Ventilgehäuse abstützende Feder in axialer Richtung in eine definierte Position bewegt und somit die Druckmittelströme innerhalb des Ventilabschnitts gesteuert.
- Die Stößelstange ist rohrförmig aus einem ebenen, dünnen Blech, als Stanzbiegeteil oder Tiefziehteil, hergestellt, innerhalb einer Ankerbohrung angeordnet und fest mit dem Anker verbunden. Die Stößelstange durchgreift unter Bildung eines Radialspaltes eine zentral durch das zweite Magnetjoch hindurchgehende Axialbohrung und liegt an dem Steuerkolben des Ventilabschnitts an. Über eine Axialbohrung der Stößelstange und die zentral Bohrung des Ankers kann Öl von zwischen den beidseitig des Magnetankers liegenden Teilräumen ausgetauscht werden.
- Nachteilig an dieser Ausführungsform ist der Umstand, dass die Lagerung des Systems Anker-Stößelstange ausschließlich über die Außenmantelfläche des Ankers erfolgt. Kleinste Verkippungen des Ankers, auf Grund von Fertigungstoleranzen, können auf Grund der Länge des Systems, zum Verklemmen der Stößelstange führen.
- Des Weiteren ist die Herstellung der rohrförmigen Stößelstange relativ aufwändig. Weitere Probleme können beim Einpressen der Stößelstange in die Zentralbohrung des Ankers entstehen. Auf Grund der geringen Wandstärke des Blechmaterials der Stößelstange kann es unter Krafteinwirkung zu Verbiegungen der Stößelstange kommen, wodurch die kraftschlüssige Verbindung zwischen Anker und Stößelstange geschwächt werden kann und ein Verklemmen der Stößelstange im zweiten Magnetjoch nicht ausgeschlossen werden kann.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde diese geschilderten Nachteile zu vermeiden und somit eine elektromagnetische Stelleinheit eines Hydraulikventils zu schaffen, wobei Schmiermittel zwischen den beidseitig des Ankers liegenden Teilräumen ausgetauscht werden kann und der bei der Bewegung des Anker auftretende Druckunterschied ausgeglichen werden kann. Dabei sollen die Herstellungskosten nicht negativ beeinflusste werden und die Montage erleichtert und prozesssicherer gestaltet werden.
- Eine weitere Aufgabe ist darin zu sehen die Lagerung des Systems Anker Stößelstange zu verbessern und ein Verkippen und damit die Gefahr des Verklemmens des Systems zu vermeiden.
- In einer elektromagnetischen Stelleinheit eines Hydraulikventils mit einem Anker und einer Stößelstange, wobei der Anker innerhalb der Stelleinheit verschiebbar angeordnet ist und wobei ein Abschnitt der Stößelstange in einer durch den Anker verlaufenden Bohrung angeordnet ist, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an einer Außenmantelfläche der Stößelstange zumindest eine Nut ausgebildet ist, wobei die Nut sich bis zum ankerseitigen Ende der Stößelstange erstreckt und deren axiale Erstreckung größer als die Eindringtiefe der Stößelstange in dem Anker ausgeführt ist.
- Elektromagnetische Stelleinheiten eines Hydraulikventils dienen dazu, eine Stellbewegung zu erzeugen und auf eine Komponente des zu dem Hydraulikventil gehörenden Ventilabschnitts zu übertragen. Zu diesem Zweck befindet sich innerhalb eines Magnetkreises, der unter anderem eine Spule beinhaltet, ein verschiebbarer Anker. Durch Bestromen der Spule kann der Anker innerhalb einer Ankerführungshülse, mittels derer der Anker gelagert ist, verschoben werden. Über eine Stößelstange, die fest mit dem Anker verbunden ist, wird die Bewegung des Ankers auf ein Stellglied des Ventilabschnitts übertragen. Der Anker ist mit einer Bohrung, üblicherweise einer Zentralbohrung, ausgebildet. Die Stößelstange ist üblicherweise in die Zentralbohrung des Ankers eingesteckt und kraftschlüssig mit dem Anker verbunden. Alternativ kommen auch form- oder stoffschlüssige Verbindungen in Betracht.
