DE102013020312A1

DE102013020312A1 - valve assembly

Info

Publication number: DE102013020312A1
Application number: DE102013020312.0A
Authority: DE
Inventors: Tobias Pointner; Metin Giousouf
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2033-12-04
Also published as: DE102013020312B4

Abstract

Es wird eine Ventilanordnung (1) vorgeschlagen, die über ein Ventilgehäuse (2) und über ein relativ zu dem Ventilgehäuse (2) um ein Schwenkzentrum (6) herum verschwenkbares Ventilglied (3) verfügt. Das Ventilglied (3) enthält eine verschwenkbare Tragstruktur (14) und einen an der Tragstruktur (14) angeordneten, von einer drehbar gelagerten Rolle (4a) gebildeten Schließkörper (4). Das Ventilglied (3) kann eine erste Schaltstellung einnehmen, in der es mit einer von der Außenumfangsfläche (48a) der Rolle (4a) gebildeten Schließfläche (48) an einem einem ersten steuerbaren Ventilkanal (24, 24a) zugeordneten ersten Ventilsitz (52, 52a) dichtend anliegt. Wenn das Ventilglied (3) zwecks Veränderung seiner Schaltstellung um das Schwenkzentrum (6) verschwenkt wird, rollt der Schließkörper (4) an dem ersten Ventilsitz (52, 52a) ab.A valve assembly (1) is proposed which has a valve member (3) which can be pivoted about a pivoting center (6) via a valve housing (2) and a valve member (3) which can pivot about a pivoting center (6) relative to the valve housing (2). The valve member (3) contains a pivotable support structure (14) and a closing body (4) arranged on the support structure (14) and formed by a rotatably mounted roller (4a). The valve member (3) can assume a first switching position in which it is connected to a closing surface (48) formed by the outer peripheral surface (48a) of the roller (4a) on a first valve seat (52, 52a ) sealingly. When the valve member (3) is pivoted about the pivoting center (6) for the purpose of changing its switching position, the closing body (4) rolls on the first valve seat (52, 52a).

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung, mit einem Ventilgehäuse, mit einem unter Ausführung einer Umschaltbewegung bezüglich des Ventilgehäuses in einer Schwenkebene um ein Schwenkzentrum verschwenkbaren Ventilglied, und mit einem mit dem Ventilglied antriebsmäßig zusammenwirkenden Aktuator zur Erzeugung der Umschaltbewegung, wobei das Ventilglied mindestens einen Schließkörper aufweist, der in einem Abstand zu dem Schwenkzentrum an einer die Umschaltbewegung mitmachenden Tragstruktur des Ventilgliedes angeordnet ist und der im Rahmen der Umschaltbewegung wahlweise in einer einen ersten steuerbaren Ventilkanal verschließenden ersten Schaltstellung oder in mindestens einer den ersten steuerbaren Ventilkanal freigebenden weiteren Schaltstellung positionierbar ist, wobei er in der ersten Schaltstellung mit einer Schließfläche an einem eine Kanalmündung des ersten steuerbaren Ventilkanals umrahmenden ersten Ventilsitz dichtend anliegt.The invention relates to a valve arrangement, comprising a valve housing, with a valve member which is pivotable about a pivoting center with a switching movement with respect to the valve housing in a pivoting plane, and with an actuator interacting with the valve member for generating the switching movement, wherein the valve member has at least one closing body. which is arranged at a distance to the pivot center on a switching movement mitmachenden supporting structure of the valve member and in the context of the switching movement either in a first controllable valve channel occluding first switching position or in at least one the first controllable valve channel releasing further switching position can be positioned, wherein he in the first switching position with a closing surface sealingly abuts on a first valve seat framing a channel mouth of the first controllable valve channel.

Eine aus der DE 10233316 A1 bekannte Ventilanordnung dieser Art enthält ein bezüglich eines Ventilgehäuses zur Ausführung einer Umschaltbewegung verschwenkbar gelagertes Ventilglied, das einen kugelförmigen Schließkörper aufweist, der an einer zur Schwenklagerung verwendeten Tragstruktur angeordnet ist, an der ein piezoelektrischer Aktuator angreift. Der kugelförmige Schließkörper befindet sich zwischen zwei einander zugewandten, jeweils von einem Ventilsitz umrahmten Kanalöffnungen zweier Ventilglieder und kann durch entsprechende Betätigung des Aktuators in zwei unterschiedlichen Schaltstellungen positioniert werden, in denen er durch Anlage an einem Ventilsitz die jeweils zugeordnete Kanalmündung verschließt. Um eine Kanalmündung gegen einen im zugeordneten Ventilkanal herrschenden Fluiddruck dicht zu verschließen, muss der Aktuator eine relativ hohe Stellkraft auf das Ventilglied ausüben. Hierzu ist ein großvolumiger Aktuator erforderlich, aus dem große Abmessungen der Ventilanordnung und relativ hohe Herstellungskosten resultieren.One from the DE 10233316 A1 known valve assembly of this type includes a relative to a valve housing for performing a switching pivotally mounted valve member having a spherical closure body which is disposed on a support structure used for pivotal mounting, on which a piezoelectric actuator engages. The spherical closure member is located between two mutually facing, each framed by a valve seat channel openings of two valve members and can be positioned by appropriate actuation of the actuator in two different switching positions in which it closes by abutment against a valve seat each associated channel mouth. In order to close a channel mouth tightly against a fluid pressure prevailing in the associated valve channel, the actuator must exert a relatively high actuating force on the valve member. For this purpose, a large-volume actuator is required, resulting from the large dimensions of the valve assembly and relatively high production costs.

Aus der DE 19720849 C2 ist eine Ventilanordnung bekannt, bei der ebenfalls ein Ventilglied an einem Gehäuse verschwenkbar gelagert ist, um wahlweise an jeweils einem von zwei sich gegenüberliegenden Ventilsitzen anzuliegen und einen zugeordneten Ventilkanal zu verschließen.From the DE 19720849 C2 a valve arrangement is known, in which also a valve member is pivotally mounted on a housing to abut either on each one of two opposing valve seats and to close an associated valve channel.

Aus dem Artikel ”Experimental characterization of the hysteretic and rate-dependent electromechanical behavior of dieletric electro-active polymer actuators” A. York, J. Dunn und S. Seelecke, veröffentlicht in ”Smart Materials and Structures”, 2010, Seiten 1 bis 9 , wird der Aufbau dielektrischer elektroaktiver Polymer-Aktuatoren beschrieben, die im Vergleich zu piezoeleketrischen Aktuatoren den Vorteil haben, dass sie bei gleicher Baugröße höhere Stellwege erzeugen können. Ihr Funktionsprinzip basiert auf dem Anlegen einer Betätigungsspannung an Paare von jeweils eine Elastomerschicht flankierenden Elektroden, woraus elektrostatische Kräfte resultieren, die die jeweilige Elastomerschicht zusammendrücken und dabei einen mit einer Querdehnung rechtwinkelig zur Wirkrichtung der elektrostatischen Kräfte einhergehenden Aktuatorhub hervorrufen.From the article A. York, J. Dunn and S. Seelecke, published in "Smart Materials and Structures", 2010, pages 1 to 9, "Experimental characterization of the hysteretic and rate-dependent electromechanical behavior of dielectric electro-active polymer actuators" , The construction of dielectric electroactive polymer actuators is described, which have the advantage compared to piezoelectric actuators that they can produce higher travel paths with the same size. Its operating principle is based on the application of an actuation voltage to pairs of electrodes flanking an elastomer layer, resulting in electrostatic forces which compress the respective elastomer layer and thereby cause an actuator stroke which is perpendicular to the direction of action of the electrostatic forces.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung zu schaffen, die bei kompakten Abmessungen eine Generierung hoher Schließkräfte ermöglicht.The invention has for its object to provide a valve assembly that allows for compact dimensions generating high clamping forces.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen, dass der Schließkörper bezüglich der Tragstruktur drehbar ist, wobei er von einer an der Tragstruktur um eine zu der Schwenkebene rechtwinkelige Drehachse verdrehbar gelagerten Rolle gebildet ist, deren radial bezüglich der Drehachse orientierte Außenumfangsfläche die Schließfläche bildet, wobei der dem ersten steuerbaren Ventilkanal zugeordnete erste Ventilsitz von der Schwenkebene geschnitten wird und zum Schwenkzentrum weist, derart, dass der Schließkörper an dem ersten Ventilsitz abrollt, wenn das Ventilglied in die erste Schaltstellung und aus der ersten Schaltstellung bewegt wird.To achieve this object, it is provided in connection with the features mentioned above, that the closing body is rotatable with respect to the support structure, wherein it is formed by a rotatably mounted on the support structure about a perpendicular to the pivot plane rotation axis, whose radially oriented with respect to the rotation axis outer peripheral surface forms the closing surface, the first valve seat associated with the first controllable valve seat is cut from the pivoting plane and facing the pivot center, such that the closing body rolls on the first valve seat when the valve member is moved to the first switching position and from the first switching position.

Bei einer solchen Ventilanordnung rollt bzw. wälzt sich der Schließkörper des Ventilgliedes beim Übergang zwischen der ersten Schaltstellung und einer von der ersten Schaltstellung abweichenden weiteren Schaltstellung an dem dem ersten steuerbaren Ventilkanal zugeordneten ersten Ventilsitz ab und führt gleichzeitig eine Drehbewegung relativ zu der ihn tragenden Tragstruktur des Ventilgliedes aus. Der abrollende Kontakt zwischen der Schließfläche des rollenförmigen Schließkörpers und dem ersten Ventilsitz erlaubt es, den Schließkörper mit einer hohen Kraft an den ersten Ventilsitz anzudrücken und dennoch die Umschaltbewegung mittels einer relativ geringen Betätigungskraft hervorzurufen. Die in der ersten Schaltstellung zwischen dem Schließkörper und dem ersten Ventilsitz wirkende Schließkraft ist in der Schwenkebene des Ventilgliedes quer zur Bewegungsrichtung der Umschaltbewegung orientiert und kann ohne Mitwirkung des Aktuators durch eine gehäuseseitige Abstützung der Tragstruktur im Bereich des Schwenkzentrums realisiert werden, sodass der Aktuator durch die aufzubringende Schließkraft nicht oder nur wenig beansprucht wird und folglich relativ klein dimensioniert werden kann, was sich vorteilhaft auf die Baugröße und die Herstellungskosten auswirkt. Die Verschwenkbarkeit des Ventilgliedes bietet überdies die Möglichkeit, durch entsprechende Wahl des Angriffspunktes des Aktuators Einfluss auf das zum Erzeugen der Umschaltbewegung in das Ventilglied einzuleitende Drehmoment zu nehmen. Um komplexe Ventilfunktionen zu generieren, kann das Ventilglied durchaus auch mit mehreren jeweils zur Steuerung mindestens eines steuerbaren Ventilkanals dienenden Schließkörpern ausgestattet sein, die in Form einer bezüglich der Tragstruktur verdrehbar gelagerten Rolle ausgeführt sind.In such a valve arrangement, the closing body of the valve member rolls or rolls at the transition between the first switching position and a different from the first switching position further switching position on the first controllable valve channel associated first valve seat and simultaneously performs a rotational movement relative to the supporting structure of him Valve member off. The rolling contact between the closing surface of the roller-shaped closing body and the first valve seat makes it possible to press the closing body with a high force to the first valve seat and yet to cause the switching movement by means of a relatively small operating force. The closing force acting in the first switching position between the closing body and the first valve seat is oriented in the pivoting plane of the valve member transversely to the direction of the switching movement and can be realized without involvement of the actuator by a housing-side support of the support structure in the region of the pivot center, so that the actuator applied closing force is not or only slightly stressed and consequently can be relatively small dimensions, which has an advantageous effect on the size and the manufacturing cost. The pivotability of the valve member also offers the possibility, by appropriate choice of the point of application of the actuator influence on the generation of the switching movement in the Valve member to be introduced torque. In order to generate complex valve functions, the valve member may well also be equipped with a plurality of closing bodies each serving to control at least one controllable valve channel, which are designed in the form of a roller rotatably mounted with respect to the support structure.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Vorzugsweise ist die von dem ersten Ventilsitz umrahmte Kanalmündung des ersten steuerbaren Ventilkanals so angeordnet, dass ihre zentrale Längsachse mit dem Schwenkzentrum des Ventilgliedes zusammentrifft. Auf diese Weise ergibt sich in der ersten Schaltstellung des Ventilgliedes eine ideale Abstützung des Schließkörpers bezüglich des Ventilgehäuses, die kein Drehmoment generiert, sodass der am Ventilglied angreifende Aktuator diesbezüglich entlastet ist.Preferably, the framed by the first valve seat channel mouth of the first controllable valve channel is arranged so that its central longitudinal axis coincides with the pivot center of the valve member. In this way, in the first switching position of the valve member an ideal support of the closing body with respect to the valve housing, which generates no torque, so that the valve member engaging the actuator is relieved in this regard.

