DE19522187A1 - Fluidsteuerventil - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fluidsteuerventil (Fluidregelventil) zum Steuern der Strömungsgeschwindigkeit oder des Druckes eines Fluids.

Unter den Fluidsteuerventilen ist ein hydraulisches Druck­ steuerventil zum Steuern eines hydraulischen Druckes be­ kannt, welches beispielsweise in der vorläufigen Veröffent­ lichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 3-121386 be­ schrieben ist.

Dieses bekannte hydraulische Drucksteuerventil weist einen Plunger(kolben) auf, welcher auch als Ventil-Schieber wirkt. Der Plungerkolben ist in einem mit einem Solenoiden ausge­ bildeten stationären Gehäuse verschiebbar. Das stationäre Gehäuse ist mit einem Einlaß-Seitenkanal und einem Auslaß- Seitenkanal versehen. Der Plungerkolben ist mit einem Einschnitt-Bereich (d. h. mit einem Steuerventilbereich) aus­ gebildet, um eine Verbindung zwischen dem Einlaß- und dem Auslaß-Seitenkanal zu schaffen oder zu blockieren. Der Plungerkolben wird durch die Vorspannung einer Feder in eine Richtung gedrückt, so daß die oben genannte Verbindung blockiert wird. Andererseits wird der Plungerkolben durch den Solenoiden in eine Position bewegt, in der die oben be­ schriebene Verbindung erzielt wird. Zusätzlich wird der Plungerkolben zu einer die oben beschriebene Verbindung blockierenden Position durch den Auslaßseitendruck bewegt.

Jedoch ist es bei dem oben beschriebenen, bekannten hydrau­ lischen Drucksteuerventil erforderlich, ein vorgegebenes Spiel bzw. einen vorgegebenen Freiraum zwischen den einander gegenüberliegenden Umfangsflächen des Plungerkolbens und einer den Plungerkolben gleitend aufnehmenden Aufnahmeöff­ nung im stationären Gehäuse auszubilden, so daß der Plunger­ kolben (d. h. der Ventilschieber) gleichmäßig gleiten kann.

Hieraus entsteht das Problem, daß der Plungerkolben exzent­ risch in der Aufnahmeöffnung verlaufen kann. Folglich wirken die radialen Anziehungskräfte des Solenoiden unsymmetrisch, so daß der Plungerkolben durch eine Querkraft angetrieben wird, wodurch die Hysteresis beim Betrieb des hydraulischen Steuerventils ansteigt. Der Plungerkolben kann aufgrund seiner Neigung bzw. Schräglage an der Aufnahmeöffnung hängen bleiben bzw. anstoßen und somit nicht mehr gleichförmig bzw. gleichmäßig gleiten.

Zudem ist der Steuerventilbereich bei dem bekannten hydrau­ lischen Drucksteuerventil in einem Umfangsbereich des Plun­ gers mit großem Durchmesser ausgebildet. Hieraus resultiert das Problem, daß die Leckfluidmenge groß ist.

Des weiteren besteht bei dem bekannten hydraulischen Druck­ steuerventil der Ausschnittbereich (d. h. der Steuerventil­ bereich), welcher eine Verbindung zwischen dem Einlaß- und Auslaß-Seitenkanal schafft oder blockiert, aus einer in der Umfangsfläche des Plungerkolbens ausgebildeten rechteckigen Nut. Eine derartige rechteckige Nut kann während der Erre­ gungszeit des Solenoiden einen Teil eines magnetischen Weges bilden und eine axiale Anziehungskraft bewirken, welche einen negativen Einfluß auf die hydraulischen Drucksteuer­ eigenschaften ausübt. Um dies zu vermeiden ist es erforder­ lich die Axiallänge des Plungerkolbens zu vergrößern, so daß die rechteckige Nut an einer Stelle im Abstand vom magneti­ schen Weg ausgebildet werden kann. Hieraus ergeben sich die folgenden Probleme.

