Bezeichnung der Erfindung

Stromventil zum Drosseln hydraulischer Druckmittel

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Stromventil mit einem Drosselquerschnitt zum Dros- sein hydraulischer Druckmittel insbesondere im Schmiermittelkreislauf von Brennkraftmaschinen. Das Stromventil ist mit einer im wesentlichen zylindrischen Außenmantelfläche eines Ventilgehäuses in einem Druckmittelkanal eines Maschinengehäuses, das einen druckmitteldichten Verschlussstopfen an einer Mündung des Druckmittelkanals in die Umgebung des Maschinengehäu- ses aufweist, gelagert und weist auf einer der Mündung abgewandten Seite einen mit dem Druckmittelkanal verbundenen ersten Druckmittelanschluss auf.

Hintergrund der Erfindung

Derartige Stromventile sind als Drosselvorrichtung in hydraulischen Anlagen und Steuerungen bekannt und dienen dazu, unter Druck stehende Hydraulikmittel mit reduziertem Volumenstrom einem hydraulischen Verbraucher zuzuführen. Auf dem Gebiet von Brennkraftmaschinen kann ein derartiges Stromventil beispielsweise als Spritzdüse zur Kolbenkühlung in den Schmiermittelkreislauf der Brennkraftmaschine eingesetzt werden. Ein weiteres Anwendungsgebiet betrifft die Integration des Stromventils in einen Schmiermittelkreislauf, der nicht nur zur Schmierung und Kühlung sondern auch zur Ansteuerung hydraulisch betätigter Stellglieder oder Koppelelemente einer variabel ausgebildeten Ventilsteuerung der Brennkraftmaschine dient. Eine solche Anwendung geht bei- spielsweise aus der DE 37 38 488 A1 hervor. In dieser Druckschrift ist die Anordnung des Stromventils in einem Hydraulikmittelkreislauf vorgeschlagen, dessen Druck zur betriebspunktabhängigen Einstellung von Gaswechselventilhüben mit einem Hydraulikventil modulierbar ist, um zwischen Schaltzuständen

hydraulisch betätigter Koppelmittel der Ventilsteuerung zu wechseln. Eine wesentliche Aufgabe des Stromventils besteht dabei darin, auch im Niederdruckzustand der an die Koppelmittel angeschlossenen Hydraulikgalerie einen gewissen Spülstrom durch die Hydraulikgalerie aufrecht zu erhalten. Hierdurch kann die Bildung von Lufteinschlüssen, die sich auf die Schaltzeiten der Koppelmittel ungünstig auswirken, wirkungsvoll verhindert werden.

Ein solches Stromventil, das in der zitierten Druckschrift nur schematisch anhand eines Hydraulikschaltbildes dargestellt ist, ist als ausgeführtes Bauteil beispielsweise in einem als Tieflochbohrung hergestellten Hydraulikmittelkanal in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordnet. Zur vollständigen und dauerfesten Abdichtung des Hydraulikmittelkanals gegenüber der Umgebung des Zylinderkopfs werden üblicherweise Verschlussstopfen in die Mündung des Druckmittelkanals eingesetzt. Solche Verschlussstopfen gehen bei- spielsweise aus der DE 24 39 842 A1 in Form eines Einschraubteils mit einem Dichtring und aus der DE 44 15 341 A1 sowie der DE 198 46 379 A1 in Form von in die Mündung eingepressten Verschlussstopfen mit speziell ausgebildeten Außenkonturen hervor. Die eigens zum Zweck der Abdichtung herzustellenden und zu montierenden Verschlussstopfen können jedoch in Verbindung mit einer auf die Verschlussstopfen individuell abgestimmten Mündungskontur des Druckmittelkanals zu einem nicht unerheblichen Kostenfaktor bei der Herstellung des Maschinengehäuses im allgemeinen oder der Brennkraftmaschine im besonderen führen.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, diesen geschilderten Nachteil zu vermeiden und somit ein Stromventil der eingangs genannten Art so auszubilden und im Druckmittelkanal anzuordnen, dass der Aufwand zur Herstellung und Montage einer druck- und dauerfesten Abdichtung des Druckmittelkanals gegenüber der Umgebung des Maschinengehäuses weitestgehend minimiert ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst, während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen den Unteransprüchen entnehmbar sind. Demnach soll der Verschlussstopfen durch das Stromventil selbst gebildet sein, indem ein radial durch die Außenmantelfläche verlaufender zweiter Druckmittelanschluss, der mit einem in den Druckmittelkanal quer einmündenden weiteren Druckmittelkanal verbunden ist, vorgesehen ist und ein der Mündung zugewandter und zum zweiten Druckmittel- anschluss benachbarter Endabschnitt des Ventilgehäuses einen geschlossenen Gehäuseboden aufweist und der Endabschnitt mittels eines hydraulisch dichtenden Längspressverbands in den Druckmittelkanal eingesetzt ist. Somit kann auf den Zusatzaufwand eines eigens zum Zweck der Abdichtung herzustellenden und zu montierenden Verschlussstopfens verzichtet werden. Darüber hin- aus kann auch der Fertigungsaufwand zur Herstellung individuell auf den Verschlussstopfen abgestimmter Mündungskonturen, wie sie im zitierten Stand der Technik in Form von Gewinden oder Durchmesserstufungen bekannt sind, entfallen.

In Fortbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Gehäuseboden zur radial gerichteten Montage des Stromventils in den Druckmittelkanal eine sich in Längsrichtung des Stromventils erstreckende Eingriffskontur für ein Montagewerkzeug aufweist, wobei die Eingriffskontur quer zur Längsrichtung asymmetrisch mit eindeutiger Zuordnung der radialen Position des zweiten Druckmit- telanschlusses ausgebildet ist. Eine solche Eingriffskontur erlaubt eine prozesssichere, vollautomatisierte radiale Ausrichtung des Stromventils auf dem Montagewerkzeug zum verdrehfreien Einpressen des Stromventils in den Druckmittelkanal, so dass der zweite Druckmittelanschluss stets mit dem weiteren Druckmittelkanal in hydraulischer Verbindung steht. Die Eingriffskontur kann sowohl als Innenkontur als auch als Außenkontur ausgebildet sein, wobei es zur Begrenzung der Längserstreckung des Stromventils in Richtung der Mündung des Druckmittelkanals jedoch zweckmäßig sein kann, die Eingriffskontur als Innenkontur eines in Richtung des ersten Druckmittelanschlusses gewölbten

Abschnitts des Gehäusebodens auszubilden.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung soll das Stromventil zweiteilig ausgebildet sein und aus dem Ventilgehäuse und einem im Ventilgehäuse axialspielfrei gelagerten Ventileinsatz, der den Drosselquerschnitt begrenzt, bestehen. Eine solche Ausgestaltung erlaubt die Herstellung von Stromventilen nach dem Baukastenprinzip, bei dem Stromventile mit identischen Hauptabmessungen, jedoch unterschiedlichen und auf den Anwendungsfall abgestimmten Drosselquerschnitten hochflexibel und besonders kosten- günstig erzeugt werden können. Dabei kann das Ventilgehäuse zur weiteren Kostenreduzierung als in einem Tiefziehverfahren hergestelltes, dünnwandiges Blechteil ausgebildet sein, wobei der Ventileinsatz sich einerseits am Gehäuseboden und andererseits an einem radial nach innen weisenden Kragen des Ventilgehäuses axial abstützt. Ferner ist als Werkstoff für den Ventileinsatz vor- zugsweise ein Leichtbauwerkstoff wie Kunststoff vorgesehen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der zweite Druckmittelanschluss als von einem sich in das Stromventil hinein erstreckenden Ringkragen des Ventilgehäuses umrandete öffnung ausgebildet sein. Dabei weist der Ventilein- satz eine in Längsrichtung des Stromventils verlaufende und den Ringkragen umgreifende Aussparung derart auf, dass der Ventileinsatz über den Ringkragen in das Ventilgehäuse frei einschiebbar und gegen Verdrehung im Ventilgehäuse gesichert ist. Eine solche Ausgestaltung des Stromventils eignet sich insbesondere für nicht rotationssymmetrisch zu dessen Längsachse ausgebil- dete Drosselquerschnitte, die gegenüber den Druckmittelanschlüssen radial ausgerichtet verlaufen.

