DE19745411A1 - Directional hydraulic valve for controlling internal combustion engine timing - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Wegeventil mit einem in ein hülsen artiges Gehäuse eingebauten Längsschieber, der an einer Stirnseite von einem Verlagerungsmittel wie einem Elektromagneten beaufschlagbar ist, wobei das Gehäuse zumindest einen Druckanschluß, einen oder mehrere Arbeitsanschlüs se sowie wenigstens einen Tankanschluß für Hydraulikmittel besitzt und wobei am Außenmantel des Längsschiebers zumindest eine Steuernut vorgesehen ist.The invention relates to a hydraulic directional valve with a sleeve like housing built-in longitudinal slide valve on one end of one Shifting means such as an electromagnet can be acted upon, the Housing at least one pressure connection, one or more work connections se and has at least one tank connection for hydraulic fluid and where at least one control groove is provided on the outer casing of the longitudinal slide.
Ein derartiges Wegeventil ist der Fachwelt an sich bekannt und muß an dieser Stelle nicht näher beschrieben werden. Gewöhnlicherweise bestehen das Gehäuse und der Längsschieber aus einem Stahlwerkstoff bzw. aus Aluminium. Insbesondere bei der Fertigung aus Stahlwerkstoff ist die Masse des gesamten Wegeventils unnötig erhöht. Gleichzeitig sind speziell am Längsschieber ferti gungstechnisch aufwendige spanabhebende Maßnahmen erforderlich, um die geforderten Toleranzen sowie dessen Steuernuten zu realisieren. Ebenso erweist es sich oft als notwendig, innerhalb des Längsschiebers einen Längskanal in einem zusätzlichen Arbeitsgang durch ein Bohrverfahren zu schaffen, durch welchen eine ab- oder zuzuleitende Hydraulikmittelmenge geführt werden kann. Such a directional valve is known per se to the specialist world and must be on this Not be described in more detail. Usually there are Housing and the longitudinal slide made of a steel material or aluminum. Especially when manufacturing from steel material, the mass of the total Directional control valve unnecessarily increased. At the same time, ferti technically complex machining measures required to the required tolerances and their control grooves. Likewise turns out it is often necessary to insert a longitudinal channel in the longitudinal slide to create an additional operation through a drilling process which a quantity of hydraulic fluid to be discharged or to be supplied can.
Speziell bei einer Ausbildung des Längsschiebers aus einem Stahlwerkstoff sind nachteiligerweise nur begrenzt hohe Taktfrequenzen des Wegeventils erzielbar.Especially when the longitudinal slide is made of a steel material disadvantageously only high clock frequencies of the directional valve can be achieved.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Wegeventil der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind.The object of the invention is therefore to provide a directional valve of the type mentioned to create, in which the disadvantages shown are eliminated.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Hauptanspruchs gelöst, wobei zweckmäßige Konkretisierungen der Erfindung Gegenstand der nachfolgenden Unteransprüche sind. Diesen Unter ansprüchen können auch selbständig schutzfähige Maßnahmen allein bzw. in Kombination mit anderen Unteransprüchen immanent sein.According to the invention, this object is characterized by the features of the Part of the main claim solved, expedient concretizations of Invention are the subject of the following subclaims. This sub Claims can also be taken independently or in protective measures In combination with other subclaims.
Dadurch, daß zumindest eines der Bauteile, jedoch vorteilhafterweise beide Bauteile Gehäuse/Längsschieber aus einem Leichtbauwerkstoff wie Kunststoff gefertigt werden, sind die eingangs beschriebenen Nachteile eliminiert. Denkbar ist an dieser Stelle auch eine Ausbildung aus Magnesium. Es ist mit einer verbesserten Funktion des Wegeventils zu rechnen, da aufgrund des gegenüber bisherigen Ausführungen leichteren Längsschiebers am Wegeventil höhere Taktfrequenzen erzielt werden können. Auch erweisen sich die vorgeschlagenen Kunststoffe hinsichtlich ihres tribologischen Verhaltens als relativ günstig; dies inbesondere nach Wiederbefeuerung der Brennkraftmaschine und noch nicht ausreichend anliegendem Hydraulikmittel.Because at least one of the components, but advantageously both Components housing / longitudinal slide made of a lightweight material such as plastic are manufactured, the disadvantages described above are eliminated. Conceivable is also a training course from magnesium. It's with one improved function of the directional control valve, because of the opposite previous versions of lighter longitudinal slide on the directional valve higher Clock frequencies can be achieved. The proposed ones also prove to be Plastics are relatively cheap in terms of their tribological behavior; this especially after re-firing the engine and not yet sufficient hydraulic fluid.
