Bekannt sind Hydraulikventile, die als Proportionalventile ausgeführt sind und beispielsweise zur hydraulischen Ansteue- rung von Nockenwellenverstellsystemen eingesetzt werden. Ein derartiges Proportionalventil weist einen Druckanschluss, mindestens einen Reservoiranschluss, mindestens einen Verbraucheranschluss sowie einen in einem Steuerzylinder be- weglich gelagerten, mittels einer Feder vorgespannten Steuer- kolben auf, der zur Steuerung des Volumenstroms eines Hydrau- likmediums dient. Der Steuerkolben wird mittels Magnetkraft bewegt. Hierzu wird ein strombeaufschlagbares Magnetteil ein- gesetzt, das mit dem Steuerkolben zusammenwirkt. Die Magnet- kraft ändert sich in Abhängigkeit der Höhe des elektrischen Stroms, wodurch sich auch proportional die Steuerkolbenposi- tion und somit auch der durch das Hydraulikventil fließende Volumenstrom ändert.

Zum Zwecke einer Funktionsprüfung des Proportionalventils wird in dieses das im späteren Einsatz des Proportionalven- tils verwendete Hydraulikmedium unter Druck eingeleitet und dessen Volumenstrom über den vom Steuerkolben zurückgelegten Weg beziehungsweise über den an das Magnetteil angelegten Strom aufgezeichnet. Die so übermittelte Volumenstromkennli- nie muss dann innerhalb festgelegter Grenzen liegen. Falls dies nicht der Fall ist, wird das Proportionalventil gegebe- nenfalls justiert oder nachbearbeitet. Die Funktionsprüfung des Hydraulikventils findet häufig im Fertigungsprozess statt, so dass dort Verunreinigungen durch das hydraulische Prüfmedium auftreten können. Nachteilig sind weiterhin die relativ langen Prüfzeiten, wodurch die Taktzeit zur Herstel- lung der Hydraulikventile in der Serienproduktion entspre- chend hoch ist. Des Weiteren ist eine aufwendige Prüfausrüs- tung erforderlich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs ge- nannten Art zu schaffen, bei dem eine hohe Funktionssicher- heit gewährleistet werden kann. Ein weiteres Ziel der Erfin- dung besteht darin, einen Prüfstand zur Durchführung des Ver- fahrens zu schaffen.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Es sieht vor, dass zur Funkti- onsprüfung eines Hydraulikventils als Prüfmedium ein unter Druck stehendes gasförmiges Medium verwendet wird. Vorzugs- weise wird Luft als Prüfmedium verwendet. Durch die pneumati- sche Prüfung des Hydraulikventils kann die Prüfzeit gegenüber den bekannten Prüfverfahren deutlich reduziert werden, da insbesondere der Anschluss des Hydraulikventils an eine Prüf- mediumversorgung deutlich einfacher ist. Vorteilhaft ist wei- terhin, dass durch die Verwendung eines gasförmigen Prüfmedi- ums keine durch die Funktionsprüfung verursachten Ölverunrei- nigungen im Fertigungsprozess auftreten.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft zur Funktionsprüfung von hydraulischen Proportionalventilen, ins- besondere Proportional-Wege-Ventilen, insbesondere zur hyd- raulischen Ansteuerung von Nockenwellenverstellsystemen ein- setzbar. Das Prüfverfahren ist selbstverständlich nicht auf diese spezielle Art von Hydraulikventilen beschränkt, sondern ist grundsätzlich universell für Hydraulikventile einsetzbar.

Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus Kombinationen der in den Unteransprüchen genannten Merk- male.

Der Gegenstand der Erfindung betrifft auch einen Prüfstand zur Funktionsprüfung von Hydraulikventilen, der zur Durchfüh- rung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 geeig- net ist. Der pneumatische Prüfstand zur Funktionsprüfung von Hydraulikventilen weist insbesondere den Vorteil auf, dass durch das verwendete, gasförmige Prüfmedium Verunreinigungen der Umgebung ausgeschlossen werden können. Der Prüfstand ist daher ohne weiteres in den Fertigungsprozess der Hydraulik- ventile integrierbar.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines magne- tisch betätigbaren Hydraulikventils, teilweise ge- schnitten ; Fig. 2 eine Ansicht eines in einem Prüfblock angeordneten Hydraulikteils des Hydraulikventils gemäß Figur 1 ; Fig. 3 einen Graphen, bei dem die Volumenstromkennlinie des mit einem gasförmigen Prüfmedium beaufschlagten Hyd- raulikventils gemäß Figur 1 über der Zeit aufgetragen ist ; Fig. 4 einen Graphen, bei dem die auf einen Federkraft be- aufschlagten Steuerkolben des Hydraulikventils gemäß Figur 1 aufgebrachte Kraft über der Zeit aufgetragen ist, Fig. 5 einen Graphen, in dem die Kraft-Hysterese-Kennlinie des Hydraulikventils gemäß Figur 1 aufgetragen ist und Fig. 6 einen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels eines Prüfstands zur Funktionsprüfung von Hydraulikventi- len.