Es kann außerdem vorgesehen sein, dass der Ventileinsatz eine dem Gehäuseboden zugewandte und von einem Boden begrenzte hohlzylindrische Aus- nehmung aufweist, die einerseits über die Aussparung mit dem zweiten Druckmittelanschluss und andererseits mit dem Drosselquerschnitt in hydraulischer Verbindung steht. Neben ihrer Funktion als hydraulischer Verbindungsabschnitt steht diese Ausnehmung gleichzeitig auch als Bauraum für den gewölbten Ab-

schnitt des Gehäusebodens mit der eingangs erwähnten Werkzeugeingriffskontur zur Verfügung.

Der Drosselquerschnitt kann einerseits durch wenigstens eine Längsbohrung gebildet sein, die durch den Boden des Ventileinsatzes verläuft. Alternativ ist es auch zweckmäßig, den Drosselquerschnitt durch zumindest einen Drosselkanal zu bilden, der an einem dem zweiten Druckmittelanschluss gegenüberliegenden Außenmantelflächenabschnitt des Ventileinsatzes mäanderförmig in Längsrichtung des Stromventils verläuft. Dabei mündet der Drosselkanal in einen ersten Kanal, der als erster Druckmittelanschluss des Stromventils ausgebildet ist und steht über einen zweiten Kanal in hydraulischer Verbindung mit der Ausnehmung. Ein solcher Drosselkanal eignet sich besonders zur Erzeugung eines hohen Druckabfalls und/oder kleinster Volumenströme über das Stromventil, da die Drosselwirkung nicht über sehr kleine, eng tolerierte und verschmutzungs- empfindliche Bohrungen sondern über den Strömungswiderstand eines langen Kanals mit vorteilhaft großem Querschnitt erzeugt wird. Ferner eignet sich der mäanderförmige Verlauf des Drosselkanals insbesondere für die spritzgusstechnische Herstellung des Ventileinsatzes aus Kunststoff, da einerseits der Drosselkanal nur in einer Formhälfte des Spritzgusswerkzeuges ausgebildet sein muss. Hierdurch werden die Entformung des Ventileinsatzes aus dem Spritzgusswerkzeug behindernde Hinterschnitte vermieden, wie sie bei einem um die Außenmantelfläche des Ventileinsatzes spiralförmig umlaufenden Kanal entstehen.

Zur Vereinfachung einer radial gerichteten und verdrehfreien Montage des Ventileinsatzes in das Ventilgehäuse kann der Boden außerdem eine sich in Längsrichtung des Stromventils erstreckende Eingriffskontur für ein Montagewerkzeug aufweisen, welche quer zur Längsrichtung asymmetrisch mit eindeutiger Zuordnung der radialen Position der Aussparung ausgebildet ist. Diese Ein- griffskontur soll schließlich als Außenkontur eines sich über den Kragen des Ventilgehäuses hinaus erstreckenden Ansatzes des Bodens ausgebildet sein. Alternativ besteht jedoch auch hierbei die Möglichkeit, diese Eingriffskontur als Innenkontur auszubilden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be- Schreibung und aus den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:

Figur 1 eine erste Ausführungsvariante eines im Druckmittelkanal eines

Maschinengehäuses montierten Stromventils in der Schnittdarstel- lung;

Figur 2 eine Eingriffskontur für ein Montagewerkzeug zur gerichteten

Montage eines Ventileinsatzes in ein Ventilgehäuse des Stromventils in der Draufsicht auf den ersten Druckmittelanschluss;

Figur 3 eine Eingriffskontur für ein Montagewerkzeug in einem Gehäuseboden des Stromventils zur gerichteten Montage des Stromventils in den Druckmittelkanal in perspektivischer Darstellung;

Figur 4 eine zweite Ausführungsvariante des Stromventils im Längsschnitt und

Figur 5 eine perspektivische Darstellung des Ventileinsatzes des Stromventils gemäß Figur 4 mit mäanderförmigen Drosselkanal.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

In Figur 1 ist eine erste Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Stromventils 1 a offenbart. Dargestellt ist ein Maschinengehäuse 2 mit einem als Tief- lochbohrung hergestellten Druckmittelkanal 3, in den ein weiterer Druckmittelkanal 4 quer einmündet. Das Stromventil 1 a ist mittels eines Längspressver- bandes zwischen einer zylindrischen Außenmantelfläche 5 eines Ventilgehäuses 6 und einer im Durchmesser erweiterten Mündung 7 des Druckmittelkanals

