Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Hydraulikventil, insbesondere ein hydraulisches Getriebeventil einer ein Hydraulikfluid führenden Einrichtung, insbesondere der Mechatronik einer hydraulischen Steuerung eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs.

Stand der Technik

Um bei großen Getriebeölwechselintervallen, im Extremfall bei so genannten Lebensdauerfüllungen, dennoch ausfallsicher zu sein, muss das Getriebeventil eine hohe Robustheit aufweisen. Hohe Robustheit lässt sich zwar mit einem großen Spiel bei den zu bewegenden Teilen erzielen. Jedoch geht das zu Lasten der Regelgüte.

Aus der DE 10 201 1 053 023 A1 ist ein Hydraulikventil bekannt, das sowohl eine hohe Robustheit als auch eine hohe Regelgüte aufweist. Die hohe Robustheit wird erreicht, indem Schmutzpartikel im Betriebsmedium nicht zum Verklemmen des Getriebeventils gelangen können, da der Anker so hohe Axialkräfte aufbringen kann, dass dieser sich stets losreißen kann. Die hohe Regelgüte wird mittels mehrerer konstruktiver Maßnahmen erreicht, welche insbesondere die Querkräfte zwischen dem Anker und einem Polrohr minimiert, in dem der Anker beweglich angeordnet ist.

Ein solches bekanntes konstruktives Merkmal zur Verringerung der Querkräfte ist dort ein sehr enges Laufspiel zwischen dem Anker und dem Polrohr. Um hohe Magnetkräfte zu erreichen, wird eine möglichst dünne Trennschicht angestrebt, anstelle beispielsweise einer Hülse oder einer dicken Beschichtung. Eine solche sehr dünne Trennschicht liegt sinnvollerweise bei einer Schichtdicke von 10 μηι bis 60 μηι. Die dünne Trennschicht kann beispielsweise durch chemisches oder galvanisches Abscheiden der Trennschicht erreicht werden. Als chemisches Verfahren kann beispielweise das chemische Vernickeln Anwendung finden. Hier hat sich eine Schichtdicke von 45 μηι als günstig erwiesen, da hier eine hohe Magnetkraft bei akzeptablen Querkräften erreicht wird. Mit den derzeitigen vorhandenen Verfahren hat sich eine Schichtdicke ab 20 μηι als ausreichend reproduzierbar herstellbar erwiesen. Im Gegensatz beispielsweise zur galvanischen Vernickelung wird beim chemischen Verfahren keine elektrische Spannung über Elektroden angelegt. Die Schichtdicke ist bei der chemischen Vernickelung sehr homogen.

Zur Herstellung eines proportionalen Verhaltens des Getriebeventils ist in der DE 10 201 1 053 023 A1 ein Polkernkonus vorgesehen. Mit einem solchen Polkernkonus sind aber auch verschiedene andere Kraft/Weg-Verläufe realisierbar. Der lineare Kraft/Weg-Verlauf ist jedoch zur Vereinfachung der Regelung zumeist gewünscht.

Offenbarung der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Hydraulikventil zu schaffen, insbesondere als hydraulisches Getriebeventil, das möglichst hohe Robustheit mit kostengünstiger Bauweise vereint. Die vorgenannte Aufgabe wird nach einem Aspekt der Erfindung gelöst mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs.

Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Es wird ein Hydraulikventil vorgeschlagen, insbesondere ein hydraulisches Getriebeventil, umfassend ein Elektromagnetteil mit einem magnetisierbaren Gehäuse, welches eine Magnetspule an einem Außenumfang und an wenigstens einer ersten Stirnseite umschließt, sowie mit einem im Inneren der Magnetspule angeordneten Polrohr, in welchem ein Anker in einem Ankerraum axial verschieblich vorgesehen ist, sowie ein Hydraulikteil mit einem Hydraulikkolben, welcher axial verschieblich in einer Ventilbuchse geführt ist und mittels welchem wenigstens ein Arbeitsanschluss wahlweise mit wenigstens einem Versorgungsanschluss und wenigstens einem Tankanschluss verbindbar ist. Der Anker ist zum Antrieb des Hydraulikkolbens vorgesehen. Die Ventilbuchse ist entlang einer Längsachse in Verlängerung des Polrohrs angeordnet. Dabei ist ein Gabelstecker in einen Spulenkörper integriert vorgesehen. Das Polrohr umfasst dabei auch einen Pol und/oder einen Polkern des Elektromagnetteils.