• 1. Die Axiallänge des hydraulischen Drucksteuerventils nimmt zu, so daß ein kompaktes Ausgestalten des Steuer­ ventils problematisch ist.
• 2. Der Plungerkolben und das stationäre Gehäuse für die Installation des Plungerkolbens werden lang und weisen eine komplizierte Form auf, woraus hohe Kosten resul­ tieren.
• 3. Die Abmessungen des Plungerkolbens nehmen zu, so daß die Hysteresis bei Betrieb des hydraulischen Drucksteuerven­ tils ansteigt und sich dessen Ansprechverhalten ver­ schlechtert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fluidsteuer­ ventil der eingangs genannten Art zu schaffen, welches ver­ hindern kann, daß dessen Plungerkolben in eine exzentrische Position bewegt wird und an dessen Führungsöffnung anstößt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1, 3, 12 oder 13 gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fluidsteuerventil geschaffen, mit einem stationären Element, einem relativ zum stationären Element verschiebbaren Schie­ ber, einem Steuerventilbereich zum Steuern des Fluidstromes durch einen Fluidströmungskanal, wobei der Steuerventil­ bereich in einem Gleitbereich ausgebildet ist, in welchem das stationäre Element und der Schieber gleitend ineinander eingreifen und zwischen sich einen ringförmigen Freiraum ausbilden, und mit drei oder mehr Verbindungsöffnungen, um eine stetige Verbindung zwischen dem ringförmigen Freiraum und einem Bereich des Fluidströmungskanales stromaufwärts des Steuerventilbereiches auszubilden, wobei die Öffnungen mit gleichen Abständen in Umfangsrichtung des stationären Elementes angeordnet sind.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das stationäre Element durch ein Wellenelement mit dem Fluidkanal gebildet und der Schieber weist einen Plungerkol­ ben eines Solenoiden auf, wobei der Plungerkolben gleitend auf der äußeren Umfangsfläche des Wellenelementes befestigt ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fluidsteuerventil geschaffen, mit einem stationären Ele­ ment mit einem Fluidströmungskanal, einem Schieber, welcher auf dem stationären Element gleitend angeordnet ist, einen Freiraum zwischen sich und dem stationären Element ausbildet und mit dem stationären Element zusammenwirkt, um dazwischen Steuerventileinrichtungen zu schaffen, so daß der Fluidstrom durch den Fluidströmungskanal gesteuert wird, und mit drei oder mehr radialen Verbindungsöffnungen, welche in dem sta­ tionären Element ausgebildet sind, um eine stetige Ver­ bindung zwischen dem Freiraum und einem Bereich des Fluid­ strömungskanals stromaufwärts dem Steuerventilbereich aus­ zubilden, wobei die Verbindungsöffnungen mit gleichen Ab­ ständen in Umfangsrichtung des stationären Elementes ange­ ordnet sind.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das stationäre Element durch ein Wellenelement gebildet und kann der Ventilschieber auf einer äußeren Umfangsfläche des Wellenelementes gleiten und wird der Ventilschieber durch einen Plungerkolben eines Solenoiden gebildet.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat das Wellenelement mehrere Druckkammern in Form von Vertie­ fungen auf dessen äußerer Umfangsfläche, wobei die radialen Verbindungsöffnungen in konstanter Verbindung mit den jewei­ ligen Druckkammern stehen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat der Fluidströmungskanal einen axialen Einlaßkanalbereich, einen Auslaßkanalbereich, eine erste Radialöffnung, welche mit dem Einlaßkanalbereich verbunden ist, und eine zweite Radialöffnung, welche mit dem Auslaßkanalbereich verbunden ist, wobei die Steuerventileinrichtungen eine ringförmige Nut aufweisen, welche in einer inneren Umfangsfläche des Ventilschiebers ausgebildet ist, um die Verbindung zwischen den ersten und zweiten Radialöffnungen zu steuern.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die radialen Verbindungsöffnungen in stetiger Verbindung mit dem Einlaßkanalbereich.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat das Wellenelement einen Ablaßkanal in Form einer Nut, welche in dessen äußerer Umfangsfläche ausgebildet ist, wobei die Nut des Ventilschiebers die Verbindung zwischen der zweiten Radialöffnung und dem Ablaßkanal steuert.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung um­ faßt der Solenoid einen Solenoidgehäusebereich, in welchem das Wellenelement starr befestigt und der Ventilschieber verschiebbar montiert ist, und einen entfernbar auf dem Solenoidgehäusebereich befestigten Spulenbereich.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die ringförmige Nut des Ventilschiebers gegenüberliegende Axialenden mit unterschiedlichen Druckaufnahmeflächen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die ringförmige Nut des Ventilschiebers gegenüberliegende Axialenden mit gleichen Druckaufnahmeflächen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Drucksteuerventil geschaffen, mit einem stationären Wel­ lenelement mit einem Fluidströmungskanal, einem Schieber, welcher verschiebbar auf dem Wellenelement befestigt ist, einen Freiraum zwischen sich und dem Wellenelement ausbildet und mit dem Wellenelement zusammenwirkt, um dazwischen Ven­ tilsteuereinrichtungen zu bilden, um einen durch den Fluid­ strömungskanal übertragenen Fluiddruck zu steuern, und mit drei oder mehr radialen Verbindungsöffnungen, welche in dem Wellenelement ausgebildet sind, um eine stetige Verbindung zwischen dem Freiraum und einem Bereich des Fluidströmungs­ kanals stromaufwärts des Steuerventilbereiches auszubilden, wobei die Verbindungsöffnungen mit gleichen Abständen in Umfangsrichtung des Wellenelementes angeordnet sind.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Strömungssteuerventil geschaffen, mit einem stationären Wellenelement mit einem Fluidströmungskanal, einem Schieber, welcher verschiebbar auf dem Wellenelement ausgebildet ist, einen Freiraum zwischen sich und dem Wellenelement ausbildet und mit dem Wellenelement zusammenwirkt, um dazwischen Steuerventileinrichtungen zu bilden, um eine Strömungsge­ schwindigkeit des Fluids durch den Fluidströmungskanal zu steuern, und mit drei oder mehr radialen Verbindungsöff­ nungen, welche in dem Wellenelement ausgebildet sind, um eine stetige Verbindung zwischen dem Freiraum und einem Bereich des Fluidströmungskanals stromaufwärts dem Steuer­ ventilbereich auszubilden, wobei die Verbindungsöffnungen in gleichen Abständen in Umfangsrichtung des Wellenelementes angeordnet sind.

Obige Anordnung löst die oben genannten Probleme, welche den bekannten Vorrichtungen zu eigen sind.

Ferner erreicht die vorliegende Erfindung ein neues und verbessertes Fluidsteuerventil mit den oben beschriebenen Eigenschaften, welches eine gleichmäßige Bewegung des Plun­ gerkolbens sicherstellen kann.

Zudem wird durch die vorliegende Erfindung ein neues und verbessertes Fluidsteuerventil mit der oben beschriebenen Eigenschaften erreicht, welches die Leckfluidmenge durch den Freiraum zwischen dem Plungerkolben und dessen Führungsele­ ment verringern kann.

Des weiteren wird mit der vorliegenden Erfindung ein neues und verbessertes Fluidsteuerventil mit den oben beschriebe­ nen Eigenschaften erzielt, bei welchem es möglich ist, des­ sen Steuerventilbereich und dessen magnetischen Weg bilden­ den Bereich übereinander in Radialrichtung des Plungers an­ zuordnen.

Ferner wird mit der vorliegenden Erfindung ein neues und verbessertes Fluidsteuerventil mit den oben beschriebenen Eigenschaften erzielt, welches die Axiallänge des Plunger­ kolbens verringern kann.

