EP1957840A1

EP1957840A1 - Ventilbaukastensystem mit elektromagnetisch betätigtem ventil

Info

Publication number: EP1957840A1
Application number: EP06818793A
Authority: EP
Inventors: Thorsten Hillesheim; Johannes Alken
Original assignee: Thomas Magnete GmbH
Current assignee: Thomas Magnete GmbH
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2006-11-24
Publication date: 2008-08-20
Also published as: WO2007065566A1; DE102005058846B4; DE102005058846A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventilbaukastensystem mit elektromagnetisch betätigtem Ventil (I, II, III, IV, V), wobei das Ventil einen Magnetteil (1) und über eine Verbindungsstelle (32) ein auf der Stirnseite und in Hubrichtung des Magnetteiles (1) aufgesetztes Ventilteil (9) umfasst, das Magnetteil einen in einer axialen Bohrung (2) angeordneten und axial verschiebbaren Anker (3) mit in Hubrichtung angeschlossenem Betätigungselement (4) aufweist, und die Hubbewegung des Ankers (3) durch ein magnetisches Feld erzeugt wird, das durch eine Magnetspule (5) über einen Pol (12) mit Steuerkonus (6), den Anker (3) und ein flussführenden Gehäuse (7) des Magnetteiles (1) mit Joch (8) geschlossen ist, und die Verbindungsstelle (32) zum Ventilteil (9) eine vorgegebene Verbindungskontur aufweist, mit der unterschiedliche Baugruppen für Ventilfunktionen angeschlossen werden können. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstelle (32) zum Magnetteil (1) den Pol (12) mit dem Steuerkonus (6) umfasst, wobei der Steuerkonus (6) so gestaltet ist, dass eine vorgegebene Kraft - Hub - Kennlinie zustande kommt, mit der Hubarbeit erreicht wird, die durch die Abmessungen des Ankers (3), Joches (8) und der Magnetspule (5) für unterschiedliche Ventilteile (9) vorgegeben ist.

Description

Ventilbaukastensystem mit elektromagnetisch betätigtem Ventil

Die Erfindung betrifft ein Ventilbaukastensystem mit elektro- magnetisch betätigtem Ventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine solche Anordnung ist durch DE 198 10 330 A1 bekannt. Das bekannte Ventilbaukastensystem weist eine festgelegte Verbindungsstelle auf, wobei durch eine spezielle Anordnung des Gehäu- ses des Magnetteiles unterschiedliche hydraulische Ventile in dem selbem Magnetteil eingesetzt werden können. Die Verbindungsstelle ist zwischen Gehäuse und Ventilhülse vorgesehen. Sie umfasst nicht den Pol und mit dem Steuerkonus des Magnetteiles. Das Gehäuse für die Spule im Magnetteil ist als Tiefziehbauteil ausgebildet, das in einem Ventilblock eingeschraubt ist.

Die vorgegebene Verbindungsstelle zwischen dem Gehäuse des Magneten und der Ventilhülse weist bezüglich der Verwendbarkeit von unterschiedlichen Ventilen erhebliche Nachteile auf. So ist zum Beispiel der Schieberdurchmesser limitiert, da der Schieber auch die Funktion eines Ankerstößels übernimmt. Die Beschränkung des Schieberdruchmessers wird durch einen möglichen Magnetkraftverlust im Steuerkonus des Magnetteils hervorgerufen, da diese beiden Teile nicht in die vergebene Verbindungsstelle am Gehäuse des Magnetteils einbezogen werden, ferner ist die Generierung von vorgesteuerten Ventilen nicht und die Verwendung von Sitzventilen nur mit eingeschränktem Funktionsbereich möglich. Die Anpassung an unterschiedliche Kraft-Hub-Kennlinien erfolgt durch Erhöhung des Ankerstromes im Magnetteil.

DE 198 08 279 A1 zeigt ebenso ein Ventilbaukastensystem wobei zwischen Magnetteil und Ventilteil eine Dichtung vorgesehen ist. Die Verbindungsstelle zum Ventilteil umfasst das Ventilgehäuse, das einstückig mit einer Verbreiterung an der Verbindungsstelle ausgebildet ist. Zusätzlich weist das Gehäuse des Magnetteils eine weitere Vergrößerung aus. Die Anpassung an unterschiedliche Kraft- Hub-Kennlinien erfolgt durch Erhöhung des Ankerstromes im Magnetteil.

DE 103 22 585 A1 zeigt ein Ventilbaukastensystem eines Einschraubventils, das eine standardisierte Anschlussgeometrie am Gehäuse aufweist, das an die zu beherrschende Fluidgrößen und - mengen angepasst ist. Das Ventilgehäuse dient als Schnittstelle zu weiteren Ventilteilen, die als Baukasten dem Ventilgehäuse zugeordnet werden. Das Gesamtventil wird wie ein Baukasten aus der Kombination verschiedener Ventilteile aufgebaut. Die elektromagnetische Betätigung des Gesamtventils ist Teil eines Vorsteuerventils, das als Ventilkomponente an die Schnittstelle„Ventilgehäuse" angebracht ist. Das Baukastensystem beruht ausschließlich auf die Kombination unterschiedlicher Ventilteile. Jede Ventilbaukastenkombination, die elektromagnetisch betätigt wird, benötigt einen unterschiedlich ausgelegten Elektromagneten mit einem Magnetteil, um die geforderte Hubarbeit ausführen zu können.

