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Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Plattenschieberventil mit wenigstens drei fluidführenden Anschlüssen, die insbesondere als Verbraucheranschluss A, als Rückflussanschluss T und als Zulaufanschluss P ausgeführt sind.
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Ein elektromagnetisches Druckregelventil, welches als 3/2-Wegeventil ausgeführt ist, ist aus der
WO 99/08169 bekannt. Bei diesem bekannten Druckregelventil werden mittels eines einzigen Ventilstößels ein erstes und ein zweites Sitzventil betätigt. Das erste Sitzventil stellt ein Kugelventil dar, dessen als Kugel ausgebildetes Schließelement von dem Ventilstößel betätigbar ist, während das zweite Sitzventil durch eine Steuerkante an dem Ventilstößel realisiert wird, die mit einer an einer den Ventilstößel aufnehmenden Steuerbohrung angeformten Absenkung zusammenwirkt. Über das erste Sitzventil ist ein Druckanschluss (Zulaufanschluss)
P zum einen direkt mit einem Arbeitsanschluss (Verbraucheranschluss)
A und zum anderen über das zweite Sitzventil mit einem Tankanschluss (Rückflussanschluss)
T verbindbar. Bei einer Betätigung des Ventilstößel wird zunächst das kugelförmige Schließelement des ersten Sitzventils von seinem Ventilsitz abgehoben, so dass Fluid aus dem Druckanschluss
P im Wesentlichen über den Tankanschluss
T als Leckstrom abfließt. Mit weiterer Bestromung der Magnetspule des Druckregelventils wirkt das zweite Sitzventil als Drossel, so dass dadurch der Druck im dem Arbeitsanschluss
A ansteigt. Ab einer bestimmten Stromstärke wird das zweite Sitzventil geschlossen, so dass Fluid aus dem Druckanschluss
P vollständig in den Arbeitsanschluss
A geleitet wird.
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Als nachteilig kann bei diesem bekannten Druckregelventil angesehen werden, dass durch die Hintereinanderschaltung des ersten und zweiten Sitzventils und die Betätigung über einen einzigen Ventilstößel die Ansteuerung des P-Anschlusses und des T-Anschlusses zwangsverkettet ist. Dies hat zur Folge, dass in einer mittleren Ventilstellung permanent ein Leckagestrom vom P-Anschluss in den T-Anschluss fließt.
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Elektromagnetische Schieberventile mit einem Ventilraum, in welchem drei fluidführende Anschlüsse geführt sind, mit einem in dem Ventilraum verschiebbar gelagerten Ventilschieber mit einer Öffnung zur Bildung einer mit einem ersten Anschluss verbundenden Arbeitskammer, wobei in Abhängigkeit von der Position des Ventilschiebers entweder der erste Anschluss über die Arbeitskammer entweder mit einem zweiten Anschluss oder mit einem dritten Anschluss verbunden ist oder der zweite und dritte Anschluss von dem Ventilschieber verschlossen ist sind aus der
DE 10 2010 062 663 A1 oder der
DE 42 12 550 A1 bekannt.
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Aus der
AT 296710 ist es bekannt, einen Kolbenschieber durch einen Flachschieber zu ersetzen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber den bekannten Druckregelventilen verbessertes Druckregelventil zu schaffen, welches die oben genannten Nachteile vermeidet, insbesondere im Regelbetrieb einen reduzierten Leckagestrom aufweist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein elektromagnetisches Plattenschieberventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Ein solches elektromagnetisches Plattenschieberventil umfasst erfindungsgemäß
- - ein Ventilgehäuse mit einem Ventilraum, in welchen wenigstens drei fluidführende Anschlüsse geführt sind,
- - eine in dem Ventilraum verschiebbar gelagerte Ventilplatte mit einer Plattenöffnung zur Bildung einer mit einem ersten Anschluss verbundenen Arbeitskammer, wobei in Abhängigkeit der Position der Ventilplatte in dem Ventilraum entweder der erste Anschluss über die Arbeitskammer entweder mit einem zweiten Anschluss oder mit einem dritten Anschluss verbunden ist oder der zweite und dritte Anschluss von der Ventilplatte verschlossen ist, und
- - eine mit dem Ventilgehäuse verbundene Magnetspuleneinrichtung mit einem die Verschiebung der Ventilplatte bewirkenden Ventilstößel.