In Weiterbildung der Erfindung ist es vorgeschlagen, als Kunststoff für das Gehäuse oder den Längsschieber einen Kunststoff aus der Gattung der Polya mide auszuwählen. Dieser kann Verstärkungseinlagerungen wie Fasern oder Glasfasern bzw. Partikel enthalten. Wichtig ist es gleichfalls, daß die eingesetz ten Kunststoffe im Temperaturbereich des Wegeventils dauerfest sind sowie eine genügende Resistenz gegen das anliegende Medium Hydraulikmittel besitzen. In a development of the invention, it is proposed as a plastic for the Housing or the longitudinal slide a plastic from the genus Polya select mide. This can include reinforcements such as fibers or Contain glass fibers or particles. It is also important that the used ten plastics are durable in the temperature range of the directional control valve and one have sufficient resistance to the applied medium hydraulic fluid.
Beispielsweise kann ein Kunststoff der Lieferbezeichnung Torlon 4301 bzw. PA6.6Gf15 eingesetzt werden. Gleichfalls ist es vorgeschlagen, wenigstens auf Kontaktflächen des Gehäuses bzw. Längsschiebers eine geeignete Verschleiß schutzschicht aufzutragen bzw. das Verschleißschutzmittel direkt in den Werk stoff einzubetten. Denkbar wäre hier beispielsweise PTFE-Pulver, Spezialkreide, Silikonöl, Molybdänsulfit bzw. ultrahochmolekulares Polyethylen und ähnliches.For example, a plastic with the delivery name Torlon 4301 or PA6.6Gf15 can be used. Likewise, it is suggested, at least Contact surfaces of the housing or longitudinal slide suitable wear apply protective layer or wear protection agent directly to the factory embed fabric. For example, PTFE powder, special chalk, Silicone oil, molybdenum sulfite or ultra high molecular weight polyethylene and the like.
Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Spritzgießverfahren entfallen aufwendige spanabhebende Nachbearbeitungen wie beim bisherigen Stand der Technik festzustellen. Gleichfalls kann der Längskanal des Längsschiebers in einem Arbeitsgang während der Spritzgießherstellung dieses Bauteiles gefertigt werden.The injection molding process proposed according to the invention is dispensed with elaborate machining post-processing as in the previous state of Determine technology. Likewise, the longitudinal channel of the longitudinal slide in one operation during the injection molding of this component become.
Da das Gehäuse beispielsweise in einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine eingebaut ist, welcher aus Aluminium besteht, ist es in Fortbildung der Erfin dung vorgeschlagen, den Werkstoff des Gehäuses aus einem Kunststoff mit einem ähnlichen Wärmeausdehnungsverhalten wie Aluminium auszuwählen. Somit entfallen aufwendige Dichtmaßnahmen am Außenmantel des Gehäuses zur Eliminierung einer auftretenden Spaltänderung über der Temperatur und zur Vermeidung des Klemmens des Längsschiebers im Gehäuse, falls dieses aus anderem Material besteht.Because the housing, for example, in a cylinder head of an internal combustion engine built in, which consists of aluminum, it is in advanced training by the Erfin dung proposed using the material of the housing made of a plastic a thermal expansion behavior similar to that of aluminum. This eliminates the need for complex sealing measures on the outer casing of the housing to eliminate a gap change occurring over the temperature and Avoid jamming of the longitudinal slide in the housing if it is out other material.