US 6,571 ,828 B2 zeigt ein Ventil, das durch einen Ventilteil und ein auf diesem aufgesteckten oder als Magnetteil wirkenden abziehbarem elektrischen Spulensytem gebildet wird. Das Gesamtventil arbeitet als proportional arbeitendes Drucksteuerventil für die An- wendung in der Mobilhydraulik. Die Verbindungsstelle zwischen dem Ventil- und Magnetteil weist einen ringförmigen Adapter auf, dessen Verbindungsteil zum Ventilteil einen Stutzen aufweist, auf dem das Ventilgehäuse eines Ventilblockes des Drucksteuerventils aufgeschraubt ist. Eine Lagerhülse für den im Inneren der Lagerhülse an- geordneten Anker des Magnetteiles bildet die Verbindung zum Mag- netteil. Der Adapter ist ausschließlich für die Verbindung eines bestimmten Ventilteiles mit einem dafür ausgelegten Elektromagneten vorgesehen.

DE 10 2004 014 376 A1 zeigt ein Ventilbaukastensystem, bei dem unterschiedliche Ventilteile an ein Magnetteil angeschlossen werden können. Das Gehäuse des Magenteils weist eine radial nach außen sich erstreckende Flanschteil auf, die die Verbindungsstelle mit einem einzusetzenden Ventilteil bildet.

DE 199 32 747 A1 zeigt ein weiteres Ventilbaukastensystem, bei dem unterschiedliche Ventilteile an ein Magnetteil angeschlossen werden können. Die Anpassung an eine vom Ventilteil vorgesehene Kraft-Hub-Kennlinie erfolgt hydraulisch durch die Anordnung der Anschlüsse im Ventilteil und die Ausbildung des Ventilschiebers.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Ventil- baukastensystem bereit zu stellen, dass gegenüber dem Stand der Technik eine andere, besser geeignete Verbindungsstelle aufweist, welche die Nachteile bezüglich des Magnetkraftverlustes und der Verwendbarkeit unterschiedlicher Ventilteile nicht aufweist. Die Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff durch die kennzeich- nenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Das erfinderische Baukastensystem ermöglicht es, mit Hilfe einer definierte Verbindungsstelle oder Schnittstelle zwischen dem magnetischen und hydraulischen Teil des Ventils unter Berücksichtigung von funktionsgegebenen Randbedingungen unterschiedliche Ventilteile als Baugruppen zu adaptieren. Die Verbindungsstelle wird zwischen der Ventilhülse und dem Steuerkonus gelegt, der variabel gestalt ist. Die funktionsgegebenen Randbedingen von verwendeten Ventilbaugruppen werden durch Änderung des Konusses realisiert. Der gesamte Pol mit dem variabeln Steuerkonus ist nun Bestandteil eines einzusetzenden Ventilstils. Da die Kraft-Hub-Kennlinie eines Elektromagneten im Wesentlichen durch die geometrische Gestaltung des Steuerkonusses bestimmt wird, wird ausschließlich über die geometrische Anordnung des Steuerkonusses eine gewünschte Kraft-Hub-Kennlinie für eine gewünschte Ventilfunktion realisiert.

Das Magnetteil des Magneten umfasst die Bauteile, Spule,

Anker und Joch, die Werkzeug fallend produziert werden können, die jedoch meist in hohen Stückszahlen bei einem Hersteller von Elektromagneten schon vorhanden sind. Die Herstellung solcher„kostenintensiven" Werkzeuge für eine verhältnismäßig geringe Stückzahl entfällt. Ferner besteht die Möglichkeit durch standardisierte Montageschritte, unterschiedliche Ventilreihen quasi auf einer Fertigungslinie zu montieren. Die Entwicklungs- als auch Serienanlaufkosten für ein Ventil werden durch das erfinderische Baukastensystem erheblich reduziert.