Bei dem erfindungsgemäßen Hydraulikventil ist der Gabelstecker als elektrischer Anschluss der Magnetspule in den Spulenkörper integriert. Dies kann beispielsweise durch Umspritzen erfolgen. Der Spulenkörper als Träger der Magnetspule umgreift dabei die Magnetspule und dient weiterhin der Aufnahme des Polrohrs im Inneren des Spulenkörpers und damit auch der Magnetspule. Zweckmäßigerweise kann der Spulenkörper dazu mittels eines Kunststoff- Spritzgussprozesses hergestellt werden. Durch die Integration des Gabelsteckers in den Spulenkörper ist eine stabile mechanische Verbindung des Gabelsteckers mit dem Elektromagnetteil gewährleistet. Außerdem kann durch Umspritzen mit Kunststoff gleichzeitig auch eine gute elektrische Isolation erreicht werden, so dass wesentliche Teile des Gabelsteckers, welche nicht von einem Stecker abgedeckt werden, berührungssicher ausgebildet sein können. Auf diese Weise ist eine sichere Befestigung und Kontaktierung des Gabelsteckers möglich.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Spulendraht der Magnetspule um einen Pin des Gabelsteckers gewickelt vorgesehen sein. Dabei kann eine Schweißhülse über den Pin des Gabelsteckers und den Spulendraht gesteckt sein, welche dann mittels Verpressen und einem geeigneten Schweißprozess wie beispielsweise Widerstandsschweißen mit dem Pin und dem Draht elektrisch und mechanisch verbunden wird. Auf diese Weise ist eine robuste und zuverlässige Verbindung vorzusehen, welche auch bei rauen Betriebsbedingungen eine große Lebensdauer erreichen kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Gabelstecker Kontaktfahnen aufweisen, mit Klemmbacken zur kraftschlüssigen Halterung eines Gegenkontakts. Die Kontaktfahnen stellen die Kontaktelemente zur Leitung des elektrischen Stroms dar. Die Klemmbacken als Teil der Kontaktfahnen dienen der Kontaktierung mit einem Gegenstecker und sehen eine sichere mechanische Fixierung der Kontaktelemente des Gegensteckers an dem Gabelstecker vor.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Kontaktfahnen mit einem Befestigungsabschnitt in den Spulenkörper eintauchen und an einem Ende des Befestigungsabschnitts die Klemmbacken und am anderen Ende der Pin vorgesehen sein, der zu den Klemmbacken weist. Der Befestigungsabschnitt als mechanische und elektrische Verbindung zwischen den Klemmbacken und dem Pin, welcher zum elektrischen Anschluss des Spulendrahts der Magnetspule vorgesehen ist, dient zum Fixieren der Kontaktfahnen des Gabelsteckers in dem Spulenkörper. Dazu ist der Befestigungsabschnitt zweckmäßigerweise zumindest teilweise von dem Material des Spulenkörpers mit umspritzt, so dass die Kontaktfahnen an dem Spulenkörper sicher befestigt sind. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Hydraulikventil eine Spanschutzabdeckung aufweisen, welche mit Rippen die Polscheibe abdeckt. Durch die Spanschutzabdeckung kann verhindert werden, dass metallische Späne, beispielsweise durch Abrieb in der Fertigung oder durch Reibung der bewegten Teile des Hydraulikventils im Betrieb, einen Kurzschluss zwischen den Anschlüssen der Magnetspule verursachen können. Dazu kann die Spanschutzabdeckung als Spanschutzkappe auf den Spulenkörper geschoben werden oder auch durch Umspritzen des Spulenkörpers mit dem Gabelstecker gebildet werden. Weiter kann die Spanschutzabdeckung als Abstützung der Steckerkraft bei einer Montage eines Gegensteckers auf den Gabelstecker dienen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Polscheibe in den Spulenkörper integriert vorgesehen sein. Die Polscheibe dient als magnetischer Abschluss des magnetisierbaren Gehäuses, welches die Magnetspule an einem Außenumfang und an wenigstens einer Stirnseite umschließt, auf der dem Hydraulikkolben abgewandten Stirnseite der Magnetspule. Die Polscheibe kann beispielsweise als magnetisierbarer scheibenförmiger oder ringförmiger Körper mit Ausnehmungen für Kabeldurchführungen ausgestaltet sein, wobei die Ausnehmungen beispielsweise Bohrungen sein können. Die Polscheibe kann insbesondere symmetrisch gestaltet sein, um einen günstigen symmetrischen Magnetkreis zu erhalten. Diese Polscheibe kann vorteilhaft in den Spulenkörper integriert sein, beispielsweise mit dem Kunststoff-Material des Spulenkörpers umspritzt sein, wenn die Magnetspule mit dem Spulenkörper umspritzt ausgeführt sein soll. Ausnehmungen in der Polscheibe können geeignet durchspritzt werden, um sie auszufüllen. So kann die Polscheibe mit der Magnetspule in einem Spritzgussprozess gemeinsam umspritzt werden. Auf diese Weise kann der axiale Bauraum günstig verringert werden. Auch ist hiermit eine besonders kompakte Bauweise möglich. Außerdem entfällt ein separater Montageschritt für die Polscheibe. Auch kann so die Toleranzsituation auf unkritische Außendurchmesser verlagert werden, da sich die Polscheibe so günstig zu der Magnetspule sowie dem Polrohr ausrichten lässt.

