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Die Erfindung betrifft ein Wegeventil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Aus der
DE 39 23 743 A1 ist ein Wegeventil bekannt, welches zur Verwendung in einem landwirtschaftlichen Traktor vorgesehen ist und welches mit einer Rastvorrichtung versehen ist. Die Rastvorrichtung umfasst erste Rastkörper, welche im Ventilschieber aufgenommen sind, wobei die zugeordnete erste Rastkontur fest am Gehäuse des Wegeventils angeordnet ist.
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Aus der
DE 10 2012 208 943 A1 ist ein Wegeventil mit einer Rastvorrichtung bekannt, welche elektromagnetisch betätigbar ist. Der erste Rastkörper ist am Gehäuse angeordnet, wobei die erste Rastkontur am Ventilschieber angeordnet ist. Diese Rastvorrichtung benötigt viel Platz.
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Aus der
EP 751 302 B1 ist ein Wegeventil mit einer Rastvorrichtung bekannt, welche elektrohydraulisch betätigbar ist. Diese Rastvorrichtung ist aufwändig.
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Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Rastvorrichtung einfach und platzsparend aufgebaut ist. Das erfindungsgemäße Wegeventil kann darüber hinaus als Ersatz für das aus der
DE 39 23 743 A1 bekannte Wegeventil verwendet werden, welches zum Einsatz in einem landwirtschaftlichen Traktor vorgesehen ist. Weiter kann auf einfache Weise eine Kick-Out-Funktion realisiert werden, für die neben einer geeigneten Programmierung der Steuervorrichtung nur wenige mechanische Bauteile erforderlich sind. Wenn die Kick-Out-Funktion nicht benötigt wird, können die genannten mechanischen Bauteile problemlos weggelassen werden.
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Gemäß Anspruch 1 wird vorgeschlagen, dass ein in Richtung der Längsachse beweglicher Betätigungskörper vorgesehen ist, welcher eine zur Längsachse geneigte Keilfläche aufweist, welche mit dem wenigstens einen ersten Rastkörper bewegungsgekoppelt ist, wobei der Betätigungskörper mit der Betätigungsvorrichtung derart gekoppelt ist, dass ein bereits erfolgter Eingriff zwischen dem wenigstens einen ersten Rastkörper und einer ersten Rastkontur unter Verwendung der Betätigungsvorrichtung aufhebbar ist.
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Der wenigstens eine erste Rastkörper ist vorzugsweise eine Kugel. Die wenigstens eine erste Rastkontur ist vorzugsweise rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse ausgebildet. Vorzugsweise sind mehrere erste Rastkörper, höchst vorzugsweise drei erste Rastkörper, vorgesehen, die gleichmäßig verteilt über den Umfang der Gegenrastkontur angeordnet sind. Der Eingriff zwischen dem wenigstens einen ersten Rastkörper und der wenigstens einen ersten Rastkontur kann so ausgelegt sein, dass er durch Überschreiten einer vorgegebenen Betätigungskraft, welche in Richtung der Längsachse auf den Ventilschieber wirkt, lösbar ist. Die Keilfläche ist vorzugsweise rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse ausgebildet, wobei sie höchst vorzugsweise als Innenkegel ausgebildet ist. Die Längsachse ist vorzugsweise im Zentrum des Ventilschiebers angeordnet, wobei der Ventilschieber höchst vorzugsweise im Wesentlichen rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse ausgebildet ist. Der Betätigungskörper ist vorzugsweise rotationsymmetrisch bezüglich der Längsachse ausgebildet. Die Betätigungskraft der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung ist vorzugsweise stetig verstellbar, wobei sie höchst vorzugsweise im Wesentlichen proportional zu einer Steuerspannung bzw. zu einem Steuerstrom ist. Vorzugsweise beaufschlagt die Betätigungsvorrichtung den Betätigungskörper dauerhaft mit einer Betätigungskraft, welche nur kurzzeitig aufgehoben wird, um eine bereits erfolgte Rastung aufzuheben.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Betätigungsvorrichtung ein Polrohr umfasst, welches fest mit dem Gehäuse verbunden ist, wobei eine Spule um das Polrohr herum angeordnet und fest mit diesem verbunden ist, wobei der wenigstens eine erste Rastkörper, die wenigstens eine erste Rastkontur und der Betätigungskörper innerhalb des Polrohrs angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich eine besonders platzsparende Betätigungsvorrichtung. Darüber hinaus kann das Wegeventil besonders einfach gegen Austritt von Druckfluid abgedichtet werden. Vorzugsweise besteht das Polrohr abseits eines Flussunterbrechungsabschnitts aus einem magnetisch leitenden Material. Vorzugsweise begrenzt das Polrohr zumindest abschnittsweise einen Innenraum des Wegeventils, der fluiddicht verschlossen ist. Das Polrohr und das Gehäuse sind vorzugsweise gesondert voneinander ausgebildet, damit sie einfach herstellbar sind. Es ist aber denkbar, das Polrohr und das Gehäuse einstückig auszuführen. Die Spule kann lösbar oder unlösbar mit dem Polrohr verbunden sein.