Bei fest vorgegebenen Anordnungen von Anker, Joch und Zylinderspule wird lediglich durch Ändern der Geometrie des Steuerkonusses die gewünschte Hubarbeit für das Ventilteil realisiert. Durch die erfinderische Schnittstelle zwischen Ventilteil und Magnetteil kann somit ein standardisiertes Spulensystem, das durch einen an die erforderliche Hubarbeit angepassten Steuerkonus die erforderliche Hubarbeit erzeugt, an unterschiedlich zu beherrschenden FIu- idströme und Fluiddrücke sowie des Ventilteiles angepasst werden. Damit bildet das Spulensystem eine Baugruppe in einem Ventilbaukastensystem, das für unterschiedliche Ventilfunktionen Verwendung findet. Das Baukastensystem ermöglicht es, bei veränderter Bau- und Arbeitsweise nicht nur auf das gleiche Spulensystem als Magnetteil zurückzugreifen, sondern auch bereits in einer anderen Applikation verwendete Ventilteile neu zu einem Baukasten zusammen zu bauen. In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung umfasst das Ventilteil mehrere Ventilkomponenten, die unterschiedliche Ventile in Form eines Ventilbaukastensystems umfassen, wie sie bereits durch die DE 103 22 585 A1 vorgeschlagen werden. Die dort beschriebe- nen unterschiedlichen Ventilbaugruppen können jetzt durch Anpassung des Steuerkonusses mit dem gleichen Spulensystem oder dem gleichen Kompaktmagneten kombiniert werden. So ist es beispielsweise möglich, mit mehreren 3/ 2 Wege Druckregelventilen, die sich in ihrer Bau- bzw. Arbeitsweise und damit von ihrer„Performance" unterscheiden, jedoch den gleichen Spulenkörper oder einen Kompaktmagneten verwenden, unterschiedliche Fluidströme zu regeln und damit verschiedene Produktkonzepte zu realisieren.

Für das erfinderische Baukastensystem ist weiter vorteilhaft, wenn die Ventilkomponenten Vorsteuerventile einer Vorsteuerung umfassen, die zusätzlich manuell oder durch den Magnetteil gesteuert werden. Bei dieser Baugruppe wird ein Schließelement des Hauptteils durch den Fluiddruck beaufschlagt, der von einem Vorsteuerventil angesteuert wird. Somit können große Volumenströme mit einer kleinen Druckdifferenz realisiert werden. Das Gesamtventil umfasst dabei eine Vorsteuerstufe, die durch die Baugruppe„Vorsteuerventil" realisiert wird, und eine Hauptsteuerstufe, die das „Hauptsteuerventil "gekennzeichnet sind. Zwischen beiden Baugruppen oder Steuerstufen findet eine Verstärkung des Hubweges statt.

Die Verbindungskontur sowohl zum Magnetteil als auch zum Ventilteil wird vorteilhaft kraft und formschlüssig ausgeführt. Die Ventilhülse des Ventilteiles ist fest mit dem Pol und dem Steuerkonus verbunden und bildet ein kompaktes Bauteil, das als Bauteil für unterschiedliche Funktionen verwendet werden kann.

In Richtung des Ventilteiles weist die Ventilhülse vorteilhaft eine weitere standardisierte Schnittstelle auf, an denen weitere Bau- gruppen angefügt werden können. So weist die Verbindungskontur zum Ventilteil vorteilhaft ein zylinderförmiges Anschlussteil auf, das an seinem Außendurchmesser mit dem Innendurchmesser einer Innenbohrung der Ventilhülse verbunden ist. Weitere Ventilbaugruppen werden lediglich über das Anschlussteil gestülpt und befestigt. So ist es auch möglich, für Hauptventilbaugruppen handbestätigte Vorsteuerungen einzubauen, mit denen z. B. Funktionen wie Nothand oder Entlüftungen generiert werden können.

Zur Vermeidung von Undichtigkeiten an der Verbindungsstelle zwischen dem Ventilteil und dem Magnetteil ist es vorteilhaft, wenn die Verbindungskontur Abdichtungen zwischen der Ventilhülse und dem Magnetteil aufweist. Diese werden vorteilhaft als handelsübliche O-Ringe ausgeführt.

Das erfinderische Baukastensystem eignet sich in vorteilhafter Weise insbesondere bei der Realisierung von hydraulischen Steuerketten. Anstelle von Höhenverkettungen und Reihenplatten werden bei dieser Anordnung die Ventile zunehmend in„Blocktechnik" unter Verwendung von Ventilen in Patronenbauweise angeordnet, die in genormten Bohrungen von Steuerblöcken eingebaut werden. Der als Standardmagnet ausgeführte Magnetteil des Spulensystems ist in Anpassung an die Patronenbauweise des Ventilteils topfartig (Topfmagnet) ausgeführt. Der Magnetteil arbeitet als Proportionalmagnet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfinderischen Lösung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Figurenbeschreibung.

Fig. 1 zeigt eine erste Aufbauvariante des erfindungsgemäßen Ventilbaukastensystems.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform

Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform

Fig. 6 zeigt in einer Zusammenschau die einzelnen Baugruppen der Fig. 1 bis 5.

Fig.1 bis 5 zeigen unterschiedliche Ventile, die mit I, II, III, IV und V bezeichnet sind und jeweils aus mehreren Baugruppen zusammengesetzt ist. Einige der Baugruppen der Ventile I, II; IM; IV werden, wie in Fig. 6 dargestellt ist, mehrfach für unterschiedliche Ventilreihen verwendet.