Zweckmäßigerweise kann die Polscheibe mit einem Material des Spulenkörpers wenigstens bereichsweise umspritzt sein. Auf diese Weise ist die Fixierung der Polscheibe in ihrer relativen Ausrichtung zu dem Spulenkörper wesentlich erleichtert, da sich die beiden Bauteil, wenn sie einmal umspritzt sind, nicht mehr gegeneinander verschieben können. Auch ist die Abdichtung des Spulenkörpers gegen das Hydraulikfluid und/oder Feuchtigkeit dadurch einfacher einzuhalten.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Gehäuse auf der Polscheibe verstemmt oder mit der Polscheibe verschweißt vorgesehen sein. Das Gehäuse wird bei der Montage über einen Außenumfang der Polscheibe geschoben und ist beispielsweise auf der Polscheibe über eine Presssitzpassung fixiert. Zur zusätzlichen Befestigung des Gehäuses auf der Polscheibe kann darüber hinaus ein Verstemmen des Gehäuses über geeignete Verstemmungssegmente bewirkt werden, welche mittels eines geeigneten Werkzeugs von dem Gehäuse abgekratzt und/oder umgebogen und auf die Polscheibe gepresst werden. Dadurch ist eine rein axiale Verstemmung des Gehäuses auf der Polscheibe zu erreichen, so dass eventuell bei einer Verstemmung wirkende Querkräfte verringert werden. Eine solche Verstemmung stellt eine zusätzliche Absicherung der Befestigung von Gehäuse und Polscheibe dar. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass das Gehäuse mit der Polscheibe verschweißt vorgesehen ist. Beispielweise kann die Polscheibe in axialer Richtung an das Gehäuse anschließend vorgesehen sein und auf diese Weise auf einer Außenseite bündig mit dem Gehäuse verschweißt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann eine axiale Kraftübertragung zwischen Anker und Hydraulikkolben mittels eines separat ausgebildeten Pins erfolgen, wobei der Pin insbesondere in der Ventilbuchse geführt vorgesehen sein kann. Vorteilhaft kann der Pin insbesondere aus nicht-magnetischem Material ausgeführt sein. Eine derartige Kraftübertragung zwischen Anker und Hydraulikkolben erlaubt eine mechanische Entkopplung zwischen der Lagerung des Ankers und der Lagerung des Hydraulikkolbens. Auf diese Weise ist es möglich, dass nur axiale Kräfte zwischen den beiden Bauteilen übertragen werden. Querkräfte auf den Anker und/oder Hydraulikkolben werden dadurch vorteilhaft reduziert, wodurch die Reibung des Laufs von Anker und/oder Hydraulikkolben reduziert werden kann. Auch ist durch eine Trennung der Kraftübertragung zwischen Anker und Hydraulikkolben über ein separates Bauteil, wie es der Pin darstellt, eine günstigere Toleranzgestaltung von Polrohr und Ventilbuchse möglich, da beide Ausnehmungen, in denen Anker und Hydraulikkolben laufen, auf diese Weise getrennt sind. Der Pin kann vorteilhaft bezüglich einer Querebene symmetrisch ausgestaltet sein, um dadurch die Montage zu erleichtern, da nicht auf die Orientierung der Einbaulage geachtet werden muss. Ein günstiger Durchmesser des Pins kann beispielsweise bei 2,0 mm bis 2,5 mm liegen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Pin an seinem Umfang eine Ausnehmung zur Verringerung seiner longitudinalen Auflagefläche aufweisen, insbesondere kann die Ausnehmung am Umfang umlaufend als Ringnut ausgebildet sein. Es sind jedoch auch andere Formen der Ausnehmung, insbesondere unterbrochene oder eckige Ausnehmungen, denkbar. Eine solche Ausnehmung verringert die mögliche Auflagefläche des Pins in der Ventilbuchse und trägt damit zu einer Reduzierung der Reibung bei einer axialen Bewegung des Pins bei. Die Länge und Tiefe der Ausnehmung kann dabei abhängig von der Toleranzsituation und der nötigen Führungslänge des Pins sowie von einem Hub des Ankers und des Hydraulikkolbens gestaltet werden. Ist die Ausnehmung vorteilhaft als Ringnut ausgeführt, kann der Pin als einfaches Drehteil gefertigt werden. Weiter kann die Ausnehmung bezüglich der axialen Anordnung auf dem Pin symmetrisch zur longitudinalen Mitte des Pins ausgeführt sein und somit unabhängig von einer Einbaulage in dem Hydraulikventil sein. Der Pin kann beim Zusammenbau mit der Vorderseite oder Rückseite zuerst eingeführt werden. Vorteilhaft kann der Pin an wenigstens einem seiner beiden Enden eine auflageflächenreduzierende Struktur, etwa eine gerundete Stirnfläche, insbesondere eine Kugelkuppe, aufweisen. Gerundete Stirnflächen wie beispielsweise Kugelkuppen erleichtern die Kraftübertragung zwischen Anker und Hydraulikkolben, da auf diese Weise Toleranzfehler in der Ausrichtung von Anker und Hydraulikkolben zueinander eine geringere Rolle spielen. Außerdem ist so eine reibungsarme Kraftübertragung zwischen Anker und Hydraulikkolben möglich. Auch ist es in der Herstellung günstiger, wenn Kugelkuppen an dem Pin angebracht werden als an einer Stirnfläche von Anker und Hydraulikkolben, da der Pin das einfacher zu fertigende Bauteil darstellt. Denkbar ist auch eine Ringstruktur oder Noppenstruktur oder dergleichen. Weisen insbesondere beide Enden des Pins eine gerundete Stirnfläche auf, so ist eine Montage des Pins unabhängig von seiner Orientierung möglich.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann im Spulenkörper ein Hydraulikfluid- Reservoir vorgesehen sein, welches mit dem Ankerraum in Verbindung steht. Alternativ kann das Hydraulikfluid-Reservoir im Gehäuse vorgesehen sein. Das Reservoir, welches günstigerweise einmalig initial befüllt werden kann, beispielsweise bei einer produktionsseitigen Prüfung, steht mit dem Ankerraum in hydraulischer Verbindung und kann vorteilhaft einen Lufteintritt in das Hydraulikventil verhindern. Das Reservoir kann mit einem Abschlussdeckel als Dichtscheibe auf der dem Ankerraum abgewandten Seite abgedichtet sein. Durch das Reservoir kann auch ein Eintritt von möglicherweise durch Abrieb entstandenen Spänen in den Ankerraum verhindert werden. Des Weiteren verhindert die Möglichkeit zur Verschiebung des Hydraulikfluids in das Reservoir eine zusätzliche unerwünschte Dämpfung. Das Reservoir kann dazu günstigerweise derart dimensioniert sein, dass die durch den Hub des Pins zwischen Anker und Hydraulikkolben erfolgte Volumenverschiebung beispielsweise 10% des Reservoirvolumens beträgt. Auf diese Weise wird nur Hydraulikfluid aus dem Ankerraum in das Reservoir geschoben und von dort wieder angesaugt. Dies reduziert den Schmutzeintrag in den Ankerraum.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Spulenkörper in den Ankerraum hineinragende Vorsprünge als Anschlag für den Anker aufweisen. Dazu können die Vorsprünge an einer dem Anker auf der dem Hydraulikkolben abgewandten Stirnseite angeordnet sein und in den Ankerraum hineinragen. Diese Vorsprünge können vorteilhaft den Anschlag für den Anker bilden, so dass der Anker nicht flächig mit seiner Stirnseite auf den Spulenkörper auftrifft und anliegt. Durch die reduzierte Auflagefläche des Ankers auf dem Spulenkörper kann so günstig eine Antiklebwirkung erreicht werden, so dass der Anker bei Anschlag an den Spulenkörper nicht daran kleben bleibt, sondern sich wieder leicht davon lösen kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Anker mittels einer Feder in Richtung Hydraulikteil vorgespannt vorgesehen sein und zur Führung der Feder ein Federteller in eine Ausnehmung des Ankers eingepresst sein. Der Federteller kann mittels Tiefziehen aus Blech umgeformt vorgesehen sein und einen umlaufenden radialen Vorsprung als Anschlag und Antiklebescheibe aufweisen. Der Federteller aus Blech kann auf diese Weise dünnwandig und trotzdem steif ausgeführt sein. Eine Dämpfungsblende kann zusätzlich durch einen Innendurchmesser gestaltbar sein, wobei die Dämpfungsblende möglichst offen sein kann, um eine wirksame Entdämpfung zu erreichen. Durch die elastische Ausführung ist ein sicheres Einpressen in den Anker möglich. Durch Vorsehen eines Radius als Einführschräge kann auch ein spanfreies Einpressen gewährleistet werden. Vorteilhaft ist der Federteller aus nicht-magnetischem Material ausgebildet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Polrohr in einem in seinem Außenumfang angeordneten Einschnitt, vorzugsweise einem V-förmigen Einschnitt, eine radial umlaufende Ausnehmung als Feinsteuerkontur aufweisen. Die Ausnehmung kann beispielsweise als umlaufende Ringnut ausgebildet sein. Eine günstige Nuttiefe liegt im Bereich von 0,1 mm. Der Einschnitt dient vorteilhaft zur Fokussierung der Magnetfeldlinien der Magnetspule in Richtung eines Bereichs des Ankers auf der dem Hydraulikkolben zugewandten Teil des Ankers. Durch die umlaufende Ausnehmung im Bereich des Einschnitts kann eine zusätzliche günstige Fokussierung in Richtung Anker erfolgen, welche einen Magnetkraftgewinn erzielen kann und so zur Feinsteuerung bei der Steuerung/Regelung des Ankers dienen kann. Besonders vorteilhaft wird dies durch die V-Form des Einschnitts bewirkt. Dadurch wird ein besonders effizientes Betriebsverhalten des Hydraulikventils gewährleistet. Durch die Ausnehmung kann eine verbleibende Wandstärke des Polrohrs im Bereich des Einschnitts bei ansonsten gleicher Festigkeit des Polrohrs zusätzlich reduziert werden. Auf diese Weise lassen sich Auswirkungen des im Betrieb im Einschnitt fokussierten Magnetfelds, wie sie beispielsweise durch einen parasitären Magnetfluss entstehen könnten, reduzieren und die Magnetkraft in diesem Bereich steigern. Dadurch lässt sich das Steuerverhalten des Elektromagnetteils weiter günstig verbessern bei im Wesentlichen gleichbleibender Festigkeit des Polrohrs gegenüber mechanischen Deformationen durch äußere Kräfte während der Fertigung sowie im Betrieb des Hydraulikventils.