Eine Anwendung für das erfindungsgemäß vorgeschlagene Wegeventil bezieht sich nicht nur auf einen Einsatz an einer Vorrichtung zur hydraulischen Nocken wellenverstellung, beispielsweise in Axial- oder Radialkolbenausführung. Denk bar und mit vom Schutzumfang dieser Erfindung eingeschlossen sind auch andere Einsatzbereiche. Gleichfalls muß dieses Wegeventil nicht durch den genannten Elektromagneten beaufschlagt sein. Möglich sind Beaufschlagungs mittel wie magnetische, mechanische, hydraulische, pneumatische und ähn liche.An application for the directional valve proposed according to the invention relates not only to use on a device for hydraulic cams shaft adjustment, for example in axial or radial piston design. Think bar and are included within the scope of this invention other areas of application. Likewise, this directional valve does not have to pass through the mentioned electromagnets. Exposure is possible means such as magnetic, mechanical, hydraulic, pneumatic and the like liche.
Zweckmäßigerweise wird die Erfindung anhand der einzigen Figur näher erläutert. Diese zeigt eine Ansicht eines Wegeventils mit längsgeschnittenem Gehäuse.The invention is expediently illustrated by the single figure explained. This shows a view of a directional valve with a longitudinal section Casing.
Aus der Figur geht ein Wegeventil 1 hervor. Dieses besteht aus einem Gehäuse 2, welches innerhalb seiner Bohrung einen axialbeweglichen Längsschieber 3 aufweist. Der Längsschieber 3 wird an einer Stirnseite 4 von einem Verlage rungsmittel 5 (hier beispielsweise ein Elektromagnet) in Längsrichtung gegen eine Druckfeder 12 beaufschlagt. Das Wegeventil 1 besitzt in bekannter Art und Weise einen mit P gekennzeichneten Druckanschluß. Über diesen erfolgt eine wahlweise Zuleitung von Hydraulikmittel zu Arbeitsanschlüssen A, B, beispiels weise zu Druckkammern vor Stirnseiten eines Kolbens einer Vorrichtung zur hydraulischen Nockenwellenverstellung. Eine Ableitung des Hydraulikmittels aus einem der genannten Druckkammern über die Arbeitsanschlüsse A, B in Rückflußrichtung ist über einen Tankanschluß T dargestellt. Der Längsschieber 3 besitzt hier eine Steuernut 7 mit beidendigen Steuerkanten. Über eine Axial verlagerung des Längsschiebers 3 mittels Bestromung des elektromagnetischen Verlagerungsmittels 5 kann Hydraulikmittel wahlweise vom Druckanschluß P zu den Arbeitsanschlüssen A oder B geleitet werden (nicht näher erläutert).A directional control valve 1 is shown in the figure. This consists of a housing 2 , which has an axially movable longitudinal slide 3 within its bore. The longitudinal slide 3 is acted upon on an end face 4 by a publishing means 5 (here, for example, an electromagnet) in the longitudinal direction against a compression spring 12 . The directional control valve 1 has a pressure connection marked P in a known manner. An optional supply of hydraulic medium to work ports A, B, for example to pressure chambers in front of the front sides of a piston of a device for hydraulic camshaft adjustment, takes place via this. A discharge of the hydraulic medium from one of the pressure chambers mentioned via the working connections A, B in the return flow direction is shown via a tank connection T. The longitudinal slide 3 here has a control groove 7 with both control edges. By means of an axial displacement of the longitudinal slide 3 by energizing the electromagnetic displacement means 5 , hydraulic fluid can optionally be conducted from the pressure connection P to the work connections A or B (not explained in more detail).