Figur 1 zeigt einen Teil eines Ausführungsbeispiels eines elektrohydraulischen Proportional-Wege-Ventils, nachfolgend kurz Hydraulikventil 1 genannt, das ein Hydraulikteil 3 und ein Magnetteil 5 umfasst. Der Aufbau und die Funktion des Hydraulikventils 1 ist allgemein bekannt, so dass im Folgen- den nur kurz darauf eingegangen wird.

Das Hydraulikteil 3 umfasst ein von einem Steuerkolben 7 ge- bildetes Steuerelement, das in einem Steuerzylinder 9 axial verschiebbar angeordnet ist. Der Steuerzylinder 9 ist unter anderem mit Steuerbohrungen 11,13, 15,17 und 19 versehen, die vom Steuerkolben 7 gesteuert werden. Der Steuerzylinder 9 weist bei diesem Ausführungsbeispiel weitere, nicht bezeich- nete Steuerbohrungen auf, auf deren Funktion hier nicht näher eingegangen wird.

Die Steuerbohrung 11 bildet einen Verbraucheranschluss A und die Steuerbohrung 13 einen Verbraucheranschluss B, die je- weils über eine geeignete Mediumverbindung beispielsweise mit jeweils einem Arbeitsraum eines Zylinders verbindbar sind.

Die Steuerbohrung 15 bildet einen Druckanschluss P, an den eine Druckmediumpumpe angeschlossen wird. Die Steuerbohrungen 17 und 19 bilden jeweils einen Reservoiranschluss T, die mit einem Tank verbindbar sind. Zur Steuerung der Durchflussmenge weist der Steuerkolben 7 Steuernuten 21,23 und 25 auf, mit- tels denen-je nach Stellung des Steuerkolbens 7-der Druck- anschluss P mit dem Verbraucheranschluss A beziehungsweise B und der Verbraucheranschluss A beziehungsweise B mit dem Re- servoiranschluss T verbunden werden. Der Steuerkolben 7 ist an seinem dem Magnetteil 5 abgewandten Ende durch eine Druckfeder 27 kraftbeaufschlagt, die den Steuerkolben 7 in Richtung auf das Magnetteil 5 gegebenen- falls gegen einen Anschlag drückt. Der Steuerkolben 7 weist an seinem magnetteilseitigen Ende einen Zapfen 29 auf, an dem er mittels des Magnetteils 5 mit einer entgegen der Kraft der Feder 27 wirkenden Druckkraft beaufschlagbar ist.

Das Magnetteil 5 ist hier von einem drückenden, auch als Druckmagnet bezeichneten Proportionalmagnet gebildet, der ei- nen Ankerstößel umfasst, auf dem ein Magnetanker befestigt und in einem Spulraum einer Magnetspule axial verschiebbar geführt ist. Wird die Magnetspule bei einem elektrischen An- schluss bestromt, bewegt sich der Magnetanker im Magnetfeld der Magnetspule auf einen topfförmigen Polkern eines Magnet- flansches zu. Dabei legt sich der Ankerstößel stirnseitig an dem Zapfen des Steuerkolbens 7 und verstellt diesen entspre- chend der Bestromung der Magnetspule entgegen der Kraft der Druckfeder 27 bis maximal zu einem, in Figur 1 nicht darge- stellten Endanschlag.

In Figur 1 ist der Steuerkolben 7 in einer Mittenstellung an- geordnet, in der er den Durchgang vom Druckanschluss P zu den Verbraucheranschlüssen A, B und den Reservoiranschlüssen T sperrt.