Vorteilhaft kann das Polrohr auf einer Außenfläche in einem Längsbereich zwischen der ersten Stirnseite und einer dieser gegenüberliegenden zweiten Stirnseite der Magnetspule den ringförmig umlaufenden Einschnitt aufweisen. Um den Effekt einer Fokussierung des durch die Magnetspule erzeugten Magnetfelds günstig ausnutzen zu können, ist es zweckmäßig, den Einschnitt auf einem Teil des Polrohrs anzuordnen, der bei bestimmungsgemäßer Montage. im Bereich zwischen den beiden Stirnseiten der Magnetspule liegt. So lässt sich der Effekt am günstigsten ausnutzen und für eine Steuerung des Ankers vorteilhaft einsetzen.

Günstigerweise kann der Einschnitt an seinen sich gegenüberliegenden Seitenflanken eine erste konusförmige Kontur und eine bezüglich einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung gegenüberliegend dazu angeordnete zweite konusförmige Kontur aufweisen, wobei die konusförmigen Konturen zu der Außenfläche hin geöffnet ausgebildet sein können Eine solch konusförmige Ausbildung erlaubt eine günstige Fokussierung des durch die Magnetspule erzeugten Magnetfelds. Weiter kann dadurch die mechanische Stabilität des Polrohrs auf günstige Weise erhalten werden, so dass sich das Hydraulikventil über einen weiten Bereich an mechanischer und thermischer Beanspruchung günstig steuern lässt. Die Steigung der konusförmigen Konturen kann unterschiedlich steil ausgebildet sein, wodurch eine Charakteristik der Magnetkennlinie beeinflussbar ist.

Zweckmäßig können die erste und die zweite konusförmige Kontur durch einen Verbindungssteg verbunden sein, wobei eine Wandstärke des Verbindungsstegs geringer als eine Wandstärke des Polrohrs sein kann. Insbesondere kann die Wandstärke im Bereich des Verbindungsstegs wesentlich geringer sein als die durchgehende Wandstärke des Polrohrs. So können Wandstärken des Verbindungsstegs typischerweise im Bereich von 0,2 bis 0,3 mm liegen, so dass eine magnetische Wirkung des Polrohrs im Bereich des Einschnitts fast völlig unterbrochen ist. Ein möglichst dünner Verbindungssteg hat sich als vorteilhaft für die Fokussierung des Magnetfelds erwiesen, um so eine günstige Steuerbarkeit des Magnetteils zu erreichen.

Weiter kann der Einschnitt auf einer Innenfläche des Polrohrs wenigstens einen umlaufenden Einstich aufweisen, wobei insbesondere der wenigstens eine Einstich im Bereich des Verbindungsstegs angeordnet sein kann. Durch die Anordnung wenigstens eines umlaufenden Einstichs, welcher beispielsweise als umlaufende Ringnut ausgebildet sein kann, auf der Innenfläche des Polrohrs weist das erfindungsgemäße Hydraulikventil als zusätzlichen Vorteil eine Reduzierung der magnetischen Querkräfte im Bereich des Entlastungsabsatzes zur Minimierung der Magnethysterese und somit der Ventilhysterese auf. Der Einstich im Einschnitt kann seitlich in dem Verbindungssteg am Übergang zur konisch ausgebildeten Seitenflanke angeordnet sein. Vorteilhaft kann diese Seitenflanke steiler sein als die gegenüberliegende Seitenflanke des Einschnitts.

