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Die
Erfindung betrifft ein Wegeventil gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Die
Druckschrift
EP 1 764
535 A2 zeigt ein derartiges Wegeventil, das einen fest
stehenden im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Ventilkörper
hat, in dem verschiedene Druckmittelkanäle verlaufen. Der
Ventilkörper ist von einer Hülse umfasst, die
axial auf dem Ventilkörper verschiebbar ist. Die Hülse
hat an ihrer Innenumfangswandung Steuerkanten, mit denen die Verbindungen
zwischen den Druckmittelkanälen gesteuert werden. Die Verschiebung
der Hülse erfolgt durch einen Elektromagneten, der bei Bestromung
gegen eine Federkraft wirkt, wobei die Hülse gleichzeitig
als Anker dient.
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Nachteilig
an derartigen Wegeventilen ist ihr komplexer Aufbau, durch den das
Ventil schwierig herstellbar und montierbar ist. Weiterhin ist die
Beschränkung auf die Cartridge Bauweise nachteilig.
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Demgegenüber
liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Wegeventil zu schaffen,
das mit verringertem Fertigungsaufwand herstellbar ist und nicht
auf die auf die Cartridge Bauweise beschränkt ist.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch ein Wegeventil nach Patentanspruch
1.
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Das
erfindungsgemäße Wegeventil hat einen fest stehenden
Kolben, in dem Druckmittelkanäle angeordnet sind, und einen
auf dem Kolben geführten Schieberhülse, an deren
Innenumfangswandung Steuerkanten ausgebildet sind, die Verbindungen
zwischen den Druckmittelkanälen steuern, wobei die Schieberhülse
gleichzeitig Anker einer Elektromagnetanordnung ist. Eine Polscheibe
und zumindest eine Spule und zumindest ein Polstück der
Elektromagnetanordnung sind mittelbar oder unmittelbar am Kolben
abgestützt. Durch die Schieberhülse, die gleichzeitig
Anker eines Elektromagneten ist, wird die Teileanzahl des Wegeventils
reduziert. Weiterhin ergibt sich eine kompakte Bauweise bei einfachem
Aufbau und bei einfacher Montage durch Zusammenstecken. Weiterhin
biete das erfindungsgemäße Wegeventil vielfältige
Gestaltungs- und Kombinationsmöglichkeiten der Ventilanschlüsse.
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Bei
einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist die Elektromagnetanordnung
von einem Doppelhubmagneten mit zwei Spulen gebildet, denen jeweils
stirnseitig ein Polstück zugeordnet ist, und zwischen denen
die Polscheibe angeordnet ist. Dadurch sind keine oder nur schwache
Zentrierfedern nötig und das Wegeventil erreicht hohe Stellgeschwindigkeiten
und hohe Stellkräfte. Weiterhin ist keine Kalibriervorrichtung
für die Feder des Wegeventils gemäß dem
Stand der Technik notwendig, wodurch an beiden stirnseitigen Endabschnitten
des fest stehenden Kolbens Ventilanschlüsse angeordnet werden
können.
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Vorzugsweise
stützen sich die Polscheibe und die beiden Spulen mittelbar über
eine Gehäusehülse am Kolben ab, und die Gehäusehülse
stützt sich über die beiden Polstücke
am Kolben ab. Dadurch ist ein einfach durch zusammenstecken montierbares
Wegeventil geschaffen, wobei die genannten Komponenten mit einer
einzigen auf dem Kolben angeordneten Mutter verspannt werden können.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform umgreift die Polscheibe
die Schieberhülse mittig, wenn die Schieberhülse
in einer Mittelposition auf dem Koben positioniert ist. Dadurch
lassen sich die Schieberhülse und die Polscheibe symmetrisch
und mit verminderter Komplexität gestalten, wobei zwischen ihnen
ein Luftspalt vorgesehen ist.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung des Wegeventils ist jeder Spule
an ihrer Innenseite eine nicht magnetische Trennhülse zugeordnet,
in die je ein Endabschnitt der Schieberhülse eintaucht.
Dadurch wird ein magnetischer Kurzschluss zwischen Polscheibe und
Polstück vermieden.