Eine besonders einfache Möglichkeit zur Realisierung der Schwenklagerung der Tragstruktur besteht darin, das Schwenkzentrum durch eine zu der Schwenkebene rechtwinkelige und bezüglich des Ventilgehäuses ortsfeste Schwenkachse zu definieren. Abweichend hiervon kann das Schwenkzentrum allerdings auch durch eine komplexe Hebelstruktur erzeugt werden.A particularly simple way of realizing the pivotal mounting of the support structure is to define the pivot center by a right-angled to the pivot plane and with respect to the valve housing fixed pivot axis. Deviating from this, however, the pivoting center can also be generated by a complex lever structure.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Ventilanordnung ist der drehbare Schließkörper zwar drehbar, jedoch ortsfest an der Tragstruktur gelagert. Auf diese Weise macht der Schließkörper die Schwenkbewegung der Tragstruktur unmittelbar mit und bewegt sich bei der Umschaltbewegung entlang einer bogenförmigen, insbesondere kreisbogenförmigen Bahnkurve. Der radiale Abstand zwischen der Drehachse der den Schließkörper bildenden Rolle und dem Schwenkzentrum des Ventilgliedes bleibt dabei zweckmäßigerweise stets konstant.In a preferred embodiment of the valve arrangement of the rotatable closing body is indeed rotatable, but stored stationary on the support structure. In this way, the closing body makes the pivoting movement of the support structure directly with and moves in the switching movement along an arcuate, in particular circular arc-shaped trajectory. The radial distance between the axis of rotation of the closing body forming role and the pivot center of the valve member remains expediently always constant.

Die Kanalmündung zumindest des ersten steuerbaren Ventilkanals mündet zweckmäßigerweise an einer der peripheren Schließfläche des Schließkörpers zugewandten Abstützfläche aus, die bezüglich des Ventilgehäuses ortsfest angeordnet ist und an der dem Schließkörper zugewandten Seite bogenförmig konkav gekrümmt ist. Bei Ausführung der Schwenkbewegung kann der Schließkörper an der gekrümmten Abstützfläche abrollen und auf diese Weise zwischen unterschiedlichen Schaltstellungen bewegt werden.The channel mouth of at least the first controllable valve channel expediently opens out on a support surface facing the peripheral closing face of the closing body, which is arranged stationary with respect to the valve housing and is arcuately concavely curved on the side facing the closing body. When executing the pivoting movement, the closing body can roll on the curved support surface and be moved in this way between different switching positions.

Die Ventilanordnung kann beispielsweise die Funktionalität eines 2/2-Wegeventils haben, wobei der erste steuerbare Ventilkanal in eine Ventilkammer einmündet, die außerdem noch mit mindestens einem weiteren Ventilkanal kommuniziert, der durch das Ventilglied nicht steuerbar ist. Das Ventilglied kann hier wahlweise eine von zwei Schaltstellungen einnehmen, um den ersten steuerbaren Ventilkanal entweder mit dem weiteren Ventilkanal zu verbinden oder diesbezüglich abzutrennen.The valve arrangement may for example have the functionality of a 2/2-way valve, wherein the first controllable valve channel opens into a valve chamber, which also communicates with at least one further valve channel, which is not controllable by the valve member. The valve member may optionally occupy one of two switching positions, either to connect the first controllable valve channel with the other valve channel or separate in this regard.

Es besteht allerdings auch die Möglichkeit, mindestens einen weiteren steuerbaren Ventilkanal vorzusehen, der wie der erste steuerbare Ventilkanal zu der Abstützfläche ausmündet, und zwar an einer in der Umschaltrichtung des Ventilgliedes mit Abstand zur Kanalmündung des ersten steuerbaren Ventilkanals angeordneten Stelle, sodass das Ventilglied in mehreren Schaltstellungen positionierbar ist, in denen es abwechselnd die an der Abstützfläche ausmündenden steuerbaren Ventilkanäle verschließt oder freigibt.However, it is also possible to provide at least one further controllable valve channel, which opens out like the first controllable valve channel to the support surface, namely at a arranged in the switching direction of the valve member at a distance from the channel mouth of the first controllable valve channel body, so that the valve member in several Switch positions can be positioned, in which it alternately closes or releases the opening out on the support surface controllable valve channels.

Die Schließfläche des von einer Rolle gebildeten Schließkörpers ist zweckmäßigerweise aus einem über Dichteigenschaften verfügenden Material realisiert, insbesondere aus einem Elastomermaterial. Die Rolle kann insbesondere einen starren Rollenkörper aufweisen, der am Außenumfang mit einem die Schließfläche definierenden dichtenden Material ganz oder teilweise ummantelt ist.The closing surface of the closing body formed by a roller is expediently made of a material having sealing properties, in particular of an elastomeric material. In particular, the roller can have a rigid roller body, which is completely or partially encased on the outer circumference with a sealing material defining the closing surface.

Um zwischen dem Schließkörper und zumindest dem ersten Ventilsitz die gewünschte Schließkraft aufzubringen, kann auch mindestens eine dynamische Systemkomponente vorhanden sein, insbesondere in Gestalt von Federmitteln. Eine zweckmäßige Ausgestaltung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass der Schließkörper an der Tragstruktur nicht nur um eine zur Schwenkachse rechtwinkelige Drehachse verdrehbar gelagert ist, sondern auch noch mindestens einen Translationsfreiheitsgrad aufweist, der ihm eine relative Ausgleichsbewegung bezüglich der Tragstruktur in der Schwenkebene ermöglicht. Insbesondere zwischen der Tragstruktur und dem Schließkörper wirkende Federmittel rufen eine Vorspannung des Schließkörpers bezüglich der Tragstruktur hervor, sodass der Schließkörper in der ersten Schaltstellung durch die Federmittel aktiv an den ersten Ventilsitz angedrückt wird. Mündet die vom ersten Ventilsitz umrahmte Kanalmündung zu einer Abstützfläche aus, an der der Schließkörper mit seiner Schließfläche bei der Umschaltbewegung abrollt, können die Federmittel bewirken, dass der Schließkörper unabhängig von der momentanen Schwenkposition des Ventilgliedes mit einer hohen Andruckkraft an die Abstützfläche und jeden dort eventuell vorhandenen Ventilsitz angepresst wird.In order to apply the desired closing force between the closing body and at least the first valve seat, at least one dynamic system component may also be present, in particular in the form of spring means. An expedient embodiment provides in this context that the closing body is rotatably mounted on the support structure not only about a pivot axis perpendicular to the pivot axis, but also at least one translational degree of freedom, which allows him a relative compensation movement with respect to the support structure in the pivoting plane. Spring means acting in particular between the support structure and the closing body cause a prestressing of the closing body with respect to the supporting structure, so that the closing body is actively pressed against the first valve seat by the spring means in the first switching position. If the channel mouth framed by the first valve seat discharges to a support surface on which the closing body rolls with its closing surface during the switching movement, the spring means can cause the closing body to be in contact with the supporting surface regardless of the instantaneous pivoting position of the valve member and possibly there existing valve seat is pressed.

Vorzugsweise ist der Schließkörper an der Tragstruktur linear verschiebbar gelagert. Diese Lagerung ist insbesondere so ausgeführt, dass die Ausgleichsbewegung eine Linearbewegung in einer bezüglich des Schwenkzentrums radialen Richtung ist.Preferably, the closing body is mounted linearly displaceable on the support structure. This bearing is designed in particular so that the compensating movement is a linear movement in a radial direction relative to the pivot center.

Auch wenn der Schließkörper durch Federmittel vorgespannt ist, kann eine dem Schließkörper zugewandte, mit mindestens einer Kanalmündung versehene Abstützfläche eine konkav gewölbte Fläche sein. Da der Schließkörper jedoch in der Lage ist, eine relative Ausgleichsbewegung bezüglich der Tragstruktur auszuführen, kann der Krümmungsradius der Abstützfläche von einem Abstandsmaß abweichen, das sich aus einerseits dem Abstand zwischen dem Schwenkzentrum des Ventilgliedes und der Drehachse des Schließkörpers und zum anderen dem Radius der Rolle zusammensetzt. Es besteht überdies die Möglichkeit, eine ebene Abstützfläche vorzusehen, und zwar insbesondere eine Abstützfläche, die in einer zur Schwenkebene rechtwinkeligen Ebene verläuft und die in der ersten Schaltstellung des Ventilgliedes insbesondere rechtwinkelig zu einer Achse ausgerichtet ist, die das Schwenkzentrum mit der Drehachse der den Schließkörper definierenden Rolle verbindet. In beiden Fällen führt der rollenförmige Schließkörper bei der Umschaltbewegung des Ventilgliedes eine Rotationsbewegung um seine Längsachse relativ zur Tragstruktur aus, wobei dieser Drehbewegung eine translatorische Ausgleichsbewegung überlagert ist, die der rollenförmige Schließkörper relativ zur Tragstruktur ausführt, um bei der Schwenkbewegung der Tragstruktur den Kontakt zur Abstützfläche nicht zu verlieren. Even if the closing body is biased by spring means, a closing surface facing, provided with at least one channel mouth support surface may be a concave curved surface. However, since the closing body is capable of carrying out a relative compensating movement with respect to the supporting structure, the radius of curvature of the supporting surface may deviate from a distance dimension which is, on the one hand, the distance between the pivoting center of the valve member and the axis of rotation of the closing body and, on the other hand, the radius of the roller composed. There is also the possibility to provide a flat support surface, in particular a support surface which extends in a plane perpendicular to the pivot plane and which is aligned in the first switching position of the valve member in particular at right angles to an axis which the pivot center with the axis of rotation of the closing body defining role connects. In both cases, the roller-shaped closing body performs during the switching movement of the valve member a rotational movement about its longitudinal axis relative to the support structure, said rotational movement is superimposed on a translational compensating movement, which executes the roller-shaped closing body relative to the support structure to contact the support surface during the pivotal movement of the support structure not to lose.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Ventilanordnung ist dem drehbar gelagerten Schließkörper zusätzlich zu dem ersten steuerbaren Ventilkanal mindestens ein weiterer steuerbarer Ventilkanal zugeordnet, der auch über eine von einem in der Schwenkebene liegenden Ventilsitz umrahmte Kanalöffnung verfügt, die in der Bewegungsrichtung der Umschaltbewegung in einem Abstand zur Kanalöffnung des ersten steuerbaren Ventilkanals angeordnet ist. Wenn der Schließkörper in der ersten Schaltstellung des Ventilgliedes die Kanalöffnung des ersten steuerbaren Ventilkanals verschließt, indem er mit seiner Schließfläche am ersten Ventilsitz anliegt, ist jede weitere Kanalöffnung unabgedeckt und der zugeordnete steuerbare Ventilkanal folglich unverschlossen. Darüber hinaus kann das Ventilglied in diesem Fall in mindestens einer weiteren Schaltstellung positioniert werden, in der es mit dem Schließkörper die Kanalmündung eines weiteren steuerbaren Ventilkanals absperrt, gleichzeitig aber die Kanalmündung des ersten steuerbaren Ventilkanals freigibt. Die Anzahl der derart durch den Schließkörper steuerbaren Kanalöffnungen ist prinzipiell beliebig. Jeder weitere Ventilsitz ist insbesondere so angeordnet, dass der Schließkörper bei der Umschaltbewegung des Ventilgliedes auch an diesem weiteren Ventilsitz abrollen kann.In an advantageous development of the valve arrangement, in addition to the first controllable valve channel, at least one further controllable valve channel is assigned to the rotatably mounted closing body, which also has a channel opening framed by a valve seat lying in the pivoting plane and at a distance from the channel opening in the direction of movement of the switching movement the first controllable valve channel is arranged. If the closing body in the first switching position of the valve member closes the channel opening of the first controllable valve channel by abutting with its closing surface on the first valve seat, each further channel opening is uncovered and the associated controllable valve channel thus unlocked. In addition, the valve member can be positioned in this case in at least one other switching position in which it shuts off the channel mouth of another controllable valve channel with the closing body, but at the same time releases the channel mouth of the first controllable valve channel. The number of such controllable by the closing body channel openings is in principle arbitrary. Each additional valve seat is arranged in particular so that the closing body can also roll on this additional valve seat during the switching movement of the valve member.