Zusätzlich wird mit der vorliegenden Erfindung ein neues und verbessertes Fluidsteuerventil mit den oben beschriebenen Eigenschaften erreicht, welches das Ansprechverhalten ver­ bessern und die Hysteresis verkleinern kann.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung ver­ schiedener Ausführungsbeispiele der Erfindung ersichtlich. Es zeigt:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines erfindungsgemäßen hydraulischen Drucksteuerventils, wobei sich die untere Hälfte in einem Zustand befindet, in welchem der Solenoid nicht erregt ist, und sich die obere Hälfte in einem Zustand befindet, in welchem der Solenoid erregt ist;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines neuen wich­ tigen Bereiches des hydraulischen Drucksteuerven­ tils von Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4 einen Graphen einer Ausgangsdruck-Kennlinie des hydraulischen Drucksteuerventils von Fig. 1 im Verhältnis zum Erregungsstrom eines Solenoiden;

Fig. 5 eine Fig. 1 ähnliche Ansicht eines anderen Ausfüh­ rungsbeispieles der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine Fig. 3 ähnliche Ansicht eines neuen wichtigen Bereiches des hydraulischen Drucksteuerventils von Fig. 5;

Fig. 7 einen Graphen einer Ausgangsdruck-Kennlinie des hydraulischen Drucksteuerventils von Fig. 5 im Verhältnis zum Erregungsstrom eines Solenoiden;

Fig. 8 eine Fig. 1 ähnliche Ansicht eines weiteren Ausfüh­ rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 eine Fig. 3 ähnliche Ansicht eines neuen wichtigen Bereiches des hydraulischen Drucksteuerventils von Fig. 8;

Fig. 10 einen Graphen einer Ausgangsdruck-Kennlinie des hydraulischen Drucksteuerventils von Fig. 9 im Verhältnis zum Erregungsstrom eines Solenoiden;

Fig. 11 eine Fig. 1 ähnliche Ansicht eines weiteren Ausfüh­ rungsbeispiels; und

Fig. 12 einen Graphen einer Ausgangsdruck-Kennlinie des hydraulischen Drucksteuerventils von Fig. 11 im Verhältnis zum Erregungsstrom eines Solenoiden.

Gemäß Fig. 1 bis 4 wird ein ein erfindungsgemäßes Fluid­ steuer- bzw. -regelventil (nachfolgend kurz "Fluidsteuer­ ventil" genannt) darstellendes Drucksteuerventil im allge­ meinen durch das Bezugszeichen 7a bezeichnet und weist einen Solenoiden 5 auf. Die obere Hälfte des Flüssigkeits-Druck­ steuerventils 7a ist in Fig. 1 in einem Zustand dargestellt, bei welchem der Solenoid 5 erregt ist, und die untere Hälfte ist in einem Zustand gezeigt, bei welchem der Solenoid 5 ausgeschaltet ist bzw. nicht erregt ist.

Der Solenoid 5 besteht aus einem Solenoidgehäusebereich "B", einem Spulenbereich "K" und einem Ventilschieber 4, welcher auch als Plungerkolben wirkt.

Der Solenoidgehäusebereich "B" besteht aus einer Basis 51 und einem Anziehungselement 58, welche hohlzylindrisch und derart angeordnet sind, daß sie axial einander gegenüberlie­ gen, und aus einem Zwischenzylinder 56, welcher an den ge­ genüberliegenden Umfangsendbereichen der Basis 51 und des Anziehungselementes 58 angebracht und mit diesen verschweißt ist.

Der Spulenbereich "K" ist aus einer Spule 53 zum Erzeugen eines Magnetfeldes durch Erregung, einem Spulenhalter 55, welcher aus nichtmagnetischem Material besteht und auf welchem die Spule 53 aufgewickelt ist, und aus einem den Spulenhalter 55 umschließenden Spulengehäuse 52 aufgebaut. Der Spulenbereich "K" ist entfernbar auf dem Solenoidgehäu­ sebereich "B" befestigt. Der Spulenbereich "K" stößt mit dessen einem Ende an einen nach außen gerichteten Flansch 51a der Basis 51 an und ist am Solenoidgehäusebereich "B" durch eine Mutter 59 befestigt, welche in einen Gewindeendbereich des Anziehungselementes 58 mittels einer Platte 54 geschraubt wird.

Die Basis 51 ist mit einer zentralen Durchgangsöffnung 57 ausgebildet, welche als Plungerkolben-Kammer dient. Ein hohlzylindrisches Zwischenelement 3 ist in den rechten End­ bereich der Durchgangsöffnung 57 (in Fig. 1) eingepaßt. Die Basis 51 hat einen Gewindeumfangsbereich an einer Stelle, welche sich im Vergleich zum nach außen gerichteten Flansch 51a weiter rechts befindet, und wird mit dieser Stelle in ein Ventilgehäuse 2 eingeschraubt. Das Zwischenelement 3 hat einen rechten Endbereich, welcher in eine zentrale Öffnung 2a des Ventilgehäuses 2 eingefügt wird und passend in die Öffnung eingreift. Das Ventilgehäuse 2 hat einen Ausgangs- Seitenauslaß 2b, welcher mit einem Betätigungsglied "A" ver­ bindbar ist, und einen Ablaß-Seitenauslaß 2c zum Verbinden mit einem Ablaßbehälter "T".