Zur pneumatischen Funktionsprüfung des Hydraulikteils 3 des anhand der Figur 1 beschriebenen hydraulischen Proportional- ventils ist ein Prüfstand 31 vorgesehen, von dem in Figur 6 ein Ausführungsbeispiel abgebildet ist. Der Prüfstand 31 um- fasst eine Grundplatte 33, an der eine senkrecht dazu verlau- fende Profilsäule 35 angeordnet ist, an der ein Linearantrieb 37 befestigt ist. Mit Hilfe des Linearantriebs 37, der bei- spielsweise eine Spindel mit einem Servomotor umfassen kann, ist ein von einem Winkel gebildetes Adaptionselement 39 senk- recht zur Flachseite der Grundplatte 33, also in vertikaler Richtung, verfahrbar. Am Adaptionselement 39 ist ein stift- förmiges, hier federnd gelagertes Kontaktelement 41 vorgese- hen, das unmittelbar mit dem Steuerkolben 7 zusammenwirkt, das heißt, bei einem Verfahren des Adaptionselements 39 mit- tels des Linearantriebs 37 verschiebt das Kontaktelement 41 den Steuerkolben 7 innerhalb des Steuerzylinders 9 in axialer Richtung. Das Hydraulikteil 3 selbst-befindet sich in einem Prüfblock 43, der nachfolgend noch anhand der Figur 2 näher erläutert wird. Der Prüfblock 43 ist auf einer auf Schienen 45 gelagerten Adapterplatte 47 angeordnet, die mittels einer Fixiereinrichtung 49 lagegenau auf der Grundplatte 33 anor- denbar ist. Die Fixiereinrichtung 49 weist hier einen an der Adapterplatte 47 angeordneten Arretierstift auf, der in min- destens eine, in einer lagefest zur Grundplatte 33 angeordne- ten Schiene vorgesehene Durchgangsöffnung einfahrbar ist. Der Prüfstand 31 weist ferner eine in Figur 2 schematisch ange- deutete Ventileinrichtung 51 auf und ist an eine Druckluft- versorgungseinrichtung mit entsprechenden Druck-und Entlüf- tungsleitungen/-kanälen anschließbar. Die Druckluftversorgung kann Teil des Prüfstands 31 sein.

Der Prüfstand 31 ist ferner mit einer in den Figuren nicht dargestellten Messeinrichtung ausgestattet, die einen Mess- rechner, einen Volumenstromsensor, insbesondere Laminar-Flow- Element, einen Zug-/Druckkraftsensor, einen Temperatursensor zur Erfassung der Prüfmedium-und/oder Umgebungstemperatur, einen Drucksensor für den Druckanschluss P und gegebenenfalls einen Wegsensor aufweist.

Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch den Prüfblock 43, in den das Hydraulikteil 3 leckagefrei mittels in Figur 2 nicht dargestellten Expansionsabdichtelementen adaptiert ist. Eine Trennung von Hydraulikteil 3 und Magnetteil 5 zur pneumati- schen Funktionsprüfung des Hydraulikteils 3 ist nicht zwin- gend notwendig. Wenn jedoch das Hydraulikteil 3 zum Zwecke der Funktionsprüfung vom Magnetteil 5 getrennt ist, kann zu- sätzlich eine Steuerkolben-Kraftmessung durchgeführt werden, wodurch die Reibung im Hydraulikteil 3 festgestellt bezie- hungsweise gemessen werden kann.

Wie aus Figur 2 ersichtlich, ist der Prüfblock 43 mit in sei- ner Außenseite mündenden Kanälen 53 versehen, die jeweils ei- ner der Steuerbohrungen 11 bis 19 zugeordnet sind. Die Quer- schnitte der von dem gasförmigen Prüfmedium durchströmten Ka- näle 53 der Prüfadaption, vorzugsweise in sämtlichen weiteren Druck-und Entlüftungsleitungen/-kanälen der Ventileinrich- tung 51, sind mindestens gleich groß wie oder größer als die durchströmten Querschnitte im Hydraulikteil 3.

In Figur 2 ist mittels Pfeilen angedeutet, dass an die Kanäle 53 jeweils eine Druck-beziehungsweise Entlüftungsleitung an- schließbar ist. Um die Verbraucheranschlüsse A, B wahlweise jeweils gemeinsam oder unabhängig voneinander mit der Atmo- sphäre oder miteinander zu verbinden, weist die Ventilein- richtung 51 ein erstes Magnetventil 55, ein zweites Magnet- ventil 57 sowie ein drittes Magnetventil 59 auf.