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Es kann vorgesehen sein, dass innerhalb des Polrohrs ein in Richtung der Längsachse beweglicher Anker angeordnet ist, welcher mit dem Betätigungskörper derart gekoppelt ist, dass ein bereits erfolgter Eingriff zwischen dem wenigstens einen ersten Rastkörper und einer ersten Rastkontur mittels der Betätigungsvorrichtung aufhebbar ist. Auf den Anker kann durch Strombeaufschlagung der Spule eine magnetische Kraft ausgeübt werden. Die Kopplung zwischen dem Anker und dem Betätigungskörper kann auf besonders einfache Weise hergestellt werden. Vorzugsweise wird die Magnetkraft durch formschlüssige Mitnahme auf den Betätigungskörper übertragen. Der Anker besteht vorzugsweise aus einem magnetisch leitenden Material.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Anker in Richtung der Längsachse relativ zum Ventilschieber und relativ zum Gehäuse beweglich ist. Vorzugsweise ist der Anker nicht mit dem Ventilschieber bewegungsgekoppelt, so dass eine Bewegung des Ventilschiebers die Bewegung des Ankers im Wesentlichen nicht beeinflusst.
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Es kann vorgesehen sein, dass sich der Ventilschieber in das Polrohr hinein erstreckt, wobei die wenigstens eine erste Rastkontur unmittelbar am Ventilschieber angeordnet ist. Hierdurch kann auf besonders einfache Weise ein definierter Bezug zwischen der Lage der ersten Rastkonturen und der Lage der betreffenden Steuerstellungen des Wegeventils hergestellt werden. Der Ventilschieber ist vorzugsweise einstückig ausgebildet. Es ist aber auch denkbar, dass der Ventilschieber zwei Teile umfasst, welche im Bereich der Verbindungsstelle zwischen dem Gehäuse und dem Polrohr fest miteinander verbunden sind.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Anker ringartig um den Ventilschieber herum angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich ein besonders platzsparendes Wegeventil. Der Anker ist vorzugsweise rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse ausgebildet.
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Es kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Ventilschieber und dem Anker ein Flussunterbrechungskörper angeordnet ist, welcher aus einem magnetisch nicht leitenden Material besteht. Der Ventilschieber besteht vorzugsweise aus Stahl, so dass er magnetisch leitend ist. Durch den Flussunterbrechungskörper wird einerseits erreicht, dass sich der magnetische Fluss im Polrohr und im Anker konzentriert, wobei ein Streufluss im Ventilschieber minimiert wird. Weiter wird vermieden, dass der Anker durch Magnetkräfte am Ventilschieber anhaftet. Der Flussunterbrechungskörper ist vorzugsweise rohrartig ausgebildet, wobei er den Ventilschieber ringartig umgibt. Der Flussunterbrechungskörper ist vorzugsweise rotationsymmetrisch bezüglich der Längsachse ausgebildet. Der Flussunterbrechungskörper ist vorzugsweise gesondert vom Anker und vom Betätigungskörper ausgebildet. Der Flussunterbrechungskörper erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Länge des Ankers und gewünschtenfalls darüber hinaus.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Flussunterbrechungskörper in Richtung der Längsachse beweglich ist, wobei er mit dem Anker bewegungsgekoppelt ist. Der Flussunterbrechungskörper ist vorzugsweise relativ zum Gehäuse als auch relativ zum Ventilschieber beweglich. Vorzugsweise liegt der Anker in Richtung der Längsachse unmittelbar an dem Flussunterbrechungskörper an. Damit kann die Magnetkraft des Ankers über den Flussunterbrechungskörper auf den Betätigungskörper übertragen werden. Vorzugsweise ist zwischen dem Flussunterbrechungskörper und dem Ventilschieber ein geringes Spiel vorgesehen.