Fig.1 zeigt ein mit I bezeichnetes direkt gesteuertes proportio- nales Druckregelventil oder Druckminderventil, das sich für die Vorsteuerung größerer Ventile mobiler und stationärer Hydrauliken eignet. Das Ventil deckt einen Fluidstrombereich bis zu 8 l/min ab. Das Funktionsprinzip des 3/ 2 Wegeventils I basiert auf der hydraulischen Druckrückführung, d.h. der zu regelnde Druck steht an der Stirnflä- che eines Ventilschiebers 21 an und wirkt damit einer Kraft eines Betätigungselementes 4 entgegen. Die Gegenkraft wird magnetisch durch einen Elektromagneten erzeugt, der aus mehreren Baugruppen zusammengesetzt ist. Somit ergibt sich bei entsprechender Auslegung der Kraft-Hub Kennlinie des Magneten einen proportionalen Zusammenwirken zwischen einer Bestromung des Elektromagneten und dem zu regelnden Druck. Bei Stromzufuhr wird der Anker 3 nach links verschoben und bewegt den Ventilschieber 21 in die gleiche Richtung.

Das Ventil I umfasst eine Ventilhülse 10, auf deren Umfangs- fläche Anschlussbohrungen 15, 16 für einen druckbelasteten Anschlüsse P und einen Tankabfluss T angeordnet sind. Der Verbrau- cheranschluss A befindet sich an der linken Stirnseite 18 der Ventilhülse 10. Der Ventilschieber 21 weist auf seiner Umfangsfläche in axialer Richtung sich erstreckende abschnittsweise angebrachte Nu- ten oder Einkerbungen 17 auf, mit denen bei einem Hub des Ventil- Schiebers 21 die Anschlüsse A, P und T miteinander verbunden bzw. von einander getrennt werden können. Durch den Hub des Ventilschiebers 21 wird die vorher verschlossene Fluidzufuhrbohrung 15 des Druckanschlusses P geöffnet und über die Umfangseinkerbun- gen oder Nuten 17 am Schieber 21 eine Verbindung zum Verbrau- cheranschluss A frei geschaltet. Bei stromlosen Magneten drückt eine Druckfeder 22 den Ventilschieber 21 in seine Ausgangsposition zurück und öffnet dafür die Fluidzufuhrbohrung 16 für den Tankan- schluss T. Die Anschlüsse A, P und T sind durch Abdichtungen 13 in Form von O - Ringen gegeneinander und nach außen abgedichtet. Eine weitere Abdichtung 19 dichtet den Ventilteil 9 gegenüber dem Magnetteil 1 ab.

Das komplett zusammen gebaute Ventil I besteht aus einem Ventilteil 9 und einem Magnetteil 1. Im linken Teil des in Fig. 1 dar- gestellten Ventil I ist im Wesentlichen das Ventilteil 9 ersichtlich. Die Ventilhülse 10 weist eine axiale Bohrung 2 auf, in welcher der Ventilschieber 21 gelagert ist. An der dem Magneten entgegengesetzte Stirnseite 18 des Ventilschiebers 21 ist die zur Realisierung der hydraulischen Druckrückführung notwendige Druckfeder 22 angeordnet, die auf ihrer dem Schieber 21 entgegengesetzte Stirnseite sich auf einer Ringscheibe 23 abstützt und mit ihrem anderen Ende gegen die Stirnseite 18 des Ventilschiebers 21 drückt.

Der Magnetteil 1, der im Wesentlichen die rechte Seite der Fig. 1 ausfüllt, umfasst die zur Führung des magnetische Flusses notwendigen Bauteile wie die bestromte Zylinderspule 5, den Pol 12 mit Steuerkonus 6, den Anker 3 und ein flussführenden Gehäuse 7 mit Joch 8. Die Verbindungsstelle 32 des Magnetteiles 1 mit dem Ventilteil 9 bilden nach rechts der Pol 12 mit dem Steuerkonus 6 und nach links - zum Ventilteil hin - ein zylinderförmiges Anschlussteil 11, das in der dargestellten Ventilausführung gleichzeitig die Ventilhülse 10 bildet. Die Verbindungsstelle 32 ist so gestaltet, dass eine gewünschte Kraft - Hub - Kennlinie zustande kommt, mit der eine Hubarbeit erreicht wird, die durch die Abmessungen des Ankers 3, Joches 8 und der Zylinderspule 5 für unterschiedliche Ventilteile 9 vor- gegeben ist. Die Verbindungsstelle 32 zum Ventilteil 9 weist erfindungsgemäß eine vorgegebene Verbindungskontur auf, mit der unterschiedliche Baugruppen - auch für andere Ventile (siehe Fig. 6) - angeschlossen werden können.

