DE102022102507A1 - Process for producing a central valve, central valve, camshaft adjuster and internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zentralventils (1), insbesondere für einen Nockenwellenversteller, wobei das Zentralventil (1) eine in einem Ventilgehäuse (2) fixierte Ventilhülse (3) umfasst, die eine Mehrzahl von Hydraulikanschlüssen (4) besitzt und einen axial verschieblich radial innerhalb der Ventilhülse (3) angeordneten Ventilkolben (5) aufweist, dessen Steuerkanten (6) so ausgebildet und angeordnet sind, dass sie je nach Schaltstellung des Zentralventils (1) die Hydraulikanschlüsse(4) der Ventilhülse (3) miteinander verbinden oder voneinander trennen, wobei die Ventilhülse (3) als ein von einem Kunststoff (7) radial außen umspritztes metallischen Rohr (8) ausgebildet ist, so dass der Ventilkolben (5) bei einer Aktuierung an den metallischen Rohr (8) entlanggleitet, umfassend die folgenden Schritte: a) Erwärmen des Ventilgehäuses (2) auf eine vordefinierte Temperatur oberhalb der Raumtemperatur, b)Einsetzen der Ventilhülse (3) in das erwärmte Ventilgehäuse (2), c) Abkühlen des Ventilgehäuses (2) mit eingesetzter Ventilhülse (3) auf Raumtemperatur.The invention relates to a method for producing a central valve (1), in particular for a camshaft adjuster, the central valve (1) comprising a valve sleeve (3) which is fixed in a valve housing (2) and has a plurality of hydraulic connections (4) and an axial valve piston (5) arranged displaceably radially inside the valve sleeve (3), the control edges (6) of which are designed and arranged in such a way that, depending on the switching position of the central valve (1), they connect the hydraulic connections (4) of the valve sleeve (3) to one another or from one another separating, the valve sleeve (3) being designed as a metal tube (8) overmoulded radially on the outside with a plastic (7), so that the valve piston (5) slides along the metal tube (8) when it is actuated, comprising the following steps : a) heating the valve housing (2) to a predefined temperature above room temperature, b) inserting the valve sleeve (3) into the heated valve housing (2), c) cooling the valve housing (2) with the valve sleeve (3) inserted to room temperature.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zentralventils, insbesondere für einen Nockenwellenversteller, wobei das Zentralventil eine in einem Ventilgehäuse fixierte Ventilhülse umfasst, die eine Mehrzahl von Hydraulikanschlüssen besitzt und einen axial verschieblich radial innerhalb der Ventilhülse angeordneten Ventilkolben aufweist, dessen Steuerkanten so ausgebildet und angeordnet sind, dass sie je nach Schaltstellung des Zentralventils die Hydraulikanschlüsse der Ventilhülse miteinander verbinden oder voneinander trennen, wobei die Ventilhülse als ein von einem Kunststoff radial außen umspritztes metallischen Rohr ausgebildet ist, so dass der Ventilkolben bei einer Aktuierung an dem metallischen Rohr entlanggleitet. Die Erfindung betrifft ferner ein Zentralventil, einen Nockenwellenversteller sowie eine Verbrennungskraftmaschine.The present invention relates to a method for producing a central valve, in particular for a camshaft adjuster, the central valve comprising a valve sleeve fixed in a valve housing, which has a plurality of hydraulic connections and has a valve piston which is arranged axially displaceably radially inside the valve sleeve and whose control edges are designed and are arranged so that, depending on the switching position of the central valve, they connect or separate the hydraulic connections of the valve sleeve with one another, with the valve sleeve being designed as a metal tube overmolded radially on the outside with plastic, so that the valve piston slides along the metal tube when it is actuated. The invention also relates to a central valve, a camshaft adjuster and an internal combustion engine.
Nockenwellenversteller sind technische Baugruppen zum Verstellen der Phasenlagen zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle in einem Verbrennungsmotor. Der Rotor eines Nockenwellenverstellers, der üblicherweise mit der Nockenwelle des Nockenwellenverstellers drehfest verbunden ist, wird durch die Öldruckdifferenz zwischen zwei Arbeitskammern im hydraulischen Nockenwellenversteller in Richtung „früh“ oder in Richtung „spät“ durch Zuschaltung des Zentralventils verstellt.Camshaft adjusters are technical assemblies for adjusting the phase angles between a crankshaft and a camshaft in an internal combustion engine. The rotor of a camshaft adjuster, which is usually non-rotatably connected to the camshaft of the camshaft adjuster, is adjusted by the oil pressure difference between two working chambers in the hydraulic camshaft adjuster in the "advanced" or "retarded" direction by switching on the central valve.