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Es kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine erste Rastkörper in einem gesonderten Halteteil aufgenommen ist, welches zwischen dem Gehäuse und dem Polrohr gehalten ist. Hierdurch vereinfacht sich die Herstellung des Wegeventils. Insbesondere ist der Haltedurchbruch für den wenigstens einen ersten Rastkörper einfach herstellbar.
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Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein zweiter Rastkörper vorgesehen ist, welcher quer zur Längsachse beweglich ist, wobei er relativ zum Gehäuse oder relativ zum Ventilschieber in Richtung der Längsachse formschlüssig gehalten ist, wobei wenigstens eine zweite Rastkontur in Richtung der Längsachse fest mit dem Ventilschieber oder fest mit dem Gehäuse verbunden ist, wobei jede zweite Rastkontur mit dem wenigstens einen zweiten Rastkörper derart in Eingriff bringbar ist, dass der Ventilschieber jeweils in einer zugeordneten zweiten Raststellung gehalten wird, wobei keine Kopplung zwischen der Betätigungsvorrichtung und dem wenigstens einen zweiten Rastkörper vorhanden ist. Hierdurch werden weitere Raststellungen bereitgestellt, deren Rastfunktion unabhängig vom Zustand der Betätigungsvorrichtung ist. Vorzugsweise sind die zweiten Rastkonturen fest mit dem Gehäuse verbunden.
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Es kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine zweite Rastkontur unmittelbar am Halteteil angeordnet ist. Der wenigstens eine zweite Rastkörper ist vorzugsweise im Ventilschieber angeordnet. Ein derartiges Wegeventil ist einfach herstellbar und besonders platzsparend.
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Es kann wenigstens ein Stellungserfassungsmittel vorgesehen sein, mit dem die Relativstellung zwischen dem Ventilschieber und dem Gehäuse messbar ist. Vorzugsweise umfasst das Stellungserfassungsmittel eine Schaltvorrichtung, wobei für jede erste Raststellung eine Schaltkontur vorgesehen ist, welche fest mit dem Ventilschieber verbunden ist und mit welcher die Schaltvorrichtung betätigbar ist. Bei der Schaltvorrichtung kann es sich um einen mechanischen Schalter oder einen kapazitiven oder einen induktiven Näherungsschalter handeln. Es ist aber auch denkbar, dass das Stellungserfassungsmittel den Bewegungsweg des Ventilschiebers kontinuierlich misst.
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Es kann ein Drucksensor vorgesehen sein, mit dem ein Lastdruck an dem Wegeventil messbar ist, wobei eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, an welche die Betätigungsvorrichtung und der Drucksensor angeschlossen sind, wobei die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, einen bereits erfolgten Eingriff zwischen dem wenigstens einen ersten Rastkörper und einer ersten Rastkontur unter Verwendung der Betätigungsvorrichtung aufzuheben, wenn der genannte Lastdruck einen vorgegebenen Wert übersteigt. Hierdurch kann auf einfache Weise eine Kick-Out-Funktion realisiert werden, bei der die Rastung selbsttätig gelöst wird, wenn der an das Wegeventil angeschlossene Aktuator gegen einen Anschlag oder in eine Endstellung fährt. Der Ventilschieber wird dann vorzugsweise durch eine Rückstellfeder in eine Steuerstellung bewegt, in welcher sich der Aktuator nicht mehr bewegt.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen Schaltplan einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wegeventils;
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2 einen Längsschnitt des Wegeventils nach 1;
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3 einen Schaltplan einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wegeventils; und
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4 einen Längsschnitt des Wegeventils nach 3.
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1 zeigt einen Schaltplan einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wegeventils 10. Das Wegeventil 10 ist beispielsweise für die Verwendung in einem Ventilblock eines landwirtschaftlichen Traktors vorgesehen, wobei es Bestandteil eines offenen Hydraulikkreises ist. Dementsprechend wird Druckfluid von einer Pumpe 120 aus einem Tank 121 angesaugt und unter Druck zum Wegeventil 10 gefördert. Bei dem Druckfluid handelt es sich vorzugsweise um eine Flüssigkeit und höchst vorzugsweise um Hydrauliköl. An den ersten und den zweiten Arbeitsanschluss 13; 14 des Wegeventils 10 ist ein (nicht dargestellter) Aktuator angeschlossen, der beispielsweise als Hydraulikzylinder ausgebildet ist und dessen Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit mit dem Wegeventil 10 eingestellt werden kann. Hierfür hat das Wegeventil 10 insgesamt vier Schaltstellungen 31; 32; 33; 34. In der ersten Schaltstellung 31 sind der erste und der zweite Arbeitsanschluss 13; 14 gesperrt, so dass der genannte Aktuator unbeweglich hydraulisch eingespannt ist. Mittels der Rückstellfedern 35 wird das Wegeventil 10 in die erste Schaltstellung 31 vorgespannt. Die Pumpe 120, die vorzugsweise ein verstellbares Verdrängungsvolumen aufweist, fördert gegen einen geschlossenen Schieber. Die Verbindungsleitung 15 ist zum Tank 121 hin druckentlastet. Hierbei ist anzumerken, dass alle Tanksymbole in 1 denselben Tank 121 bezeichnen.