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Vorteilhafter
Weise ist jede Trennhülse stirnseitig einerseits in der
Polscheibe und anderseits im zugeordneten Polstück aufgenommen,
wobei jede Trennhülse einen Axialvorsprung des zugeordneten Polstücks
umfasst. Dadurch ist eine optimale Leitung des magnetischen Flusses
gewährleistet.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Wegeventils ist an jedem Endabschnitt der Schieberhülse
eine Feder angeordnet, die sich am jeweils zugeordneten Polstück
abstützt und die Schieberhülse in der Mittelposition
vorspannt. Dadurch ist auch bei nicht bestromten Magneten eine definierte
Grundstellung für die Schieberhülse auf dem Kolben
geschaffen.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Wegeventils sind jeweils die beiden Spulen, Polstücke,
Trennhülsen und Federn gleichförmig ausgebildet,
während die Schieberhülse, Polscheibe und Gehäusehülse
spiegelsymmetrisch ausgebildet sind. Dadurch reduziert sich die
Teilevielfalt und Teilekomplexität, wodurch der Fertigungsaufwand
(Fehlergefahr) verringert wird.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung sind Schlitze und/oder Bohrungen
in den Endabschnitten der Schieberhülse zur Vermeidung
eines Druckaufbaus vorgesehen. Dadurch wird im Anlagebereich zwischen
Schieberhülse und Kolben ein Gleitfilm ausgebildet, der
die Reibung verringert.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung sind am Innenumfang der Polscheibe
und/oder am Außenumfang der Schieberhülse Längsnuten
in Achsrichtung vorgesehen. Dadurch ist ein Druckmittelaustausch zwischen
zwei Ankerräumen möglich, und es wird ein Druckaufbau,
der der Bewegung des Ventilschiebers entgegen wirken könnte,
in den beiden Ankerräumen verhindert. Weiterhin wird durch
die Längsnuten ein Gleitfilm zwischen der Schieberhülse
und der Polscheibe ausgebildet, der ihre Reibung verringert.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung sind in den Polstücken
und in der Polscheibe Schlitze und/oder Bohrungen zur Verhinderung
von Wirbelströmen vorgesehen. Dadurch wird die Magnetkraft und
somit die Schaltgeschwindigkeit erhöht.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung ist an einem stirnseitigen Endabschnitt
des Kolbens ein Anschlussblock angeordnet, an dem Ventilanschlüsse angeordnet
sind. Bei einem derartigen Anschlussblock können die Ventilanschlüsse
an verschiedenen Seiten des Anschlussblocks in zahlreichen Varianten angeordnet
werden, wodurch das erfindungsgemäße Wegeventil
vielseitig einsetzbar ist.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Anschlussblocks
sind die Ventilanschlüsse an einer den Anschlussblock begrenzenden
Anschlussfläche angeordnet, wobei sich die Anschlussfläche
parallel oder senkrecht zur Kolbenlängsachse erstreckt. Dadurch
kann das Ventil je nach verfügbarem Bauraum senkrecht oder
waagerecht angeordnet werden.
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Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel des Anschlussblocks sind
die Ventilanschlüsse an zwei den Anschlussblock begrenzenden
Anschlussflächen angeordnet, wobei die Anschlussflächen
einander gegenüber liegend angeordnet sind und sich jeweils
parallel zur Kolbenlängsachse erstrecken. Dadurch ist eine
Inline-Lösung geschaffen, die in die betroffenen Druckmittel-Leitungen
eingebunden werden kann.
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Wenn
der Kolben mit dem Anschlussblock einstückig gebildet ist,
ergeben sich Vorteile durch dem Entfall der abzudichtenden Verbindung
zwischen Kolben und Anschlussblock.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel des Wegeventils ist an beiden
stirnseitigen Endabschnitten des Kolbens je ein Anschlussblock mit
Ventilanschlüssen angeordnet, die etwa parallel zur Kolbenlängsachse verlaufen.
Dadurch ist eine weitere Inline-Lösung geschaffen, die
in die betroffenen Druckmittel-Leitungen eingebunden werden kann.
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Bei
einem alternativ bevorzugten Ausführungsbeispiel des Wegeventils
weist der Kolben einen axial verlängerten Kolbenabschnitt
auf, wobei Anschlussbohrungen am Außenumfang des Kolbenabschnitts
in Axialrichtung versetzt münden. Damit ist eine Lösung
in Cartridge-Bauweise geschaffen.