Aus der
Derartige Zentralventile weisen regelmäßig eine mit Kunststoff umspritzte Stahlhülse auf, welche in ein umgeformtes Zentralventilgehäuse eingepresst wird. Innerhalb der umspritzten Stahlhülse läuft ein Steuerkolben, welcher beispielsweise von einem Zentralmagnet betätigt wird und somit die unterschiedlichen Ölkanäle zur Steuerung des Nockenwellenverstellers mittels Öldurchfluss freigibt. Hierbei soll eine Übergangspassung dafür sorgen, dass die Ölleckage zwischen der umspritzen Stahlhülse und dem Ventilgehäuse reduziert wird. Zusätzlich können Dichtlippen am Außendurchmesser der umspritzten Stahlhülse dafür sorgen, die Einpresskräfte zu reduzieren und gleichzeitig z. B. Rundheitsabweichungen am Innendurchmesser des Ventilgehäuses auszugleichen.Such central valves regularly have a plastic-coated steel sleeve, which is pressed into a formed central valve housing. A control piston runs inside the overmoulded steel sleeve, which is actuated, for example, by a central magnet and thus releases the various oil channels for controlling the camshaft adjuster by means of oil flow. A transition fit is intended to ensure that the oil leakage between the overmoulded steel sleeve and the valve housing is reduced. In addition, sealing lips on the outer diameter of the overmoulded steel sleeve can ensure that the press-in forces are reduced and at the same time, e.g. B. to compensate for roundness deviations on the inner diameter of the valve housing.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung eines Zentralventils bereitzustellen, mittels dessen Zentralventile mit einer geringeren Öllekagerate gefertigt werden können. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung ein Zentralventil zu realisieren, dass eine besonders geringe Öllekage besitzt. Auch ist es die Aufgabe der Erfindung einen entsprechend verbesserten Nockenwellenversteller auszubilden. Schließlich ist es auch die Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen.The object of the invention is therefore to provide a method for producing a central valve, by means of which central valves can be manufactured with a lower rate of oil leakage. It is also the object of the invention to realize a central valve that has particularly low oil leakage. It is also the object of the invention to design a correspondingly improved camshaft adjuster. Finally, it is also the object of the invention to provide an improved internal combustion engine.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Zentralventils, insbesondere für einen Nockenwellenversteller, wobei das Zentralventil eine in einem Ventilgehäuse fixierte Ventilhülse umfasst, die eine Mehrzahl von Hydraulikanschlüssen besitzt und einen axial verschieblich radial innerhalb der Ventilhülse angeordneten Ventilkolben aufweist, dessen Steuerkanten so ausgebildet und angeordnet sind, dass sie je nach Schaltstellung des Zentralventils die Hydraulikanschlüsse der Ventilhülse miteinander verbinden oder voneinander trennen, wobei die Ventilhülse als ein von einem Kunststoff radial außen umspritztes metallischen Rohr ausgebildet ist, so dass der Ventilkolben bei einer Aktuierung an dem metallischen Rohr entlanggleitet, umfassen die folgenden Schritte:
- a) Erwärmen des Ventilgehäuses auf eine vordefinierte Temperatur oberhalb der Raumtemperatur,
- b) Einsetzen der Ventilhülse in das erwärmte Ventilgehäuse,
- c) Abkühlen des Ventilgehäuses mit eingesetzter Ventilhülse auf Raumtemperatur.
- a) heating the valve body to a predefined temperature above room temperature,
- b) inserting the valve sleeve into the heated valve body,
- c) Cooling of the valve housing with the valve sleeve inserted to room temperature.
Durch das thermisch optimierte Fügen der Ventilhülse mit dem Ventilgehäuse kann eine besonders öldichte Verbindung zwischen diesen Fügepartnern ausgebildet werden, was zu einer entsprechend geringen Lekagerate des Zentralventils führt.Due to the thermally optimized joining of the valve sleeve to the valve housing, a particularly oil-tight connection can be formed between these joining partners, which leads to a correspondingly low leakage rate of the central valve.