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In der zweiten Schaltstellung 32 fördert die Pumpe 120 das Druckfluid zum ersten Arbeitsanschluss 13, wobei das vom Aktuator zum zweiten Arbeitsanschluss 14 zurückströmende Druckfluid in den Tank 121 fließt. In der dritten Schaltstellung 33 fördert die Pumpe 120 das Druckfluid zum zweiten Arbeitsanschluss 14, wobei das vom Aktuator zum ersten Arbeitsanschluss 13 zurückströmende Druckfluid in den Tank 121 fließt. Sowohl in der zweiten als auch in der dritten Schaltstellung 32; 33 wird das Druckfluid ausgehend von der Pumpe 120 über eine optionale Druckwaage 124, weiter über ein optionales Rückschlagventil 125, weiter über eine stetig verstellbare Blende 12 und weiter über eine Verbindungsleitung 15 geleitet. Die stetig verstellbare Blende 12 wird vom Ventilschieber (Nr. 30 in 2) des Wegeventils 10 gebildet, wobei deren freier Querschnitt die Bewegungsgeschwindigkeit des an das Wegeventil 10 angeschlossenen Aktuators bestimmt. Mittels der Druckwaage 124 wird das Druckgefälle an der Blende 12 auf einen vorgegebenen Wert eingeregelt. Die Druckwaage 124 ist in Öffnungsrichtung vom Druck in der Verbindungsleitung 15 und von einer vorgespannten Feder beaufschlagt, wobei sie in Schließrichtung vom Druck zwischen der Blende 12 und der Druckwaage 124 beaufschlagt ist. Bei der ersten Ausführungsform wird der Druck in der Verbindungsleitung 15, welcher gleich dem Lastdruck am Aktuator ist, mittels eines Drucksensors 122 gemessen, welcher an eine Steuervorrichtung 123 angeschlossen ist. Das Rückschlagventil lässt ausschließlich einen Volumenstrom von der Pumpe 121 zum Aktuator hin zu. Die vierte Schaltstellung 34 ist eine Freigangstellung, in der der erste und der zweite Arbeitsanschluss 13; 14 mit dem Tank 121 verbunden sind, so dass sich der Aktuator frei bewegen kann.
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Das Wegeventil 10 gemäß der ersten Ausführungsform hat zwei erste Rastellungen 50 und eine zweite Raststellung 60. Die beiden ersten Raststellungen 50 sind der zweiten und der dritten Schaltstellung 32; 33 zugeordnet, wobei der Ventilschieber jeweils bei einem vorgegebenen Öffnungsquerschnitt der Blende 12 einrastet, beispielsweise beim maximalen Öffnungsquerschnitt. Die zweite Raststellung 60 ist der vierten Schaltstellung 34 zugeordnet. Die ersten Raststellungen 50 sind unter Verwendung einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung 70 entriegelbar, welche an die Steuervorrichtung 123 angeschlossen ist. Die zweite Raststellung 60 ist entriegelbar, indem eine vorgegebene Betätigungskraft am Ventilschieber überschritten wird. Die genannte Betätigungskraft kann wahlweise per Hand, hydraulisch, elektrohydraulisch oder elektromagnetisch aufgebracht werden.
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2 zeigt einen Längsschnitt des Wegeventils 10 nach 1. Der Ventilschieber 30 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse 11 ausgebildet, wobei er in einer fluiddicht angepassten Bohrung im Gehäuse 20 in Richtung der Längsachse 11 beweglich aufgenommen ist. An dem Ventilschieber 30 sind insbesondere Feinsteuerkerben angebracht, welche die stetig verstellbare Blende 12 definieren. Die übrigen fluidischen Verbindungen, welche mit dem Ventilschieber 30 gesteuert werden, können entsprechend dem gewünschten Verwendungszweck des Wegeventils 10 frei gewählt werden, so dass diesbezügliche Erläuterungen nicht angezeigt sind.
