DE19727180A1 - Hydraulisches Ventil, insbesondere zur Steuerung einer Nockenwellenverstellung in einem Kraftfahrzeug - Google Patents
Hydraulisches Ventil, insbesondere zur Steuerung einer Nockenwellenverstellung in einem KraftfahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem hydraulischen Ventil, das ins
besondere zur Steuerung einer Nockenwellenverstellung in einem
Kraftfahrzeug verwendet wird und das die Merkmale aus dem Ober
begriff des Anspruchs 1 aufweist.
Aus der DE 41 31 384 C2 ist eine hydraulisches Ventil bekannt,
das eine Ventilbuchse aufweist, die mit einer Stirnseite voraus
in eine Aufnahmebohrung eines Gehäuses einsetzbar ist. Das Ge
häuse kann z. B. das Gehäuse eines Verbrennungsmotors sein. In
einer axialen Steuerbohrung der Ventilbuchse befindet sich ein
Steuerkolben, mit dem die Druckmittelwege zwischen einem Zu
laufkanal, einem Ablaufkanal und einem Verbraucherkanal steuer
bar sind. Dabei kann einer dieser Kanäle axial von der Aufnah
mebohrung des Gehäuses abgehen und mit der Mündung der Steuer
bohrung an der Stirnseite der Ventilbuchse im selben Strömungs
pfad liegen. Bei dem Ventil nach der DE 41 31 384 C2 ist die
Ventilbuchse mit einem Elektromagneten zusammengebaut, von dem
ein Steuerkolben in der Steuerbohrung der Ventilbuchse gegen
die Kraft einer Schraubendruckfeder näher zur Stirnseite der
Ventilbuchse hin verschiebbar ist. Die Schraubendruckfeder
stützt sich an einer Innenschulter der Ventilbuchse und an ei
nem Sicherungsring ab, der in der Nähe des dem Elektromagneten
zugewandten Endes des Steuerkolbens an diesem angebracht ist.
Ein hydraulisches Ventil mit einem ähnlichen Aufbau ist aus der
DE 44 22 742 A1 bekannt. Dort ist ein Steuerkolben in der Steu
erbohrung eines Ventilbauteils verschiebbar, das nicht als in
ein Gehäuse einzusetzende Ventilbuchse ausgebildet ist, sondern
unmittelbar ein Gehäuse mit Außenanschlüssen darstellt. Die
Schraubendruckfeder, gegen deren Kraft der Steuerkolben von ei
nem Elektromagneten bewegbar ist, stützt sich zwischen dem
Steuerkolben und einer Scheibe ab, die von einer dem Elektroma
gneten abgewandten Stirnseite des Gehäuses in die Steuerbohrung
eingepreßt ist. Hier ist eine Justage der Federkraft möglich,
indem die Scheibe um einen mehr oder weniger großen Weg in die
Steuerbohrung gedrückt wird.
Das Ventilgehäuse, der Steuerkolben und die Abstützscheibe für
die Schraubendruckfeder sind bei dem Ventil nach der DE 44 22 742 A1
, das in Serie für die Automobilindustrie produziert
wird, aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung gefertigt.
Ein hydraulisches Ventil mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 ist aus der EP 0667 459 A1 bekannt. Bei dem in
dieser Druckschrift gezeigten hydraulischen Ventil ist die
Scheibe in die Ventilbuchse eingeschraubt, wobei ohne weiteres
eine Justage der Kraft der zwischen der Scheibe und dem Steuer
kolben eingespannten Schraubendruckfeder möglich ist. Aller
dings ist die Herstellung der Gewinde an der Scheibe und an der
Ventilbuchse sowie das Einschrauben der Scheibe recht aufwendig
und teuer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches
Ventil mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 im
Hinblick auf die Herstellung von Einzelteilen und im Hinblick
auf die Montage kostengünstiger zu gestalten.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß das hy
draulische Ventil mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff zusätz
lich mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des An
spruchs 1 ausgestattet wird. Demnach ist die Scheibe mit Preß
sitz in die Steuerbohrung gedrückt, so daß sie selbst und die
Ventilbuchse nicht mit einem Gewinde versehen werden müssen und
deshalb relativ einfach herzustellen sind. Zusätzlich ist die
Ventilbuchse von der Stirnseite her außen mit einer abseits ei
ner Druckmittelströmung befindlichen Eindrehung versehen. Diese
erlaubt es, trotz einer wegen der notwendigen Abdichtung zwi
schen unterschiedlichen Druckmittelkanälen engen Passung zwi
schen der Ventilbuchse und der Aufnahmebohrung des Gehäuses die
Ventilbuchse saugend in die Aufnahmebohrung einzuschieben. Eine
geringfügige Aufweitung der Buchse im Bereich der eingepreßten
Scheibe führt nämlich aufgrund der Eindrehung nicht zu einem
Übermaß an der Ventilbuchse.