Weitere Vorteile, die sich aus einem Konzept der Einstiche auf der Innenfläche des Polrohrs ergeben, sind zum einen eine Erhöhung der Robustheit des Elektromagnetteils/Ventils gegen eingeleitete Kräfte bei der Einzelteilfertigung. Weiter kann der Verbindungssteg am Polhut mechanisch entlastet werden, da der Anker nur auf einem Teil des Verbindungsstegs direkt läuft. Eine Funktionsbeeinflussung des Magneten aufgrund plastischer Deformation des dünnwandigen Verbindungssteges während der Fertigung des Polhuts wird so verringert, wie etwa Deformationen durch Torsion oder elastischem Verdrängen der Wand während der Vor- und Finish-Bearbeitung des Polrohrs, aufgrund der Wandstärkeunterschiede.

Ein weiterer Vorteil stellt eine Erhöhung der Robustheit des Magneten/Ventils gegen thermische Einflüsse/Kräfte im Betrieb dar. Der Verbindungssteg wird mechanisch entlastet. So wird eine Funktionsbeeinflussung des Magneten aufgrund thermischer Deformation und unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen des empfindlichen, dünnwandigen Verbindungssteges vermieden.

Vorteilhaft können die umlaufende Ausnehmung und der wenigstens eine Einstich auf dem Polrohr axial beabstandet angeordnet sein. Eine solche räumliche Trennung in axialer Richtung erweist sich als vorteilhaft für die Fokussierung des Magnetfelds und insbesondere für die Verringerung von parasitärem Magnetfluss. Dabei ist die vorteilhafte Kombination von auf dem Polrohr außen angeordneter Ausnehmung und in radialer Richtung dazu innen liegendem Einstich in einem Abstand von etwa der axialen Breite der Ausnehmung und/oder des Einstichs, welche beispielsweise 0,2 mm bis 0,3 mm betragen können, besonders vorteilhaft. Die radiale Tiefe des Einstichs kann günstigerweise im Bereich von 0,1 mm gewählt werden. Je nach Ausführung des Hydraulikventils können andere Größen vorgesehen sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können das Polrohr und die Ventilbuchse einteilig ausgebildet sein. Das erfindungsgemäße Hydraulikventil, das Polrohr und Ventilbuchse in einem Bauteil einteilig ausgebildet vorsieht, weist signifikante Vorteile beim Betrieb des Hydraulikventils auf, da mögliche Bauteildeformationen und eine daraus resultierende negative Beeinflussung des Ankerlaufes im Polrohr und eine hierdurch hervorgerufene Magnet/Ventil- Hysterese reduziert werden können. Durch eine gemeinsame, einteilige Fertigung von Polrohr und Ventilbuchse ist eine Koaxialität von Polrohrachse und Ventilbuchsenachse einfacher zu erreichen als bei einer Fertigung von Polrohr und Ventilbuchse als separate Bauteile, da Montageungenauigkeiten eine nur geringe Rolle spielen. Beide Achsen sind daher schon bei der Fertigung zuverlässig in Übereinstimmung zu bringen. Dadurch wird eine günstige Ausgestaltung des Laufs des Ankers im Polrohr und des Hydraulikkolbens in der Ventilbuchse sowie eine vorteilhafte Kraftübertragung vom Anker auf den Hydraulikkolben gewährleistet.

Durch die Koaxialität von Polrohr und Ventilbuchse lässt sich auch eine große Eintauchtiefe des Ankers in die Magnetspule des Elektromagnetteils konstruktiv einfacher umsetzen, wodurch ein günstiger und effektiver Betrieb des Hydraulikventils gewährleistet werden kann. Damit wird die Funktionsweise des gesamten Hydraulikventils verbessert.

Die vorteilhafte Koaxialität von Polrohr und Ventilbuchse begünstigt weiter eine Reduzierung der magnetischen Querkräfte auf den Anker, da auch eine möglichst genaue Ausrichtung des Ankerlaufs in der Achse der Magnetspule durch die einteilige Ausführung von Polrohr und Ventilbuchse einfacher zu erreichen ist.

Die einteilige Ausführung von Polrohr und Ventilbuchse erlaubt weiter eine Reduzierung der Anzahl von Bauteilen des Hydraulikventils und daraus folgend eine Vereinfachung der Montage, was zu einer Kostenreduzierung sowie zu einer geringeren Fehlerzahl in der Montage beiträgt. Auch wird der gesamte Betrieb des Hydraulikventils zuverlässiger, da im Betrieb das Risiko von Bauteildeformationen und damit einhergehenden Funktionsbeeinträchtigungen im Ventilbetrieb reduziert werden können. Eine Fertigung des einteiligen Bauteils als Drehteil ist auf günstige Weise möglich.

Vorteilhaft kann der Anker in einer Ausnehmung des Polrohrs geführt sein. Auf diese Weise kann der Anker günstig in der Achse der Magnetspule ausgerichtet und geführt werden, was für einen effizienten Antrieb des Hydraulikventils von Vorteil ist. Durch eine günstige Fertigung des Polrohrs als Drehteil kann die Ausnehmung sehr genau mit geringen Toleranzen gefertigt werden und dadurch ein möglichst reibungsarmer Lauf des Ankers in der Ausnehmung gewährleistet werden, wodurch Ansprechverhalten und Betriebsparameter des Hydraulikventils verbessert werden können.

Günstigerweise kann der Hydraulikkolben an einem dem Anker abgewandten Ende mittels eines Federelements an einem dem Anker abgewandten Ende der Ventilbuchse abgestützt angeordnet sein. Der Anker ist mit dem Hydraulikkolben wirkverbunden gekoppelt, insbesondere mechanisch gekoppelt, insbesondere kann der Anker durch den Hydraulikkolben mechanisch betätigt werden, z.B. mittelbar mit einem Stift (Pin), der zwischen Anker und Hydraulikkolben angeordnet ist, oder direkt mit einem am Kolben angeordneten kleinen Stössel. Durch das an der Ventilbuchse abgestützte Federelement kann auf günstige Weise eine Rückstellkraft erzeugt werden, welche einen Betrieb des magnetischen Antriebs des Hydraulikventils als Feder-Masse-Schwinger begünstigt. Dadurch wird der gesamte Betrieb des Hydraulikventils günstig beeinflusst.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen beispielhaft:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Hydraulikventil nach einem

Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Grundstellung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Hydraulikventil nach einem weiteren

Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Grundstellung;

Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt durch den Spulenkörper mit integriertem Gabelstecker nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Hydraulikventil von der Seite des

Gabelsteckers;

Fig. 5 eine Detailansicht auf einen Pin des Gabelsteckers;

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Spanschutzabdeckung; und

Fig. 7 einen Teillängsschnitt der Spanschutzabdeckung aus Figur 6.