Bei dem Ventil I handelt es sich um ein bereits in großen Stückzahlen gefertigte Serienprodukt, das entlang einer waagerrech- ten Zusammenbaulinie 20 (Fig. 6) aus mehreren Baugruppen zusammengesetzt ist. Als erste Baugruppe ganz recht ist in Fig. 6 des Ventils I ein Spulenkörper 24 dargestellt, der die Zylinderspule 5, das Joch 8 und einen Deckel 26 mit Anschluss für die Bestromung der Spule 5 beinhaltet. In die Öffnung des topfartig angeordneten Spulenkörper 24 wird als weiteres Bauteil der Anker 3 eingesteckt. Über diese beiden Bauteile wird dann das Gehäuse 7 als drittes Bauteil übergestülpt. Diese Baugruppe bildet zusammen einen Kompaktmagneten 14, der - wie in Fig. 6 durch senkrechte Zusammenbauli- nien 25 dargestellt ist - auch beim Aufbau der Ventile Il bis V Verwendung findet. Die Werkzeuge für die Herstellung dieser Baugruppen werden durch Ziehen, Stanzen oder anderen formgebenden Arbeitsverfahren aufwendig hergestellt .Die Herstellung der mit dem Werkzeug hergestellten Baugruppen ist jedoch kostengünstig bei hohen Stückzahlen. Die Werkzeuge für diese Baugruppen werden in Sinne eines„Baukastensystems" für weitere Ventilteile oder Ventilfunktionen verwendet.

An den Kompaktmagneten 14 schließt sich das Ventilteil 9 an. Die Verbindungsstelle 32 hierzu bildet in Richtung des Kompaktmag- neten 14 der Pol 12 mit Steuerkonus 6, in Richtung des Ventilteils 9 (Fig.1) die Ventilhülse 10. In die offnen Bohrung 2 (Fig.1) der Ventilhülse 10 fügt sich als weiteres Bauteil der Ventilschieber 21 an, an dessen Stirnseite 18 (Fig.1) als sechste Bauteil die Druckfeder 22 befestigt wird, die sich an ihrem gegenüberliegenden Ende gegen die Ringscheibe 23 als letztes Bauteil des Ventils I abstützt.

Da die oben beschriebenen Baugruppen bzw. Bauteile des Ventils I in der Beschreibung der folgenden Ausführungsbeispiele in gleicher oder modifizierter Weise auftreten, werden gleiche Funktionsteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 2 zeigt ein weiteres 3/ 2 Proportional-Druckregel- oder

Druckminderventil, das einen an den Volumenstrombereich des Ventils I anschließenden Bereich bis zu 10 l/min abdeckt. Auch das Ventil Il besteht aus einem Magnetteil 1 (rechts) und einem Ventilteil 9 (links). Das proportionale 3 Wege Schieber Ventil weist eine Außen- druckentlastung auf. In der druckentlasteten Arbeitsweise ist der

Druckanschluss P geschlossen und der Verbraucheranschluss A mit dem Tankanschluss T verbunden. Bei Bestromung drückt ein Betätigungselement 4 mit einer Kraft gegen einen Ventilschieber 21 , der proportional dem angelegten Strom ist, und den Druckanschluss P öffnet.

Der Magnetteil 1 des Ventils Il besteht im Wesentlichen aus den gleichen Baugruppen die schon bei dem Ventil I verwendet wurden, insbesondere aus den„werkzeugfallenden" Baugruppen, wie dem Spulenkörper 24, dem Anker 3 sowie dem Gehäuse 7, wie dies aus den senkrechten Zusammenbaulinien 25 der Fig.6 ersichtlich ist. Die Baugruppe„Verbindungsteil 32" (Fig. 6) des Ventils Il bildet in Richtung des Magnetteil 1 den Pol 12 mit einem modifizierten Steuerkonus 6, in Richtung Ventilteil 9 ein zylinderförmiges Anschlussteil 11 , auf dessen Außenumfang die Ventilhülse 10 befestigt ist, in de- ren Innenbohrung 2 ein modifizierter Ventilschieber 21 angeordnet ist. Der Ventilschieber weist eine genutete Umfangsf lache 17 als Steuerkanten auf sowie an seiner Stirnseite 18 zu einer Verbrau- cheranschluss A hin eine Sacklochbohrung. Durch die Hubbewegung des Schiebers 21 kann der Verbraucheranschluss A jeweils mit einem Druckanschluss P und / oder einem Tankanschluss T verbunden oder getrennt werden. O-Ringe dichten als Abdichtungen 13 die einzelnen Anschlüsse gegeneinander und nach außen ab. Eine weitere Abdichtung 19 dichtet den Ventilteil 9 gegenüber dem Magnetteil 1 ab. An der Stirnseite 18 stützt sich der Schieber 21 gegen eine Druckfeder 22 ab, die sich an ihrem gegenüberliegenden Ende auf eine Ringscheibe 23 am Verbraucheranschluss A abstützt.