3 in diesen so eingesetzt, dass auf einer der Mündung 7 abgewandten Seite ein erster Druckmittelanschluss 8 mit dem Druckmittelkanal 3 und ein radial durch die Außenmantelfläche 5 verlaufender zweiter Druckmittelanschluss 9 mit dem weiteren Druckmittelkanal 4 verbunden ist. Ein Austritt von Hydraulikmittel aus dem Maschinengehäuse 2 in dessen Umgebung wird dadurch dauerhaft verhindert, dass ein der Mündung 7 zugewandter und zum zweiten Druckmittelanschluss 9 benachbarter Endabschnitt 10 des Ventilgehäuses 6 einen geschlossenen Gehäuseboden 11 aufweist und der Endabschnitt 10 mittels des Längs- pressverbands mit dem Druckmittelkanal 4 als Verschlussstopfen 12 hydrau- lisch dichtend zusammenwirkt.

Das Stromventil 1 a ist zweiteilig ausgebildet und besteht aus dem in einem Tiefziehverfahren hergestellten und als dünnwandiges Blechteil ausgebildeten Ventilgehäuse 6 sowie aus einem Ventileinsatz 13a aus Kunststoff. Der Ventil- einsatz 13a weist eine in Längsrichtung des Stromventils 1 a verlaufende Aussparung 14 auf, die einen sich in das Stromventil 1 a hinein erstreckenden Ringkragen 15 des Ventilgehäuses 6 derart umgreift, dass der Ventileinsatz 13a über den Ringkragen 15 in das Ventilgehäuse 6 frei einschiebbar und gegen Verdrehung im Ventilgehäuse 6 gesichert ist. Das Einschieben des Ventilein- satzes 13a in das Ventilgehäuse 6 erfolgt dabei vor der Erzeugung eines Kragens 16 am Ventilgehäuse 6 mittels eines Umbördelvorgangs, so dass sich der Ventileinsatz 13a nach dem Umbördeln einerseits am Gehäuseboden 1 1 und andererseits am Kragen 16 axialspielfrei abstützt. Der Ventileinsatz 13a weist ferner eine dem Gehäuseboden 1 1 zugewandte und von einem Boden 17 be- grenzte hohlzylindrische Ausnehmung 18 auf, die einerseits über die Aussparung 14 mit dem als vom Ringkragen 15 umrandete öffnung 19 ausgebildeten zweiten Druckmittelanschluss 9 und andererseits mit einem Drosselquerschnitt 20 in hydraulischer Verbindung steht. Der Drosselquerschnitt 20 ist bei dieser ersten Ausführungsvariante des Stromventils 1 a durch eine querschnittsarme Längsbohrung 21 gebildet, die durch den Boden 17 des Ventileinsatzes 13a verläuft und im ersten Druckmittelanschluss 8 mündet.

Wie es unter Mitbetrachtung der Figur 2 erkennbar ist, weist der Boden 17 des

Ventileinsatzes 13a zum Zweck der radial gerichteten Montage in das Ventilgehäuse 6 eine sich in Längsrichtung des Stromventils 1 a erstreckende und quer zur Längsrichtung asymmetrisch ausgebildete Eingriffskontur 22 für ein Montagewerkzeug auf. Die Eingriffskontur 22 ist dabei als Außenkontur 23 an einem sich über den Kragen 16 des Ventilgehäuses 6 hinaus erstreckenden Ansatz 24 in Form eines Außenvielkants mit orthogonal zueinander stehenden Schlüsselflächen 25 sowie einer schräg verlaufenden Fläche 26 ausgebildet. Da die Fläche 26 einen festen radialen Bezug zur Aussparung 14 besitzt, ist die radiale Position der Aussparung 14 dem zur Außenkontur 23 komplementären Monta- gewerkzeug eindeutig zugeordnet. Eine der Ausrichtung des Ventileinsatzes 13a entsprechende radiale Positionierung des Ventilgehäuses 6 kann dann beispielsweise durch Ausrichten der öffnung 19 an einem Montagedorn erfolgen, so dass der Ventileinsatz 13a prozesssicher in das Ventilgehäuse 6 eingeschoben werden kann.