Hierdurch können insbesondere auch die Ölleckageverluste in dem Zentralventil, die zu einem bedeutenden Teil auf die fertigungsbedingten Abweichungen der Bauteile (Zentralventilgehäuse Innendurchmesser und umspritzte Hülse Außendurchmesser) zurückzuführen sind, deutlich reduziert werden. Diese Fertigungstoleranzen erlauben es beispielsweise in der Regel auch nicht, dass sich eine öldichte formschlüssige Verbindung zwischen den gefügten Bauteilen einstellen lässt.In this way, in particular, the oil leakage losses in the central valve, which are largely due to the manufacturing-related deviations in the components (central valve housing inside diameter and overmoulded sleeve outside diameter), can be significantly reduced. These manufacturing tolerances, for example, generally do not allow an oil-tight positive connection to be established between the joined components.
Ein erfindungswesentlicher Aspekt is es daher, dass ein Aufheizen der Ventilgehäuses unmittelbar vor dem Montieren der Ventilhülse auf eine definierte Temperatur. Der Innendurchmesser des Ventilgehäuses weitet sich dadurch um einen bekannten Betrag auf und ermöglicht im nächsten Montageschritt, dem Einpressen der Ventilhülse, ein vereinfachtes Montieren von Bauteilen größerer Überdeckung. Auch obenliegende Engstellen können auf diesem Weg reduziert werden.An essential aspect of the invention is therefore that the valve housing is heated to a defined temperature immediately before the valve sleeve is fitted. The inner diameter of the valve housing thereby expands by a known amount and allows the next Assembly step, pressing in the valve sleeve, simplified assembly of components with greater overlap. Bottlenecks at the top can also be reduced in this way.
Wenn das Ventilgehäuse wieder auf Raumtemperatur abkühlt, zeigen sich zwei positive Effekte: Es bildet sich zum einen eine größere Überdeckung zwischen den beiden Fügepartnern aus und der Kunststoff passt sich an die individuelle Form des Ventilgehäuses an. Zum anderen findet durch die erhöhte Temperatur im Anschluss an die Montage direkt ein sogenanntes Relaxieren des Kunststoffs statt, welches ansonsten beispielsweise erst im Kundenmotor durch das aufgewärmte Hydrauliköl geschieht und die eigentliche Produktperformance nur bedingt während der Produktion und der einhergehenden Funktionsprüfung voraussehbar macht.When the valve housing cools down to room temperature again, two positive effects become apparent: On the one hand, there is greater overlap between the two joining partners and the plastic adapts to the individual shape of the valve housing. On the other hand, the increased temperature immediately after assembly causes a so-called relaxation of the plastic, which otherwise only happens in the customer's engine due to the heated hydraulic oil and only makes the actual product performance predictable to a limited extent during production and the associated functional test.
Es können durch das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere die Ventilhülse und das Ventilgehäuse mit einer - verglichen zum Stand der Technik - größeren Überdeckung gefügt werden, ohne dass beispielsweise die Gefahr der Einschnürung des Innendurchmessers des metallischen Rohres ein Risiko darstellt.With the method according to the invention, the valve sleeve and the valve housing in particular can be joined with greater overlap—compared to the prior art—without the risk of constriction of the inner diameter of the metal tube representing a risk.
Insbesondere ist es auch möglich, das umgeformte Ventilgehäuse ohne ein Innendurchmesserschleifen zu fertigen, was die Fertigungskosten senkt.In particular, it is also possible to manufacture the formed valve housing without grinding the inside diameter, which reduces the manufacturing costs.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Ventilgehäuse aus einem metallischen Material geformt ist.According to an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the valve housing is formed from a metallic material.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das Ventilgehäuse auf eine Temperatur erwärmt wird, die 100-150 K oberhalb der Raumtemperatur liegt. Es kann hierdurch erreicht werden, dass der Kunststoff nicht beschädigt wird.According to a further preferred further development of the invention, it can also be provided that the valve housing is heated to a temperature which is 100-150 K above room temperature. It can thereby be achieved that the plastic is not damaged.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Erwärmen des Ventilgehäuses mittels induktiven Aufheizens erfolgt.Furthermore, according to a likewise advantageous embodiment of the invention, provision can be made for the valve housing to be heated by means of inductive heating.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das metallische Rohr aus einem Stahl geformt ist.According to a further particularly preferred embodiment of the invention, it can be provided that the metal tube is formed from a steel.