Ein Wellenelement 1 ist derart angeordnet, daß es durch die zentrale Öffnung 57 der Basis 51 verläuft. Das Wellenelement 1 ist abgestuft und hat einen Bereich 11a mit größerem Durchmesser und einen Bereich 11b mit kleinerem Durchmesser. Der Bereich 11a mit größerem Durchmesser ist in eine zentra­ le Öffnung 58a des Anziehungselementes 58 preßgepaßt und dadurch fest an diesem befestigt. Der Bereich 11b mit klei­ nerem Durchmesser ist in einer zentralen Öffnung 3a des Zwischenelementes 3 angeordnet. Ein O-Ring 60 ist zwischen dem Bereich 11b mit kleinerem Durchmesser und der zentralen Öffnung 3a angeordnet, um dazwischen abzudichten. Der Be­ reich 11a mit größerem Durchmesser des Wellenelementes 1 ist mit einer radialen Zuführöffnung 11b an einer Stelle ausge­ bildet, welche dem abgestuften Bereich des Wellenelementes 1 benachbart ist. Die Zuführöffnung 11b ist derart ausgebil­ det, daß sie radial durch den Wellenbereich 11a hindurch­ läuft. An einer dem abgestuften Bereich folgenden Stelle ist der Bereich 11b mit kleinem Durchmesser mit einer radialen Ausgangsöffnung 11c ausgebildet. Die Ausgangsöffnung 11c ist derart ausgebildet, daß sie durch den Bereich 11b mit kleinem Durchmesser radial hindurchläuft. Das Wellenelement 1 hat ferner mehrere axiale Ablaßnuten 11e, welche in der Umfangsfläche des Bereiches 11b mit kleinem Durchmesser an einer Stelle ausgestaltet sind, welche der Ausgangsöffnung 11c benachbart ist. Der Bereich 11a mit größerem Durchmesser der Welle 1 ist mit einer zentralen zuführseitigen Verbin­ dungsöffnung 11f ausgeformt, um zwischen einer äußeren druckquellenseitigen Verbindungsöffnung 58b, welche in dem linken Seitenendbereich der zentralen Öffnung 58a des An­ ziehungselementes 58 ausgebildet ist, und der Zuführöffnung 11d eine Verbindung zu schaffen. Der Bereich 11b mit kleinem Durchmesser ist mit einer zentralen ausgangsseitigen Verbin­ dungsöffnung 11g ausgebildet, um eine Verbindung zwischen der ausgangsseitigen Verbindungsöffnung 2b des Ventilgehäuses 2 und der Ausgangsöffnung 11c zu schaffen. Die äußere druck­ quellenseitige Verbindungsöffnung 58b ist mit einer äußeren hydraulischen Druckquelle 6 verbunden.

Das Zwischenelement 3 hat Verbindungsnuten 3b, welche in der Plungerkolben-Seitenendfläche und der äußeren Umfangsfläche ausgebildet sind. Die Verbindungsnuten 3b liefern immer eine Verbindung zwischen der ablaßseitigen Verbindungsöffnung 2c des Ventilgehäuses 2 und den Ablaßnuten 11e. Filter 9a und 9b sind jeweils in der zentralen Öffnung 58a des Anziehungs­ elementes 58 und der zentralen Öffnung 3a des Zwischenele­ mentes 3 montiert, um ein Eindringen bzw. Ablagern von Schmutzstoffen zu verhindern.

Der Ventilschieber 4 hat eine konzentrische Ventilöffnung 4b, welche keinen gleichmäßigen Durchmesser aufweist, so daß sie auf den Bereich 11a mit größerem Durchmesser, als auch auf den Bereich 11b mit kleinerem Durchmesser des Wellenele­ mentes 1 aufbringbar ist. Die Ventilöffnung 4b hat einen abgestuften Zwischenbereich, welcher mit einer Verbindungs­ nut 4b in konstanter Verbindung mit der Ausgangsöffnung 11c ausgebildet ist. Die Verbindungsnut 4b wirkt mit der Zuführ­ öffnung 11d zusammen, so daß ein zuführseitiger variabler Beschränkungsbereich "s" ausgebildet wird, und wirkt zudem mit der Ablaßnut 11e zusammen, um einen ablaßseitigen vari­ ablen Beschränkungsbereich "t" auszugestalten.

Das hydraulische Drucksteuerventil 7a dieses Ausführungsbei­ spieles ist derart aufgebaut, daß es eine Kraft erzeugen kann, welche auf den Ventilschieber 4 wirkt und diesen in Fig. 1 in der Richtung nach rechts proportional zum aus­ gangshydraulischen Druck durch die Wirkung der Differenz zwischen den Druckaufnahmeflächen der gegenüberliegenden axialen Endwände der Verbindungsnuten 4b drückt. Der Ventil­ schieber 4 dient somit als Druckdifferenz-Ansprechkolben.

Wenn der Ventilschieber 4 in Fig. 1 sich in die linke Rich­ tung bewegt, wird der ablaßseitige variable Beschränkungs­ bereich "t" geschlossen und der zuführseitige variable Be­ schränkungsbereich "s" geöffnet, wodurch der hydraulische Druck an der Ausgangsöffnung 11c zunimmt, aufgrund der Zu­ führung des hydraulischen Druckes von der Zuführöffnung 11d, und der Ventilschieber 4 wird in die umgekehrte Richtung angetrieben, d. h. in die Richtung nach rechts. Hierdurch wird der zuführseitige variable Beschränkungsbereich "s" geschlossen und der ablaßseitige variable Beschränkungs­ bereich "t" geöffnet, wodurch der hydraulische Druck an der Ausgangsöffnung 11c durch die Wirkung des hydraulischen Druckstromes zur Ablaßnut 11e abnimmt.

Der Ventilschieber 4 ist mit einer axial durch den Schieber hindurchlaufenden Verbindungsöffnung 4c ausgebildet. Die Verbindungsöffnung 4c ermöglicht dem hydraulischen Fluid innerhalb der Durchgangsöffnung 57 aus dieser herauszuströ­ men und ermöglicht somit das Erzielen einer gleichmäßigen Bewegung des Ventilschiebers 4 innerhalb der Durchgangsöff­ nung 57. Die Verbindungsöffnung 4c kann zudem als Dämpfungs­ öffnung zum Unterdrücken einer extensiven Bewegung des Ventilschiebers 4 dienen.