Es ist zwar aus der DE 39 14 094 A1 schon ein hydraulisches
Ventil bekannt, bei dem eine Scheibe mit Preßsitz in eine Ven
tilbuchse eingesetzt ist und die Ventilbuchse im Bereich der
Scheibe außen eine Eindrehung aufweist. Allerdings besteht die
Scheibe aus einem Kunststoff, so daß nicht zu erwarten ist, daß
sich die offenbar aus einem metallischen Werkstoff gefertigte
Ventilbuchse beim Einpreßen der Scheibe aufweitet. Zudem liegt
die Eindrehung in einem Druckmittelweg, der axiale Durchbrüche
in der Scheibe, den Bereich der Aufnahmebohrung vor der Ventil
buchse, die Eindrehung und einen im Bereich der Eindrehung ra
dial von der Aufnahmebohrung abgehenden Kanal umfaßt. Das Ein
pressen der Scheibe hat also nichts mit der Eindrehung außen an
der Ventilbuchse zu tun.
Demgegenüber ist bei einem erfindungsgemäßen hydraulischen Ven
til eine Eindrehung an der Ventilbuchse vorhanden, die nichts
mit der Druckmittelströmung zu tun hat.
Vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen hydrauli
schen Ventils kann man den Unteransprüchen entnehmen.
So sind gemäß Anspruch 2 die Ventilbuchse und die Scheibe aus
hinsichtlich ihres Ausdehnungskoeffizienten zumindest weitge
hend gleichen Materialien gefertigt. Dadurch ist gewährleistet,
daß der Preßsitz zwischen der Scheibe und der Ventilbuchse in
einem großen Temperaturbereich erhalten bleibt. Vorzugsweise
sind die Ventilbuchse und die Scheibe jeweils aus Aluminium
oder einer Aluminiumlegierung gefertigt.
Es ist vorteilhaft, wenn gemäß Anspruch 5 der Abstand des Endes
der Eindrehung von der Stirnseite der Ventilbuchse größer ist
als der Abstand des weiter von der Stirnseite entfernten Endes
der Preßstrecke zwischen Ventilbuchse und Scheibe von der
Stirnseite. Bevorzugt liegt das Verhältnis der Abstände zwi
schen 1,5 und 2,0.
In radialer Richtung beträgt die Tiefe der Eindrehung vorzugs
weise weniger als 10% der Wanddicke der Ventilbuchse. Im Ver
gleich zur Tiefe einer nach außen offenen und in einem Druck
mittelströmungspfad liegenden Ringnut an der Ventilbuchse ist
die Eindrehung dann wesentlich weniger tief.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen
Ventils ist in der Zeichnung dargestellt. Anhand dieser Zeich
nung wird die Erfindung nun näher erläutert.