Die von mindestens einem weiteren Ventilsitz umrahmte Kanalmündung ist vorzugsweise so angeordnet, dass ihre zentrale Längsachse auf die Drehachse des Schließkörpers trifft, wenn Letzterer eine am betreffenden weiteren Ventilsitz dichtend anliegende Schaltstellung einnimmt. Auf diese Weise ist eine optimale Abdichtung gewährleistet.The channel mouth framed by at least one further valve seat is preferably arranged such that its central longitudinal axis impinges on the axis of rotation of the closing body when the latter occupies a switching position sealingly abutting the respective further valve seat. In this way, an optimal seal is guaranteed.

Wenigstens zwei Kanalmündungen sind auch derart zu einer gehäusefesten Abstützfläche ausmündend platzierbar, dass sie beide gleichzeitig bei ein und derselben Schaltstellung des Ventilgliedes abgesperrt werden.At least two channel mouths are also placeably placeable to a housing-fixed support surface, that they are both shut off simultaneously at one and the same switching position of the valve member.

Der Aktuator stützt sich einerseits am Ventilgehäuse ab und greift andererseits zweckmäßigerweise an der Tragstruktur des Ventilgliedes an. Je nach Ausgestaltung kann der Aktuator drückend oder ziehend an der Tragstruktur angreifen.On the one hand, the actuator is supported on the valve housing and, on the other hand, it expediently engages the bearing structure of the valve member. Depending on the configuration, the actuator can press or pull on the support structure.

Als besonders vorteilhaft wird eine Realisierung der Tragstruktur in Form einer zweiarmigen Hebelstruktur angesehen, wobei ein erster Hebelarm den Schließkörper trägt und ein zweiter Hebelarm einen Antriebsarm bildet, an dem der Aktuator angreift. Durch Wahl entsprechender Längenverhältnisse der beiden Hebelarme kann hier die auf den Schließkörper einwirkende Betätigungskraft des Aktuators nach Bedarf vorgegeben werden.Particularly advantageous is a realization of the support structure in the form of a two-armed lever structure is considered, wherein a first lever arm carries the closing body and a second lever arm forms a drive arm on which the actuator engages. By selecting appropriate length ratios of the two lever arms, the actuating force of the actuator acting on the closing body can be specified as required here.

Der Aktuator kann auch so platziert werden, dass er an demjenigen Hebelarm der Tragstruktur angreift, der den Schließkörper trägt.The actuator can also be placed so that it acts on that lever arm of the support structure which carries the closing body.

Der Aktuator kann prinzipiell von jedem beliebigen Typ sein. Es könnte sich bei ihm beispielsweise um einen Magnetaktuator oder um einen Piezoaktuator handeln. Als besonders vorteilhaft wird allerdings eine Realisierung als sogenannter elektroaktiver Polymer-Aktuator angesehen. Eine solche Bauform hat den Vorteil, dass ein Betrieb mit einer hohen Dynamik möglich ist. Außerdem lassen sich bei einem entsprechenden Schichtaufbau deutlich höhere Stellwege realisieren als bei Piezo-Stapelaktuatoren. Ein elektroaktiver Polymer-Aktuator hat außerdem den Vorteil, dass er proportional ansteuerbar ist.The actuator can in principle be of any type. It could, for example, be a magnetic actuator or a piezoactuator. However, a realization as a so-called electroactive polymer actuator is considered to be particularly advantageous. Such a design has the advantage that an operation with high dynamics is possible. In addition, significantly higher travel ranges can be achieved with a corresponding layer structure than with piezo stack actuators. An electroactive polymer actuator also has the advantage that it is proportionally controllable.

Bei dem elektroaktiven Polymer-Aktuator handelt es sich vorzugsweise um einen dielektrischen elektroaktiven Polymer-Aktuator. Im Vergleich zu ionischen Polymer-Aktuatoren, bei denen das Aktuatormaterial aufgrund einer elektrochemischen Reaktion eine Formänderung erfährt, haben elektroaktive Polymer-Aktuatoren den Vorteil, dass sie schnell sehr hohe Dehnungen erreichen können und in ihrem Verformungsverhalten kaum begrenzt sind. Außerdem ist ihre elektrische Ansteuerung einfacher zu realisieren.The electroactive polymer actuator is preferably a dielectric electroactive polymer actuator. Compared to ionic polymer actuators, in which the actuator material undergoes a change in shape due to an electrochemical reaction, electroactive polymer actuators have the advantage that they can quickly reach very high strains and are hardly limited in their deformation behavior. In addition, their electrical control is easier to implement.

Als besonders vorteilhaft wird ein Aufbau des Polymer-Aktuators als dielektrischer Elastomeraktuator angesehen. Derartige Polymer-Aktuatoren enthalten zweckmäßigerweise mindestens eine Elastomermaterialschicht, die auf ihren beiden Seiten mit jeweils einer ebenfalls elastischen Elektrode beschichtet ist, wobei an den auf diese Weise vorhandenen Elektrodenschichten eine die Aktivierung des Polymer-Aktuators bewirkende Betätigungsspannung anlegbar ist. Es besteht die vorteilhafte Möglichkeit, durch Variation der Betätigungsspannung den Arbeitshub des Polymer-Aktuators zu variieren und dementsprechend auf den Schwenkwinkel des Ventilgliedes Einfluss zu nehmen.Particularly advantageous is a structure of the polymer actuator is considered as a dielectric elastomer actuator. Such polymer actuators expediently contain at least one Elastomeric material layer, which is coated on both sides with a likewise elastic electrode, wherein on the electrode layers in this way a activation of the polymer actuator causing actuation voltage can be applied. There is the advantageous possibility to vary the working stroke of the polymer actuator by varying the actuation voltage and to accordingly influence the pivoting angle of the valve member.

Der Polymer-Aktuator wird zweckmäßigerweise mit einem Multilayeraufbau realisiert, der über mehrere, quasi gestapelte Elastomermaterialschichten verfügt, die jeweils durch eine Elektrodenschicht voneinander getrennt sind. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, bei weiterhin kompakten Abmessungen eine hohe Energiedichte beziehungsweise sehr hohe Betätigungskräfte zu erzielen. Die Schichtdicke der einzelnen Elastomermaterialschichten kann bei einem solchen Mehrschichtaufbau problemlos verkleinert werden, um mit geringeren Betriebsspannungen ein vergleichbar großes Arbeitsvermögen zu realisieren. Durch eine Mehrzahl von aufeinandergestapelten Elastomermaterialschichten kann in Verbindung mit den zugehörigen, zwischen benachbarten Elastomermaterialschichten platzierten Elektrodenschichten eine höhere Kraft für die Umschaltbewegung des Ventilgliedes zur Verfügung gestellt werden, wodurch sich die Dynamik der Ventilanordnung weiter erhöhen lässt.The polymer actuator is expediently realized with a multi-layer structure which has a plurality of quasi-stacked elastomeric material layers which are separated from each other by an electrode layer. In this way, it is possible to achieve a high energy density or very high actuation forces in still compact dimensions. The layer thickness of the individual elastomeric material layers can be easily reduced in such a multi-layer structure in order to realize a comparable large working capacity with lower operating voltages. A higher force for the switching movement of the valve member can be made available by a plurality of elastomer material layers stacked on one another in conjunction with the associated electrode layers placed between adjacent elastomer material layers, as a result of which the dynamics of the valve arrangement can be further increased.

Durch eine entsprechende Anzahl und Verteilung von mittels des Ventilgliedes steuerbaren Ventilkanälen bietet die Erfindung auch die Möglichkeit, strömende Fluide in Kammersystemen, beispielsweise in fluidbetätigten Zylindern, energieeffizient anzusteuern und zu betreiben. Beispielsweise können zwei Kammern eines doppeltwirkenden fluidbetätigten Arbeitszylinders an jeweils einen von zwei steuerbaren Ventilkanälen angeschlossen sein, bei denen es sich um weitere steuerbare Ventilkanäle handelt, die abwechselnd mit dem in der ersten Schaltstellung verschlossenen ersten steuerbaren Ventilkanal verbindbar sind. Hier können die Kanalmündungen der beiden weiteren steuerbaren Ventilkanäle so angeordnet sein, dass sie in der ersten Schaltstellung des Ventilgliedes offen sind und miteinander kommunizieren können. Auf diese Weise ergibt sich ein fluidischer Kurzschluss zwischen den beiden weiteren steuerbaren Ventilkanälen, was einen Druckausgleich zwischen den angeschlossenen Kammern des fluidbetätigten Arbeitszylinders zur Folge hat, sodass im Anschluss daran ein schneller Druckaufbau mit geringem Fluidverbrauch möglich ist.By means of a corresponding number and distribution of valve channels which can be controlled by means of the valve member, the invention also offers the possibility of energy-efficiently controlling and operating fluid flows in chamber systems, for example in fluid-actuated cylinders. For example, two chambers of a double-acting fluid-operated working cylinder can be connected to one of two controllable valve channels, which are further controllable valve channels, which can be connected alternately with the first controllable valve channel closed in the first switching position. Here, the channel mouths of the two other controllable valve channels can be arranged so that they are open in the first switching position of the valve member and can communicate with each other. In this way, there is a fluidic short circuit between the two other controllable valve channels, which has a pressure equalization between the connected chambers of the fluid-operated working cylinder result, so that subsequently a rapid pressure build-up with low fluid consumption is possible.

Die Tragstruktur des Ventilgliedes kann auch in Form einer zweiarmigen Hebelstruktur realisiert werden, sodass quasi eine doppelte Wippe vorliegt. Jeder Hebelarm trägt einen als drehbare Rolle konzipierten Schließkörper, dem eigene Ventilkanäle zur Steuerung zugeordnet sind. Ein besonders vorteilhafter Aufbau in diesem Zusammenhang ergibt sich durch eine Spiegelung des weiter oben geschilderten Ventilaufbaus.The support structure of the valve member can also be realized in the form of a two-armed lever structure, so that there is virtually a double rocker. Each lever arm carries a designed as a rotatable roller closing body, the dedicated valve channels are assigned to the control. A particularly advantageous structure in this context results from a reflection of the above-described valve assembly.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. In this show:

1 eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilanordnung, 1 a side view of a preferred embodiment of the valve assembly according to the invention,

2 einen horizontalen Längsschnitt durch die Ventilanordnung gemäß Schnittebene II-II aus 1 und 3, 2 a horizontal longitudinal section through the valve assembly according to section plane II-II 1 and 3 .

3 einen vertikalen Längsschnitt durch die Ventilanordnung gemäß Schnittebene III-III aus 2, 3 a vertical longitudinal section through the valve assembly according to section plane III-III 2 .