Ausführungsformen der Erfindung In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.

Figur 1 zeigt in einem Längsschnitt ein Hydraulikventil 1 , insbesondere ein hydraulisches Getriebeventil in einer Grundstellung. Dabei handelt es sich um ein Druckregelventil.

Dieses Hydraulikventil 1 findet beispielsweise Einsatz in einem Doppelkupplungsgetriebe. Dazu sind Ventilbuchsen 5 von Hydraulikteilen 2 mehrerer in Teilen ähnlich aufgebauter Hydraulikventile in eine Steuerplatte des Doppelkupplungsgetriebes eingesetzt. Die Ventilbuchsen 5 sind als Drehteile ausgeführt. Mit den Hydraulikteilen 2 jeweils verbundene Elektromagnetteile 3 der Getriebeventile 1 ragen aus der Steuerplatte heraus und sind von Hydraulikfluid umspült. Jedes der Elektromagnetteile 3 weist ein magnetisierbares Gehäuse 4 auf.

Das in Figur 1 dargestellte Hydraulikventil 1 umfasst das Elektromagnetteil 3 mit dem magnetisierbaren Gehäuse 4, welches eine Magnetspule 7 an einem Außenumfang 50 und an wenigstens einer ersten Stirnseite 52 umschließt, sowie mit einem im Inneren der Magnetspule 7 angeordneten Polrohr 6, in welchem ein Anker 10 in einem Ankerraum 56 axial verschieblich vorgesehen ist. Weiter umfasst das Hydraulikventil 1 das Hydraulikteil 2 mit einem Hydraulikkolben 1 6, welcher axial verschieblich in der Ventilbuchse 5 geführt wird und mittels welchem wenigstens ein Arbeitsanschluss A wahlweise mit einem Versorgungsanschluss P und einem Tankanschluss T verbindbar ist. Der Anker 10 ist zum Antrieb des Hydraulikkolbens 1 6 vorgesehen. Die Ventilbuchse 5 ist entlang einer Längsachse L in Verlängerung des Polrohrs 6 angeordnet. Die Magnetspule 7 wird in dem Spulenkörper 8 eingebettet in das Gehäuse 4 beispielsweise mittels Presssitz aufgenommen. Alternativ kann die Magnetspule 7 auch mit Kunststoff-Material des Spulenkörpers 8 umspritzt sein.

Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, ist die Ventilbuchse 5 einteilig mit dem Polrohr 6 ausgebildet vorgesehen, so dass das Hydraulikventil 1 weniger Bauteile aufweist und der Montageprozess vereinfacht werden kann. Durch die Koaxialität von Polrohr 6 und Ventilbuchse 5 lässt sich auch eine große Eintauchtiefe des Ankers 10 in die Magnetspule 7 des Elektromagnetteils 3 konstruktiv einfacher umsetzen, wodurch ein günstiger und effektiver Betrieb des Hydraulikventils 1 gewährleistet werden kann. Damit wird die Funktionsweise des gesamten Hydraulikventils 1 verbessert.

Die vorteilhafte Ausgestaltung der Koaxialität von Polrohr 6 und Ventilbuchse 5 begünstigt weiter eine Reduzierung der magnetischen Querkräfte auf den Anker 10, da eine möglichst genaue Ausrichtung des Ankerlaufs in der Achse der Magnetspule 7 durch eine einteilige Ausführung von Polrohr 6 und Ventilbuchse 5 einfacher zu erreichen ist.

Das Polrohr 6 weist zur günstigen Beeinflussung des magnetischen Flusses eine beispielsweise V-förmige Ausnehmung 9 auf.

Der Anker 10 ist in einer den Ankerraum 56 bildenden Ausnehmung 1 1 des Polrohrs 6 axial verschieblich vorgesehen und weist einen zentralen Kanal 12 auf, der als Bohrung ausgeführt ist. Dieser zentrale Kanal 12 ist mit einem Absatz am vorderen Ende des Ankers 10 zu einer Ausnehmung 13 größeren Durchmessers erweitert, die ebenfalls als Bohrung ausgeführt ist. In diese größere Ausnehmung 13 ist eine Antiklebscheibe 14 eingesetzt, die eine oder mehrere exzentrisch zur Längsachse L angeordnete kleine Drosselblendenöffnungen 15 aufweist, welche den Ankerraum mit dem zentralen Kanal 12 verbinden. Die Antiklebscheibe 14 verhindert ein Kleben des Ankers 10 an der magnetisch leitenden Ventilbuchse 5 des Hydraulikteils 2 bei einem voll ausgerückten Anker 10. Der Hydraulikteil 2 weist den Hydraulikkolben 1 6 auf, der axial verschiebbar in der Ventilbuchse 5 geführt ist. Der Hydraulikkolben 1 6 ist an einem dem Anker 10 abgewandten Ende 60 mittels eines Federelements 17 an der Ventilbuchse 5 abgestützt angeordnet. Dabei ist der Hydraulikkolben 1 6 gegen die Kraft des als Schraubendruckfeder ausgebildeten Federelements 17 verschiebbar, das sich an einem, in der Ventilbuchse 5 befestigten Sieb 21 abstützt. Zur Führung und Zentrierung der Schraubendruckfeder 17 weist das Sieb 21 eine Federführung 22 auf. Je nach Stellung des Hydraulikkolbens 1 6 ist der Arbeitsanschluss A mittels einer umlaufenden Ringnut 18 und Längs- und Querbohrungen 20, 19 im Hydraulikkolben 1 6 mit dem Versorgungsanschluss P oder dem Tankanschluss T verbindbar.