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Im
Folgenden werden anhand der Figuren verschiede Ausführungsbeispiele
der Erfindung detailliert beschrieben. Es zeigen:
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1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Wegeventils in einer perspektivischen Ansicht;
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2 zeigt
das erste Ausführungsbeispiel des Wegeventils gemäß 1 in
einem seitlichen Schnitt;
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3 zeigt
das erste Ausführungsbeispiel des Wegeventils gemäß 1 in
einem Querschnitt;
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4 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Wegeventils in einer perspektivischen Ansicht;
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5 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Wegeventils in einer Draufsicht; und
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6 zeigt
das dritte Ausführungsbeispiel des Wegeventils gemäß 5 in
einem seitlichen Schnitt.
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1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Wegeventils 1 in einer perspektivischen Ansicht. Dabei
handelt es sich um ein 4/3-Wegeventil, das im Wesentlichen aus einem Stellabschnitt 2 und
einem Anschlussblock 4 besteht. Der Anschlussblock 4 ist
aus Metall gefertigt und hat im Wesentlichen die Form eines Quaders,
wobei an seiner (in 1) oberen Außenfläche
eine rechteckige Anschlussfläche 6 ausgebildet
ist.
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Im
mittleren Bereich der Anschlussfläche 6 sind vier
nach einem vorbestimmten Anschlussbild angeordnete Ventilanschlüsse
A, B, P, T vorgesehen.
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Der
im Wesentlichen zylinderförmige Stellabschnitt 2 ist
mit dem Anschlussblock 4 fest verbunden und hat eine Gehäusehülse 8 mit
einer kreiszylinderförmigen äußeren Mantelfläche.
An den beiden stirnseitigen Endabschnitten der Gehäusehülse 8 ist
jeweils ein Polstück 10 angeordnet, von dem in 1 jeweils
eine schmale äußere kreiszylinderförmige Mantelfläche
zu erkennen ist. Der Durchmesser des Polstücks 10 im
Bereich der kreiszylinderförmigen Mantelfläche
entspricht etwa dem der Gehäusehülse 8.
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Am
(in 1) linken Endabschnitt des 4/3-Wegeventils 1 bzw.
an seinem linken Polstück 10 ist eine Sechskantmutter 12 angeordnet,
die die beiden Polstücke 10 gegen den Anschlussblock 4 spannt,
wobei sich die Gehäusehülse 8 auf in 2 gezeigten
Gehäusehülsenabschnitten 54 der Polstücke 10 abstützt.
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2 zeigt
das erste Ausführungsbeispiel des 4/3-Wegeventils 1 gemäß 1 in
einem seitlichen zentralen Schnitt.
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Der
Anschlussblock 4 weist im Innern vier Druckmittel-Kanäle
auf, von denen gemäß 2 nur die
beiden Arbeitskanäle 15, 16 in der Schnittebene liegen.
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Der
im Wesentlichen quaderförmige Anschlussblock 4 ist
mit einem Kolben 17 einstückig gebildet, der an
der dem Stellabschnitt 2 zugewandten Seite des Anschlussblocks 4 angesetzt
ist und sich (in 2) nach links erstreckt. Der
Kolben 17 hat etwa die äußere Form eines
Kreiszylinders, und weist an seinem dem Anschlussblock 4 gegenüber
liegenden Endabschnitt einen Gewindeabschnitt 14 auf, auf
den die Sechskantmutter 12 aufgeschraubt ist.
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An
einer mittleren Position zwischen einer Innenflanke 18 der
Mutter 12 und der Anlagefläche 20 des
Anschlussblocks 4 sind am Kolben 17 drei Steuernuten 22a, 22b, 22c vorgesehen,
deren Abstand untereinander etwa der Breite der Nuten 22a, 22b, 22c entspricht.
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Innerhalb
des Kolbens 17 verlaufen parallel zu der Mittelachse 24 vier
gleichmäßig im Innern des Kolbens 24 verteilte
Druckmittelkanäle, die jeweils einem Ventilanschluss A,
B, P, T (vgl. 1) zugeordnet sind. Von den
Druckmittelkanälen liegen nur die beiden Arbeitskanäle 15, 16 in
der in 2 dargestellten Schnittebene. Diese Arbeitskanäle 15, 16 erstrecken
sich ausgehend von einem mittlern Bereich des Kolbens 17 (in 2)
nach rechts in den Anschlussblock 4, gehen dort jeweils
in gekrümmte Abschnitte über und führen
schließlich gradlinig (in 2) nach
oben zu den jeweiligen Arbeitsanschlüssen A, B.
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In
der Mitte der 3 ist der im Querschnitt kreisförmige
Kolben 17 dargestellt, in dessen Innern durch die Schnittebene
neben dem Arbeitskanal 16 auch die beiden Kanäle 66, 68 verlaufen.