4 den in 3 strichpunktiert umrahmten Ausschnitt IV in einer vergrößerten Darstellung, 4 the in 3 dash-dotted framed section IV in an enlarged view,

5 die Ventilanordnung der 1 bis 4 in einer Schnittdarstellung entsprechend 3, wobei das Ventilglied bei Einnahme einer anderen Schaltstellung gezeigt ist, 5 the valve assembly of 1 to 4 in a sectional view accordingly 3 wherein the valve member is shown taking a different switching position,

6 den in 5 strichpunktiert umrahmten Ausschnitt VI in einer vergrößerten Darstellung, 6 the in 5 dash-dotted framed section VI in an enlarged view,

7 ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ventilanordnung in einer den 3 und 5 entsprechenden Schnittdarstellung, 7 another embodiment of the valve arrangement according to the invention in a 3 and 5 corresponding sectional view,

8 den in 7 strichpunktiert umrahmten Ausschnitt VIII in einer vergrößerten Darstellung, und 8th the in 7 dash-dotted framed section VIII in an enlarged view, and

9 einen dem in 4 strichpunktiert umrahmten Ausschnitt IX entsprechenden Ausschnitt eines erneuten weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei dem der rollenförmige Schließkörper an der Tragstruktur nicht nur drehbar, sondern auch translatorisch bewegbar gelagert ist. 9 a in the 4 dash-dotted framed section IX corresponding section of a further embodiment of another embodiment of the device according to the invention, in which the roller-shaped closing body on the support structure is not only rotatable, but also mounted translationally movable.

Die in ihrer Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Ventilanordnung verfügt über ein bevorzugt mehrteiliges Ventilgehäuse 2 und über ein an dem Ventilgehäuse 2 verschwenkbar gelagertes Ventilglied 3. Das Ventilglied 3 enthält mindestens einen Schließkörper 4, wobei es zumindest mit seinem den Schließkörper 4 aufweisenden Abschnitt in einer von dem Ventilgehäuse 2 begrenzten Ventilkammer 5 aufgenommen ist. Zweckmäßigerweise befindet sich das gesamte Ventilglied 3 im Innern dieser Ventilkammer 5, was auf das Ausführungsbeispiel zutrifft.The in their entirety with reference numeral 1 designated valve assembly has a preferably multi-part valve housing 2 and one on the valve housing 2 pivotally mounted valve member 3 , The valve member 3 contains at least one closing body 4 , it at least with its the closing body 4 having portion in one of the valve housing 2 limited valve chamber 5 is included. Conveniently, the entire valve member is located 3 inside this valve chamber 5 , which applies to the embodiment.

Das Ventilglied 3 ist um ein Schwenkzentrum 6 herum in einer Schwenkebene 7 verschwenkbar. Weil die Schwenkbewegung ein Umschalten des Schaltzustandes der Ventilanordnung 1 hervorruft, wird sie im Folgenden auch als Umschaltbewegung 8 bezeichnet. In der Zeichnung ist die Umschaltbewegung 8 durch einen bogenförmigen Doppelpfeil illustriert. The valve member 3 is about a pivot center 6 around in a swivel plane 7 pivotable. Because the pivoting movement is a switching of the switching state of the valve assembly 1 In the following, it will also be called a switching movement 8th designated. In the drawing is the switching movement 8th illustrated by an arcuate double arrow.

Das Schwenkzentrum 6 ist zweckmäßigerweise durch eine zu der Schwenkebene 7 rechtwinkelige, in der Zeichnung strichpunktiert angedeutete Schwenkachse 12 definiert, die rechtwinkelig zu ihrer Achsrichtung bevorzugt sowohl relativ zum Ventilglied 3 als auch relativ zum Ventilgehäuse 2 ortsfest ist. Dementsprechend behält das Schwenkzentrum 6 bei der Umschaltbewegung 8 seine räumliche Lage vorzugsweise unverändert bei.The pivot center 6 is suitably by a to the pivoting plane 7 right-angled, dash-dotted lines in the drawing indicated pivot axis 12 defined, which is perpendicular to its axial direction preferably both relative to the valve member 3 as well as relative to the valve body 2 is stationary. Accordingly, the pivot center retains 6 in the switching movement 8th its spatial position preferably unchanged.

Exemplarisch resultiert die Schwenkachse 12 aus einem im Ventilgehäuse 2 verankerten Lagerbolzen 13, der das Ventilglied 3 quer durchsetzt und bezüglich dessen das Ventilglied 3 verschwenkbar ist.By way of example, the pivot axis results 12 from one in the valve body 2 anchored bearing pin 13 which is the valve member 3 transversely interspersed and with respect to the valve member 3 is pivotable.

Das Ventilglied 3 hat einen mehrteiligen Aufbau, wobei es sich insbesondere aus dem schon erwähnten Schließkörper 4 und einer den Schließkörper 4 tragenden Tragstruktur 14 zusammensetzt. Die Tragstruktur 14 ist bevorzugt eine starre Struktur. Die Schwenklagerung des Ventilgliedes 3 erfolgt an der Tragstruktur 14 in einem Abstand zu dem Schließkörper 4. Auf diese Weise macht auch der Schließkörper 4 die Umschaltbewegung 8 mit.The valve member 3 has a multi-part construction, which in particular from the already mentioned closing body 4 and one the closing body 4 carrying support structure 14 composed. The supporting structure 14 is preferably a rigid structure. The pivot bearing of the valve member 3 takes place on the support structure 14 at a distance to the closing body 4 , In this way makes the closing body 4 the switching movement 8th With.

Eine Besonderheit des Schließkörpers 4 besteht darin, dass er von einer an der Tragstruktur 14 frei drehbar gelagerten Rolle 4a gebildet ist. Der Schließkörper 4 ist also relativ zur Tragstruktur 14 verdrehbar. Die Drehachse 15 des von der Rolle 4a gebildeten Schließkörpers 4 verläuft rechtwinkelig zur Schwenkebene 7 und ist beim Ausführungsbeispiel parallel zu der Schwenkachse 12 ausgerichtet.A special feature of the closing body 4 is that he is from one to the support structure 14 freely rotatably mounted roller 4a is formed. The closing body 4 is therefore relative to the support structure 14 rotatable. The rotation axis 15 of the role 4a formed closing body 4 runs at right angles to the pivoting plane 7 and is parallel to the pivot axis in the embodiment 12 aligned.

Wenn im Folgenden von dem Schließkörper 4 die Rede ist, ist damit automatisch auch die den Schließkörper 4 bildende Rolle 4a gemeint. Die Begriffe ”Schließkörper” und ”Rolle” seien daher im Folgenden als Synonyme zu verstehen.If below from the closing body 4 the speech is, it is automatically the closing body 4 forming role 4a meant. The terms "closing body" and "role" are therefore to be understood in the following as synonyms.

Bevorzugt resultiert die Drehachse 15 aus einem die Tragstruktur 14 mit Abstand zu dem Lagerbolzen 13 durchsetzenden weiteren Lagerbolzen 16, der auch die Rolle 4a durchsetzt, wobei Letztere auf dem weiteren Lagerbolzen 16 verdrehbar ist.Preferably, the axis of rotation results 15 from a the supporting structure 14 at a distance from the bearing pin 13 passing through another bearing pin 16 who also plays the role 4a interspersed, the latter on the other bearing pin 16 is rotatable.

Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist der weitere Lagerbolzen 16 ein einstückiger Bestandteil der Rolle 4a und drehbar in der Tragstruktur 14 gehalten. Es besteht außerdem die Möglichkeit, den die Schwenkachse 12 definierenden Lagerbolzen 13 einstückig mit der Tragstruktur 14 auszubilden.In an embodiment not shown, the further bearing pin 16 an integral part of the role 4a and rotatable in the support structure 14 held. There is also the possibility of the pivot axis 12 defining bearing pin 13 integral with the support structure 14 train.

Die Drehachse 15 des Schließkörpers 4 ist zu dem Schwenkzentrum 6 beziehungsweise zu der das Schwenkzentrum 6 definierenden Schwenkachse 12 in einem Abstand angeordnet, der im Folgenden als Achsabstand A bezeichnet wird. Im Rahmen der Umschaltbewegung 8 ist das Ventilglied 3 in unterschiedlichen, als Schaltstellungen bezeichneten Schwenkpositionen positionierbar, wobei der Achsabstand A bei allen Ausführungsbeispielen mit Ausnahme des in 9 illustrierten Ausführungsbeispieles unabhängig von der Schwenkposition konstant ist.The rotation axis 15 of the closing body 4 is to the pivot center 6 or to the the pivot center 6 defining pivot axis 12 arranged at a distance, which is referred to below as the center distance A. As part of the switching movement 8th is the valve member 3 be positioned in different, designated as switching positions pivotal positions, the center distance A in all embodiments except the in 9 illustrated embodiment, regardless of the pivot position is constant.

Bei dem Ausführungsbeispiel der 9 ist der Achsabstand A variabel. Dies rührt davon her, dass der Schließkörper 4 anders als bei den Ausführungsbeispielen der 1 bis 8, bei denen er abgesehen von seiner Verdrehbarkeit ortsfest an der Tragstruktur 14 fixiert ist, bei dem Ausführungsbeispiel der 9 zusätzlich in der Schwenkebene 7 relativ zur Tragstruktur 14 translatorisch bewegbar gelagert ist. Diese mögliche relative translatorische Bewegung sei im Folgenden als Ausgleichsbewegung 17 bezeichnet und ist in 9 durch einen Doppelpfeil angedeutet. Bei der Ausgleichsbewegung 17 handelt es sich vorzugsweise um eine Linearbewegung, die ausschließlich in einer bezüglich des Schwenkzentrums 6 radialen Richtung möglich ist.In the embodiment of the 9 the center distance A is variable. This stems from the fact that the closing body 4 unlike the embodiments of the 1 to 8th in which he apart from its rotatability fixed to the support structure 14 is fixed, in the embodiment of 9 additionally in the swivel plane 7 relative to the support structure 14 is mounted translationally movable. This possible relative translational movement is referred to below as a compensatory movement 17 designated and is in 9 indicated by a double arrow. During the compensation movement 17 it is preferably a linear movement exclusively in one with respect to the pivot center 6 Radial direction is possible.

Um die Ausgleichsbewegung 17 zu ermöglichen, ist bei dem Ausführungsbeispiel der 9 der zur Drehlagerung des Schließkörpers 4 dienende weitere Lagerbolzen 16 in einer in der Tragstruktur 14 ausgebildeten Führungsnut-Anordnung 18, die sich radial bezüglich der Schwenkebene 7 erstreckt, linear verschiebbar gelagert.To the compensation movement 17 to allow in the embodiment of the 9 for pivotal mounting of the closing body 4 Serving further bearing pin 16 in one in the support structure 14 trained guide groove arrangement 18 extending radially with respect to the pivot plane 7 extends, mounted linearly displaceable.

Wenn der Schließkörper 4 mit variablem Achsabstand A an der Tragstruktur 14 gelagert ist, verfügt das Ventilglied 3 zweckmäßigerweise auch noch über Federmittel 22, die den Schließkörper 4 relativ zur Tragstruktur 14 ständig im Sinne einer Vergrößerung des Achsabstandes A beaufschlagen beziehungsweise vorspannen. Diese Federmittel 22 sind beim Ausführungsbeispiel der 9 zwischen dem weiteren Lagerbolzen 16 und der Tragstruktur 14 wirksam. An der Tragstruktur 14 ausgebildete Anschlagmittel 23, die insbesondere von einer stirnseitigen Begrenzungsfläche der Führungsnut-Anordnung 18 gebildet sind, sorgen dafür, dass der variable Achsabstand A einen Maximalabstand nicht überschreiten kann und dass der Schließkörper 4 unverlierbar an der Tragstruktur 14 gehalten ist.When the closing body 4 with variable center distance A to the support structure 14 is stored, the valve member has 3 expediently also via spring means 22 that the closing body 4 relative to the support structure 14 constantly act on or bias in the sense of increasing the center distance A. This spring means 22 are in the embodiment of 9 between the other bearing pin 16 and the support structure 14 effective. On the support structure 14 trained slings 23 , in particular of a front-side boundary surface of the guide groove arrangement 18 are formed, ensure that the variable center distance A can not exceed a maximum distance and that the closing body 4 captive on the support structure 14 is held.