Der Verbraucheranschluss A ist stirnseitig (links) angeordnet. Der Arbeitsdruck wirkt zunächst auf die komplette linke Stirnseite des Ventilschiebers 21. Durch einen im Schieber 21 axial angeordneten Durchgang wird der Arbeitsdruck auf eine reduzierte Fläche mit entgegengesetzter Wirkrichtung geleitet. Die Reduzierung entspricht genau der Fläche, auf der eine Zylinderrolle 27 als Druckmeldestift am Ventilschieber 21 anliegt. Resultierend bleibt als Druckrückwirk- fläche genau der Querschnitt des Druckmeldestiftes erhalten. Durch diese Anordnung ergibt sich die Möglichkeit, nur durch Variation des Durchmessers des Druckmeldestiftes das Ventil Il auf andere Druckbereiche abzuändern. Bei dem Bauteil„Druckmeldestift" wird hierzu lediglich der Steuerkonus 6 und der Druckmeldestift 27 ausgetauscht.

Die einzelnen Baugruppen des Ventils Il sind anhand der waagerechten Zusammenbaulinie 20 der Fig. 6 ersichtlich. Die Baugruppen, die den Kompaktmagneten 14 des Ventils I umfassen, wie den Spulenkörper 24, den Anker 3 und das Gehäuse 7 des Ventils I, werden entsprechend dem Baukastensystem der Anordnung auch für das Ventil Il verwendet. Die Baugruppe„Verbindungsstelle 32" ist gegenüber der Ausführung von Ventil I modifiziert. In Richtung des Kompaktmagneten 14 ist ein modifizierte Steuerkonus 6 (Fig. 2) vorgesehen. Die Stelle in Richtung Ventilteil 9 weißt lediglich ein Anschlussteil 11 (Fig. 2) auf. Als weitere Baugruppen folgt die Zylinder- rolle 27 und der Ventilschieber 21. Auf dem Außendurchmesser des Anschlussteils 11 ist als weitere Baugruppe die Ventilhülse 10 angeordnet. Sie ist als Baugruppe auch für die Ventilsysteme Il und IM vorgesehen.

Bei den in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ventilen IM (Fig. 3) und IV (Fig. 4) handelt es sich um direkt gesteuerte 3/2 Wege- Schieberventile zum Öffnen und Sperren von Anschlüssen innerhalb der Fluidtechnik. Der Unterscheid zwischen beiden Ventilen liegen ausschließlich in der Verwendung von unterschiedlichen Schieberkolben 28 des Ventilschiebers 21 , wodurch ein unterschiedliches Schaltverhalten der beiden Ventile erreicht werden kann. Ansonsten sind sie bau- und funktionsgleich. Somit erübrigt sich eine zusätzliche Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Fig. 4.

Die Ventilfunktionsweise des Ventils IM in Fig. 3 umfasst einen Verbraucheranschluss A (links an der Stirnseite des Ventilteiles 9) und zwei weitere Anschlüsse P und T, die an der Umfangsfläche des Ventilteiles 9 angeordnet sind. Die Anschlüsse werden jeweils durch Abdichtungen 13 in Form von O -Ringen gegeneinander und nach außen abgedichtet sind. Eine weitere Abdichtung 19 dichtet den Ventilteil 9 gegenüber dem Magnetteil 1 ab. Der Verbraucheranschluss A ist über einen axial verschiebbaren hohlen Ventilschieber 21 in der Darstellung der Fig. 3 mit dem Tankanschluss T verbunden. Durch eine axiale Verschiebung eines Ventilschiebers 21 erfolgt über Öffnungen im Schieber 21 eine Schließung des Tankanschlusses T und eine gleichzeitige Öffnung des Anschlusses P. Die Verschiebung erfolgt durch ein Betätigungselement 4, das durch Magnetkraft des Magnetteils 1 aktiviert wird.

Die Verbindungsstelle 32 (Fig. 6) weist in Richtung des Ventilteils 9 ein zylinderförmiges Anschlussteil 11 zur Befestigung einer Ventilhülse 10 auf. Für die Befestigung der Ventilhülse 10 an die Anschlussstelle 11 besitzt deren Kopfstelle eine topfartige axiale Ausnehmung. Der Aussenwandung der Kopfstelle 28 des Ventilschiebers 21 und die Innenwandung des linken Anschlussteiles 11 bilden einen Federraum 31 für eine Rückstelleinrichtung des Schiebers 21. Die Druckfeder 22 stützt sich mit ihrem einen Ende gegen eine

Schulter am Kopf 28 des Schiebers und mit ihrem anderen Ende gegen den Boden der Ausnehmung der Ventilhülse 10.