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Mit
Bezug zu 2 ist zwischen den beiden Steuernuten 22a und 22b eine
radiale Querbohrung 30 im Kolben 17 vorgesehen,
die den Arbeitskanal 16 mit der äußeren
Mantelfläche des Kolbens 17 verbindet. Auf prinzipiell
vergleichbare Weise ist der in 2 obere
Arbeitskanal 15 über eine radiale Querbohrung 32 mit
der äußeren Mantelfläche des Kolben 17 verbunden,
wobei diese Querbohrung 32 zwischen der Steuernut 22b und
der Steuernut 22c angeordnet ist.
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In 3 ist
gezeigt, dass der Kanal 66 über jeweils eine nicht
gezeigte radiale Querbohrung die beiden Nuten 22a und 22c mit
dem Ventilanschluss T des Anschlussblocks 4 verbindet,
während der Kanal 68 über die radiale
Querbohrung 70 die umlaufende Nut 22b des Kolbens 17 mit
dem Ventilanschluss P des Anschlussblocks 4 verbindet.
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Wieder
mit Bezug zu 2 ist an einer mittleren Stelle
entlang der Kolbenlängsachse 24 zwischen der Innenflanke 18 der
Mutter 12 einerseits und der Anlagefläche 20 des
Anschlussblocks 4 andererseits ist eine Schieberhülse 34 auf
der Außenwandung des Kolbens 17 gleitend geführt,
wobei die Schieberhülse 34 eine ausreichende Länge
aufweist, um die drei Steuernuten 22a, 22b, 22c des
Kolbens 17 zu überdecken.
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An
der Innenumfangswandung der Schieberhülse 34 sind
drei Steuernuten 36a, 36b, 36c ausgebildet,
die etwa gleich groß wie die Steuernuten 22a, 22b, 22c sind
und einen etwa gleich großen Abstand zueinander aufweisen.
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In
der in 2 gezeigten Mittelposition der Schieberhülse 34 verschließt
ein Steg zwischen der Nut 36b und 36c die Querbohrung 32 während
ein Steg zwischen den Nuten 36a und 36b die Querbohrung 30 verschließt.
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Weiterhin
verbinden ein (in 3 gezeigter) Kanal 68 und
eine (in 3 gezeigte) radiale Querbohrung 70 den
Ventilanschluss in der gezeigten Mittelstellung der Schieberhülse 34 mit
der mittleren kolbenseitigen Steuernut 22b. Außerdem
verbindet ein (in 3 gezeigter) Kanal 66 und
zwei (nicht gezeigte) radiale Querbohrungen den Ventilanschluss
T mit den beiden kolbenseitigen Steuernuten 22a und 22c.
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In
einer mittleren Position zwischen der Innenflanke 18 der
Mutter 12 und der Anlagefläche 20 des
Anschlussblocks 4 bzw. in einer Mittelposition am Außenumfang
der Schieberhülse 34 ist eine Polscheibe 38 angeordnet,
die aus magnetisierbarem Material besteht. Sie hat die Form eines
Rings mit im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt, wobei an den
beiden Flanken jeweils eine umlaufende Nut 40 vorgesehen
ist. Die Innenumfangswandung der Polscheibe 38 liegt mit
Gleitpassung an einem mittleren Abschnitt der Außenumfangswandung
der Schieberhülse 34 an.
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Weiterhin
hat der Stellabschnitt 2 zwei Spulenwicklungen 42 eines
Doppelhubmagneten, wobei die Spulenwicklungen 42 jeweils
auf einem Spulenträger 44 aufge wickelt sind. Jeder
Spulenträger 44 hat einen kreiszylinderförmigen
Hauptabschnitt, der sich in axialer Richtung entlang der Mittelachse 24 des
Kolbens erstreckt und zwei scheibenförmige Flankenabschnitte,
die senkrecht dazu stehen.
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Die
beiden Spulenträger 44 liegen seitlich mit einem
ihre scheibenförmigen Flankenabschnitte jeweils an einer
Flanke der Polscheibe 38 an.
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Mit
ihrer Innenumfangswandung liegen die Spulenträger 44 jeweils
an einer hohlzylinderförmigen nicht magnetischen Trennhülse 46 an,
deren Länge entlang der Mittelachse 24 etwas größer
ist als die der Spulenträger 44, so dass jeweils
ein stirnseitiger Endabschnitt jeder Trennhülse 46 in
eine der Nuten 40 der Polscheibe 38 eintaucht.