In die Ventilkammer 5 münden mehrere die Wandung des Ventilgehäuses 2 durchsetzende steuerbare Ventilkanäle 24 ein. Mindestens einer dieser steuerbaren Ventilkanäle 24 und vorzugsweise mehrere dieser steuerbaren Ventilkanäle 24 sind durch das Ventilglied 3 dahingehend steuerbar, dass sie in Abhängigkeit von der Schwenkposition des Ventilgliedes 3 durch den Schließkörper 4 jeweils entweder fluiddicht verschlossen oder zur Ermöglichung eines Fluiddurchtrittes freigegeben sind. Bei den Ausführungsbeispielen trifft diese Steuerungsmöglichkeit auf sämtliche in die Ventilkammer 5 einmündende Ventilkanäle 24 zu, die deshalb auch als steuerbare Ventilkanäle 24 bezeichnet werden.In the valve chamber 5 several open the wall of the valve body 2 passing controllable valve channels 24 one. At least one of these controllable valve channels 24 and preferably more of these controllable valve channels 24 are through the valve member 3 be controllable in that they depend on the pivotal position of the valve member 3 through the closing body 4 each are either closed fluid-tight or are released to allow a fluid passage. In the embodiments, this control option applies to all in the valve chamber 5 opening valve channels 24 Therefore, as a controllable valve channels 24 be designated.

Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel ist mindestens ein durch das Ventilglied 3 nicht steuerbarer Ventilkanal 25 vorhanden, der in 3 strichpunktiert angedeutet ist und der abseits des Schließkörpers 4 derart in die Ventilkammer 5 einmündet, dass er unabhängig von der Schaltstellung des Ventilgliedes 3 mit der Ventilkammer 5 in Fluidverbindung steht. Bei einer solchen Ausgestaltung wird erreicht, dass der nicht steuerbare Ventilkanal 25 mit jedem momentan nicht verschlossenen steuerbaren Ventilkanal 24 in Fluidverbindung steht, sodass ein Fluidübertritt zwischen dem betreffenden steuerbaren Ventilkanal 24 und dem nicht steuerbaren Ventilkanal 25 durch die Ventilkammer 5 hindurch möglich ist. Eine solche Ausgestaltung bietet sich insbesondere an, um eine Ventilanordnung mit einer 2/2-Ventilfunktion oder mit einer 3/2-Ventilfunktion zu realisieren oder auch einen Fluidverteiler, der je nach Schaltstellung des Ventilgliedes 3 einen nicht steuerbaren Ventilkanal 25 fluidisch mit unterschiedlichen steuerbaren Ventilkanälen 25 verbindet.In a modified embodiment, at least one is through the valve member 3 non-controllable valve channel 25 present in 3 dash-dotted lines and the off the closing body 4 so in the valve chamber 5 opens, that he regardless of the switching position of the valve member 3 with the valve chamber 5 is in fluid communication. In such an embodiment it is achieved that the non-controllable valve channel 25 with each currently not closed controllable valve channel 24 is in fluid communication, so that a fluid transfer between the respective controllable valve channel 24 and the non-controllable valve channel 25 through the valve chamber 5 through is possible. Such a configuration is particularly useful to realize a valve assembly with a 2/2-valve function or with a 3/2-valve function or a fluid distributor, depending on the switching position of the valve member 3 a non-controllable valve channel 25 fluidic with different controllable valve channels 25 combines.

Zur Erzeugung der Umschaltbewegung 8 ist die Ventilanordnung 1 mit einem Aktuator 26 ausgestattet, der antriebsmäßig mit dem Ventilglied 3 und dabei insbesondere mit dessen Tragstruktur 14 zusammenwirkt. Der Aktuator 26 ist in der Lage, an dem Ventilglied 3 ein in der Umschaltbewegung 8 resultierendes Drehmoment hervorzurufen. Der Aktuator 26 ist zweckmäßigerweise auch im Innern des Ventilgehäuses 2 angeordnet, wobei er entweder in der Ventilkammer 5 oder in einer von der Ventilkammer 5 abgetrennten und bezüglich der Ventilkammer 5 insbesondere abgedichteten Antriebskammer 27 untergebracht sein kann.For generating the switching movement 8th is the valve assembly 1 with an actuator 26 equipped, drivingly with the valve member 3 and in particular with its support structure 14 interacts. The actuator 26 is able to on the valve member 3 one in the switching movement 8th cause resultant torque. The actuator 26 is expediently also in the interior of the valve housing 2 arranged, either in the valve chamber 5 or in one of the valve chamber 5 separated and with respect to the valve chamber 5 in particular sealed drive chamber 27 can be accommodated.

Als Aktuator 26 kommt vorzugsweise ein elektroaktiver Polymer-Aktuator 26a zum Einsatz. Bevorzugt handelt es sich dabei um einen dielektrischen Elastomeraktuator, was auf das Ausführungsbeispiel zutrifft.As an actuator 26 preferably an electroactive polymer actuator 26a for use. This is preferably a dielectric elastomer actuator, which applies to the exemplary embodiment.

Der elektroaktive Polymer-Aktuator 26a enthält mehrere in der Zeichnung nicht näher abgebildete und in Achsrichtung einer Hochachse 28 unter Zwischenschaltung je einer elastischen Elektrodenschicht aufeinandergestapelte Elastomermaterialschichten. Die jeweils dieselbe Elastomermaterialschicht auf entgegengesetzten Seiten flankierenden Elektrodenschichten sind an unterschiedliche elektrische Leiterelemente 32a, 32b angeschlossen, die zu einer außen am Ventilgehäuse 2 zugänglichen elektromechanischen Schnittstelleneinrichtung 33 führen und an die ein voneinander abweichendes Potential anlegbar ist. Aus der Potentialdifferenz resultiert ein die jeweils dazwischen angeordnete Elastomerschicht durchsetzendes elektrostatisches Feld, das dazu führt, dass die Elektrodenschichten zueinandergezogen werden, wobei die jeweils dazwischen liegende Elastomerschicht in Achsrichtung der Hochachse 28 zusammengedrückt wird. Auf diese Weise verringert sich die Höhe des Aktuators 26. Durch Deaktivierung des Polymer-Aktuators 26a wird erreicht, dass sich die Höhe des Polymer-Aktuators 26a wieder vergrößert. Die hiermit zusammenhängende Aktuatorverformung sei im Folgenden als Antriebsbewegung 34 bezeichnet und ist in der Zeichnung durch einen Doppelpfeil illustriert.The electroactive polymer actuator 26a contains several not shown in detail in the drawing and in the axial direction of a vertical axis 28 with the interposition of each elastic electrode layer stacked elastomeric material layers. The respective same elastomeric material layer flanking on opposite sides electrode layers are to different electrical conductor elements 32a . 32b connected to an outside of the valve body 2 accessible electromechanical interface device 33 lead and to which a divergent potential can be applied. The potential difference results in an electrostatic field passing through the respective elastomer layer interposed therebetween, which leads to the electrode layers being pulled toward one another, with the respective elastomer layer lying between them in the axial direction of the vertical axis 28 is compressed. In this way, the height of the actuator is reduced 26 , By deactivating the polymer actuator 26a is achieved that the height of the polymer actuator 26a enlarged again. The hereby related actuator deformation is hereinafter referred to as a drive movement 34 and is illustrated in the drawing by a double arrow.

Durch entsprechende elektrische Ansteuerung des Aktuators 26 kann erreicht werden, dass das Ventilglied eine aus 1 bis 4 und 9 ersichtliche erste Schaltstellung einnimmt. Diese erste Schaltstellung ist beim Ausführungsbeispiel eine Zwischenstellung zwischen zwei Endstellungen. Allerdings kann der Ventilaufbau auch so gestaltet sein, dass die erste Schaltstellung eine Endstellung und/oder Grundstellung der Schwenkbewegung des Ventilgliedes 4 ist.By appropriate electrical control of the actuator 26 can be achieved that the valve member one out 1 to 4 and 9 apparent first switching position occupies. This first switching position is an intermediate position between two end positions in the embodiment. However, the valve assembly may also be designed so that the first switching position an end position and / or basic position of the pivoting movement of the valve member 4 is.

Der Aktuator 26 erstreckt sich zwischen einer an der Tragstruktur 14 ausgebildeten Krafteinleitungsstelle 35 und einem am Ventilgehäuse 2 angeordneten Lagersockel 36. Bei der Ausführungsform als Polymer-Aktuator 26a liegt die Tragstruktur 14 mit ihrer Krafteinleitungsstelle 35 an einer in Achsrichtung der Hochachse 28 orientierten ersten Stirnfläche 37 des Aktuators 26 an, während die entgegengesetzte zweite Stirnfläche 37b des Aktuators 26 auf dem Lagersockel 36 abgestützt ist. Die Krafteinleitungsstelle 35 kann bei einem einen Mehrschichtaufbau aufweisenden Polymer-Aktuator 26a unmittelbar an der obersten Aktuatorschicht anliegen oder kann auch alternativ über ein starres oder elastisches Zwischenelement kraftschlüssig mit dem Aktuator 26 verbunden sein.The actuator 26 extends between one on the support structure 14 trained force introduction point 35 and one on the valve body 2 arranged bearing base 36 , In the embodiment as a polymer actuator 26a lies the support structure 14 with their force introduction point 35 at one in the axial direction of the vertical axis 28 oriented first end face 37 of the actuator 26 while the opposite second end face 37b of the actuator 26 on the storage pedestal 36 is supported. The force application point 35 may be in a multi-layer polymer actuator 26a abut directly on the topmost Aktuatorschicht or may alternatively via a rigid or elastic intermediate element frictionally with the actuator 26 be connected.

Zweckmäßigerweise ist zusätzlich eine von dem Aktuator 26 unabhängige Federeinrichtung 38 vorhanden, die zwischen dem Ventilgehäuse 2 und der Tragstruktur 14 wirksam ist und die durch Federbeaufschlagung der Tragstruktur 14 ständig ein Drehmoment in die Tragstruktur 14 einleitet, das dafür verantwortlich ist, dass die Tragstruktur 14 mit ihrer Krafteinleitungsstelle 35 ständig an den Aktuator 26 angedrückt wird. Auf diese Weise ist eine ständige Interaktion zwischen der Tragstruktur 14 und dem Aktuator 26 gewährleistet.Conveniently, one of the actuator is additionally 26 independent spring device 38 present, between the valve body 2 and the support structure 14 is effective and by spring action of the support structure 14 Constantly a torque in the support structure 14 which is responsible for ensuring that the support structure 14 with their force introduction point 35 constantly to the actuator 26 is pressed. In this way, there is a constant interaction between the support structure 14 and the actuator 26 guaranteed.

Bei Aktivierung des Aktuators 26 zieht selbiger sich in seiner Höhenrichtung zusammen, wobei die Tragstruktur 14 unter Ausführung der Umschaltbewegung 8 aufgrund der Federbeaufschlagung der Federeinrichtung 38 verzögerungsfrei nachgeführt und verschwenkt wird. Bei den Ausführungsbeispielen bewegt sich der Schließkörper 4 dabei nach oben. Ein Deaktivieren des Aktuators 26 hat zur Folge, dass der Aktuator 26 unter Überwindung der Federkraft der Federeinrichtung 38 wieder expandiert und die Tragstruktur 14 in der Gegenrichtung verschwenkt wird. When activating the actuator 26 the same pulls together in its height direction, the support structure 14 under execution of the switching movement 8th due to the spring loading of the spring device 38 tracked and swiveled without delay. In the embodiments, the closing body moves 4 while up. Disabling the actuator 26 has the consequence that the actuator 26 overcoming the spring force of the spring device 38 again expanded and the supporting structure 14 is pivoted in the opposite direction.