Befindet sich der Hydraulikkolben 1 6 mangels Anlegen einer ausreichend großen Spannung an die Magnetspule 7 in der Grundstellung gemäß Figur 1 , so wird das Hydraulikfluid vom Arbeitsanschluss A auf den Tankabfluss T geführt.

Die axiale Kraftübertragung zwischen dem Anker 10 und dem Hydraulikkolben 16 erfolgt mittels eines Pins 23, welcher in der Ventilbuchse 5 geführt angeordnet ist. Der Pin 23 ermöglicht eine Entkopplung zwischen Anker- und Kolbenlagerung. Eine an seinem Umfang umlaufende Ausnehmung 24, welche als am Umfang umlaufende Ringnut 68 ausgebildet ist, ermöglicht dabei eine Verringerung der Auflagefläche, wodurch die Reibung reduziert werden kann. Gleichzeitig werden vorteilhafterweise nur axiale Kräfte durch den Pin 23 übertragen und die Toleranzsituation ist zudem erheblich verbessert. Für eine möglichst reibungsfreie Kraftübertragung weisen der Hydraulikkolben 1 6 und die Antiklebescheibe 14 Kugelkuppen auf. Um diese beiden Bauteile zu vereinfachen, ist es alternativ denkbar, eine auflageflächenreduzierende Struktur, vorzugsweise gerundete Stirnflächen, insbesondere Kugelkuppen, an dem Pin 23 auszubilden. Wie Figur 1 weiter zu entnehmen ist, ist eine Polscheibe 28 in den Spulenkörper 8 integriert vorgesehen, indem sie beispielsweise von dem Kunststoff-Material des Spulenkörpers 8 zumindest teilweise umspritzt ist, bzw. indem Ausnehmungen der Polscheibe 28 durchspritzt werden. Dadurch ist ein geringerer axialer Bauraum zu erzielen und die Montage des Hydraulikventils 1 wird vereinfacht. Die Polscheibe 28 dient als magnetischer Abschluss des magnetisierbaren Gehäuses 4, welches die Magnetspule 7 an dem Außenumfang 50 und an wenigstens einer Stirnseite 52 umschließt, auf der dem Hydraulikkolben 1 6 abgewandten Stirnseite 54 der Magnetspule 7. Die Polscheibe 28 kann als magnetisierbarer, beispielsweise scheibenförmiger oder ringförmiger, Körper mit Ausnehmungen für Kabeldurchführungen ausgestaltet sein, wobei die Ausnehmungen beispielsweise Bohrungen sein können.

Der Spulenkörper 8 schließt den Ankerraum 56 an einem Ende des Hydraulikventils 1 ab. Dabei bilden in den Ankerraum 56 hineinragende Vorsprünge 25 einen Anschlag für den Anker 10, so dass die hierdurch reduzierte Auflagefläche eine Antiklebwirkung aufweist.

Ein im Spulenkörper 8 vorgesehenes Hydraulikfluid-Reservoir 26, welches bevorzugt einmalig initial gefüllt wird, steht in Verbindung mit dem Ankerraum 56 und verhindert einen Lufteintritt in das Hydraulikventil 1 . Des Weiteren verhindert die Möglichkeit zur Verschiebung des Hydraulikfluids in das Reservoir 26 eine zusätzliche unerwünschte Dämpfung. Das Reservoir 26 ist derart dimensioniert, dass die durch den Pinhub erfolgte Volumenverschiebung deutlich geringer ist als das Reservoirvolumen. Dadurch wird der Schmutzeintrag in den Ankerraum 56 reduziert.

Um einen durch Fremdkörper verursachten Kurzschluss zwischen einem nicht gezeigten Gabelstecker 35 und der Polscheibe 28 zu verhindern, weist das Hydraulikventil 1 ferner eine Spanschutzabdeckung 27 auf, welche mit Rippen die Polscheibe 28 abdeckt. Der Gabelstecker 35 ist ebenfalls teilweise im Spulenkörper 8 eingespritzt vorgesehen, so dass eine sichere Befestigung des Gabelsteckers 35 und damit auch eine sichere Kontaktierung gewährleistet werden kann.

Zur verbesserten Anbindung des Spulendrahtes 37 an einen Pin 36 des Gabelsteckers 35 wird der Spulendraht 37 um den Pin 36 des Gabelsteckers 35 gewickelt. Anschließend wird eine Schweißhülse 108 über den umwickelten Pin 36 gesteckt und Pin 36 und Spulendraht 37 werden mittels Verpressen und Widerstandsschweißen zweckmäßig verbunden.

Das Gehäuse 4, welches die Polscheibe 28 überragt, wird zusätzlich auf der Polscheibe 28 verstemmt. Das Gehäuse 4 wird bei der Montage über einen Außenumfang der Polscheibe 28 geschoben und ist beispielsweise auf der Polscheibe 28 über eine Presssitzpassung fixiert. Zur zusätzlichen Befestigung des Gehäuses 4 auf der Polscheibe 28 kann darüber hinaus ein Verstemmen des Gehäuses 4 über geeignete Verstemmungssegmente bewirkt werden, welche mittels eines geeigneten Werkzeugs von dem Gehäuse 4 abgekratzt und/oder umgebogen und auf die Polscheibe 28 gepresst werden. Dadurch ist eine rein axiale Verstemmung des Gehäuses 4 auf der Polscheibe 28 zu erreichen, so dass eventuell bei einer Verstemmung wirkende Querkräfte verringert werden. Eine solche Verstemmung stellt eine zusätzliche Absicherung der Befestigung von Gehäuse 4 und Polscheibe 28 dar. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass das Gehäuse 4 mit der Polscheibe 28 verschweißt vorgesehen ist. Beispielweise kann die Polscheibe 28 in axialer Richtung an das Gehäuse 4 anschließend vorgesehen sein und auf diese Weise auf einer Außenseite bündig mit dem Gehäuse 4 verschweißt werden.