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Bei dem erfindungsgemäßen Plattenschieberventil handelt es sich um ein 3/2-Ventil mit drei Anschlüssen, einem ersten Anschluss A als Verbraucheranschluss, einem zweiten Anschluss T als Rückflussanschluss und einem dritten Anschluss P als Zulaufanschluss, welches als proportionales Druckregelventil mit einem reduziertem Leckagevolumenstrom im Regelbetrieb betrieben wird. Aufgrund der Schieberanordnung bei diesem erfindungsgemäßen Plattenschieberventil wird der zweite und dritte Anschluss T und P unabhängig voneinander proportional geöffnet oder geschlossen, so dass während eines entsprechenden Regelvorganges an diesem zweiten und dritten Anschluss im Wesentlichen keine Verlustleckage auftritt.
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Des Weiteren weist ein solches erfindungsgemäßes Plattenschieberventil einen konstruktiv einfachen Aufbau auf, der auch bedingt durch die einfache und schnelle Montage insgesamt zu einer kostengünstigen Fertigung dieses Plattenschieberventils führt.
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Erfindungsgemäß ist der Ventilraum kreisausschnittsförmig ausgebildet, wobei zum Ermöglichen einer rotatorischen Bewegung der Ventilplatte diese eine an die Arbeitskammer angepasste kreisausschnittsförmige Kontur aufweist, wobei in Rotationsrichtung die Kreisbogenlänge der Arbeitskammer größer ist als die Kreisbogenlänge der Ventilplatte. Vorzugsweise ist dabei die Plattenöffnung der Ventilplatte kreisringabschnittsförmig ausgebildet.
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Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ventilgehäuse ein Federelement aufweist, welches bei unbestromter Magnetspuleneinrichtung die Ventilplatte in Translationsrichtung oder in Rotationsrichtung in eine Betriebsstellung federkraftbeaufschlagt, bei welcher der erste Anschluss A mit dem zweiten Anschluss T über die Arbeitskammer verbunden ist.
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Eine Druckkompensation bzw. Druckrückführung wird weiterbildungsgemäß dadurch erreicht, dass die Ventilplatte einen in Translationsrichtung oder Rotationsrichtung verlaufenden Druckausgleichspin aufweist, der in die Plattenöffnung ragt. Ein solcher Druckausgleichspin sorgt für eine Flächendifferenz an den druckbeaufschlagten Flächen in Translations- oder Rotationsrichtung und damit für eine Kraftdifferenz in dieser Richtung. In dem Arbeitsraum wird damit der Leitungsdruck in dem ersten Anschluss A als Regelgröße zurückgeführt und kann präzise ausgerichtet werden.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die fluidführenden Anschlüsse jeweils parallel zur Richtung der Plattenöffnung verlaufend in dem Ventilgehäuse angeordnet. Vorzugsweise sind die fluidführenden Anschlüsse in Translations- oder Rotationsrichtung aneinandergereiht in dem Ventilgehäuse angeordnet.
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Dabei ist es weiterbildungsgemäß besonders vorteilhaft, wenn die fluidführenden Anschlüsse in Bezug auf die Ventilplatte auf der gleichen Seite des Ventilraums angeordnet sind. Damit ist es möglich, ein solches erfindungsgemäßes Plattenschieberventil auf einem Ventilblock anzuordnen, insbesondere mehrere solcher Plattenschieberventile zu einem Block zu kombinieren.
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Dieses erfindungsgemäße Plattenschieberventil ist geeignet für Anwendungen im Fahrzeugbereich, bspw. zur Getriebesteuerung.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische Teilschnittdarstellung eines nicht beanspruchten Plattenschieberventils in einer ersten Betriebsstellung,
- 2 eine schematische Teilschnittdarstellung des Plattenschieberventils nach 1 in einer zweiten Betriebsstellung,
- 3 eine schematische Teilschnittdarstellung des Plattenschieberventils nach 1 in einer dritten Betriebsstellung,
- 4 eine schematische Schnittdarstellung eines Ventilgehäuses des Plattenschieberventils gemäß den 1 bis 3, und
- 5 eine schematische Schnittdarstellung eines Plattenschieberventils gemäß der Erfindung.
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Bei dem als Druckregelventil betriebenen Plattenschieberventil 1 gemäß den 1 bis 3 handelt es sich um ein 3/2-Ventil mit drei Anschlüssen, nämlich einem ersten Anschluss A als Verbraucheranschluss (auch Arbeitsleitung genannt), einem zweiten Anschluss T als Rückflussanschluss T (auch Tankleitung genannt) und einem dritten Anschluss P als Zulaufanschluss (auch Druckanschluss genannt), wobei diese 1 bis 3 das Plattenschieberventil 1 in unterschiedlichen Betriebsstellungen zeigen.
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Zunächst wird der Aufbau dieses Plattenschieberventils 1 erläutert, welches aus einer Magnetspulenanordnung 20 sowie einem an diesem angeflanschten Ventilgehäuse 10 aufgebaut ist. Dieses Ventilgehäuses 10 zeigt 4 in einer Schnittdarstellung.