- Der Anker trennt zwei in den Bewegungsrichtungen des Ankers liegende Teilräume voneinander. Bei einer Bewegung des Ankers entsteht eine Druckdifferenz zwischen den Teilräumen, die sich negativ auf die Performance des Hydraulikventils im Hinblick auf Ansprechverhalten, aufzubringender Kraft und Hysterese auswirkt. Gleiches gilt für Schmiermittel, welches sich in den Teilräumen befindet. Um diesen negativen Auswirkungen entgegenzuwirken ist die Zentralbohrung zu beiden Teilräumen hin offen ausgeführt. Die Stößelstange ist mit zumindest einer Nut versehen, welche sich in axialer Richtung erstreckt. Dabei kann die Form eine beliebige Form annehmen, beispielsweise eine Spiralnut oder eine rein in axialer Richtung verlaufende Nut.
- Die Nut ist am ankerseitigen Ende der Stößelstange offen, d.h. sie kommuniziert mit dem sich über die Stößelstange hinaus erstreckenden Teil der Zentralbohrung des Ankers und damit dem ersten Teilraum, der auf der Stößelstangenabgewandten Seite des Ankers liegt. Des Weiteren erstreckt sich die Nut in axialer Richtung über eine Länge die zumindest geringfügig größer ausgeführt ist, als die Eindringtiefe der Stößelstange in dem Anker, d.h. sie kommuniziert ebenfalls mit dem Teilraum, durch den die Stößelstange hindurch greift. Somit kann zu jeder Zeit der Druck zwischen den beiden Teilräumen ausgeglichen werden und Schmiermittel zwischen den Teilräumen verbracht werden.
- Durch die Ausbildung der Stößelstange als massives Bauteil kann deren kraftschlüssige Montage in dem Anker prozesssicher durchgeführt werden. Ein Verbiegen der Stößelstange oder ungenügende kraftschlüssige Verbindung können verhindert werden.
- Weiterhin kann vorgesehen sein, die Stößelstange mit dem Anker fest zu verbinden.
- In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass weiterhin ein Lagerelement vorgesehen ist, das eine Lagerfläche aufweist, wobei die Stößelstange das Lagerelement durchgreift und wobei eine äußere Mantelfläche der Stößelstange und die Lagerfläche eine Lagerstelle des Systems Anker-Stößelstange bilden. Dadurch wird zusätzlich zu der ersten Lagerstelle des Systems Anker-Stößelstange eine zu der ersten Lagerstelle beabstandete, zweite Lagerstelle eingeführt. Dadurch und durch die massive Ausführung der Stößelstange wird die Lagerung robuster und somit ein Verklemmen des Systems verhindert.
- Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass sich die Nut entlang der gesamten Länge der Stößelstange erstreckt. Da die Stößelstange in den Ventilabschnitt des Hydraulikventils eingreift, kommuniziert die Nut in diesem Ausführungsbeispiel auch mit dem Ventilabschnitt. In dem Ventilabschnitt vorhandenes Druckmittel, in der Regel Motoröl, kann nun über die Nut zu dem Anker und der Lagerstelle des Stößels geführt werden, wodurch diese Gleitlagerstellen ausreichend mit Schmiermittel versorgt werden.
- In einer weiteren Ausführungsform einer elektromagnetischen Stelleinheit eines hydraulischen Wegeventils mit einem Anker und einer Stößelstange, wobei der Anker innerhalb der Stelleinheit verschiebbar angeordnet ist und die Stößelstange fest mit dem Anker verbunden ist, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass weiterhin ein Lagerelement vorgesehen ist, das eine Lagerfläche aufweist, wobei die Stößelstange das Lagerelement durchgreift und wobei eine äußere Fläche der Stößelstange und die Lagerfläche eine Lagerstelle des Systems Anker-Stößelstange bilden.
- Dadurch wird der ersten Lagerstelle des Systems Anker-Stößelstange zwischen Anker und Ankerführungshülse eine zweite, zu der ersten Lagerstelle beabstandete Lagerstelle eingeführt. Dadurch und durch die massive Ausführung der Stößelstange wird die Lagerung robuster und somit ein Verklemmen des Systems verhindert.
- Dabei kann vorgesehen sein, dass ein Abschnitt der Stößelstange in einer Bohrung des Ankers angeordnet und fest mit diesem verbunden ist. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass an einer Außenmantelfläche der Stößelstange zumindest im Bereich der Lagerstelle zumindest eine axial verlaufende Nut ausgebildet ist.