Nach der Erfindung ist das Gehäuse 2 und der Längsschieber 3 aus einem Leichtbauwerkstoff wie Kunststoff, beispielsweise aus der Gattung der Polyami de hergestellt. Denkbar ist jedoch auch ein Magnesiumwerkstoff. Dies ist fertigungstechnisch besonders günstig. Es kann auf spanabhebende Maßnahmen verzichtet werden. Gleichzeitig ist festzustellen, daß aufgrund der gegenüber dem Stand der Technik deutlich verringerten Masse des Längsschiebers 2 dieser in seinem dynamischen Verhalten verbessert ist. Es ist somit mit höheren Takt frequenzen des Längsschiebers 3 zu rechnen. According to the invention, the housing 2 and the longitudinal slide 3 is made of a lightweight material such as plastic, for example from the genus Polyami de. However, a magnesium material is also conceivable. This is particularly favorable in terms of production technology. Machining measures can be dispensed with. At the same time it should be noted that due to the significantly reduced mass of the longitudinal slide 2 compared to the prior art, its dynamic behavior is improved. It is therefore to be expected with higher clock frequencies of the longitudinal slide 3 .
Gleichzeitig verbessert sich das tribologische Verhalten des gesamten Wegeven tils 1 speziell im ungeschmierten Betrieb, d. h. unmittelbar nach Befeuern der Brennkraftmaschine und insbesondere nach längerem Stillstand dieser. Mit der Bezugszahl 8 sind Verstärkungseinlagerungen im Gehäuse 2 angedeutet, welche sich auch im Längsschieber 3 befinden können. Diese sollen die Verschleißbe ständigkeit bzw. Lebensdauer des verwendeten Kunststoffs deutlich erhöhen.At the same time, the tribological behavior of the entire Wegeven valve 1 improves especially in the unlubricated mode, ie immediately after the internal combustion engine has been fired and in particular after it has been idle for a long time. With the reference number 8 reinforcement inclusions in the housing 2 are indicated, which may also be located in the longitudinal slide 3 . These should significantly increase the wear resistance and service life of the plastic used.
Ein Längskanal 9 dient einer Ableitung von Hydraulikmittel, beispielsweise in Rückflußrichtung des Arbeitsanschlusses B zum Tankanschluß T.A longitudinal channel 9 is used to discharge hydraulic fluid, for example in the return flow direction of the working connection B to the tank connection T.
Im Bereich einer der Stirnseite 4 gegenüberliegenden Stirnseite 10 ist das Gehäuse 2 durch einen separaten Deckel 11 verschlossen. Selbstverständlich kann dieser Deckel 11 auch einteilig mit dem Gehäuse 2 gefertigt werden, so daß das Gehäuse 2 topfförmige Geometrie aufweist. Dieser Deckel 11 dient gleichzeitig als Anlage für die Druckfeder 12. Über diese kann eine Endlage des Längsschiebers 3 im unbestromten Zustand des Wegeventils 1 eingestellt wer den. Denkbar ist es jedoch auch, daß über diese Druckfeder 12 eine Rück stellung des Längsschiebers 3 entgegen seiner über das Verlagerungsmittel 5 erzielten einen Verlagerungsrichtung hergestellt werden kann. In the area of an end face 10 opposite the end face 4 , the housing 2 is closed by a separate cover 11 . Of course, this cover 11 can also be made in one piece with the housing 2 , so that the housing 2 has a cup-shaped geometry. This cover 11 also serves as a system for the compression spring 12 . This can be used to set an end position of the longitudinal slide 3 in the deenergized state of the directional valve 1 . However, it is also conceivable that a return position of the longitudinal slide 3 can be produced against this compression spring 12 against its achieved via the displacement means 5 a direction of displacement.
11
Wegeventil
Directional control valve
22nd
Gehäuse
casing
33rd
Längsschieber
Longitudinal slide
44th
Stirnseite
Face
55
Verlagerungsmittel
Means of displacement
66
Außenmantel
Outer jacket
77
Steuernut
Control groove
88th
Verstärkungseinlagerungen
Reinforcement storage
99
Längskanal
Longitudinal channel
1010th
Stirnseite
Face
1111
Deckel
cover
1212th
Druckfeder
A Arbeitsanschluß
B Arbeitsanschluß
T Tankanschluß
P Druckanschluß
Compression spring
A work connection
B Work connection
T tank connection
P pressure connection
Claims (7)
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