Das Baukastensystem des Ventile IM ist aus den zugehörigen Baugruppen entlang der wagerechten und senkrechten Zusammen- baulinien 25, 20 der Fig. 6 ersichtlich. Für die Baugruppen„Spulenkörper 24" und„Gehäuse 7" werden die entsprechenden Teile der Baugruppen der Ventile I oder Il verwendet, wie dies aus der senkrechten Zusammenbaulinie 25 der Fig. 6 ersichtlich ist. Das Bauteil „Anker 3" der Ventile III und IV sind gegenüber dem Bauteil„Anker 3" des Ventils I und Il zur Anpassung der veränderten Funktion der Ventile III und IV leicht modifiziert. Die Baugruppe Verbindungsteil 32 ist ebenfalls leicht modifiziert, da der Pol 12 (Fig. 3) mit dem Steuerkonus 6 (Fig. 3) gegenüber den Ventilanordnungen I und Il abgeändert wurde. Als weitere Baugruppen folgen entsprechend der waage- rechten Zusammenbaulinie 20 die Baugruppen„Ventilschieber 21 ", „Druckfeder 22" und„Ventilhülse 10". Dem Baukastensystem entsprechend wird das Bauteil„Ventilhülse 10" sowohl von dem Ventil Il als auch von den beiden Ventilen IM und IV verwendet.

Fig. 5 zeigt ein weiteres 3/ 2 Wege Proportional- Druckregel- oder Druckminderventil. Das dargestellte direktgesteuerte Ventil V weist die gleiche Funktion auf wie das in Fig. 2 dargestellte Ventile II. Es unterscheidet sich jedoch in der Arbeitsweise und dem zu regelnden Volumenstrombereich, der bei dem Ventil V bis zu 25 l/min beträgt.

Das Ventil V weist den gleichen Magnetteil 1 auf, wie die übrigen Ventile. Damit sind Spulenkörper 24 (Fig. 6) und Gehäuse 7 baugleich den anderen Ausführungsbeispielen. Für die Neukonzeption dieser Ventilreihe werden somit die teueren„werkzeugfallenden" Baugruppen von schon bestehender Baugruppen verwendet und brauchen nicht mehr neu konstruiert werden. Der in der Ventilbaureihe I definierte Kompaktmagnet 14 ist somit auch für die Baureihe V verwendbar. Die restlichen Baugruppen sind ventilspezifisch.

Der Ventilschieber 21 wird bei dem Ventil V direkt von der Kraft des Magnetankers 3 über den Ankerhub bewegt. Um dennoch eine relativ kleine Druckdifferenz bei hohen Volumenströmen zu gewährleisten, sind im Ventilteil 9 möglichst große Kanäle geöffnet worden. Die Öffnungen in der Ventilhülse 10 sind als Steuerschlitze oder Einkerbungen 28 ausgeführt. Die Anschlüsse A, P und T sind alle umfangmäßig angeordnet und werden, wie bei den übrige Venti- len, durch Abdichtungen 13 in Form von O-Ringen voneinander und nach außen abgedichtet. Eine weitere Abdichtung 19 dichtet den Ventilteil 9 von dem Magnetteil 1 ab. Da die Magnetkraft im Vergleich zu den zu bewegenden Massen zu gering ist, wird die vom Verbrau- cheranschluss A resultierende Rückwirkkraft derart reduziert, das sie durch eine Bohrung im Ventilschieber 21 auf einen Druckmeldestift 29 mit geringerem Durchmesser wirkt. Der Federraum 31 mit der Druckfeder 22 auf der linken Seite des Ventilschiebers 21 ist über eine weitere Bohrung im Schieber 21 mit einer axialen Ausnehmung im Anschlussteil 11 des Verbindungsteils 32 (Fig. 6) verbunden. LJ- berwiegt die Magnetkraft der vom Verbraucheranschluss A erzeug- ten Kraft, fließt das Arbeitsfluid vom Druckanschluss P zu dem Verbraucheranschluss A, ist der Druck zu hoch, öffnet der Ventilschieber 21 den Tankanschluss T. Die Gleichteile zu den anderen Ausführungsbeispielen sind das Gehäuse 7, der Spulenkörper 24 sowie der Anker 3 mit dem Betätigungselement 4.

Die Baugruppen des Ventils V ergeben sich gemäß der waagerechten Zusammenbaulinie 20 der Fig. 6. Die Baugruppe Spulenkörper 24 ist identisch mit der Baugruppe aus allen vorher beschriebenen Ausfϋhrungsbeispielen. Dies betrifft auch für die Baugruppe „Gehäuse 7" zu, so dass für das Ventil V auf die Verwendung des Kompaktmagneten 14 des Ventils I zurückgegriffen werden kann. Für den Anker 3 wird die Baugruppe der Ventile IM und IV verwendet.

Als nächste Baugruppe folgt die„Verbindungsstelle 32", die auf Grund eines modifizierten Pols 12 (Fig. 5) mit Steuerkonus 6 (Fig. 5) geringfügig abgeändert ist. Die Baugruppen des Ventilteils 9 (Fig. 5) weisen, wie bereits in der Beschreibung des Ventils V erläutert wurde, gegenüber den gleichlautenden Baugruppen der anderen Ventile I bis IV einen anderen Aufbau auf. Dementsprechend folgen als weitere modifizierte Baugruppen der Ventilschieber 10, der Druckstift 29, die Druckfeder 22 sowie eine Federlagerung 30, welche die Druckfeder 22 gegen den Ventilschieber 21 abstützt.