An seinem jeweils anderen äußeren stirnseitigen
Endabschnitt umfasst jede Trennhülse 46 einen
kreiszylinderförmigen Trennhülsenabschnitt 50 der
jeweiligen Polscheibe 10.
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Somit
tragen die Polstücke 10 und die Polscheibe 38 die
Spulenträger 44.
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An
einer Außenumfangswandung der Polscheibe 38 und
der Spulenwicklungen 42 ist als Abdeckung die Gehäusehülse 8 angeordnet,
die ebenfalls in einer Mittelposition zwischen der Innenflanke 18 der
Sechskantmutter 12 einerseits und der Anlagefläche 20 des
Anschlussblocks 4 angeordnet ist. Die Gehäusehülse 8 erstreckt
sich dabei über eine Länge; die annähernd
dem Abstand zwischen der Innenflanke 18 und der Anlagefläche 20 entspricht.
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Die
Gehäusehülse 8 umfasst an ihren beiden äußeren
stirnseitigen Endabschnitten einen kreiszylinderförmigen
Gehäusehülsenabschnitt 54 der jeweiligen
Polscheibe 10, wobei die Gehäusehülsenabschnitte 54 eine
größeren Durchmesser haben, als die Trennhülsenabschnitte 50.
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Ein
Außenabschnitt 56 jedes Polstücks 10 hat
den gleichen Durchmesser, wie die Außenumfangswandung der
Gehäusehülse 8, der Gehäusehülsenabschnitt 54 hat
den gleichen Durchmesser, wie die Innenumfangswandung der Gehäusehülse 8 und
der Trennhülsenabschnitt 56 jedes Polstücks 10 hat
den gleichen Durchmesser wie die Innenumfangswandung der Trennhülse 46.
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Jedes
Polstück 10 hat weiterhin eine im Wesentlichen
kreiszylinderförmige Innenumfangswandung, mit der das Polstück 10 den
Kolben 17 umfasst.
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An
den Trennhülsenabschnitt 50 des Polstücks 10 schließt
sich ein Kegelstumpfabschnitt 58 an, der sich unter geradliniger
Durchmesserverringerung zum jeweiligen stirnseitigen Endabschnitt
der Schieberhülse 34 erstreckt.
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An
dem stirnseitigen Endabschnitt des Kegelstumpfabschnitts 58 bzw.
des Polstücks 10 ist eine umlaufende Ausnehmung 59 vorgesehen,
in die der jeweilige stirnseitige Endabschnitt der Schieberhülse 34 eintauchen
kann.
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Jeder
stirnseitige Endabschnitt der Schieberhülse 34 weist
drei am Umfang gleichmäßig verteilte Schlitznuten 60 auf,
von denen in 2 jeweils nur die obere Schlitznut 60 dargestellt
ist.
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Weiterhin
ist der Stellabschnitt 2 des Wegeventils 1 zur
Abdichtung mit O-Ringen 61, 62, 64 versehen.
Ein O-Ring 61 ist in einer entsprechenden Nut an der Innenumfangswandung
jedes Polstücks 10 angeordnet und dichtet das
entsprechende Polstück 10 gegen den Kolben 17 ab.
Ein O-Ring 62 ist in einer entsprechenden Nut am Trennhülsenabschnitt 56 jedes
Polstücks 10 angeordnet und dichtet das Polstück 10 gegen
die entsprechende Trennhülse 46 ab. Ein O-Ring 64 ist
in jeder Nut 40 in den beiden Flanken der Polscheibe 38 angeordnet
und dichtet diese gegen die jeweilige Trennhülse 46 ab.
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Bei
der Montage des erfindungsgemäßen 4/3-Wegeventils 1 wird
zunächst das erste Polstück 10, die erste
Trennhülse 46 und der erste Spulenträger 44 mit
der Spulenwicklung 42 auf den Kolben 17 (in 2)
nach rechts aufgeschoben. Daraufhin kann die Schieberhülse 34,
die Polscheibe 38 und die Gehäusehülse 8 aufgeschoben werden,
und schließlich werden die zweite Trennhülse 46 mit
dem Spulenträger 44 gefolgt vom zweiten abschließenden Polstück 10 montiert.
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Schließlich
werden die genannten Teile bzw. insbesondere die beiden Polstücke 10 mit
den beiden Spulenträgern 44 und mit der Polscheibe 38 durch die
Sechskantmutter 12 gegen den Anschlussblock 4 axial
verspannt.