Figur 2 ist im Längsschnitt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Ventils 1 in Grundstellung zu entnehmen. Auf eine wiederholte Beschreibung gleicher Bauteile wie in Figur 1 wird verzichtet und zur Vermeidung von unnötigen Wiederholungen auf deren Beschreibung bei Figur 1 verwiesen. Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind Polrohr 6 und Ventilbuchse 5 als zwei Bauteile ausgeführt. Die Ventilbuchse 5 des zweiten Ausführungsbeispiels weist einen kürzeren Endbereich 46 der Hydraulikbuchse 5 auf, der in das Polrohr 6 eingeführt ist.

Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist der Arbeitsanschluss A in der gezeigten Grundstellung mit dem Versorgungsanschluss P verbunden. Hierzu spannt eine in einer Ausnehmung 41 des Polrohrs 6 aufgenommene Feder 40 den Anker 10 in Richtung Hydraulikteil 2 vor. In eine Ausnehmung 32 des Ankers 10 ist ein Federteller 43 eingepresst, welcher die Feder 40 führt und gleichzeitig durch einen umlaufenden radialen Vorsprung 44 als Anschlag und Antiklebescheibe dient. Der Federteller 43 ist vorteilhafterweise mittels Tiefziehen aus Blech umgeformt. Durch die geringere Länge des Ankers 10 auf Grund der Feder 40 ist der Pin 23 zur axialen Kraftübertragung kürzer ausgeführt.

In Figur 3 ist ein teilweiser Längsschnitt durch den Spulenkörper 8 mit integriertem Gabelstecker 35 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Spulenkörper 8 kann als Kunststoff-Spritzgussteil gefertigt sein, welches durch Umspritzen der Magnetspule 7 hergestellt ist. Der Gabelstecker 35 kann dabei zweckmäßigerweise ebenfalls in den Spulenkörper 8 eingespritzt sein, um so eine sichere Befestigung des Gabelsteckers 35 sowie eine zuverlässige Kontaktierung der nicht eingezeichneten Magnetspule 7 und damit des Hydraulikventils 1 zu gewährleisten. In Figur 3 ist zu erkennen, wie der Gabelstecker 35, der zwei Kontaktfahnen 100 aufweist, in den Spulenkörper 8 teilweise eingespritzt ist. Die Kontaktfahnen 100 umfassen dabei Klemmbacken 102, welche zur Kontaktierung durch einen nicht eingezeichneten Gegenstecker dienen und außerhalb des umspritzten Bereichs liegen, sowie einen Befestigungsabschnitt 104, der teilweise in den Spulenkörper 8 eingespritzt ist und einen Pin 36, welcher als Anschluss an einen Spulendraht 37 der Magnetspule 7 dient. Ebenfalls umspritzt von dem Material des Spulenkörpers 8 ist die Polscheibe 28 dargestellt. Die aufgesetzte Spanschutzabdeckung 27 verhindert Kurzschlüsse nicht abgedeckten spannungsführenden Teilen des Gabelsteckers 35, insbesondere der Anschlusspins 36 durch leitende Verunreinigungen und Bestandteile des Hydraulikfluids, etwa durch Abrieb während des Betriebs des Hydraulikventils 1 .

Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf das Hydraulikventil 1 von der Seite des Gabelsteckers 35. In der Draufsicht ist der Gabelstecker 35 mit seinen zwei Kontaktfahnen 100 zu erkennen, welche durch die frei liegenden Klemmbacken 102 hervorstehen. Weiter sind die Pins 36, welche zur Kontaktierung des Spulendrahts 37 der Magnetspule 7 dienen, dargestellt. Diese Kontaktierung ist in Figur 5 als Ausschnitt dargestellt. Der Gabelstecker 35 ist in den Spulenkörper 8 integriert und teilweise mit dem Material des Spulenkörpers 8 umspritzt. Auch die Polscheibe 28 ist teilweise in den Spulenkörper 8 integriert.

Figur 5 zeigt eine Detailansicht auf einen Pin 36 des Gabelsteckers 35. Der stabförmige Pin 36, welcher im Querschnitt zu sehen ist, ist von der Schweißhülse 108 umgeben. Der Spulendraht 37 steckt innerhalb der Schweißhülse 37 zwischen dem Pin 36 und einer Innenwand der Schweißhülse 108. So kann mittels Verpressen der Schweißhülse 108 und/oder Schweißen, beispielsweise durch Widerstandsschweißen, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Spulendraht 37 und Pin 36 hergestellt werden. Eine solche Verbindung stellt auch eine mechanisch zuverlässige und dauerhaft haltbare Verbindung dar.

In Figur 6 ist eine Draufsicht auf die Spanschutzabdeckung 27 dargestellt.

Die Spanschutzabdeckung 27 ist als Kunststoffkappe ausgebildet, welche als mechanischer Abschluss auf den Spulenkörper 8 aufgesteckt werden kann. Die Spanschutzabdeckung 27 weist verschiedene Rippen 39 auf, welche zur Abdeckung der freien spannungsführenden Teile des Gabelsteckers 35 sowie des Spulendrahts 37 der Magnetspule 7 dienen. Dadurch werden Kurzschlüsse zwischen den einzelnen spannungsführenden Teilen des Hydraulikventils 1 durch elektrisch leitende Fremdkörper im Hydraulikfluid, wie beispielsweise Abrieb von metallischen Teilen, vermieden.

Figur 7 zeigt einen Teillängsschnitt der Spanschutzabdeckung 27. Die Spanschutzabdeckung 27 kann in Form einer mechanischen Schutzkappe auf den Spulenkörper 8 aufgesteckt werden und deckt mit ihren Rippen 39, welche eine unregelmäßige, den Konturen des Spulenkörpers 8 und des Gabelsteckers 35 angepasste Struktur aufweisen, die frei liegenden spannungsführenden Teile des Gabelsteckers 35 sowie der Magnetspule 7 ab.

Die beschriebenen Merkmale müssen nicht zwangsläufig kombiniert werden und können auch einzeln in einem Hydraulikventil Anwendung finden.