Die Erfindung zeigt, dass mit nur einer als„Kompaktmagneten" definierten Baugruppe, eine Vielzahl von elektromagnetisch betätigten Ventilkonzepten mit unterschiedlichen Funktionen und Bau- weisen realisiert werden können. Eine für die Serienfertigung entwickelte„werkzeugfallende" Baugruppe kann durch die erfindungsgemäße Schnittstelle für weitere Neukonzeption von Ventilen verwendet werden.

Claims

Patentansprüche

1 ) Ventilbaukastensystem mit elektromagnetisch betätigtem

Ventil (I, II, III, IV, V)₁

- wobei das Ventil einen Magnetteil (1) und über eine

Verbindungsstelle (32) ein auf der Stirnseite und in Hubrichtung des Magnetteiles (1) aufgesetztes Ventilteil (9) umfasst,

- das Magnetteil einen in einer axialen Bohrung (2)

angeordneten und axial verschiebbaren Anker (3) mit in Hubrichtung angeschlossenem Betätigungselement (4) aufweist, und die

Hubbewegung des Ankers (3) durch ein magnetisches Feld erzeugt wird, das durch eine Magnetspule (5) über einen Pol (12) mit

Steuerkonus (6), den Anker (3) und ein flussführenden Gehäuse (7) des Magnetteiles (1) mit Joch (8) geschlossen ist,

und die Verbindungsstelle (32) zum Ventilteil (9) eine vorgegebene Verbindungskontur aufweist, mit der unterschiedliche Baugruppen für Ventilfunktionen angeschlossen werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstelle (32) zum Magnetteil (1) den Pol (12) mit dem Steuerkonus (6) umfasst, wobei der Steuerkonus (6) so gestaltet ist, dass eine vorgegebene Kraft - Hub - Kennlinie zustande kommt, mit der Hubarbeit erreicht wird, die durch die Abmessungen des Ankers (3), Joches (8) und der Magnetspule (5) für unterschiedliche Ventilteile (9) vorgegeben ist. 2) Ventilbaukastensystem nach Anspruch 1 , dadurch

gekennzeichnet, dass das Ventilteil (9) mehrere Ventilkomponenten umfasst.

3) Ventilbaukastensystem nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, dass die Ventilkomponenten Vorsteuerventile einer Vorsteuerung umfassen, die zusätzlich manuell oder durch den Magnetteil (1) gesteuert werden.

4) Ventilbaukastensystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilteil (9)

mindestens ein 3/2, ein 2/2 oder 4/2 Wege Proportional - Druckregelventil umfasst, das unterschiedliche Fluidströme und /oder Mengen und Druckbereiche regelt, und sich mehrere dieser

Ventilteile (9) in ihrer Bau- und Arbeitsweise unterscheiden.

5) Ventilbaukastensystem nach einem oder mehreren der

Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die

Verbindungskontur sowohl zum Magnetteil (1) als auch zum Ventilteil (9) kraft und formschlüssig ist.

6) Ventilbaukastensystem nach einem oder mehreren der

Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilteil (9) eine als Standardgröße festgelegte Ventilhülse (10) umfasst, an denen weitere standardisierte Ventilteile (9) angeordnet sind.

7) Ventilbaukastensystem nach einem oder mehreren der

Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die

Verbindungsstelle (32) zum Ventilteil (9) einen zylinderförmiges Anschlussteil (11) aufweist, das an seiner Außenumfangsfläche mit der Innenumfangsfläche einer Innenbohrung der Ventilhülse (10) verbunden ist.

8) Ventilbaukastensystem nach einem oder mehreren der

Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstelle (32) zum Ventilteil (9) Abdichtungen (19) zwischen Ventilteil (9) und dem Magnetteil (1) aufweist.

9) Ventilbaukastensystem nach Anspruch 8, dadurch

gekennzeichnet, dass die Abdichtungen (19) O - Ringe umfassen.

10) Ventilbaukastensystem nach einem oder mehreren der

Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (I, II, IM, IV, V) ein Einbauventil in Patronenbauform zum Einbau in genormten Bohrungen in Steuerblöcken umfasst.

11 ) Ventilbaukastensystem nach einem oder mehreren der

Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetteil (9) einen topfartigen Kompaktmagneten (14) umfasst, der als

Baugruppe eine Spulenkörper (24) und ein den Spulenkörper (24) umgebendes Gehäuse (7) umfasst.

12) Ventilbaukastensystem nach einem oder mehreren der

Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der

Kompaktmagnet (14) für unterschiedliche Ventilteile (9) und - funktionen verwendet wird.

13) Ventilbaukastensystem nach einem oder mehreren der

Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der

Kompaktmagnet (14) als Proportionalmagnet und / oder

Schaltmagnet arbeitet.