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In das Gehäuse 20 ist ein gesondertes Polrohr 73 eingeschraubt, welches aus einem magnetisch leitenden Material, beispielsweise aus Stahl besteht. Das Polrohr 73 ist im Wesentlichen rotationsymmetrisch bezüglich der Längsachse 11 ausgebildet, wobei es an beiden Enden offen ist. Das Polrohr 73 hat einen kreisringförmig um die Längsachse 11 umlaufenden Flussunterbrechungsabschnitt 74, der aus einem magnetisch nicht leitenden Material, beispielsweise Kupfer bestehen kann. Es ist aber auch denkbar, dass das Polrohr 73 im Bereich des Flussunterbrechungsabschnitts 74 so dünn ausgebildet ist, dass das Material des Polrohrs 73 bei den dort im Betrieb auftretenden magnetischen Feldstärken in Sättigung gerät.
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Zwischen dem Polrohr 73 und dem Gehäuse 20 ist ein gesondertes Halteteil 100 fest eingespannt, welches in erster Linie der vereinfachten Herstellung des Wegeventils 10 dient. Weiter kann für das Gehäuse 20 ein Werkstoff geringerer Härte gewählt werden. Es ist auch denkbar, das Halteteil 100 einstückig mit dem Gehäuse 20 oder mit dem Polrohr 72 auszubilden. In dem Halteteil 100 sind vorliegend insgesamt drei erste Rastkörper 52 aufgenommen, welche als Kugeln ausgebildet sind, wobei sie gleichmäßig verteilt um die Längsachse 11 herum angeordnet sind. In dem Halteteil 100 ist für jeden ersten Rastkörper 52 ein kreisrunder Haltedurchbruch vorgesehen, der das Halteteil 100 senkrecht zur Längsachse 11 durchsetzt. Die ersten Rastkörper 52 sind somit relativ zum Gehäuse 20 in Richtung der Längsachse 11 formschlüssig gehalten, wobei sie quer zur Längsachse 11 beweglich sind.
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Der Ventilschieber 30 durchsetzt das Halteteil 100 in Richtung der Längsachse 11, wobei dort zwei erste Rastkonturen 53 unmittelbar am Ventilschieber 30 vorgesehen sind, welche den beiden ersten Raststellungen zugeordnet sind. Der Ventilschieber 30 hat in diesem Bereich eine bezüglich der Längsachse 11 kreiszylindrische Außenumfangsfläche, wobei die ersten Rastkonturen 53 jeweils als kreisringförmig um die Längsachse 11 umlaufende Nuten ausgebildet sind. Deren Nutquerschnittsform ist beispielsweise trapezförmig ausgebildet, so dass die ersten Rastkörper 52 durch Bewegung des Ventilschiebers 30 in Richtung der Längsachse 11 aus den ersten Rastkonturen 53 ausgehoben werden können, soweit diese Bewegung durch den Betätigungskörper 80 nicht behindert wird.
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Der Betätigungskörper 80 ist als gesondertes Bauteil ausgebildet, welches vorliegend rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse 11 ausgebildet ist. Er ist im Polrohr 73 in Richtung der Längsachse 11 beweglich aufgenommen, wobei er sowohl relativ zum Gehäuse 20 als auch relativ zum Ventilschieber 30 beweglich ist. Der Ventilschieber 30 durchsetzt den Betätigungskörper 80 in Richtung der Längsachse 11. Der Betätigungskörper 80 hat an dem den ersten Rastkörpern 52 zugewandten Ende eine zur Längsachse 11 geneigte Keilfläche 81, welche vorliegend als Innenkreiskegel ausgebildet ist, dessen Durchmesser zu den ersten Rastkörpern 52 hin zunimmt. Der Betätigungskörper 80 wird vorliegend von einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung 70 in Richtung der ersten Rastkörper 52 gedrückt, so dass diese durch die Keilfläche 81 wiederum gegen den Ventilschieber 30 gedrückt werden. Wenn die ersten Rastkörper 52 in eine der ersten Rastkonturen 53 eingerastet sind, können sie gegen die Kraft der Betätigungsvorrichtung 70 durch Bewegung des Ventilschiebers 30 nur unter Überwindung einer Rastkraft aus der betreffenden Rastkontur 63 herausgedrückt werden. Wenn die entsprechende Betätigungskraft der Betätigungsvorrichtung 70 aufgehoben ist, lässt sich der Ventilschieber 30 mit geringem Widerstand verschieben, selbst wenn die ersten Rastkörper 52 in eine erste Rastkontur 53 eingreifen. Dann werden die ersten Rastkörper 52 durch Bewegung des Ventilschiebers 30 nach radial außen gedrückt, wodurch sich der Betätigungskörper 80 in 2 nach rechts bewegt.