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So
ergibt sich eine sehr einfache Montage des erfindungsgemäßen
Wegeventils 1 mit einfach aufgebauten Teilen, die alle
vom Kolben 17 getragen werden.
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3 zeigt
das erste Ausführungsbeispiel des Wegeventils gemäß 1 und 2 in
einem Querschnitt, der entlang der Linie A-A in 2 verläuft.
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In
der Mitte der 3 ist der im Querschnitt kreisförmige
Kolben 17 dargestellt, in dessen Innern neben dem Arbeitskanal 16 auch
die beiden Kanäle 66, 68 durch die Schnittebene
verlaufen. Kanal 66 verbindet über jeweils eine
nicht gezeigte radiale Querbohrung die beiden Nuten 22a und 22c mit
dem Ventilanschluss T des Anschlussblocks 4, während Kanal 68 über
die radiale Querbohrung 70 die umlaufende Nut 22b des
Kolbens 17 mit dem Ventilanschluss P des Anschlussblocks 4 verbindet.
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Wie
in 3 dargestellt hat die Polscheibe 38 an
ihrer Innenumfangswandung acht gleichmäßig verteilte
Längsnuten 74, über die zwei Ankerräume 76 (vgl. 2)
miteinander verbunden sind. Weiterhin hat die Polscheibe 38 an
ihrer Außenumfangswandung vier gleichmäßig
verteilte Leitnuten 78, die zur Vermeidung von Wirbelströmen
in der Polscheibe 38 dienen.
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Im
Folgenden wird die Funktion des erfindungsgemäßen
4/3-Wegeventils 1 beschrieben.
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In
der in 2 gezeigten Mittelstellung der Schieberhülse 34 sind
alle vier Ventilanschlüsse A, B, P, T gegen einander abgesperrt,
da die mit dem Ventilanschluss B verbundene Bohrung 32 und
die mit dem Ventilanschluss A verbundene Bohrung 30 von der
Schieberhülse 34 abgedeckt sind, während
der Ventilanschluss P über die Bohrung 70 (vgl. 3) mit
den Nuten 22b bzw. 36b verbunden ist, und der Ventilanschluss
T über zwei nicht gezeigte Bohrungen mit den beiden Nuten 22a bzw. 36a und 22c bzw. 36c verbunden
ist. Da die drei Nuten 22a, 22b, 22c bzw. 36a, 36b, 36c jeweils
durch Stege von einander getrennt sind, sind in der in 2 gezeigten
Mittelstellung der Schieberhülse 34 alle vier
Ventilanschlüsse A, B, P, T gegen einander abgesperrt.
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Die
vier Ventilanschlüsse A, B, P, T des Wegeventils lassen
sich über ein axiales Verschieben der Schieberhülse 34 aus
der Mittelstellung entlang dem Außenumfang des Kolbens 17 miteinander
verbinden. Bei einem Verschieben der Schieberhülse 34 (in 2)
z. B. nach links wird der Anschluss P über die Nut 22b und
eine Steuerkante der Nut 36b über die Querbohrung 30 mit
dem Arbeitsanschluss A verbunden, während der Ventilanschluss
B über die Bohrung 32 und über eine Steuerkante
der Nut 36c mit dem Ventilanschluss T verbunden wird.
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Das
Verschieben der Schieberhülse 34 geschieht über
Magnetkräfte, die durch geeignetes Bestromen der beiden
Spulenwicklungen 42 erzeugt werden. Dabei kann jede Spulenwicklung 42 einen Magnetfluss
entweder durch das zugeordnete Polstück 10, den
zugeordneten Abschnitt der Schieberhülse 34 und
durch die Polscheibe 38 hindurch zurück durch
die Gehäusehülse 8 oder umgekehrt erzeugen.
Dabei wird der Magnetfluss um die zugeordnete nicht leitende Trennhülse 46 herumgeführt. Gleichzeitig
werden durch die Leitnuten 78 (vgl. 3) Wirbelströme
in der Polscheibe 38 verhindert. Gleiches gilt für
die Polscheiben 10, wobei deren Leitnuten nicht dargestellt
sind.
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Durch
Bestromen der Spulenwicklung 42 wird also eine Verschiebekraft
zwischen dem zugeordneten Polstück 10 und der
zugeordneten Stirnseite der Schieberhülse 34 erzeugt.