Eine Rückstellfeder 4d ist im belasteten Zustand zwischen dem Anziehungselement 58 und dem Ventilschieber 4 angeord­ net. Durch die Rückstellfeder 4d wird der Ventilschieber 4 in Fig. 1 in die Richtung nach rechts gedrückt. Entsprechend wird der Ventilschieber 4 in die rechte Richtung gedrückt, wenn sich der Solenoid in einem nicht erregten Zustand be­ findet, so daß der ausgangshydraulische Druck an der Aus­ gangsöffnung 11c dem atmosphärischen Druck gleich ist.

Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, ist ein Freiraum "C" zwischen dem Wellenelement 1 und der Ventilöffnung 4a aus­ gebildet, um eine gleichmäßige Bewegung des Ventilschiebers 4 zu ermöglichen. Vier Druckkammern 12 in Form von Vertie­ fungen sind durch Einschnitte oder Kerben in der äußeren Umfangsfläche des Bereiches 11a mit größerem Durchmesser des Wellenelementes 1 ausgebildet. Die Druckkammern 12 sind mit konstanten Umfangsabständen angeordnet und kommunizieren mit dem Freiraum "C". Die Druckkammern 12 sind in konstanter Verbindung mit der zuführseitigen Verbindungsöffnung 11f durch die radiale Beschränkungsöffnung 13.

Gleichzeitig werden das Anziehungselement 58, das Spulenge­ häuse 52, die Basis 51 und der Ventilschieber 4 aus einem magnetischem Material hergestellt, so daß durch diese Elemente ein Magnetkreis ausgebildet wird. Das Anziehungs­ element 58 hat an einem Innenende einen magnetischen Leck­ bereich 61 mit dreieckförmigem Querschnitt, um eine Kraft zum Anziehen des Ventilschiebers 4 zu erzeugen. Die Bestand­ teile, ausgenommen den oben beschriebenen Elementen aus magnetischem Material, insbesondere die Bestandteile (bei­ spielsweise das Wellenelement 1, die Rückholfeder 4d, der Zwischenzylinder 56, das Zwischenelement 3, etc.), welche mit den oben beschriebenen Elementen aus magnetischem Material in Kontakt sind, werden aus Aluminium (welches mit einer Oberflächenbehandlung durch Alumite vorgesehen wird), nichtrostendem Stahl, etc. hergestellt, um dadurch aus dem magnetischen Feld resultierende Nachteile zu verhindern, während eine Verminderung des magnetischen Wir­ kungsgrades des Solenoiden 5 vermieden wird.

D.h. es besteht die Möglichkeit, den Ventilschieber 4 in Richtung nach links gegen die Vorspannung der Rückholfeder 4d zu bewegen und den hydraulischen Druck an der Ausgangs­ öffnung 11c zu erhöhen, wenn der Solenoid 5 erregt wird.

Nachfolgend wird der Betrieb beschrieben.

• (a) Zum Zeitpunkt der Nichterregung des Solenoiden:
  Wenn der Solenoid 5 wie in der unteren Hälfte von Fig. 1 dargestellt nicht erregt ist, wird der Ventilschieber 4 in Richtung nach rechts durch die Vorspannung der Rück­ holfeder 4d gedrückt. Entsprechend wird der zuführseiti­ ge variable Beschränkungsbereich "s" geschlossen und der abflußseitige variable Beschränkungsbereich "t" geöff­ net, wodurch das Betätigungsglied "A" mit dem Abflußbe­ hälter "T" durch den variablen Beschränkungsbereich "t" kommuniziert, so daß sich der hydraulische Druck inner­ halb des Betätigungsgliedes "A" dem atmosphärischen Druck angleicht.
• (b) Bei Erregung des Solenoiden:
  Wenn der Solenoid 5 erregt wird, wird der Ventilschieber 4 in der Richtung nach links gegen die Vorspannung der Rückholfeder 4d angezogen, so daß der ablaßseitige vari­ able Beschränkungsbereich "t" geschlossen und der zu­ führseitige variable Beschränkungsbereich "s" geöffnet wird. Entsprechend kommuniziert das Betätigungsglied "A" mit der äußeren hydraulischen Druckquelle 6 durch den zuführseitigen variablen Beschränkungsbereich "s", wo­ durch der ausgangshydraulische Druck (hydraulischer Druck am Betätigungsglied "A") zunimmt.
  Andererseits wird durch die Zuführung eines erhöhten ausgangshydraulischen Druckes zu der Verbindungsnut 4b des Ventilschiebers 4 mit den gegenüberliegenden Seiten­ wänden mit unterschiedlichen Druckaufnahmeflächen eine Rückführungskraft erzeugt, welche auf den Ventilschieber 4 wirkt und diesen in Richtung nach rechts drückt, wo­ durch der Ventilschieber 4 in Richtung nach rechts zu­ rückgedrückt wird (in die Richtung, so daß der aus­ gangshydraulische Druck verringert wird). D.h. der Ven­ tilschieber 4 wird in die Position gesetzt, in welcher die Anziehungskraft des Solenoiden 5 im Gleichgewicht mit der Summe der Vorspannungskraft der Rückholfeder 4d und der Rückführungskraft ist, das bedeutet, wie im Kennlinien-Diagramm von Fig. 4 dargestellt, daß die Möglichkeit besteht, einen ausgangshydraulischen Druck proportional dem Erregerstrom des Solenoiden 5 zum Betätigungsglied "A" zuzuführen.
• (c) Wenn der Ventilschieber sich in exzentrischer Position befindet:
  Wie oben ausgeführt besteht die Möglichkeit, daß der Ventilschieber 4 radial in eine exzentrische Position bewegt wird, da es notwendig ist, einen vorgegebenen Freiraum "C" zwischen der Ventilöffnung 4a des Ventil­ schiebers 4 und der äußeren Umfangsfläche des Wellenele­ mentes 1 auszubilden, um eine gleichmäßige Gleitbewegung des Ventilschiebers 4 zu ermöglichen.
  Jedoch hat der Bereich 11a mit größerem Durchmesser des Wellenelementes 1 an der äußeren Umfangsfläche die vier Druckkammern 12, welche mit gleichen Umfangsabständen angeordnet sind, d. h. mit gleichen Abständen in Umfangs­ richtung des Wellenelementes 1 und durch den Freiraum "C" verbunden sind. Die Druckkammern 12 sind in konstan­ ter Verbindung mit den zuführseitigen Verbindungsöff­ nungen 11f mittels der radialen Beschränkungsöffnung 13 und können somit immer mit hydraulischem Druck von der äußeren hydraulischen Druckquelle 6 beaufschlagt werden. Entsprechend variiert der Freiraum "C" entlang dem Um­ fang des Wellenelementes 1, wie beispielsweise in Fig. 3 dargestellt ist, wenn der Ventilschieber 4 radial in eine exzentrische Position bewegt wird. Hierdurch wird der hydraulische Druck in den Druckkammern 12 an der Stelle, an welcher der Freiraum "C" groß ist, kleiner als der Zuführdruck durch die große Leckmenge an dieser Stelle, obwohl der hydraulische Druck in den Druckkam­ mern 12 an der Stelle, an welcher der Freiraum "C" klein ist, gleich dem Zuführdruck von der Druckquelle 6 gehal­ ten wird. Hierdurch wird ein Differenzdruck in Radial­ richtung bedingt und wirkt auf den Ventilschieber 4, so daß die Exzentrizität des Ventilschiebers 4 korrigiert wird, d. h. der Ventilschieber 4 wird durch den Diffe­ renzdruck eigen-zentriert.