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass das Einsetzen der Ventilhülse durch ein Einpressen der Ventilhülse in das erwärmte Ventilgehäuse erfolgt.Furthermore, the invention can also be further developed such that the valve sleeve is inserted by pressing the valve sleeve into the heated valve housing.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Ventilhülse keine nach radial außen gerichtete, aus Kunststoff geformte Dichtlippen aufweist, wodurch die Ventilhülse einfacher und kostengünstiger herstellbar ist.In a likewise preferred embodiment variant of the invention, it can also be provided that the valve sleeve does not have any radially outwardly directed sealing lips formed from plastic, as a result of which the valve sleeve can be produced more simply and cost-effectively.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch ein Zentralventil, insbesondere für einen Nockenwellenversteller, wobei das Zentralventil eine in einem Ventilgehäuse fixierte Ventilhülse umfasst, die eine Mehrzahl von Hydraulikanschlüssen besitzt und einen axial verschieblich radial innerhalb der Ventilhülse angeordneten Ventilkolben aufweist, dessen Steuerkanten so ausgebildet und angeordnet sind, dass sie je nach Schaltstellung des Zentralventils die Hydraulikanschlüsse der Ventilhülse miteinander verbinden oder voneinander trennen, wobei die Ventilhülse als ein von einem Kunststoff radial außen umspritztes metallischen Rohr ausgebildet ist, so dass der Ventilkolben bei einer Aktuierung an den metallischen Rohr entlanggleitet, wobei die Ventilhülse mit einer Überdeckung in dem Ventilgehäuse fixiert ist.The object of the invention is also achieved by a central valve, in particular for a camshaft adjuster, the central valve comprising a valve sleeve fixed in a valve housing, which has a plurality of hydraulic connections and has a valve piston which is arranged axially displaceably radially inside the valve sleeve and whose control edges are designed and are arranged such that, depending on the switching position of the central valve, they connect the hydraulic connections of the valve sleeve to one another or separate them from one another, with the valve sleeve being designed as a metal tube overmolded radially on the outside with plastic, so that the valve piston slides along the metal tube when it is actuated, with the valve sleeve is fixed with an overlap in the valve housing.
Die Aufgabe der Erfindung kann auch gelöst werden durch einen Nockenwellenversteller mit einem Zentralventil nach Anspruch 8.The object of the invention can also be achieved by a camshaft adjuster with a central valve according to
Schließlich kann die Aufgabe der Erfindung auch gelöst sein durch eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Nockenwellenversteller nach Anspruch 9.Finally, the object of the invention can also be achieved by an internal combustion engine with a camshaft adjuster according to claim 9.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to figures without restricting the general inventive idea.
Es zeigt:
-
1 ein Zentralventil in einer schematischen Axialschnittdarstellung.
-
1 a central valve in a schematic axial section.
Die
Die Ventilhülse 3 ist als ein von einem Kunststoff 7 radial außen umspritztes metallischen Rohr 8 ausgebildet, so dass der Ventilkolben 5 bei einer Aktuierung an dem metallischen Rohr 8 entlanggleitet, was sich gut anhand der
Das Ventilgehäuse 2 ist aus einem metallischen Material und das metallische Rohr 8 aus einem Stahl geformt. Die Ventilhülse 3 weist keine nach radial außen gerichtete, aus Kunststoff 7 geformte Dichtlippen auf.The
Die Herstellung des Zentralventils 1 erfolgt, indem zunächst das Ventilgehäuse 2 auf eine vordefinierte Temperatur, die 100-150K oberhalb der Raumtemperatur liegt, erwärmt wird. Das Erwärmen des Ventilgehäuses 2 erfolgt dabei mittels induktiven Aufheizens. Dann wird die Ventilhülse 3 in das erwärmte Ventilgehäuse 2 eingepresst. Es folgt das Abkühlen des Ventilgehäuses 2 mit eingesetzter Ventilhülse 3 auf Raumtemperatur. Die Ventilhülse 3 ist hierdurch mit einer größeren Überdeckung in dem Ventilgehäuse 2 fixiert, als es ohne das vorherige Erwärmen des Ventilgehäuses 2 möglich wäre.The
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.The invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The foregoing description is therefore not to be considered as limiting but as illustrative. The following patent claims are to be understood in such a way that a mentioned feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of other features. If the patent claims and the above description define 'first' and 'second' feature, this designation serves to distinguish between two similar features without establishing a ranking.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Zentralventilcentral valve
- 22
- Ventilgehäusevalve body
- 33
- Ventilhülsevalve sleeve
- 44
- Hydraulikanschlüssehydraulic connections
- 55
- Ventilkolbenvalve piston
- 66
- Steuerkantencontrol edges
- 77
- Kunststoffplastic
- 88th
- RohrPipe
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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- DE 102012201567 B4 [0003]DE 102012201567 B4 [0003]
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