- Ist eine Lagerung der mit zumindest einer Nut versehenen Stößelstange in einem Lagerelement vorgesehen, so kann vorteilhafterweise die Außenmantelfläche der Stößelstange zumindest im Bereich der Lagerstelle, abgesehen von dem Nutbereich, der Lagerfläche angepasst sein.
- In beiden Ausführungsformen einer elektromagnetischen Stelleinheit kann vorgesehen sein, die Stößelstange als spanlos hergestelltes Bauteil auszubilden. Dabei ist die die Stößelstange vorzugsweise mittels eines Zieh- oder Strangpressverfahrens hergestellt. Diese Herstellungsverfahren stellen eine kosten günstige Möglichkeit zur Produktion des Bauteils Stößelstange in hohen Stückzahlen bei geringem Zeit- und Arbeitsaufwand dar.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen
-
1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit eines Hydraulikventils, am Beispiel eines 4/3-Wegeproprtionalventils, -
2 die Einzelheit A aus1 , -
3 die Einzelheit B aus1 , -
4a eine perspektivische Darstellung das System Anker-Stößelstange, -
4b einen Längsschnitt durch das System Anker-Stößelstange, -
5 die Einzelheit C aus1 . - Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
-
1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit2 am Beispiel eines als 4/3-Wegeproprtionalventils ausgeführten Hydraulikventils1 . Ebenso denkbar sind die Anwendungen der erfindungsgemäßen Stelleinheit2 in anderen Hydraulikventilen, wie 3/2-Wegeproportionalventilen oder Schaltventilen. - Das Hydraulikventil
1 weist eine elektromagnetische Stelleinheit2 und einen Ventilabschnitt3 auf. - Die elektromagnetische Stelleinheit
2 weist einen Spulenkörper4 auf. Der Spulenkörper4 setzt sich aus einem Spulenträger4a , einem Schließkörper4b und einem Anschlusselement4c zusammen. - Der Spulenträger
4a trägt eine aus mehreren Windungen eines geeigneten Drahtes bestehende Spule7 . Die radial äußere Mantelfläche der Spule7 wird von einer hülsenförmigen Materialschicht8 umgeben, welche aus einem nicht magnetisierbaren Material besteht. Die Materialschicht8 kann beispielsweise aus einem geeigneten Kunststoff bestehen und auf die gewickelte Spule7 aufgespritzt werden. - Innerhalb des Anschlusselements
4c ist eine elektrische Steckverbindung9 aufgenommen, über welche die Spule7 mit Strom beaufschlagt werden kann. - Der Spulenkörper
4 ist zumindest teilweise innerhalb eines topfförmig ausgebildeten Gehäuses14 angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform befindet sich der Spulenträger4a und ein Teilbereich des Schließköpers4b innerhalb des Gehäuses14 . - Das Gehäuse
14 weist einen Boden20 auf, dem in axialer Richtung eine Einführöffnung14a gegenüberliegt. Des Weiteren weist das Gehäuse14 ausgehend von der Einführöffnung14a einen ersten axialen Bereich14b geringerer Wandstärke auf, der in axialer Richtung über eine Einführfase14c in einen zweiten Bereich14d größerer Wandstärke übergeht. Dabei ist der Innendurchmesser des Gehäuses14 im ersten Bereich14b größer ausgeführt, als der Innendurchmesser des zweiten Bereichs14d . - Über die Einführöffnung
14a kann während der Montage der Spulenkörper4 in das Gehäuse14 eingeführt werden. Dem Schließkörper4b kommt in dieser Ausführungsform die Aufgabe zu, das Innere der Stelleinheit2 vor dem Eindringen von aggressiven Medien über die Einführöffnung14a zu verhindern. Zu diesem Zweck ist der Außendurchmesser des Schließkörpers4b im Wesentlichen dem Innendurchmesser des zweiten Bereichs14d des Gehäuses14 angepasst. Zusätzlich ist an einer Außenmantelfläche des Schließköpers4b eine Ringnut5 ausgebildet, in der ein Dichtelement6 angeordnet ist. Das Dichtelement6 kann beispielsweise als ein aus einem Elastomer bestehender Dichtring ausgebildet sein. Das Dichtelement6 liegt zum einen an den Begrenzungsflächen der Ringnut5 und zum anderen an der Innenmantelfläche des zweiten Bereichs14d des Gehäuses14 an (2 ). Dadurch wird eine Dichtstelle zwischen dem Schließkörper4b und dem Gehäuse14 realisiert, wodurch das Eindringen von aggressiven Medien in das Innere der Stelleinheit2 an dieser Stelle wirkungsvoll unterbunden wird. - Während der Montage der Spulenkörpers