Im Folgenden wird ein mittels des Prüfstands 31 realisierba- rer Prüfablauf unter Bezugnahme auf Figur 3 näher erläutert : Zur Vorbereitung wird das Hydraulikteil 3 im Prüfblock 43 a- daptiert, der Prüfblock 43 in den Prüfstand 31 eingebracht sowie die Ventileinrichtung 51 an den Prüfblock 31 ange- schlossen. Dann wird der Druckanschluss P mit dem gasförmigen Prüfmedium, das unter einem geregelten Prüfdruck steht, be- aufschlagt. Mittels des Linearantriebs 37 wird der Steuerkol- ben 7 aus einer Ausgangsstellung, die eine durch einen An- schlag festgelegte Endlage sein kann, in eine zweite Stel- lung, die ebenfalls eine durch einen Anschlag festgelegte zweite Endlage sein kann, verschoben. Dieser erste Hub des Steuerkolbens 7 ist in Figur 3 mit xl gekennzeichnet. Während des Durchlaufens des ersten Hubs xl ist die Ventileinrichtung 51 so geschaltet, dass ein Kurzschluss zwischen den Verbrau- cheranschlüssen A und B besteht. Nachdem der erste Hub xi durchlaufen ist, werden die Magnetventile 55 bis 59 so ge- schalten, dass die Verbraucheranschlüsse A und B mit der At- mosphäre verbunden sind. Dann wird der Steuerkolben 7 aus der zweiten Stellung in die Ausgangstellung zurückverlagert und durchfährt dabei einen zweiten Hub x2. Während der Hin-und Rückbewegung des Steuerkolbens 7 wird mittels-des Volumen- stromsensors der Volumenstrom mit einer vorgegebenen Tastrate erfasst. Die dadurch ermittelte Volumenstromkennlinie ist mit der Bezugsziffer 61 versehen. In Figur 3 ist ferner ein Tole- ranzband 63 abgebildet, dass die jeweils zulässige Ober-und Untergrenze des Volumenstroms bei einer bestimmten Stellung des Steuerkolbens 7 angibt.

Durch das vorstehend genannte pneumatische Prüfverfahren und die dabei ermittelte Volumenstromkennlinie können folgende Fertigungsfehler beziehungsweise Eigenschaften des Hydraulik- teils 3 erkannt werden : - Spalt zwischen Steuerkolben 7 und Steuerzylinder 9 - fehlende Bohrungen/Kanäle im Steuerkolben 7 und Steuerzy- linder 9, - Fehler in der Überdeckung der Steuerkanten zwischen Steu- erkolben 7 und Steuerbohrungen 11 bis 19 einschließlich Kantenbrüche, - versetzte Mittellage des Steuerkolbens 7, - Hub des Steuerkolbens 7, und - Verschluss des Steuerkolbens 7.

Während der Steuerkolben 7 den ersten Hub xl durchläuft, sind die Verbraucheranschlüsse A, B mittels der Ventilreinrichtung 51 miteinander kurzgeschlossen, so dass das Druckmedium zu- nächst vom Druckanschluss P über den Verbraucheranschluss B zum Verbraucheranschluss A und von dort zum Reservoiran- schluss T strömt (PeBoAoT). Wie aus Figur 3 ersichtlich, ist der Volumenstrom in Ausgangsstellung des Steuerkolbens 7 zur Zeit t0 sehr groß und erreicht in Mittenlage des Steuer- kolbens 7 zur Zeit tl ein Minimum. Nach dem Durchfahren der Mittelage steigt der Volumenstrom bis Erreichen der zweiten Steuerkolbenstellung 7 zur Zeit t2 wieder an. Dabei strömt das Prüfmedium von P über A nach B und von dort nach T (PoA-+BoT).

Nach dem Durchlaufens des ersten Hubs xl wird die Beschaltung der Ventileinrichtung 51 so geändert, dass die Verbraucheran- schlüsse A, B nun mit der Atmosphäre verbunden sind, das heißt, das Prüfmedium wird über die Verbraucheranschlüsse A, B in die Umgebung abgeblasen. Der Steuerkolben 7 befindet sich zur Zeit t3 in der zweiten Stellung und wird nun zurück- verlagert, wobei er zur Zeit t4 seine Mittelage durchfährt und zur Zeit t5 seine Ausgangsstellung wieder ereicht. Aus Figur 3 ist ohne weiteres ersichtlich, dass durch das Abbla- sen der Druckluft über die Verbraucheranschlüsse A, B an die Atmosphäre der durch das Hydraulikteil 3 fließende Volumen- strom deutlich größer als bei kurzgeschlossenen Verbraucher- anschlüssen A, B ist. Der Grund hierfür ist, dass die Rei- bungsverluste durch das Abblasen der Druckluft für den Verbraucheranschluss A beziehungsweise B reduziert sind. Auf Grund des höheren Volumenstroms sind Kantenbrüche und Steuer- kantenüberdeckungsfehler besser erkennbar.