Insbesondere wird die Schieberhülse 38 durch die
jeweilige Spule 42, 44 durch eine anziehende Kraft
so bewegt, dass der axiale Luftspalt geschlossen wird und die Schieberhülse 38 in
die Ausnehmung 59 eintaucht und so auf des Stirnseite der
Polstücks 10 aufläuft.
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Dabei
kann ein eventueller Staudruck zwischen den beiden Teilen durch
die drei am Umfang verteilten Schlitznuten 60 der Schieberhülse 34 zum zugeordneten
Ankerraum 76 entlastet werden. Die beiden Ankerräume 76 wiederum
stehen über die acht Längsnuten 74 der
Polscheibe 38 miteinander im Druckausgleich.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Wegeventil 1 stellt
die Schieberhülse 34 gleichzeitig den Anker zu den
beiden Spulen 42, 44 dar. Dadurch entfällt
ein Verbinden von z. B. Schieberkolben und Anker, wodurch sich der
Fertigungsaufwand des Wegeventils 1 reduziert.
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Die
Polstücke 10, die Spulen 42, 44 und
die Trennhülse 46 stellen jeweils zwei gleiche
Teile dar, während die Schieberhülse 34,
die Polscheibe 38 und die Gehäusehülse 8 symmetrisch
aufgebaut sind, wodurch sich der Fertigungsaufwand des erfindungsgemäßen
Wegventils 1 weiter verringert.
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Die
oben beschriebene Montage des Wegeventils 1 mit abschließendem
Verspannen aller Teile des Stellabschnitts 2 über
eine einzige Sechskantmutter 12 vereinfacht die Fertigung
des erfindungsgemäßen Wegeventils 1 zusätzlich.
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4 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
4/3-Wegeventils 101 in Cartridge-Bauweise. Dabei entspricht
der (in 4) linke Stellabschnitt 2 dem
Stellabschnitt 2 des ersten Ausführungsbeispiels,
während die vier Ventilanschlüsse am Außenumfang
bzw. an der (in 4) rechten Stirnseite eines
Kolbenabschnitts 104 angeordnet sind. Die Ventilanschlüsse
sind an verschiedenen Stellen entlang einer Längsachse 106 des
Kolbenabschnitts 104 und zusätzlich an verschiedenen Stellen
des Umfangs des Kolbenabschnitts 104 angeordnet, so dass
in 4 nur der Arbeitsanschluss B des Wegeventils 101 dargestellt
ist.
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Bei
der Montage des erfindungsgemäßen Wegeventils 101 wird
der Kolbenabschnitt 104 in eine Gehäusebohrung
eingesetzt und über einen Gewindeabschnitt 108 mit
einer (nicht gezeigten) zu steuernden hydraulischen Vorrichtung
verschraubt.
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Die
Teile des Stellabschnitts 2 werden über die Sechskantmutter 12,
die auf einen Gewindeabschnitt 114 aufgeschraubt ist, gegen
den Gewindeabschnitt 108 verspannt, wobei ein Gewindeabschnitt 114 über
einen im Innern des Stellabschnitts 2 angeordneten (nicht
dargestellten) Kolben einstückig im dem Kolbenabschnitt 104 verbunden
ist.
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5 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
4/3-Wegeventils 201 in einer Draufsicht. Das Wegeventil 201 hat
wie die vorhergehenden Ausführungsbeispiele vier Ventilanschlüsse
A, B, P und T, die auf die gleiche Weise wie die anderen Ausführungsbeispiele
geschaltet werden, wobei die Erfindung nicht auf diese Schaltung beschränkt
ist.
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Bei
dieser Inline-Variante des Wegeventils 201 wird ein Stellabschnitt 2,
der weitgehend dem des ersten Ausführungsbeispiels gemäß 2 und dem
des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß 4 entspricht,
zwischen zwei Anschlussblöcken 204a, 204b angeordnet.
Vier Schrauben 212, von denen in 5 nur die
beiden oberen zu sehen sind, sind jeweils in ein Durchgangsloch
des Anschlussblocks 204b eingesetzt, verlaufen entlang
des Gehäusehülse 8 und greifen jeweils
mit einem Gewinde in eine Gewindebohrung des Anschlussblocks 204a ein. Über
die vier Schrauben 212 wird der Stellabschnitt 2 zwischen
den beiden Anschlussblöcken 204a, 204b eingespannt.