Unter nachfolgender Betrachtung der Figur 3 erfolgt die radial gerichtete Montage des Stromventils 1 a in den Druckmittelkanal 3 mit Hilfe einer sich ebenfalls in Längsrichtung des Stromventils 1 a erstreckenden und quer zur Längsrichtung asymmetrisch ausgebildeten Eingriffskontur 27 für ein weiteres Montage- Werkzeug. Diese in Figur 1 nicht dargestellte Eingriffskontur 27 ist hier als Innenkontur 28 eines in Richtung des ersten Druckmittelanschlusses 8 gewölbten Abschnitts 29 des Gehäusebodens 1 1 in Form eines Innenvielkants mit orthogonal zueinander stehenden Schlüsselflächen 30 sowie einer schräg verlaufenden Fläche 31 ausgebildet. Da die Fläche 31 einen festen radialen Bezug zur öffnung 19 besitzt, ist deren radiale Position und folglich die Position des zweiten Druckmittelanschlusses 9 dem zur Innenkontur 28 komplementären Montagewerkzeug eindeutig zugeordnet. Da die Lage des weiteren Druckmittelkanals 4 im Maschinengehäuse 2 bekannt ist, kann hierdurch ein prozesssicherer und verdrehfreier Einpressvorgang des Stromventils 1 a in den Druckmittelkanal 3 gewährleistet werden.

Hinsichtlich der vorher geschilderten Werkzeugeingriffskonturen 22 und 27 sei jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass diese Konturen selbstverständ-

lieh beliebig ausgeführt sein können, sofern ein eindeutiger Bezug der Konturen zu den radial auszurichtenden Merkmalen des Stromventils hergestellt ist. Dies schließt auch ein, dass die Eingriffskontur 22 als sich in den Boden 17 hinein erstreckende Innenkontur oder dass die Eingriffskontur 27 als sich aus dem Gehäuseboden 11 in Richtung der Mündung gewölbte Außenkontur ausgebildet sein kann.

Eine zweite Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Stromventils 1 b geht aus den Figuren 4 und 5 hervor. Das Stromventil 1 b unterscheidet sich von dem Stromventil 1 a dadurch, dass der Drosselquerschnitt 20 des Stromventils 1 b nicht durch eine im Boden 17 verlaufende Längsbohrung, sondern durch einen Drosselkanal 32 gebildet ist, der in einem dem zweiten Druckmittelan- schluss 9 gegenüberliegenden Außenmantelflächenabschnitt 33 eines Ventileinsatzes 13b mäanderförmig in Längsrichtung des Stromventils 1 b verläuft und durch das Ventilgehäuse 6 begrenzt ist. Der Drosselkanal 32 mündet in einen ersten Kanal 34 zum ersten Druckmittelanschluss 8 und steht über einen zweiten Kanal 35 in hydraulischer Verbindung mit der Ausnehmung 18, welche entsprechend dem Stromventil 1 a über die Aussparung 14 und die öffnung 19 mit dem weiteren Druckmittelkanal 4 in hydraulischer Verbindung steht.

Liste der Bezugszahlen

1 a,b Stromventil 32 Drosselkanal

2 Maschinengehäuse 35 33 Außenmantelflächenabschnitt

3 Druckmittelkanal 34 erster Kanal

4 weiterer Druckmittelkanal 35 zweiter Kanal

5 Außenmantelfläche

6 Ventilgehäuse

7 Mündung

8 erster Druckmittelanschluss

9 zweiter Druckmittelanschluss

10 Endabschnitt

11 Gehäuseboden

12 Verschlussstopfen

13a,b Ventileinsatz

14 Aussparung

15 Ringkragen

16 Kragen

17 Boden

18 Ausnehmung

19 öffnung

20 Drosselquerschnitt

21 Längsbohrung

22 Eingriffskontur

23 Außenkontur

24 Ansatz

25 Schlüsselfläche

26 Fläche

27 Eingriffskontur

28 Innenkontur

29 Abschnitt

30 Schlüsselfläche

31 Fläche