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Bei der Ausführungsform nach 2 wirkt die elektromagnetische Kraft der Betätigungsvorrichtung 70 unmittelbar auf den Betätigungskörper 80. Es ist aber auch denkbar, dass der Betätigungskörper 80 von einer vorgespannten Feder in Richtung der ersten Rastkörper 52 gedrückt wird, wobei die elektromagnetische Kraft der Betätigungsvorrichtung 70 der Federkraft entgegen wirkt. Der Anker 72 ist dabei vorzugsweise zwischen der genannten Feder und dem Betätigungskörper 80 eingespannt.
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Die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 70 umfasst eine Spule 71, welche außen um das Polrohr 73 angeordnet ist, wobei sie fest mit diesem verbunden ist. Die Spule 71 kann als gesondertes Bauteil ausgebildet sein, welches lösbar mit dem Polrohr 73 verbunden ist. Es ist aber auch denkbar, dass die Spule 71 untrennbar mit dem Polrohr 73 vergossen ist. Die Spule 71 ist von einem Spulengehäuse 75, einer Polscheibe 76 und dem Polrohr 73 derart umgeben, dass der durch die Spule 71 hervorgerufene magnetische Fluss in diesen Teilen konzentriert ist. Die genannten Teile bestehen hierfür aus magnetisch leitendem Material. Der bereits angesprochene Flussunterbrechungsabschnitt 74 drängt den magnetischen Fluss aus dem Polrohr 73 in den Anker 72, der ebenfalls aus magnetisch leitendem Material besteht. Der Anker 72 ist in Richtung der Längsachse 11 beweglich im Polrohr 73 aufgenommen, wobei er den Ventilschieber 30 ringförmig umgibt. Der Anker 72 ist vorzugsweise rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse 11 ausgebildet. Hierbei ist anzumerken, das in 2 die beiden Endstellungen des Ankers 72 dargestellt sind. Oberhalb der Längsachse 11 ist die Stellung des Ankers 72 dargestellt, die vorliegt, wenn die Spule 71 nicht bestromt ist. Unterhalb der Längsachse 11 ist die bestromte Stellung des Ankers 72 dargestellt. In dieser Stellung ist der Luftspalt 77 zwischen Anker 72 und Polrohr 73 am kleinsten, so dass eine Strombeaufschlagung der Spule 71 eine Kraft auf den Anker 72 bewirkt, welche auf den Betätigungskörper 80 zu gerichtet ist. Die Spule 71 ist mit einer Anschlussbuchse 78 elektrisch verbunden, welche durch das Spulengehäuse 75 nach außen ragt.
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Zwischen dem Anker 72 und dem Ventilschieber 30 ist ein Flussunterbrechungskörper 90 angeordnet, welcher aus einem magnetisch nicht leitenden Material besteht. Dieser soll den magnetischen Streufluss minimieren, der sich über den Ventilschieber 30 ausbreitet, der aus ferromagnetischem Stahl besteht. Es versteht sich, dass ein Ventilschieber 30 aus magnetisch nichtleitendem Material in dieser Hinsicht optimal wäre. Im Hinblick auf die in einem Hydraulikventil auftretenden Beanspruchungen ist jedoch ein Ventilschieber 30 aus Stahl dennoch bevorzugt.
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Der Flussunterbrechungskörper 90 ist in Form eines kreiszylindrischen Rohres ausgebildet, welches an seiner Außenumfangsfläche mit einem ringförmig umlaufenden Vorsprung versehen ist, an welchem der Anker 72 in Richtung der Längsachse 11 formschlüssig abgestützt ist. Weiter liegt der Flussunterbrechungskörper 90 stirnseitig am Betätigungskörper 80 an, so dass die Magnetkraft des Ankers 72 über den Flussunterbrechungskörper 90 auf den Betätigungskörper 80 übertragen wird.