4 in dem Gehäuse14 wird zunächst das Dichtelement6 in die Ringnut5 eingelegt. Anschließend wird der Spulenkörper4 über die Einführöffnung14a in das Gehäuse14 eingeführt. Durch die Ausbildung des ersten Bereichs14b des Gehäuses14 mit einem größeren Außendurchmesser wird dieser Vorgang wesentlich vereinfacht. Zunächst tritt der Dichtring6 in den ersten Bereich14b größeren Innendurchmessers ein. Der Innendurchmesser dieses Bereichs14b ist größer als der Außendurchmesser des Dichtelements6 ausgeführt. Somit wird verhindert, dass das Dichtelement6 entlang seines gesamten Umfangs an der Innenwandung des ersten Bereichs14b zum Anliegen kommt und somit auf dieses eine entgegen der Einführbewegung gerichtete Kraft ausgeübt wird. Im Bereich der Einführfase14c wird kommt das Dichtelement6 an seinem gesamten Umfang zum Anliegen an das Gehäuse14 , wodurch dieser plastisch verformt wird. Durch die Ausbildung der Einführfase14c zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich14b , d des Gehäuses14 wird eine Schädigung des Dichtelements6 während des Übertritts vom ersten in den zweiten Bereich14b , d wirkungsvoll verhindert. Ist der Innendurchmesser des ersten Bereichs14b des Gehäuses14 ist kleiner Ausgeführt als der Außendurchmesser des Schließköpers4b vergrößert um die radiale Dicke d des Materials des Dichtelements6 in entspanntem Zustand wird ein Austritt des Dichtelements6 aus der Ringnut5 und damit ein Abscheren wirkungsvoll verhindert. - An der Einführöffnung des Gehäuses
14 sind sich zunächst in axialer Richtung erstreckende Laschen15 ausgebildet, die einen Absatz des Schließkörpers4b in axialer Richtung überragen und in radialer Richtung zumindest teilweise umgreifen. Somit ist der Spulenkörper4 fest innerhalb des Gehäuses14 fixiert. - Das Gehäuse
14 kann beispielsweise mittels eines kostengünstigen, spanlosen Umformprozesses, beispielsweise eines Tiefziehverfahrens, aus einem geeigneten Rohling, beispielsweise einem geeigneten Blechteil gefertigt werden. - Der Spulenkörper
4 ist mit einer im Wesentlichen zylinderförmigen, sacklochartigen Ausnehmung10 ausgeführt, welche konzentrisch zur Spule7 ausgebildet ist. Des Weiteren nimmt der Spulenkörper4 am bodenseitigen Ende der Ausnehmung10 ein hülsenförmig ausgeführtes erstes Magnetjoch11 auf. Innerhalb der Ausnehmung10 ist eine topfförmige Ankerführungshülse12 angeordnet, die einen Ankerraum definiert. Das bodenseitige Ende der Ankerführungshülse12 ist mit sich axial nach innen erstreckenden Anschlägen13 versehen. Des Weiteren erstreckt sich die Ankerführungshülse12 in axialer Richtung entlang der gesamten Ausnehmung10 und umgreift den Spulenkörper4 an dessen Öffnung in radialer Richtung zumindest teilweise. - Innerhalb der Ankerführungshülse
12 ist ein Anker16 in axialer Richtung verschiebbar angeordnet. Der Außendurchmesser des Ankers16 ist dem Innendurchmesser der Ankerführungshülse12 angepasst, wodurch eine Lagerung des Ankers16 in der Ankerführungshülse12 realisiert ist. Der Verschiebeweg des Ankers16 wird in der einen Richtung durch die Anschläge13 und in der anderen Richtung durch ein zweites Magnetjoch17 begrenzt. - Der Anker