In der Zeichnung ist bereichsweise ein metallisches Gehäuse 10
erkennbar, das z. B. Teil des Motorblocks eines Kraftfahrzeugs
ist. In das Gehäuse 10 ist von einer Montagefläche 11 aus eine
Aufnahmebohrung 12 für eine Ventilbuchse 13 eingebracht. Letz
tere kann man als rohrförmiges Bauteil betrachten, das über
seine gesamte Länge konstanten Außen- und Innendurchmesser be
sitzt und dessen Außenfläche und Innenfläche durch verschiedene
Eindrehungen unterbrochen sind. Über den größten Teil der Länge
der Aufnahmebohrung 12 ist deren Durchmesser so auf den Außen
durchmesser der Ventilbuchse 13 abgestimmt, daß die Ventilbuch
se saugend in die Aufnahmebohrung einschiebbar ist. Gegen die
Montagefläche 11 hin besitzt die Aufnahmebohrung 12 einen Ab
schnitt mit vergrößertem Durchmesser, der mit einem Innengewin
de 14 versehen ist. Vom Boden der Aufnahmebohrung 12 geht axial
ein Druckmittelkanal 15 ab. Drei weitere Druckmittelkanäle 16,
17 und 18 münden radial in die Aufnahmebohrung 12.
Die Ventilbuchse 13 ist in eine Sackbohrung eines Polkerns 19
eines Elektromagneten 20 eingesetzt und darin durch Eindrücken
von Material des Polkerns in eine Eindrehung 21 gehalten. Der
Polkern 19 ist an einem axialen Fortsatz mit einem Außengewinde
22 versehen und damit in das Innengewinde 14 der Aufnahmeboh
rung 12 eingeschraubt.
Den Druckmittelkanälen 16, 17 und 18 des Gehäuses 10 sind nach
außen offene Ringnuten 27, 28 und 29 der Ventilbuchse 13 zuge
ordnet. Von der mittleren Ringnut 28 führen mehrere Radialboh
rungen 30 in die durchgehende und als Steuerbohrung 31 dienende
Innenbohrung der Ventilbuchse 13. Die Ringnuten 27 und 29 sind
über Radialbohrungen 32 bzw. 33 mit axial versetzt zu ihnen an
geordneten und nach innen zur Steuerbohrung 31 hin offenen
Ringnuten 34 und 35 verbunden.
In der Steuerbohrung 31 ist ein Steuerkolben 36 axial ver
schiebbar, mit dem die Druckmittelwege zwischen den Kanälen 15,
16, 17 und 18 steuerbar sind. Der Steuerkolben 36 ist an einer
dem Elektromagneten 20 zugewandten Stirnseite von einem Stößel
37 des Elektromagneten beaufschlagbar und kann von dem Elektro
magneten gegen die Kraft einer Schraubendruckfeder 38 in Rich
tung auf den Boden der Aufnahmebohrung 12 zu und näher an die
diesem Boden zugewandte Stirnseite 39 der Ventilbuchse 13 hin
verschoben werden. Die Schraubendruckfeder ist zwischen dem
Steuerkolben 36 und einer Scheibe 40 eingespannt, die von der
Stirnseite 39 her mit Preßsitz in die Steuerbohrung 31 der Ven
tilbuchse 13 eingedrückt ist. Um eine ungehinderte Druckmittel
strömung zwischen der Steuerbohrung 31 und dem Druckmittelkanal
15 zu ermöglichen, ist die Scheibe 40 mit einem zentralen
Durchgang 41 versehen. Die Preßstrecke zwischen der Scheibe 40
und der Ventilbuchse 13 ist geringfügig kleiner als die axiale
Ausdehnung der Scheibe 40, da letztere eine Einführschräge 42
aufweist.
Die Ventilbuchse 13 und die Scheibe 40 bestehen aus derselben
Aluminiumlegierung, haben deshalb denselben thermischen Ausdeh
nungskoeffizienten und bleiben deshalb in einem großen Tempera
turbereich fest miteinander verbunden.