Zweckmäßigerweise ist der Federeinrichtung 38 eine Vorspanneinrichtung 42 zugeordnet, die beim Ausführungsbeispiel in Form einer im Ventilgehäuse 2 verankerten und auf die Federeinrichtung 38 einwirkenden Stellschraube realisiert ist. Mit ihr lässt sich die Federvorspannung der Federeinrichtung 38 von außen her sehr einfach justieren.Conveniently, the spring device 38 a pretensioner 42 assigned to the embodiment in the form of a valve housing 2 anchored and on the spring device 38 acting adjusting screw is realized. With it, the spring preload of the spring device can be 38 adjust from the outside very easy.

In den Lagersockel 36 ist zweckmäßigerweise eine Positioniereinrichtung 43 integriert, die es ermöglicht, die Lage des Aktuators 26 in Achsrichtung der Hochachse 28 relativ zum Ventilgehäuse 2 zu justieren. Auf diese Weise besteht insbesondere die Möglichkeit, die im deaktivierten Zustand des Aktuators 26 bezüglich des Ventilgehäuses 2 eingenommene Grundstellung des Ventilgliedes 3 einzustellen.In the storage pedestal 36 is expediently a positioning device 43 integrated, which allows the position of the actuator 26 in the axial direction of the vertical axis 28 relative to the valve housing 2 to adjust. In this way, in particular, there is the possibility that in the deactivated state of the actuator 26 with respect to the valve housing 2 assumed basic position of the valve member 3 adjust.

Die Tragstruktur 14 ist zweckmäßigerweise als zweiarmige Hebelstruktur 14a realisiert, was auf sämtliche Ausführungsbeispiele zutrifft. Hier hat die Tragstruktur 14 einen vom Schwenkzentrum 6 wegragenden und beabstandet zu dem Schwenkzentrum 6 den drehbaren Schließkörper 4 tragenden ersten Hebelarm 44 und außerdem einen ebenfalls in der Schwenkebene 7, jedoch in einer anderen Richtung als der erste Hebelarm 44 von dem Schwenkzentrum 6 abstehenden zweiten Hebelarm 45, der mit dem Aktuator 26 kooperiert und deshalb auch als Antriebsarm bezeichnet werden kann. Der zweite Hebelarm 45 weist beim Ausführungsbeispiel die Krafteinleitungsstelle 35 auf.The supporting structure 14 is expediently as a two-armed lever structure 14a realized, which applies to all embodiments. Here has the support structure 14 one from the pivot center 6 protruding and spaced to the pivot center 6 the rotatable closing body 4 carrying first lever arm 44 and also one in the pivoting plane 7 but in a different direction than the first lever arm 44 from the pivot center 6 protruding second lever arm 45 that with the actuator 26 cooperates and therefore can also be referred to as a drive arm. The second lever arm 45 has the force introduction point in the embodiment 35 on.

Vorzugsweise ist der Achsabstand A, der von dem ersten Hebelarm 44 definiert wird, größer als ein Krafteinleitungsabstand K, der zwischen dem Schwenkzentrum 6 und der Krafteinleitungsstelle 35 gemessen wird, und zwar in einer Richtung in Verlängerung einer linearen Achsverbindungslinie 46, die sich zwischen der Drehachse 15 und dem Schwenkzentrum 6 erstreckt und die in der Zeichnung strichpunktiert angedeutet ist.Preferably, the axial distance A, that of the first lever arm 44 is defined, greater than a force introduction distance K, between the pivot center 6 and the force application point 35 is measured, in one direction in extension of a linear axle connecting line 46 extending between the axis of rotation 15 and the pivot center 6 extends and which is indicated by dash-dotted lines in the drawing.

Mit Hilfe der zweiarmigen Hebelstruktur 14a kann der Hub des Aktuators 26 in einem gewünschten Verhältnis entsprechend dem Hebelgesetz auf den von dem Schließkörper 4 auszuübenden Schwenkhub übersetzt werden.With the help of the two-armed lever structure 14a can be the stroke of the actuator 26 in a desired ratio according to the lever law on the of the closing body 4 be translated swinging stroke to be translated.

Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel greift der Aktuator 26 an demjenigen Abschnitt der Tragstruktur 14 an, der sich zwischen dem Schwenkzentrum 6 und dem Schließkörper 4 erstreckt.In an embodiment not shown, the actuator engages 26 at that portion of the support structure 14 at that between the pivot center 6 and the closing body 4 extends.

Um einen der steuerbaren Ventilkanäle 24 abzusperren und seine Verbindung zur Ventilkammer 5 zu unterbrechen, wird die der Ventilkammer 5 zugewandte Kanalmündung 47 des betreffenden steuerbaren Ventilkanals 24 durch eine an dem Schließkörper 4 angeordnete Schließfläche 48 fluiddicht abgedeckt. Eine Schaltstellung, in der das Ventilglied 3 mit seinem Schließkörper 4 die Kanalmündung 47 mindestens eines steuerbaren Ventilkanals 24 verschließt, sei als Schließstellung bezeichnet. In Abhängigkeit davon, wie viele steuerbare Ventilkanäle 24 vorhanden sind, kann das Ventilglied 3 in mehreren jeweils eine Schließstellung definierenden Schaltstellungen positioniert werden.To one of the controllable valve channels 24 shut off and its connection to the valve chamber 5 to interrupt, that of the valve chamber 5 facing canal mouth 47 the relevant controllable valve channel 24 by a on the closing body 4 arranged closing surface 48 covered fluid-tight. A switching position in which the valve member 3 with his closing body 4 the canal mouth 47 at least one controllable valve channel 24 closes, is called closed position. Depending on how many controllable valve channels 24 are present, the valve member 3 be positioned in a plurality of switching positions each defining a closed position.

Die sich zur Ventilkammer 5 öffnende Kanalmündung 47 jedes steuerbaren Ventilkanals 24 ist von einem dem Schließkörper 4 zugewandten Ventilsitz 52 umrahmt. Der Ventilsitz 52 muss nicht zwingend erhaben strukturiert sein, ist dies jedoch zweckmäßigerweise, wobei er bevorzugt kragenförmig strukturiert ist. Die Erhabenheit der Ventilsitze 52 ist bei den Ausführungsbeispielen allerdings so gering, dass sie in den Abbildungen mit dem bloßen Auge nicht erkennbar ist.Going to the valve chamber 5 opening canal mouth 47 each controllable valve channel 24 is one of the closing body 4 facing valve seat 52 framed. The valve seat 52 does not necessarily have to be sublime structured, but this is expediently, wherein it is preferably structured collar-shaped. The grandeur of the valve seats 52 However, in the embodiments is so small that it is not visible in the pictures to the naked eye.

Der Ventilsitz 52 jedes steuerbaren Ventilkanals 24 wird von der Schwenkebene 7 geschnitten. Gleiches gilt für die zugeordnete Kanalmündung 47. Jede Kanalmündung 47 hat eine zentrale Längsachse 53, bei der es sich zweckmäßigerweise auch um eine zentrale Längsachse 53 des zugeordneten Ventilsitzes 52 handelt. Vorzugsweise ist jede zentrale Längsachse 53 vom zugeordneten Ventilsitz 52 konzentrisch umschlossen.The valve seat 52 each controllable valve channel 24 gets off the swivel plane 7 cut. The same applies to the assigned channel mouth 47 , Each channel mouth 47 has a central longitudinal axis 53 in which it is expediently also a central longitudinal axis 53 the associated valve seat 52 is. Preferably, each central longitudinal axis 53 from the associated valve seat 52 enclosed concentrically.

Die Kanalmündungen 47 der steuerbaren Ventilkanäle 24 sind so ausgerichtet, dass ihre zentralen Längsachsen 53 parallel zur Schwenkebene 7 verlaufen und insbesondere mit der Schwenkebene 7 zusammenfallen.The canal mouths 47 the controllable valve channels 24 are aligned so that their central longitudinal axes 53 parallel to the pivoting plane 7 run and in particular with the pivoting plane 7 coincide.

In Verbindung mit der genannten Ausrichtung der Kanalmündungen 47 und Ventilsitze 52 der steuerbaren Ventilkanäle 24 kommt dem Umstand Bedeutung zu, dass die Schließfläche 48 des Schließkörpers 4 von der radial bezüglich der Drehachse 15 des Schließkörpers 4 orientierten Außenumfangsfläche 48a der Rolle 4a gebildet ist. Diese Außenumfangsfläche 48a ist zweckmäßigerweise entsprechend der Mantelfläche eines Kreiszylinders gestaltet. Vorzugsweise erstreckt sich die Schließfläche 48 rings um die Drehachse 15 herum und ist eine in sich geschlossene Ringfläche. Allerdings ist auch eine Ausgestaltung möglich, bei der nur ein in der Umfangsrichtung der Drehachse 15 gemessener Teilumfang der Außenumfangsfläche 48a als Schließfläche 48 fungiert. Letztlich kommt es darauf an, dass in jeder Schließstellung des Ventilgliedes 3 ein Abschnitt der Schließfläche 48 in der Lage ist, zum Verschließen einer Kanalmündung 47 unter Abdichtung am zugeordneten Ventilsitz 52 anzuliegen.In conjunction with the mentioned orientation of the canal mouths 47 and valve seats 52 the controllable valve channels 24 the fact that the closing surface is important 48 of the closing body 4 from the radial with respect to the axis of rotation 15 of the closing body 4 oriented outer peripheral surface 48a the role 4a is formed. This outer circumferential surface 48a is suitably designed according to the lateral surface of a circular cylinder. Preferably, the closing surface extends 48 around the rotation axis 15 around and is a self-contained annular surface. However, too a configuration possible, in which only one in the circumferential direction of the axis of rotation 15 measured partial circumference of the outer peripheral surface 48a as a closing surface 48 acts. Ultimately, it is important that in every closed position of the valve member 3 a section of the closing surface 48 is able to close a canal mouth 47 under seal on the associated valve seat 52 to rest.

Die den Schließkörper 4 bildende Rolle 4a hat bevorzugt einen Mehrkomponentenaufbau. Exemplarisch enthält sie einen starren Rollenkörper 54, der an der Tragstruktur 14 drehbar gelagert ist und der an seinem peripheren Außenumfang eine Dichtmaterialschicht 55 trägt, die die Schließfläche 48 definiert. Diese Dichtmaterialschicht 55 besteht insbesondere aus einem Elastomermaterial und ist daher zumindest geringfügig nachgiebig, was einen optimalen Dichtkontakt mit den Ventilsitzen 52 gewährleistet. Vorzugsweise ist die Dichtmaterialschicht 55 durch Spritzgießen auf den Rollenkörper 54 aufgebracht.The the closing body 4 forming role 4a preferably has a multi-component structure. As an example, it contains a rigid reel body 54 that is attached to the support structure 14 is rotatably mounted and at its peripheral outer periphery a sealing material layer 55 carries the closing surface 48 Are defined. This sealing material layer 55 consists in particular of an elastomeric material and is therefore at least slightly yielding, which provides optimum sealing contact with the valve seats 52 guaranteed. Preferably, the sealing material layer 55 by injection molding on the roller body 54 applied.

Die Schließfläche 48 am Schließkörper 4 ist so angeordnet, dass ihre Flächennormalen ebenfalls parallel zu der Schwenkebene 7 verlaufen oder mit dieser zusammenfallen.The closing surface 48 on the closing body 4 is arranged so that its surface normal also parallel to the pivot plane 7 run or coincide with this.