Festzuhalten bleibt, dass bei dem vorstehend beschriebenen Prüfverfahren der Ventilweg zweimal durchfahren wird (doppel- te Funktionsprüfung). Da dabei die Volumenstromkennlinie 61 sowohl als komplette Durchströmung (P-B--A-T beziehungsweise PoA-+BeT) also auch als Teildurchströmung (PeA beziehungs- weise P-+B) des Hydraulikteils 3 aufgezeichnet wird, kann ein sehr genaues Prüfergebnis erzielt werden.

Figur 4 zeigt ein Diagramm, in dem eine während des vorste- hend beschriebenen Prüfvorgangs mittels des Zug-/Druckkraft- sensors ermittelte Kraftkennlinie 65 über der Zeit t aufge- tragen ist. Des Weiteren sind Toleranzbänder 67 und 69 für die Kraft im Bereich der Hin-und Rückbewegungen (xl, x2) des Steuerkolbens 7 eingezeichnet. Im Diagramm ist also die zum Verschieben des Steuerkolbens 7 aus seiner Ausgangstellung in die zweite Stellung und wieder zurück in die Ausgangsstellung aufzubringende Kraft über der Zeit entnehmbar. Wenn die Ver- lagerung des Steuerkolbens 7 mit konstanter Geschwindigkeit erfolgt, was bevorzugt wird, ist hieraus ohne weiteres die Federkennlinie der Druckfeder 27 ermittelbar. Darüber hinaus ist ein Verklemmen/Verkanten des Steuerkolbens 7 erkennbar.

Figur 5 zeigt ein Diagramm, in dem die Kraft-Hysterese- Kennlinie 71 des Hydraulikteils 3 und mit gestrichelter Linie das zugehörige, vorgegebene Toleranzband 73 abgebildet sind.

Anhand der Kraft-Hysterese-Kennlinie 71, die aus der Kraft- kennlinie 65 gemäß der Figur 4 über der Zeit berechnet wird, kann ein Klemmen des Steuerkolbens 7 erkannt und Aussagen ü- ber die Rauhigkeit der Oberfläche der den Steuerkolben 7 auf- nehmenden Bohrung im Steuerzylinder 9 sowie der Führungsflä- che des Steuerkolbens 7 getroffen werden.

Die in den Figuren 3 bis 5 gezeigten Kennlinien und Toleranz- bänder sind repräsentativ für das anhand der Figur 1 be- schriebene 4/2-Proportional-Wege-Ventil 1, bei dem-wie be- schrieben-die Volumenstromkennlinie 61 ausgehend von einem maximalen Durchflusswert bei voll geöffnetem Ventil einen Mi- nimalwert erreicht und nach Überfahren der Absperrstellung (Mittellage) wieder ansteigt, bis wiederum der maximale Durchfluss, diesmal in umgekehrter Strömungsrichtung, er- reicht ist. Bei anderen Ausführungsformen des Hydraulikven- tils ergeben sich entsprechend anders verlaufende Kennlinien.

Die Messdatenerfassung und/oder Messdatenauswertung ist bei dem anhand der Figuren beschriebene Prüfverfahren ohne weite- res online, das heißt, bereits während des Prüfvorgangs mög- lich, so dass entsprechend kurze Prüfzeiten erzielt werden können. Die ermittelten Kennwerte beziehungsweise Kennlinien werden mit zulässigen, vorgegebenen Grenzwerten verglichen, was automatisch mittels der Messeinrichtung erfolgen kann.

Festzuhalten bleibt, dass zur Feststellung, ob ein Hydraulik- ventil den daran gestellten Anforderung entspricht bezie- hungsweise gerade noch entspricht, es ausreichend sein kann, dass nur der Volumenstrom oder nur die Prüfkraft über der Zeit und/oder den Weg ermittelt wird. Dadurch können die Kos- ten für den Prüfstand 31 durch entsprechenden Verzicht auf spezielle Sensoren reduziert werden.

Als Prüfmedium kann an Stelle von Luft auch ohne weiteres ein anderes gasförmiges Medium verwendet werden.