16 trennt den durch die Ankerführungshülse12 definierten Ankerraum in einen ersten und einen zweiten Teilraum35 ,36 . Der erste Teilraum35 erstreckt sich zwischen dem Boden der Ankerführungshülse12 und dem Anker16 . Der zweite Teilraum36 erstreckt sich zwischen dem zweiten Magnetjoch17 und dem Anker16 . - Der Anker
16 weist eine in axialer Richtung verlaufene Bohrung23 auf, über die die zwei durch den Anker16 getrennte Teilräume35 ,36 miteinander kom munizieren. In der dargestellten Ausführungsform ist diese Bohrung23 als zentrische Bohrung ausgeführt, die entlang der Längsachse des Ankers16 verläuft. - Das zweite Magnetjoch
17 weist einen rohrförmigen Abschnitt18 und einen sich in axialer Richtung daran anschließenden ringförmigen Abschnitt19 auf. Der rohrförmige Abschnitt18 erstreckt sich durch eine in dem Boden20 des Gehäuses14 ausgebildete Öffnung21 in die Ankerführungshülse12 . Dabei ist der Außendurchmesser des rohrförmigen Abschnitts18 dem Durchmesser der Öffnung21 , bis auf ein eventuell vorhandenes Spiel, angepasst. - Das Gehäuse
14 stützt sich über einen Montageflansch22 an dem ringförmigen Abschnitt19 ab. Der Montageflansch22 dient zur Befestigung des Hydraulikventils1 an einer nicht dargestellten Umgebungskonstruktion, beispielsweise einem Zylinderkopfdeckel. - In
3 ist die Verbindungsstelle zwischen dem Gehäuse14 und dem zweiten Magnetjoch17 dargestellt. Es handelt sich dabei um eine Verstemmung25 . Diese kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass nach dem Positionieren des Montageflansches22 und des Gehäuses14 auf dem zweiten Magnetjoch17 Material von der Außenumfangsfläche des zweiten Magnetjochs17 in axialer Richtung auf das Gehäuse14 zu verdrängt wird und formfüllend in die Verbindungsstelle zwischen diesen Bauteilen verbracht wird. Dabei werden Materialanhäufungen an dem rohrförmigen Abschnitt18 im Bereich der Verbindungsstelle ausgebildet, welche sich in radialer Richtung nach außen über einen Rand24 der Öffnung21 hinaus erstrecken. Neben einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem Gehäuse14 und dem zweiten Magnetjoch17 werden gleichzeitig kraftschlüssige Verbindungen zwischen diesen Bauteilen und dem dazwischen angeordneten Montageflansch22 hergestellt. - Des Weiteren wird das Gehäuse
14 und der Montageflansch22 durch diese Verbindungsmethode zum zweiten Magnetjoch17 zentriert. Während des Ver stemmvorgangs wird Material des zweiten Magnetjochs17 in den Zwischenraum zwischen diesen Bauteilen gedrängt und so das Spiel eliminiert. - Zwischen dem rohrförmigen Abschnitt
18 des zweiten Magnetjochs17 und der Ankerführungshülse12 ist ein Dichtring26 angeordnet. Dieser verhindert, dass in der Ankerführungshülse12 vorhandenes Schmiermittel zum Spulenkörper4 gelangt, wodurch dieser vor Schädigungen durch das Schmiermittel geschützt wird. - Wie in
1 zu erkennen ist, besteht der Ventilabschnitt3 des als 4/3-Wegeproportionalventil ausgeführten Hydraulikventils1 aus einem Ventilgehäuse27 und einem Steuerkolben28 . Das Ventilgehäuse27 ist in dieser Ausführungsform einteilig mit dem zweiten Magnetjoch17 ausgebildet. Denkbar sind aber auch Ausführungsformen in denen das Ventilgehäuse27 als separates Bauteil ausgebildet und mit dem zweiten Magnetjoch17 ortsfest verbunden ist. - An der Außenmantelfläche des Ventilgehäuses