Einer der steuerbaren Ventilkanäle 24 der Ventilanordnung 1, bei dem es sich auch um den einzigen steuerbaren Ventilkanal 24 der Ventilanordnung 1 handeln kann und der im Folgenden auch als erster steuerbarer Ventilkanal 24a bezeichnet wird, ist so ausgebildet, dass der ihm zugeordnete, im Folgenden auch als erster Ventilsitz 52a bezeichnete Ventilsitz 52 in Richtung zum Schwenkzentrum 6 des Ventilgliedes 3 weist. Entsprechendes gilt auch für die Kanalmündung 47 dieses ersten steuerbaren Ventilkanals 24a. Im Rahmen der Umschaltbewegung 8 kann das Ventilglied 3 in einer aus 3, 4 und 9 ersichtlichen ersten Schaltstellung positioniert werden, in der der Schließkörper 4 mit seiner Schließfläche 48 an dem ersten Ventilsitz 52a anliegt und den ersten steuerbaren Ventilkanal 24a verschließt. Ausgehend von dieser ersten Schaltstellung ist das Ventilglied durch eine Umschaltbewegung 8 derart verschwenkbar, dass sich der Schließkörper 4 von dem ersten Ventilsitz 52a wegbewegt und eine weitere Schaltstellung einnimmt, in der der erste steuerbare Ventilkanal 24a freigegeben ist. Eine solche weitere Schaltstellung ist in den 5 und 6 ersichtlich und auch in 7 und 8 anhand des weiteren Ausführungsbeispiels illustriert.One of the controllable valve channels 24 the valve assembly 1 , which is also the only controllable valve channel 24 the valve assembly 1 can act and the below also as the first controllable valve channel 24a is designated, is formed so that its associated, hereinafter also as the first valve seat 52a designated valve seat 52 towards the swivel center 6 of the valve member 3 has. The same applies to the canal mouth 47 this first controllable valve channel 24a , As part of the switching movement 8th can the valve member 3 in one out 3 . 4 and 9 apparent first switching position are positioned, in which the closing body 4 with its closing surface 48 at the first valve seat 52a is applied and the first controllable valve channel 24a closes. Starting from this first switching position, the valve member is by a switching movement 8th so pivotable that the closing body 4 from the first valve seat 52a moved away and occupies another switching position, in which the first controllable valve channel 24a is released. Such another switching position is in the 5 and 6 visible and also in 7 and 8th illustrated by the further embodiment.

Wenn das Ventilglied 3 in die erste Schaltstellung verschwenkt wird oder aus der ersten Schaltstellung in eine andere Schaltstellung verschwenkt wird, rollt der Schließkörper 4 mit seiner Schließfläche 48 an dem ersten Ventilsitz 52a ab. Auf diese Weise wird zum einen die Schließfläche 48 geschont und anders als bei einem reinen Verschieben nicht mit einem Abriebproblem konfrontiert. Außerdem hat die Möglichkeit des Abrollens der Rolle 4a an dem ersten Ventilsitz 52a den Effekt, dass das Ventilglied 3 mit geringer Betätigungskraft umschaltbar ist, obgleich der Schließkörper 4 mit einer hohen Kraft an den ersten Ventilsitz 52a angedrückt wird.When the valve member 3 is pivoted into the first switching position or is pivoted from the first switching position to another switching position, the closing body rolls 4 with its closing surface 48 at the first valve seat 52a from. In this way, on the one hand, the closing surface 48 spared and unlike a pure move not faced with a problem of abrasion. It also has the possibility of unrolling the roll 4a at the first valve seat 52a the effect that the valve member 3 can be switched with low actuation force, although the closing body 4 with a high force to the first valve seat 52a is pressed.

Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn die von dem ersten Ventilsitz 52a umrahmte Kanalmündung 47 des ersten steuerbaren Ventilkanals 24a so angeordnet ist, dass ihre zentrale Längsachse 53 mit dem Schwenkzentrum 6 des Ventilgliedes 3 zusammentrifft. In der ersten Schaltstellung des Ventilgliedes 3 verlaufen die zentrale Längsachse 53 der Kanalmündung 47 des ersten steuerbaren Ventilkanals 24a und die geradlinige Achsverbindungslinie 46 bevorzugt koaxial zueinander. Auf diese Weise übt die Schließkraft, mit der der Schließkörper 4 an den ersten Ventilsitz 52a angedrückt wird, kein Drehmoment auf das Ventilglied 3 aus, sodass ein Umschalten mit einer geringen Aktuatorkraft möglich ist.It is particularly advantageous in this context, if that of the first valve seat 52a framed channel mouth 47 the first controllable valve channel 24a arranged so that its central longitudinal axis 53 with the pivot center 6 of the valve member 3 coincides. In the first switching position of the valve member 3 run the central longitudinal axis 53 the canal mouth 47 the first controllable valve channel 24a and the straight-line axle line 46 preferably coaxial with each other. In this way, exercises the closing force with which the closing body 4 to the first valve seat 52a is pressed, no torque on the valve member 3 out, so that switching with a low Aktuatorkraft is possible.

Zumindest die Kanalmündung 47 des ersten steuerbaren Ventilkanals 24a mündet zweckmäßigerweise an einer am Ventilgehäuse 2 ausgebildeten Abstützfläche 56 aus, die der Schließfläche 48 des Schließkörpers 4 zugewandt ist. Eine rechtwinkelig auf der Abstützfläche 56 stehende Normalenebene, die zugleich rechtwinkelig zur Drehachse 15 des Schließkörpers 4 ausgerichtet ist, verläuft parallel zu der Schwenkebene 7 oder fällt mit dieser zusammen. Das Ventilglied 3 liegt mit der Schließfläche 48 seines Schließkörpers 4 an der Abstützfläche 56 an und rollt bei der Umschaltbewegung 8 an der Abstützfläche 56 ab.At least the canal mouth 47 the first controllable valve channel 24a expediently opens at one of the valve housing 2 trained support surface 56 off, the closing surface 48 of the closing body 4 is facing. A right angle on the support surface 56 standing normal plane, which is also perpendicular to the axis of rotation 15 of the closing body 4 is aligned, runs parallel to the pivot plane 7 or coincides with this. The valve member 3 lies with the closing surface 48 his closing body 4 on the support surface 56 and rolls in the switching movement 8th on the support surface 56 from.

Bei allen Ausführungsbeispielen mit Ausnahme des Ausführungsbeispiels der 9 ist die Abstützfläche 56 bogenförmig konkav gekrümmt. Ihr Krümmungsradius entspricht zweckmäßigerweise der Summe aus dem Achsabstand A und dem Radius der drehbar gelagerten Rolle 4a. Somit folgt der Kontaktbereich zwischen der Abstützfläche 56 und der daran abrollenden Schließfläche 48 einem in der Schwenkebene 7 verlaufenden Kreisbogen 57, der in der Zeichnung strichpunktiert angedeutet ist.In all embodiments except the embodiment of 9 is the support surface 56 arcuately concave curved. Their radius of curvature expediently corresponds to the sum of the center distance A and the radius of the rotatably mounted roller 4a , Thus, the contact area between the support surface follows 56 and the locking surface rolling on it 48 one in the swivel plane 7 extending arc 57 , which is indicated by dash-dotted lines in the drawing.

Auch beim Ausführungsbeispiel der 9 ist ein Abrollkontakt zwischen dem Schließkörper 4 und der Abstützfläche 56 bei der Umschaltbewegung 8 gewährleistet, obgleich hier die Abstützfläche 56 eine ungekrümmte Fläche ist, die insbesondere rechtwinkelig zur zentralen Längsachse 53 der Kanalmündung 47 des ersten steuerbaren Ventilkanals 24a ausgerichtet ist. Grund für den auch hier ständigen Abrollkontakt ist die zusätzliche translatorische Lagerung des Schließkörpers 4 an der Tragstruktur 14. Wird das Ventilglied 3 verschwenkt, macht der Schließkörper 4 einerseits die Schwenkbewegung mit und führt darüber hinaus eine überlagerte translatorische Ausgleichsbewegung 17 aus, sodass die Schließfläche 48 des Schließkörpers 4 ständig im Kontakt mit der Abstützfläche 56 bleibt.Also in the embodiment of 9 is a rolling contact between the closing body 4 and the support surface 56 in the switching movement 8th ensured, although here the support surface 56 is an uncurved surface, in particular perpendicular to the central longitudinal axis 53 the canal mouth 47 the first controllable valve channel 24a is aligned. Reason for the rolling contact also standing here is the additional translational storage of the closing body 4 on the supporting structure 14 , Will the valve member 3 swings, does that closing body 4 on the one hand with the pivoting movement and also leads to a superimposed translational compensating movement 17 off, leaving the closing surface 48 of the closing body 4 constantly in contact with the support surface 56 remains.

Weiter oben wurde bereits erwähnt, dass die Ventilanordnung 1 über mehrere durch das Ventilglied 3 steuerbare Ventilkanäle 24 verfügen kann, was auf sämtliche Ausführungsbeispiele zutrifft. In diesem Zusammenhang besteht die vorteilhafte Möglichkeit, einen oder mehrere steuerbare Ventilkanäle 24 so auszubilden, dass seine oder ihre Kanalmündung(en) 47 auch zu der Abstützfläche 56 ausmünden und beim Umschalten des Ventilgliedes 3 ebenfalls von dem Schließkörper 4 überrollbar sind. Exemplarisch trifft dies auf das Ausführungsbeispiel der 7 und 8 und zwei dort vorhandene erste weitere steuerbare Ventilkanäle 24b zu, deren Kanalmündungen 47 jeweils von einem ersten weiteren Ventilsitz 52b umrahmt sind, der im Bereich der Abstützfläche 56 angeordnet ist. Die ersten weiteren Ventilsitze 52b sind in der Richtung der Umschaltbewegung 8 mit Abstand zu dem ersten Ventilsitz 52a angeordnet, beispielsweise beidseits dieses ersten Ventilsitzes 52a.It has already been mentioned above that the valve arrangement 1 over several through the valve member 3 controllable valve channels 24 can, which applies to all embodiments. In this context, there is the advantageous possibility, one or more controllable valve channels 24 to train so that his or her canal mouth (s) 47 also to the support surface 56 lead out and when switching the valve member 3 also from the closing body 4 are rollable. By way of example, this applies to the embodiment of 7 and 8th and two existing there first further controllable valve channels 24b to whose channel mouths 47 each from a first further valve seat 52b framed in the area of the support surface 56 is arranged. The first additional valve seats 52b are in the direction of the switching movement 8th at a distance from the first valve seat 52a arranged, for example on both sides of this first valve seat 52a ,

Gemäß 7 und 8 kann das Ventilglied 3 ausgehend von der den ersten steuerbaren Ventilkanal 24a verschließenden ersten Schaltstellung in einander entgegengesetzte Richtungen verschwenkt werden, um in jeweils einer von zwei weiteren Schaltstellungen positioniert zu werden, von denen eine in 7 und 8 ersichtlich ist. In jeder dieser weiteren Schaltstellungen ist der erste steuerbare Ventilkanal 24a freigegeben und stattdessen einer der beiden ersten weiteren steuerbaren Ventilkanäle 24b verschlossen.According to 7 and 8th can the valve member 3 starting from the first controllable valve channel 24a verschließenden first switching position are pivoted in opposite directions to be positioned in each one of two other switching positions, one of which in 7 and 8th is apparent. In each of these other switching positions, the first controllable valve channel 24a released and instead one of the first two further controllable valve channels 24b locked.

Die 7 und 8 machen auch deutlich, dass die Abstützfläche 56 keine konstante Krümmung aufweisen muss. Es kann sich insbesondere an einen im Bereich des ersten Ventilsitzes 52a befindlichen ersten Flächenabschnitt 56a der Abstützfläche 56, der dem Kreisbogen 57 folgt, einseitig oder beidseitig ein zweiter Flächenabschnitt 56b der Abstützfläche 56 anschließen, der stärker gekrümmt ist und dessen Krümmung insbesondere der Krümmung der Schließfläche 48 des Schließkörpers 4 entspricht. Auf diese Weise kann auch gewährleistet werden, dass das Ventilglied 3 eine stabile Schaltstellung einnimmt, wenn es so weit verschwenkt wurde, dass sein Schließkörper 4 an dem zweiten Flächenabschnitt 56b der Abstützfläche 56 zur Anlage gelangt.The 7 and 8th also make it clear that the support surface 56 does not have to have a constant curvature. In particular, it may be in the region of the first valve seat 52a located first surface section 56a the support surface 56 , the circular arc 57 follows, on one side or on both sides a second surface section 56b the support surface 56 connect, which is more curved and whose curvature in particular the curvature of the closing surface 48 of the closing body 4 equivalent. In this way it can also be ensured that the valve member 3 assumes a stable switching position when it has been pivoted so far that its closing body 4 at the second surface portion 56b the support surface 56 comes to the plant.