Wie aus obiger Darstellung ersichtlich ist, erzeugt dieses Ausführungsbeispiel Wirkungen, welche im folgenden aufge­ zählt werden.

• (1) Durch die Verwendung des Zuführdruckes zum Betrieb des hydraulischen Drucksteuerventils besteht die Möglich­ keit, eine Exzentrizität des Ventilschiebers 4 zu ver­ hindern, d. h. es besteht die Möglichkeit, daß sich der Ventilschieber immer eigen- bzw. selbst-zentriert.
• (2) Da der Steuerventilbereich und der magnetische Weg bil­ dende Bereich auf der Innenseite und der Außenseite des Ventilschiebers 4 derart ausbildbar sind, daß in Radial­ richtung einer über dem anderen angeordnet werden kann, kann die axiale Länge des Ventilschiebers 4 verkürzt werden. Hierbei hat der Magnetismus eine derartige Eigenschaft, daß ein magnetischer Weg auf der äußeren Umfangsseite des Ventilschiebers 4 ausgebildet wird, d. h. in einer größeren Fläche, in der die magnetische Sättigung klein ist. Obwohl die Nut 4b, welche den Steuerventilbereich bildet, in der inneren Umfangsfläche des Ventilschiebers 4 ausgebildet ist, bewirkt dies kei­ nen negativen Einfluß auf die hydraulische Drucksteue­ rung.
• (3) Da der Steuerventilbereich im inneren Umfangsbereich des Ventilschiebers 4 mit kleinem Durchmesser ausgebildet ist, kann die Leckfluidmenge klein sein.
• (4) Da die Filter 9a, 9b in dem Fluidsteuerventil 7a ange­ ordnet sind, kann das System kompakt ausgestaltet wer­ den.

Die Fig. 5 bis 7 zeigen ein Fluid-Drucksteuerventil 7b gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Dieses Ausführungsbei- Freiraum unterscheidet sich vom vorherigen Ausführungsbei­ spiel der Fig. 1 bis 4 dadurch, daß das Wellenelement 1 und der Ventilschieber 4 jeweils umgekehrt mit Bezug auf deren Axialrichtung angeordnet sind, d. h. die rechte Seite links, und folglich sind das Betätigungsglied "A" und die äußere hydraulische Druckquelle 6 umgekehrt verbunden.

D.h. dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich, wie aus Fig. 7 ersichtlich, von dem vorherigen Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 4 dadurch, daß die Zunahme- und Abnahme-Rich­ tungen des hydraulischen Druckes entsprechend der Erregung und Nichterregung des Solenoiden 5 umgekehrt zu denen des vorherigen Ausführungsbeispieles sind und das hydraulische Drucksteuerventil 7b stellt ein normales Öffnungsventil dar.

Des weiteren wurden, wie aus Fig. 6 ersichtlich, die Druck­ kammern 12 des vorherigen Ausführungsbeispieles der Fig. 1 bis 4 in diesem Ausführungsbeispiel weggelassen.

Ausschließlich dem oben genannten ähnelt das Fluid-Druck­ steuerventil 7b von diesem Ausführungsbeispiel im wesentli­ chen dem vorherigen Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 4 und kann im wesentlichen die gleichen Wirkungen erzielen.

Die Fig. 8 bis 10 zeigen ein Strömungssteuerventil 8a, wel­ ches ein Fluidsteuerventil der vorliegenden Erfindung dar­ stellt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorherigen Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 4 dadurch, daß die Fluidablaß zugehörigen - und Ablaßbehälter T verbin­ denden Kanäle (d. h. der ablaßseitige variable Beschränkungs­ bereich "t", die Ablaßnut 11e, die Verbindungsnut 3b, die ablaßseitige Verbindungsöffnung 2c) aufgrund von dessen Beschaffenheit weggelassen, die Außenform des Wellenele­ mentes 1 und die Innenform des Ventilschiebers 4 zu einer geraden zylindrischen Form ohne eine Stufe umgeformt und des weiteren, wie im Detail in Fig. 9 dargestellt, drei Druck­ kammern 12 und drei Beschränkungsöffnungen 13 ausgebildet wurden.