27 sind mehrere Druckmittelanschlüsse A, B, P ausgebildet, welche über Aussparungen30 mit dem Inneren des im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführten Ventilgehäuses27 kommunizieren. Zusätzlich dient die der elektromagnetischen Stelleinheit2 abgewandte Öffnung des Ventilgehäuses27 als Ablaufanschluss T. Der mittlere Druckmittelanschluss P, welcher als Zulaufanschluss dient, kommuniziert über eine nicht dargestellte Druckmittelleitung mit einer ebenfalls nicht dargestellten Druckmittelpumpe. Die beiden äußeren Druckmittelanschlüsse A, B, dienen als Arbeitsanschlüsse. Der Ablaufanschluss T kommuniziert mit einem ebenfalls nicht dargestellten Druckmittelreservoir. - Innerhalb des Ventilgehäuses
27 ist ein Steuerkolben28 axial verschiebbar angeordnet. An der Außenmantelfläche des Steuerkolbens28 sind ringstegartige Steuerabschnitte31 ausgebildet. Der Außendurchmesser der Steuerabschnitte31 ist dem Innendurchmesser des Ventilgehäuses27 angepasst. Durch eine geeignete axiale Positionierung des Steuerkolbens28 relativ zum Ventilgehäuse27 können benachbarte Druckmittelanschlüsse A, B, P mitein ander verbunden werden. Der jeweils nicht mit dem Zulaufanschluss P verbundene Arbeitsanschluss A, B ist gleichzeitig mit dem Tankanschluss T verbunden. - In dieser Ausführungsform besteht das Bauteil Ventilgehäuse-zweites Magnetjoch
27 ,17 aus einem geeigneten magnetisierbaren Stahl. Das Bauteil kann so alle geforderten Funktionen erfüllen, wie die Führung des Steuerkolbens28 , die Magnetfeldbeeinflussung als Teil des magnetischen Kreises und als Bindeglied zwischen dem hydraulischen und dem magnetischen Teil des Hydraulikventils1 . - Der Steuerkolben
28 wird einenends mit der Kraft eines Federelements32 in Richtung der elektromagnetischen Stelleinheit2 beaufschlagt. Am anderen axialen Ende des Steuerkolbens28 liegt eine Stößelstange33 an, welche sich durch eine in einer Bohrung des zweiten Magnetjochs17 angeordnete Gleithülse (Lagerelement)37 erstreckt (5 ). Das dem Steuerkolben28 abgewandte Ende der Stößelstange33 greift in die Bohrung23 des Ankers16 ein und ist fest mit diesem verbunden (4a ). Die Verbindung zwischen Anker16 und Stößelstange33 kann beispielsweise form-, kraft, oder stoffschlüssiger Natur sein. Eine Bewegung des Ankers16 wird somit direkt auf die Stößelstange33 und somit auf den Steuerkolben28 übertragen. - Die Gleithülse
37 kann beispielsweise durch ein spanloses Umformverfahren aus einem Blechrohling eines nicht magnetisierbaren Materials hergestellt sein. - Das ankerseitige Ende der Gleithülse
37 ist in der dargestellten Ausführungsform mit einem in radialer Richtung verlaufenden, ringförmigen Bord38 versehen (5 ). Der Bord38 dient zum einen als Montageanschlag, welcher mit dem ankerseitigen Ende des zweiten Magnetjochs17 zusammenwirkt. Des Weiteren definiert dieser einen minimalen Abstand, den der Anker16 relativ zum zweiten Magnetjoch17 einnehmen kann und verhindert somit einen direkten Kontakt zwischen diesen Bauteilen. - An dem dem Anker
16 abgewandten Ende der Gleithülse37 ist eine Lagerfläche39 ausgebildet. Die Lagerfläche39 ist im Wesentlichen der Außenmantel fläche der Stößelstange33 in diesem Bereich angepasst. Die Lagerfläche39 und die Außenmantelfläche der Stößelstange33 bilden eine zusätzliche Lagerstelle, über die das System Anker-Stößelstange16 ,33 zusätzlich gelagert ist. - Zusätzlich ist die Außenmantelfläche der Stößelstange
33 zumindest im Bereich deren Eingriffs in die Bohrung23 des Ankers16 im Wesentlichen der Innenmantelfläche der Bohrung23 angepasst. - Abweichend davon sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in die Außenmantelfläche der Stößelstange