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Der Ventilschieber 30 durchsetzt das Polrohr 73 über seine gesamte Länge, wobei er aus diesem herausragt. Außerhalb des Polrohrs 73 wird der Ventilschieber 30 abschnittsweise von einer Rückstellfeder 35 umgeben, die vorliegend als Schraubenfeder ausgebildet ist. Die Rückstellfeder 35 ist zwischen zwei gesonderten Federtellern 36 angespannt, die in Richtung der Längsachse 11 in entgegengesetzte Richtungen jeweils am Ventilschieber 30 und mittelbar am Gehäuse 20 abgestützt sind. In der ersten Steuerstellung, welche durch die Rückstellfeder 35 eingestellt wird, sind jeweils beide Abstützungen wirksam. In den übrigen Stellungen des Ventilschiebers 30 ist an jedem Federteller 36 nur eine der beiden möglichen Abstützungen wirksam. Die Rückstellfeder 35 ist von einem gesonderten Federgehäuse 37 umgeben, welches fest mit dem Polrohr 73 verbunden ist. Die Lage des Federgehäuses 37 in Richtung der Längsachse 11 ist dabei minimal verstellbar, um die Rückstellfeder 35 spielfrei einzustellen. Der erste Innenraum, in dem die Rückstellfeder 35 aufgenommen ist, ist vorzugsweise zur Umgebung hin belüftet. Der zweite Innenraum, in dem der Anker 72 aufgenommen ist und der gegenüber dem ersten Innenraum abgedichtet ist, ist vorzugsweise zum Tank hin druckentlastet. Es versteht sich, dass die Betätigungsvorrichtung auch in anderen Bauformen ausgeführt sein kann: Statt eines Tauchankers könnte beispielsweise auch ein Flachanker eingesetzt werden.
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Vorliegend sind insgesamt drei zweite Rastkörper 62 vorgesehen, die im Ventilschieber 30 aufgenommen sind, wobei sie quer zur Längsachse 11 beweglich sind, wobei sie in Richtung der Längsachse 11 formschlüssig im Ventilschieber 30 gehalten sind. Die zugeordnete zweite Rastkontur 63 ist innen am Halteteil 100 angeordnet. Durch diese Rastung soll der Ventilschieber 30 in der vierten Steuerstellung gehalten werden. Diese Rastung wird nicht von der Betätigungsvorrichtung 70 beeinflusst. Vielmehr ist im Ventilschieber 30 eine vorgespannte Rastfeder 65 aufgenommen, deren Federkraft über mehrere kugelförmige Kopplungskörper 64 auf den zweiten Rastkörper 62 übertragen wird. Die entsprechende Rastung kann gelöst werden, indem der Ventilschieber 30 mit einer genügend großen Kraft in Richtung der Längsachse 11 beaufschlagt wird.
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3 zeigt einen Schaltplan einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wegeventils 10'. Die zweite Ausführungsform ist bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede identisch zur ersten Ausführungsform ausgebildet, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zu 1 und 2 verwiesen wird. Dabei sind in den 1 bis 4 gleiche bzw. sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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Bei der zweiten Ausführungsform wurden einige Vereinfachungen vorgenommen, die in erster Linie der Kosteneinsparung dienen. Zum Einen wurden die zweiten Rastkörper und alle zugeordneten Konstruktionselemente weggelassen, wobei stattdessen eine zusätzliche erste Rastkontur 53' eingeführt wurde, welche den Ventilschieber 30 in der vierten Steuerstellung 34 einrastet. Weiter wurde der Drucksensor weggelassen. Dieser dient bei der ersten Ausführungsform unter anderem zur Realisierung einer Kick-Out-Funktion, bei welcher die Rastung gelöst wird, wenn der mit dem Drucksensor gemessene Lastdruck einen vorgegebenen Wert überschreitet. Die Rastung wird hierdurch beispielsweise dann gelöst, wenn der Aktuator gegen einen festen Anschlag oder in seine Endlage fährt. In der Folge wird der Ventilschieber von der Rückstellfeder in der ersten Steuerstellung bewegt, in welcher sich der Aktuator nicht mehr bewegt.
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Bei der zweiten Ausführungsform sind an dem Wegeventil 10' mehrere Schaltkonturen 112 vorgesehen, mit denen ein Schaltmittel 111 betätigbar ist. Das Schaltmittel 111 befindet sich vorliegend im elektrisch geöffneten Zustand, wenn sich das Wegeventil 10' in der zweiten oder der dritten Steuerstellung 32; 33 befindet. Es befindet sich im elektrisch geschlossenen Zustand, wenn sich das Wegeventil 10' in der ersten oder der vierten Steuerstellung 31; 34 befindet. Es versteht sich, dass die Polung des Schaltmittels 111 auch umgekehrt gewählt werden kann. Anstelle des Schaltmittels 111 kann auch ein Wegsensor eingesetzt werden. Die Steuervorrichtung 123 kann somit das Rastverhalten entsprechend der vorliegenden Steuerstellung differenzieren. Dabei kann daran gedacht sein, dass die Rastung in der zweiten und der dritten Steuerstellung nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne gelöst wird. In der vierten Steuerstellung soll die Rastung dagegen dauerhaft wirksam sein, wobei die Rastkraft so niedrig eingestellt sein soll, dass die Rastung durch Kraftbeaufschlagung des Ventilschiebers in Richtung der Längsachse lösbar ist.