Beim Einpressen der Scheibe 40 in die Steuerbohrung 31 weitet
sich die Ventilbuchse 13 geringfügig auf. Damit diese Aufwei
tung beim Einführen der Ventilbuchse 13 in die Aufnahmebohrung
12 nicht zu Schwierigkeiten führt, besitzt die Ventilbuchse 13
von ihrer Stirnseite 39 her außen eine Eindrehung 45, deren
Tiefe in radialer Richtung wesentlich geringer als die Tiefe
der Ringnuten 27, 28 oder 29 ist. Bei einem Ventil, bei dem der
Außendurchmesser der Ventilbuchse 20 mm und der Innendurchmes
ser 12 mm beträgt, ist die Eindrehung z. B. 0,5 mm tief und be
trägt also nur etwa 6% der durch den Außen- und Innendurchmes
ser gegebenen Wanddicke der Ventilbuchse 13. In axialer Rich
tung von der Stirnseite 39 der Ventilbuchse 13 weg erstreckt
sich die Eindrehung 45 über die Preßstrecke zwischen der Schei
be 40 und der Ventilbuchse 13 hinaus. Im vorliegenden Beispiel
ist das Ende der Eindrehung 45 etwa 1,75 mal so weit von der
Stirnseite 39 der Ventilbuchse 13 entfernt wie das am Übergang
zur Einführschräge 42 der Scheibe 40 befindliche Ende der Preß
strecke zwischen der Scheibe 40 und der Ventilbuchse 13. Eine
solche Länge der Eindrehung 45 verhindert wirksam ein durch das
Einpressen der Scheibe 40 bedingtes Übermaß an der Ventilbuchse
13. Andererseits ist die Dichtlänge zwischen der Ringnut 29 und
der Eindrehung 45 an der Außenseite der Ventilbuchse 13 noch
lange genug, um die Leckage von Druckmittel zwischen den Kanä
len 15 und 18 gering zu halten.
An beiden Enden der Eindrehung 45 befinden sich in die gleiche
Richtung geneigte Einführschrägen 46 bzw. 47, die das Einschie
ben der Ventilbuchse 13 in die Aufnahmebohrung 12 erleichtert.
Claims (8)
1. Hydraulisches Ventil, insbesondere zur Steuerung einer
Nockenwellenverstellung in einem Kraftfahrzeug, mit einer Ven
tilbuchse (13), die mit einer Stirnseite (39) voraus in eine
Aufnahmebohrung (12) eines Gehäuses (10) einsetzbar ist und ei
ne axiale Steuerbohrung (31) aufweist, in die von der Stirnsei
te (39) her eine Scheibe (40) eingesetzt ist, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Scheibe (40) mit Preßsitz in die Steuerboh
rung (31) gedrückt ist und daß die Ventilbuchse (13) von der
Stirnseite (39) her außen mit einer abseits einer Druckmittel
strömung befindlichen Eindrehung (45) versehen ist.
2. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Ventilbuchse (13) und die Scheibe (40) aus
hinsichtlich ihres Ausdehnungskoeffizienten zumindest weitge
hend gleichen Materialien gefertigt sind.
3. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Ventilbuchse (13) und die Scheibe (40) je
weils aus einem metallischen Werkstoff gefertigt sind.
4. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Ventilbuchse (13) und die Scheibe (40) je
weils aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt
sind.
5. Hydraulisches Ventil nach einem vorhergehenden An
spruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Endes der
Eindrehung (45) von der Stirnseite (39) der Ventilbuchse (13)
größer ist als der Abstand des weiter von der Stirnseite (39)
entfernten Endes der Preßstrecke zwischen Ventilbuchse (13) und
Scheibe (40) von der Stirnseite (39).
6. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Verhältnis der Abstände zwischen 1,5 und 2,0,
vorzugsweise zwischen 1,7 und 1,8 liegt.
7. Hydraulisches Ventil nach einem vorhergehenden An
spruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Eindrehung
(45) in radialer Richtung weniger als 10 Prozent der Wanddicke
der Ventilbuchse (13) beträgt.
8. Hydraulisches Ventil nach einem vorhergehenden An
spruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilbuchse (13) mit
wenigstens einer nach außen offenen und in einem Druckmittel
strömungspfad liegenden Ringnut (27, 28, 29) versehen ist und
daß die Tiefe der Eindrehung (45) in radialer Richtung wesent
lich geringer als die Tiefe der Ringnut (27, 28, 29) ist.
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