33 zwei axial verlaufende Nuten40 eingebracht (4a , b), die sich entlang er gesamten Länge der Stößelstange33 erstrecken. Denkbar sind auch Ausführungsformen mit nur einer, drei oder mehr als drei Nuten40 . Mittels der Nuten40 kann Schmiermittel von dem Ventilabschnitt3 über die Lagerstelle an der Gleithülse37 in den Ankerraum eintreten. Gleichzeitig kommunizieren die Nuten40 mit der Bohrung23 , wodurch Schmiermittel zwischen den zwei Teilräumen35 ,36 hin und her transportiert werden kann. Zusätzlich kann über diesen Weg ein Druckausgleich zwischen den Teilräumen35 ,36 stattfinden, wenn sich der Anker16 axial bewegt. - Da die Außenmantelfläche der Stößelstange
33 im Bereich der Lagerstelle, von den Nuten40 abgesehen, der Lagerfläche39 des Gleitlagers angepasst ist, steht zur Lagerung der Stößelstange33 eine relativ große Fläche zur Verfügung. Dadurch werden Schädigungen der Lagerfläche39 während des Betriebes vermieden wird. Gleichzeitig wird über die große Lagerfläche39 eine robuste Lagerung des Systems Anker-Stößelstange16 ,33 ermöglicht und über die Nuten40 ein ständiger Zufluss von Schmiermittel zu der Lagerstelle sichergestellt. - Da weiterhin die Außenmantelfläche der Stößelstange
33 , die in die Bohrung23 hineinragt, von den Nuten40 abgesehen, der Innenmantelfläche der Bohrung23 angepasst ist, kann auf Grund der relativ großen Überdeckungsfläche kostengünstig eine robuste kraftschlüssige Verbindung durch Einpressen der Stößelstange33 in den Anker16 hergestellt werden. Über die Nuten40 und die durchgehenden Bohrung23 wird gleichzeitig ein Druckausgleich zwischen den beiden Teilräumen35 ,36 ermöglicht. - Diese Ausführungsform stellt eine kostengünstige und einfach herzustellende Lösung für die Lagerung des Systems Anker-Stößelstange
16 ,33 , bei gleichzeitiger Schmiermittelführung in die und innerhalb der Stelleinheit2 dar. Durch die Gleichzeitige Lagerung des Systems Anker-Stößelstange16 ,33 über die Ankerführungshülse12 und die Gleithülse37 , stehen zwei zueinander beabstandete Lagerstellen zur Verfügung. Dadurch wird die Lagerung robuster und ein Verkippen des Systems Anker-Stößelstange wird vermieden. - Bei der Stößelstange
33 handelt es sich in der dargestellten Ausführungsform um ein massives Bauteil, wodurch die Robustheit der Stelleinheit2 deutlich erhöht wird. Die Stößelstange33 kann kostengünstig mittels eines spanlosen Umformverfahrens aus einem geeigneten Rohling hergestellt werden. Geeignete Herstellungsverfahren sind beispielsweise Strangpress- oder Ziehverfahren, bei denen ein geeigneter Rohling, beispielsweise ein Draht geeigneter Dicke, durch eine Matrize gepresst oder gezogen wird, wobei die Matrize die endgültige äußere Form der Stößelstange33 festlegt. - Die erfindungsgemäße Ausführung einer elektromagnetischen Stelleinheit
2 kann natürlich auch in Hydraulikventilen1 Anwendung finden, in denen der Ventilabschnitt3 nicht fest mit der Stelleinheit2 verbunden ist, sondern ohne feste Verbindung in axialer Richtung zu der Stelleinheit2 angeordnet ist. Derartige Hydraulikventile1 finden beispielsweise als Zentralventil für Nockenwellenversteller Einsatz, in denen der Ventilabschnitt3 innerhalb einer Nockenwelle angeordnet ist und sich mit dieser dreht, während die Stelleinheit2 in axialer Richtung dazu, beispielsweise an einem Zylinderkopf oder einem Zylindekopfdeckel befestigt ist. -
- 1
- Hydraulikventil
- 2
- Stelleinheit
- 3
- Ventilabschnitt
- 4
- Spulenkörper
- 4a
- Spulenträger
- 4b
- Schließköper
- 4c
- Anschlusselement
- 5
- Ringnut
- 6
- Dichtelement
- 7
- Spule
- 8
- Materialschicht
- 9
- Steckverbindung
- 10
- Ausnehmung
- 11
- erstes Magnetjoch
- 12
- Ankerführungshülse
- 13
- Anschlag
- 14
- Gehäuse
- 14a
- Einführöffnung
- 14b
- erster Bereich
- 14c
- Einführfase
- 14d
- zweiter Bereich
- 15
- Lasche
- 16
- Anker
- 17
- zweites Magnetjoch
- 18
- rohrförmiger Abschnitt
- 19
- ringförmiger Abschnitt