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Anzumerken ist weiter, dass die Rastung vorzugsweise immer dann deaktiviert wird, wenn das Fahrzeug bzw. die Anlage, in der das Wegeventil eingebaut ist, ausgehend von einem deaktivierten Zustand in den aktiven Zustand geschaltet wird. Man spricht diesbezüglich auch von einer Neutralsicherung, welche beispielsweise bei landwirtschaftlichen Traktoren aus Sicherheitsgründen in manchen Modellen anzutreffen ist.
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4 zeigt einen Längsschnitt des Wegeventils 10' nach 3. Das Schaltmittel 111 ist in einem gesonderten Schaltgehäuse 113 aufgenommen, welches an dem Polrohr 73 befestigt ist, wobei es vom Federgehäuse 37 umgeben ist. Das Schaltmittel 111 ist vorliegend als mechanischer Schalter ausgebildet, welcher mit einer Schaltzunge der Schaltkontur 112 folgt. Die Schaltkontur 112 ist unmittelbar am Ventilschieber 30 angeordnet, wobei sie in Form zweier ringförmig um den Ventilschieber 30 umlaufenden Nuten ausgebildet ist, die so angeordnet sind, dass das Schaltmittel 111 in den elektrisch geschlossenen Zustand schaltet, wenn sich die Schaltzungen innerhalb der genannten Nuten befinden. Wenn die Schaltzungen die kreiszylindrische Außenumfangsfläche des Ventilschiebers 30 berühren, ist das Schaltmittel 111 im elektrisch offenen Zustand. Es versteht sich, dass die Polung des Schaltmittels 111 auch umgekehrt gewählt werden kann. Das Schaltmittel 111 ist mit einer Anschlussbuchse 114 elektrisch verbunden, welche durch das Federgehäuse 37 nach außen ragt. Anzumerken ist, dass sich das Schaltmittel 111 in der ersten und in der vierten Steuerstellung im gleichen Schaltzustand befindet. In der ersten Steuerstellung wird aber dennoch keine Rastung aktiv, da keine entsprechende erste Rastkontur vorgesehen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Wegeventil (erste Ausführungsform)
- 10'
- Wegeventil (zweite Ausführungsform)
- 11
- Längsachse
- 12
- stetig verstellbare Blende
- 13
- erster Arbeitsanschluss
- 14
- zweiter Arbeitsanschluss
- 15
- Verbindungsleitung
- 20
- Gehäuse
- 30
- Ventilschieber
- 31
- erste Steuerstellung
- 32
- zweite Steuerstellung
- 33
- dritte Steuerstellung
- 34
- vierte Steuerstellung
- 35
- Rückstellfeder
- 36
- Federteller
- 37
- Federgehäuse
- 50
- erste Raststellung
- 52
- erster Rastkörper
- 53
- erste Rastkontur
- 53'
- zusätzliche erste Rastkontur der zweiten Ausführungsform
- 60
- zweite Raststellung
- 62
- zweiter Rastkörper
- 63
- zweite Rastkontur
- 64
- Kopplungskörper
- 65
- Rastfeder
- 70
- Betätigungsvorrichtung
- 71
- Spule
- 72
- Anker
- 73
- Polrohr
- 74
- Flussunterbrechungsabschnitt
- 75
- Spulengehäuse
- 76
- Polscheibe
- 77
- Luftspalt
- 78
- Anschlussbuchse
- 80
- Betätigungskörper
- 81
- Keilfläche
- 82
- Haltedurchbruch
- 90
- Flussunterbrechungskörper
- 100
- Halteteil
- 110
- Stellungserfassungsmittel
- 111
- Schaltmittel
- 112
- Schaltkontur
- 113
- Schaltgehäuse
- 114
- Anschlussbuchse
- 120
- Pumpe
- 121
- Tank
- 122
- Drucksensor
- 123
- Steuervorrichtung
- 124
- Druckwaage
- 125
- Rückschlagventil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3923743 A1 [0002, 0005]
- DE 102012208943 A1 [0003]
- EP 751302 B1 [0004]