Jede von einem ersten weiteren Ventilsitz 52b umrahmte Kanalmündung 47 ist zweckmäßigerweise so orientiert, dass ihre zentrale Längsachse 53 die Drehachse 15 des Schließkörpers 4 schneidet, wenn sich der Schließkörper 4 in der entsprechenden Schließstellung befindet.Each from a first additional valve seat 52b framed channel mouth 47 is suitably oriented so that its central longitudinal axis 53 the axis of rotation 15 of the closing body 4 cuts when the closing body 4 located in the corresponding closed position.

Dem Schließkörper 4 kann auch mindestens ein steuerbarer Ventilkanal 24 zugeordnet sein, der im Folgenden zur besseren Unterscheidung als zweiter weiterer steuerbarer Ventilkanal 24c bezeichnet wird und der nicht zu der als Abrollfläche bezeichenbaren Abstützfläche 56 ausmündet. Eine solche Kanalgestaltung ist bei allen illustrierten Ausführungsbeispielen gegeben.The closing body 4 can also have at least one controllable valve channel 24 be assigned, the below for better distinction as a second further controllable valve channel 24c is referred to and not to the callable as Abrollfläche support surface 56 opens. Such a channel design is given in all illustrated embodiments.

Jeder zweite weitere steuerbare Ventilkanal 24c mündet mittels einer Kanalmündung 47 zu einer die Ventilkammer 5 begrenzenden Wandfläche 58 des Ventilgehäuses 2 aus und ist dort von einem zweiten weiteren Ventilsitz 52c umrahmt. Die zugeordneten Kanalmündungen 47 sind dabei insbesondere so orientiert, dass ihre jeweilige zentrale Längsachse 53 zumindest im Wesentlichen rechtwinkelig zu der Achsverbindungslinie 46 orientiert ist, wenn das Ventilglied 3 eine den zugeordneten zweiten weiteren steuerbaren Ventilkanal 24c verschließende Schaltstellung einnimmt.Every second additional controllable valve channel 24c opens by means of a canal mouth 47 to one the valve chamber 5 limiting wall surface 58 of the valve housing 2 off and there is a second additional valve seat 52c framed. The assigned channel mouths 47 are in particular oriented so that their respective central longitudinal axis 53 at least substantially perpendicular to the axle connecting line 46 is oriented when the valve member 3 a the associated second further controllable valve channel 24c occlusive switching position occupies.

Die in den 1 bis 6 und 9 illustrierten Ventilanordnungen machen deutlich, dass die Ventilanordnung 1 nicht zwingend über zu der Abstützfläche 56 ausmündende erste weitere steuerbare Ventilkanäle 24b verfügen muss, sondern dass beispielsweise, was steuerbare Ventilkanäle 24 anbelangt, auch nur ein erster steuerbarer Ventilkanal 24a und mindestens ein zweiter weiterer steuerbarer Ventilkanal 24c vorhanden sein können.The in the 1 to 6 and 9 illustrated valve assemblies make it clear that the valve assembly 1 not necessarily over to the support surface 56 ausmündende first further controllable valve channels 24b but what, for example, what controllable valve channels 24 As far as concerns even a first controllable valve channel 24a and at least a second further controllable valve channel 24c can be present.

Auf alle Ausgestaltungen der Ventilanordnung 1 trifft vorzugsweise zu, dass der von einer Rolle 4a gebildete Schließkörper 4 mit seiner peripheren Schließfläche 48 bei der Umschaltbewegung 8 auf einer Abstützfläche 56 abrollt, die einen gekrümmten oder aber auch einen geradlinigen Verlauf haben kann und zu der mindestens ein steuerbarer Ventilkanal 24, 24a, 24b ausmündet, der durch die darüber hinwegrollende Schließfläche 48 je nach Schaltstellung des Ventilgliedes 3 freigegeben oder verschlossen ist.On all configurations of the valve assembly 1 Preferably, this is true of that of a roll 4a formed closing body 4 with its peripheral closing surface 48 in the switching movement 8th on a support surface 56 rolls, which may have a curved or a straight course and to the at least one controllable valve channel 24 . 24a . 24b which leads through the closing surface that rolls over it 48 depending on the switching position of the valve member 3 is released or closed.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10233316 A1 [0002]
DE 19720849 C2 [0003]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

A. York, J. Dunn and S. Seelecke, published in "Smart Materials and Structures", 2010, pages 1 to 9 [0004] "Experimental characterization of the hysteretic and rate-dependent electromechanical behavior of dielectric electro-active polymer actuators".

Claims

Valve arrangement, with a valve housing ( 2 ), with a carrying out a switching movement ( 8th ) with respect to the valve housing ( 2 ) in a pivoting plane ( 7 ) around a pivoting center ( 6 ) pivotable valve member ( 3 ), and with one with the valve member ( 3 ) drivingly cooperating actuator ( 26 ) for generating the switching movement ( 8th ), wherein the valve member ( 3 ) at least one closing body ( 4 ) located at a distance to the pivoting center ( 6 ) at one the switching movement ( 8th ) supporting structure ( 14 ) of the valve member ( 3 ) is arranged and in the context of the switching movement ( 8th ) optionally in a first controllable valve channel ( 24 . 24a ) closing first switch position or in at least one of the first controllable valve channel ( 24 . 24a ) releasable further switching position is positioned, wherein it in the first switching position with a closing surface ( 48 ) at one of a channel mouth ( 47 ) of the first controllable valve channel ( 24 . 24a ) framing first valve seat ( 52a ) sealingly, characterized in that the closing body ( 4 ) with regard to the supporting structure ( 14 ) is rotatable while being movable from one to the supporting structure ( 14 ) about one to the pivoting plane ( 7 ) right-angled rotation axis ( 15 ) rotatably mounted roller ( 4a ) is formed, whose radial with respect to the axis of rotation ( 15 ) oriented outer peripheral surface ( 48a ) the closing surface ( 48 ), wherein the first controllable valve channel ( 24 . 24a ) associated first valve seat ( 52a ) from the pivoting plane ( 7 ) and to the pivot center ( 6 ), in such a way that the closing body ( 4 ) on the first valve seat ( 52a ) rolls when the valve member ( 3 ) is moved to the first switching position and from the first switching position.

Valve arrangement according to claim 1, characterized in that that of the first valve seat ( 52a ) framed channel mouth ( 47 ) of the first controllable valve channel ( 24 . 24a ) is arranged so that its central longitudinal axis ( 53 ) with the pivot center ( 6 ) of the valve member ( 3 ) meets.

Valve arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the pivoting center ( 6 ) of the valve member ( 3 ) from one to the pivoting plane ( 7 ) rectangular, with respect to the valve housing ( 2 ) fixed pivot axis ( 12 ) is defined.

Valve arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rotatable closing body ( 4 ) rotatable, but stationary on the support structure ( 14 ) is mounted so that it the pivotal movement of the support structure ( 14 ) and the axis of rotation ( 15 ) of the closing body ( 4 ) during the switching movement ( 8th ) of the valve member ( 3 ) is moved along an arcuate trajectory, which expediently describes a circular arc.

Valve arrangement according to claim 4, characterized in that the channel mouth ( 47 ) at least the first controllable valve channel ( 24 . 24a ) at one of the closing surface ( 48 ) of the closing body ( 4 ) facing, curved concave curved support surface ( 56 ) terminates at which the closing body ( 4 ) during the switching movement ( 8th ) and whose radius of curvature expediently the sum of on the one hand the distance (A) between the pivot center ( 6 ) of the valve member ( 3 ) and the axis of rotation ( 15 ) of the closing body ( 4 ) and on the other hand the radius of the roll ( 4a ) corresponds.

Valve arrangement according to claim 5, characterized in that on the support surface ( 56 ) except the canal mouth ( 47 ) of the first controllable valve channel ( 24 . 24a ) also the canal mouth ( 47 ) at least one further controllable valve channel ( 24 . 24b . 24c ), which in the switching direction of the valve member ( 3 ) at a distance from the channel mouth ( 47 ) of the first controllable valve channel ( 24 . 24a ) is arranged.

Valve arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rotatable closing body ( 4 ) on the supporting structure ( 14 ) in this regard additionally in the swivel plane ( 7 ) is movably mounted so that it in the pivoting plane ( 7 ) a compensation movement ( 17 ) with regard to the supporting structure ( 14 ), whereby spring means ( 22 ) are present, which the closing body ( 4 ) relative to the support structure ( 14 ) constantly bias, in particular such that the closing body ( 4 ) in the first switching position to the first valve seat ( 52a ) is pressed.

Valve arrangement according to claim 7, characterized in that the closing body ( 4 ) so movable on the support structure ( 14 ) of the valve member ( 3 ) is mounted, that the compensating movement ( 17 ) a linear movement in relation to the pivot center ( 6 ) is radial direction.

Valve arrangement according to claim 7 or 8, characterized in that the channel mouth ( 47 ) at least the first controllable valve channel ( 24a . 24b ) to one of the closing surface ( 48 ) of the closing body ( 4 ) facing support surface ( 56 ) terminates at which the closing body ( 4 ) during the switching movement ( 8th ) rolls, said support surface ( 56 ) expediently in a pivoting plane ( 7 ) right-angled plane.

Valve arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that the rotatably mounted closing body ( 4 ) on the valve housing ( 2 ) in addition to the first controllable valve channel ( 24 . 24a ) at least one further controllable valve channel ( 24 . 24b . 24c ) associated with one of the in the pivoting plane ( 7 ) lying further valve seat ( 52 . 52b . 52c ) framed channel opening ( 47 ), which in the direction of movement of the switching movement ( 8th ) at a distance from the channel opening ( 47 ) of the first controllable valve channel ( 24 . 24a ) is arranged and in the first switching position of the valve member ( 3 ) is open, wherein the channel opening ( 47 ) of the at least one further controllable valve channel ( 24 . 24b . 24c ) in a different from the first switching position further switching position of the valve member ( 3 ) by the further valve seat ( 52 . 52b . 52c ) sealingly fitting closing surface ( 48 ) of the closing body ( 4 ) is closed.

Valve arrangement according to claim 10, characterized in that at least one further valve seat ( 52 . 52b ) is arranged so that the closing body ( 4 ) during the switching movement ( 8th ) can do it.

Valve arrangement according to claim 10 or 11, characterized in that the from a further valve seat ( 52 . 52b . 52c ) framed channel mouth ( 47 ) at least one further controllable valve channel ( 24 . 24b . 24c ) is arranged so that its central longitudinal axis ( 53 ) on the axis of rotation ( 15 ) of the closing body ( 4 ), when the closing body ( 4 ) one at the associated further valve seat ( 52 . 52b . 52c ) assumes a tight-fitting switching position.

Valve arrangement according to one of claims 1 to 12, characterized in that the actuator ( 26 ) on the part of the valve member ( 3 ) on the supporting structure ( 14 ) attacks.

Valve arrangement according to one of claims 1 to 13, characterized in that the support structure ( 14 ) a two-armed lever structure ( 14a ), wherein one of the closing body ( 4 ) carrying the first lever arm ( 44 ) and one with the actuator ( 26 ) cooperating second lever arm ( 45 ) having.

Valve arrangement according to one of claims 1 to 14, characterized in that the actuator ( 26 ) an electroactive polymer actuator ( 26a ), in particular a dielectric elastomer actuator.

Valve arrangement according to one of claims 1 to 15, characterized in that the support structure ( 14 ) a two-armed lever structure ( 14a ), wherein one of the rotatable closing body ( 4 ) carrying the first lever arm ( 44 ) and a further rotatable closing body bearing second lever arm ( 45 ), wherein on one of the two lever arms ( 44 . 45 ) the actuator ( 26 ) attacks.