- 20
- Boden
- 21
- Öffnung
- 22
- Montageflansch
- 23
- Bohrung
- 24
- Rand
- 25
- Verstemmung
- 26
- Dichtring
- 27
- Ventilgehäuse
- 28
- Steuerkolben
- 30
- Aussparungen
- 31
- Steuerabschnitt
- 32
- Federelement
- 33
- Stößelstange
- 35
- erster Teilraum
- 36
- zweiter Teilraum
- 37
- Gleithülse
- 38
- Bord
- 39
- Lagerfläche
- 40
- Nut
- P
- Zulaufanschluss
- T
- Tankanschluss
- A
- erster Arbeitsanschluss
- B
- zweiter Arbeitsanschluss
- d
- Dicke
Claims (10)
- Elektromagnetische Stelleinheit (
2 ) eines Hydraulikventils (1 ) mit – einem Anker (16 ) und einer Stößelstange (33 ), – wobei der Anker (16 ) innerhalb der Stelleinheit (2 ) verschiebbar angeordnet ist und – wobei ein Abschnitt der Stößelstange (33 ) in einer durch den Anker (16 ) verlaufenden Bohrung (23 ) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – an einer Außenmantelfläche der Stößelstange (33 ) zumindest eine Nut (40 ) ausgebildet ist, – die Außenmantelfläche der Stößelstange (33 ) abgesehen von dem Nutbereich der Innenmantelfläche der Bohrung (23 ) angepasst ist, – wobei die Nut (40 ) sich bis zum ankerseitigen Ende der Stößelstange (33 ) erstreckt und deren axiale Erstreckung größer als die Eindringtiefe der Stößelstange (33 ) in dem Anker (40 ) ausgeführt ist. - Elektromagnetische Stelleinheit (
2 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößelstange (33 ) mit dem Anker (16 ) fest verbunden ist. - Elektromagnetische Stelleinheit (
2 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nut (40 ) entlang der gesamten Länge der Stößelstange (33 ) erstreckt. - Elektromagnetische Stelleinheit (
2 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein Lagerelement (37 ) vorgesehen ist, das eine Lagerfläche (39 ) aufweist, wobei die Stößelstange (33 ) das Lagerelement (37 ) durchgreift und wobei eine äußere Mantelfläche der Stößelstange (33 ) und die Lagerfläche (39 ) eine Lagerstelle des Systems Anker-Stößelstange (16 ,33 ) bilden. - Elektromagnetische Stelleinheit (
2 ) eines hydraulischen Wegeventils (1 ) mit – einem Anker (16 ) und – einer Stößelstange (33 ), – wobei der Anker (16 ) innerhalb der Stelleinheit (2 ) verschiebbar angeordnet ist – und die Stößelstange (33 ) fest mit dem Anker (16 ) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass – weiterhin ein Lagerelement (37 ) vorgesehen ist, das eine Lagerfläche (39 ) aufweist, – wobei die Stößelstange (33 ) das Lagerelement (37 ) durchgreift und – wobei eine äußere Fläche der Stößelstange (33 ) und die Lagerfläche (39 ) eine Lagerstelle des Systems Anker-Stößelstange (16 ,33 ) bilden. - Elektromagnetische Stelleinheit (
2 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt der Stößelstange (33 ) in einer Bohrung (23 ) des Ankers (16 ) angeordnet ist. - Elektromagnetische Stelleinheit (
2 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Außenmantelfläche der Stößelstange (33 ) zumindest im Bereich der Lagerstelle zumindest eine axial verlaufende Nut (40 ) ausgebildet ist. - Elektromagnetische Stelleinheit (
2 ) nach einem der Ansprüche 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenmantelfläche der Stößelstange (33 ) zumindest im Bereich der Lagerstelle, abgesehen von dem Nutbereich der Lagerfläche (39 ) angepasst ist. - Elektromagnetische Stelleinheit (
2 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößelstange (33 ) als spanlos hergestelltes Bauteil ausgebildet ist. - Elektromagnetische Stelleinheit (
2 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößelstange (33 ) mittels eines Zieh- oder Strangpressverfahrens hergestellt ist.
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