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An
der dem Stellabschnitt 2 abgewandten Stirnflächen
der Anschlussblöcke 204a, 204b sind jeweils
zwei der insgesamt vier Ventilanschlüsse A, B, P T angeordnet,
wobei die beiden Arbeitsanschlüsse A und B (in 5)
unten und die beiden Anschlüsse P und T (in 5)
oben angeordnet sind.
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6 zeigt
einen Längsschnitt durch das dritte Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen 4/3-Wegeventils 201 gemäß 5,
wobei der Schnitt entlang der abgewinkelten Schnittlinie A-A (vgl. 5)
verläuft.
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Der
Stellabschnitt 2 mit der Gehäusehülse 8, den
beiden Polstücken 10, der Schieberhülse 34,
der Polscheibe 38, den beiden Spulenträgern 44 mit
den beiden Spulenwicklungen 42, und mit den beiden Trennhülsen 46 entspricht
dem Stellabschnitt 2 des ersten Ausführungsbeispiels
gemäß 2.
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Ein
Kolben 217 ist einstückig mit dem (in 6)
oben angeordneten Anschlussblock 204a gebildet, während
der untere Anschlussblock 204b auf den gegenüber
liegenden Endabschnitt des Kolbens 217 aufgesetzt und mit
einem O-Ring 218 abgedichtet ist.
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Im
Inneren des Kolbens 217 sind zwei Kanäle angeordnet,
die von einer mittleren Position (in 6) nach
oben verlaufen, und von denen nur der Kanal 266 dargestellt
ist, der die beiden Nuten 222a und 222c des Kolbens 217 mit
dem Ventilanschluss T verbindet.
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Weiterhin
sind im Innern des Kolbens 217 zwei Arbeitskanäle
angeordnet, die jeweils von einer mittleren Position (in 6)
nach unten verlaufen, und von denen nur der Arbeitskanal 216 dargestellt ist,
der einen Steg zwischen den Nuten 222a und 222b des
Kolbens 217 mit dem Arbeitsanschluss A verbindet.
-
Die
Funktion des 4/3-Wegeventils 201 entspricht somit der Funktion
des 4/3-Wegeventils 1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel, wobei die Ventilanschlüsse
A, B, P, T stirnseitig angeordnet sind, und somit eine Inline-Variante
des Wegeventils geschaffen ist.
-
Mit
anderen Steuernuten am Kolben und an der Schieberhülse
und mit anderen Kanälen im Kolben können auch
andere erfindungsgemäße Ventiltypen realisiert
werden, als das gezeigte 4/3-Wegeventil.
-
Offenbart
ist ein Wegeventil mit einem fest stehenden Kolben, in dem Druckmittelkanäle
angeordnet sind, und einer auf dem Kolben geführten Schieberhülse,
an deren Innenumfangswandung Steuerkanten ausgebildet sind, durch
die verschiedene Verbindungen zwischen den Druckmittelkanälen gesteuert
werden. Dabei ist die Schieberhülse gleichzeitig Anker
einer Elektromagnetanordnung. Eine Polscheibe und zu mindest eine
Spule und zumindest ein Polstück der Elektromagnetanordnung
sind mittelbar oder unmittelbar am Kolben abgestützt.
-
- 1;
101; 201
- 4/3-Wegeventil
- 2
- Stellabschnitt
- 4;
204a, 204b
- Anschlussblock
- 6
- Anschlussfläche
- 8
- Gehäusehülse
- 10
- Polstück
- 12
- Sechskantmutter
- 14;
114
- Gewindeabschnitt
- 15,
16; 216
- Arbeitskanal
- 17;
217
- Kolben
- 18
- Innenflanke
- 20
- Anlagefläche
- 22a,
22b, 22c
- Steuernut
- 24;
124
- Mittelachse
- 30;
32
- Querbohrung
- 34
- Schieberhülse
- 36a,
36b, 36c
- Steuernut
- 38
- Polscheibe
- 40
- Nut
- 42
- Spulenwicklung
- 44
- Spulenträger
- 46
- Trennhülse
- 50
- Trennhülsenabschnitt
- 54
- Gehäusehülsenabschnitt
- 56
- Außenabschnitt
- 58
- Kegelstumpfabschnitt
- 59
- Ausnehmung
- 60
- Schlitznut
- 61,
62, 64
- O-Ring
- 66,
68; 266
- Kanal
- 70
- Querbohrung
- 74
- Längsnut
- 76
- Ankerraum
- 78
- Leitnut
- 104
- Kolbenabschnitt
- 108
- Gewindeabschnitt
- 212
- Schraube
- 218
- O-Ring
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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