Der Betrieb dieses Ausführungsbeispiels wird im folgenden beschrieben.

• (a) Bei Nichterregung des Solenoiden:
  Wenn der Solenoid 5 nicht erregt ist, wird der Ventil­ schieber 4, wie in der unteren Hälfte von Fig. 8 darge­ stellt, in die Richtung nach rechts durch die Vorspan­ nung der Rückholfeder 4d gedrückt. Entsprechend wird der zuführseitige variable Beschränkungsbereich "s" ge­ schlossen, so daß die Strömungsgeschwindigkeit des hy­ draulischen Fluids auf Null abnimmt.
• (b) Bei Erregung des Solenoiden:
  Wenn der Solenoid 5 erregt wird, wird der Ventilschieber 4, wie in der unteren Hälfte von Fig. 8 dargestellt, in Richtung nach links gegen die Vorspannung der Rückhol­ feder 4d angezogen. Der Öffnungsgrad des zuführseitigen variablen Beschränkungsbereiches "s" ändert sich in Abhängigkeit vom Erregungsstrom des Solenoiden 5, wie im Kennlinien-Diagramm von Fig. 10 dargestellt ist, d. h. die Strömungsgeschwindigkeit des hydraulischen Fluids kann entsprechend dem Erregungsstrom gesteuert werden.

Somit kann dieses Ausführungsbeispiel im wesentlichen die gleichen Wirkungen wie das vorherige Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 4 erzielen.

Die Fig. 11 und 12 zeigen ein Strömungssteuerventil 8b gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom vorherigen Aus­ führungsbeispiel der Fig. 8 bis 10 dadurch, daß die Strö­ mungskanalanordnung bezüglich dessen Axialrichtung umgekehrt wird, d. h. die rechte Seite ist links und folglich wird die Verbindung zwischen der Fluidzuführseite und der Ausgangs­ seite umgekehrt.

Wie aus Fig. 12 ersichtlich, unterscheidet sich dieses Aus­ führungsbeispiel vom vorherigen Ausführungsbeispiel der Fig. 8 bis 10 dadurch, daß die Zunahme- und Abnahme-Richtungen der Strömungsgeschwindigkeit des hydraulischen Fluids ent­ sprechend der Erregung und Nichterregung des Solenoiden 5 zu denen des vorherigen Ausführungsbeispieles der Fig. 8 bis 10 umgekehrt sind und das Strömungssteuerventil 8b dieses Aus­ führungsbeispieles stellt ein normales Öffnungsventil dar.

Ausgenommen dem oben beschriebenen ähnelt dieses Ausfüh­ rungsbeispiel im wesentlichen dem vorherigen Ausführungsbei­ spiel der Fig. 8 bis 10 und kann die gleichen Wirkungen erzielen.

Während die vorliegende Erfindung oben beschrieben wurde, stellt diese Beschreibung keine Einschränkung dar, vielmehr sind verschiedene Modifikationen und Variationen innerhalb des Schutzumfanges der Erfindung möglich.

Obwohl oben dargestellt und beschrieben wurde, daß der komplette Ventilschieber aus einem magnetischen Material hergestellt und als einstückige Einheit ausgebildet ist, kann beispielsweise lediglich der äußere Umfangsbereich, welcher als Plungerkolbenbereich dient, teilweise aus einem magnetischen Material hergestellt werden.

Des weiteren kann die vorliegende Erfindung in einem solchen Fall angewendet werden, in welchem kein Plungerkolben einge­ setzt wird, obwohl in dem beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiel der Schieber aus einem durch einen Sole­ noid angetriebenen Plungerkolben gebildet wird.

Obwohl in dem dargestellten und beschriebenen Ausführungs­ beispiel der Schieber an der äußeren Umfangsseite des sta­ tionären Seitenelementes angeordnet ist, kann der Schieber auch an der inneren Umfangsseite des stationären Seitenele­ mentes angeordnet werden.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß die vorliegende Er­ findung ein Fluidsteuerventil 7a betrifft, bei welchem ein Ventilschieber 4, der auch als Plungerkolben eines Soleno­ iden 5 wirkt, verschiebbar auf einem Wellenelement 1 befes­ tigt ist, d. h. der Ventilschieber 4 und das Wellenelement 1 sind verbunden und bilden zwischen sich einen ringförmige Freiraum "C". Das Wellenelement 1 ist mit drei oder mehr Druckkammern 12 und radialen Beschränkungsöffnungen 13 in konstanter Verbindung mit den Druckkammern 12 ausgebildet. Die Druckkammern 12 und die radialen Beschränkungsöffnungen 13 sind mit gleichen Umfangsabständen und in konstanter Verbindung mit einer äußeren Druckquelle 6 angeordnet, so daß der ringförmige Freiraum "C" seine Gleichförmigkeit beibehält, d. h. der Ventilschieber 4 wird relativ zum Wel­ lenelement 1 durch die Wirkung des zu den Druckkammern 12 zu jedem Zeitpunkt zugeführten Fluiddruckes eigen-zentriert.

Claims (13)

1. Fluidsteuerventil (7a), mit:
einem stationären Element (1);
einem relativ zum stationären Element (1) verschiebbaren Schieber (4);
einem Steuerventilbereich zum Steuern des Fluidstromes durch einen Fluidströmungskanal, wobei der Steuerventil­ bereich in einem Gleitbereich ausgebildet ist, in wel­ chem das stationäre Element (1) und der Schieber (4) gleitend ineinander eingreifen und zwischen sich einen ringförmigen Freiraum (C) ausbilden; und
mit drei oder mehr Verbindungsöffnungen (11f), um eine stetige Verbindung zwischen dem ringförmigen Freiraum (C) und einem Bereich des Fluidströmungskanales strom­ aufwärts des Steuerventilbereiches auszubilden, wobei die Öffnungen mit gleichen Abständen in Umfangsrichtung des stationären Elementes (1) angeordnet sind.

2. Fluidsteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das stationäre Element (1) durch ein Wellen­ element mit dem Fluidkanal gebildet wird, und daß der Schieber (4) einen Plungerkolben eines Solenoiden auf­ weist, wobei der Plungerkolben gleitend auf der äußeren Umfangsfläche des Wellenelementes (1) befestigt ist.

3. Fluidsteuerventil (7a), mit:
einem stationären Element (1) mit einem Fluidströmungs­ kanal;
einem Schieber (4), welcher auf dem stationären Element (1) gleitend angeordnet ist, einen Freiraum (C) zwischen sich (4) und dem stationären Element (1) ausbildet und mit dem stationären Element (1) zusammenwirkt, um dazwi­ schen Steuerventileinrichtungen zu schaffen, so daß der Fluidstrom durch den Fluidströmungskanal gesteuert wird; und
mit drei oder mehr radialen Verbindungsöffnungen (11f), welche in dem stationären Element (1) ausgebildet sind, um eine stetige Verbindung zwischen dem Freiraum (C) und einem Bereich des Fluidströmungskanals stromaufwärts des Steuerventilbereiches auszubilden, wobei die Verbin­ dungsöffnungen mit gleichen Abständen in Umfangsrichtung des stationären Elementes (1) angeordnet sind.

4. Fluidsteuerventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das stationäre Element (1) durch ein Wellenele­ ment gebildet wird, und daß der Ventilschieber (4) auf einer äußeren Umfangsfläche des Wellenelementes (1) gleiten kann und der Ventilschieber (4) durch einen Plungerkolben eines Solenoiden (5) gebildet wird.

5. Fluidsteuerventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Wellenelement (5) mehrere Druckkammern (12) in Form von Vertiefungen auf dessen äußerer Umfangs­ fläche hat, wobei die radialen Verbindungsöffnungen (11f) in stetiger Verbindung mit den jeweiligen Druck­ kammern (12) stehen.

6. Fluidsteuerventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Fluidströmungskanal einen axialen Einlaß­ kanalbereich (s), einen Auslaßkanalbereich (t), eine erste Radialöffnung (11d), welche mit dem Einlaßkanal­ bereich (s) verbunden ist, und eine zweite Radialöffnung (11e), welche mit dem Auslaßkanalbereich (t) verbunden ist, aufweist, wobei die Steuerventileinrichtungen eine ringförmige Nut (4b) aufweisen, welche in einer inneren Umfangsfläche des Ventilschiebers (4) ausgebildet ist, um die Verbindung zwischen den ersten und zweiten Radialöffnungen (11d, 11e) zu steuern.

7. Fluidsteuerventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die radialen Verbindungsöffnungen (11f) in stetiger Verbindung mit dem Einlaßkanalbereich (s) stehen.

8. Fluidsteuerventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das Wellenelement (1) einen Ablaßkanal (3b) in Form einer Nut hat, welche in dessen äußerer Umfangs­ fläche ausgebildet ist, wobei die Nut (4b) des Ventil­ schiebers (4) die Verbindung zwischen der zweiten Ra­ dialöffnung (11e) und dem Ablaßkanal (3b) steuert.

9. Fluidsteuerventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Solenoid (5) einen Solenoidgehäusebereich (B), in welchem das Wellenelement (1) starr befestigt und der Ventilschieber (4) verschiebbar montiert ist, und einen entfernbar auf dem Solenoidgehäusebereich (B) befestigten Spulenbereich (K) aufweist.

10. Fluidsteuerventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die ringförmige Nut (4b) des Ventilschiebers (4) gegenüberliegende Axialenden mit unterschiedlichen Druckaufnahmeflächen aufweist.

11. Fluidsteuerventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die ringförmige Nut (4b) des Ventilschiebers (4) gegenüberliegende Axialenden mit gleichen Druck­ aufnahmeflächen aufweist.

12. Drucksteuerventil (7b), mit:
einem stationären Wellenelement (1) mit einem Fluid­ strömungskanal;
einem Schieber (4), welcher verschiebbar auf dem Wellen­ element (1) befestigt ist, einen Freiraum (C) zwischen sich (4) und dem Wellenelement (1) ausbildet und mit dem Wellenelement (1) zusammenwirkt, um dazwischen Ventil­ steuereinrichtungen zu bilden, um einen durch den Fluid­ strömungskanal übertragenen Fluiddruck zu steuern; und
mit drei oder mehr radialen Verbindungsöffnungen (11f), welche in dem Wellenelement (1) ausgebildet sind, um eine stetige Verbindung zwischen dem Freiraum (C) und einem Bereich des Fluidströmungskanals stromaufwärts des Steuerventilbereiches auszubilden, wobei die Verbin­ dungsöffnungen (11f) mit gleichen Abständen in Umfangs­ richtung des Wellenelementes (1) angeordnet sind.

13. Strömungssteuerventil (8a), mit:
einem stationären Wellenelement (1) mit einem Fluidströ­ mungskanal;
einem Schieber (4), welcher verschiebbar auf dem Wellen­ element (1) ausgebildet ist, einen Freiraum (C) zwischen sich und dem Wellenelement (1) ausbildet und mit dem Wellenelement (1) zusammenwirkt, um dazwischen Steuer­ ventileinrichtungen zu bilden, um eine Strömungsge­ schwindigkeit des Fluids durch den Fluidströmungskanal zu steuern; und
mit drei oder mehr radialen Verbindungsöffnungen (1f), welche in dem Wellenelement (1) ausgebildet sind, um eine stetige Verbindung zwischen dem Freiraum (C) und einem Bereich des Fluidströmungskanals stromaufwärts des Steuerventilbereiches auszubilden, wobei die Verbin­ dungsöffnungen (11f) in gleichen Abständen in Umfangs­ richtung des Wellenelementes (1) angeordnet sind.