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Das Ventilgehäuse 10 ist aus mehreren Komponenten aufgebaut und umfasst gemäß 4 einen Abschnitt 10.1 mit einer quaderförmigen Kontur, an den stirnseitig ein zur Montage an der Magnetspulenanordnung 20 vorgesehener Flansch 10.2 angeordnet ist.
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Innerhalb der quaderförmigen Kontur des Abschnittes 10.1 des Ventilgehäuses 10 befindet sich ein quaderförmiger Ventilraum 11 zur verschieblichen Aufnahme einer plattenförmigen Ventilplatte 12. Ferner münden die drei fluidführenden Anschlüsse A, T und P über Fluidkanäle A1, T1 und P1 in diesen Ventilraum 11, wobei in Bezug auf die Ventilplatte 12 diese drei Anschlüsse T, A, und P auf der gleichen Seite in dem Ventilgehäuse 10 in der genannten Reihenfolge ausgehend von der Magnetspulenanordnung aufeinanderfolgend angeordnet sind.
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Die Ventilplatte 12 ist in einer Translationsrichtung R verschiebbar gelagert und weist eine an den Ventilraum 11 angepasste Kontur und Dicke auf, so dass dessen Plattenoberflächen 12.2 und 12.3 sowie dessen in die Translationsrichtung R verlaufende Stirnseiten an den den Ventilraum 11 begrenzenden Innenflächen anliegen. Die Abdichtung der Ventilplatte 12 zu den anliegenden Innenflächen des Ventilraums 11 erfolgt durch einen eingestellten, festen Spalt oder durch eine definierte Kraft, welche die anliegenden Flächen an die Ventilplatte 12 drückt.
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Die Ventilplatte 12 wird von einem Federelement 14 in Richtung der Magnetspuleneinrichtung 20 federkraftbeaufschlagt, wobei dieses Federelement 14 sich einerseits an einer stirnseitigen Sacklochbohrung des Ventilraums 11 abstützt und andererseits an der zur Magnetspuleneinrichtung 20 abgewandten Stirnfläche 12.5 der Ventilplatte 12 anliegt. Dieses Federelement 14 ist auf einem Zapfen 14.1 gelagert, der in Abhängigkeit der Stellung der Ventilplatte 12 in eine entsprechende Bohrung derselben ragt.
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Die der Magnetspuleneinrichtung 20 zugewandte Stirnfläche 12.4 der Ventilplatte 12 wird von einem Ventilstößel 21 der Magnetspuleneinrichtung 20 beaufschlagt, so dass die Ventilplatte 12 in Translationsrichtung R entgegen der Federkraft des Federelementes 14 verschoben wird.
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Die Ventilplatte 12 weist eine Plattenöffnung 12.1 auf, die zusammen mit den den Ventilraum 11 quer zu dieser Plattenöffnung 13 verlaufenden Innenflächen 11.1 und 11.2 des Ventilraums 11 einen Arbeitsraum 13 bildet, der sich mit der Lage der Ventilplatte 12 verschiebt. Auf der zur Magnetspuleneinrichtung 20 gegenüberliegenden inneren Stirnfläche 12.2 der Plattenöffnung 12.1 ragt ein in Translationsrichtung R verlaufender Druckausgleichspin 15, dessen Funktion weiter unten beschrieben wird.
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Die Lage der drei Anschlüsse A, T und P sowie die Größe der Plattenöffnung 12.1 der Ventilplatte 12 in Translationsrichtung R sind aufeinander derart abgestimmt, dass in Abhängigkeit der Stellung der Ventilplatte 12 in dem Ventilraum 11 diese Anschlüsse A, T und P zum Arbeitsraum 13 hin offen, also mit dem Arbeitsraum 13 verbunden sind, oder von der Ventilplatte 12 verschlossen werden. Damit können unterschiedliche Betriebsstellungen des Plattenschieberventils 1 durch Bestromung oder Nichtbestromung der Magnetspuleneinrichtung 20 eingeregelt werden, wobei der erste Anschluss A in allen Betriebsstellungen mit dem Arbeitsraum 13 verbunden ist.
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Eine erste Betriebsstellung, in welcher die Magnetspuleneinrichtung 20 nicht bestromt ist, zeigt 1. In diesem unbestromten Zustand des Plattenschieberventils 1 wird dessen Ventilplatte 12 von dem Federelement 14 in Richtung der Magnetspuleneinrichtung 20 geschoben und dabei der dritte Anschluss P geschlossen, so dass der erste Anschluss A, also der Verbraucheranschluss über den Arbeitsraum 13 mit dem zweiten Anschluss T, also dem Rückflussanschluss bzw. der Tankleitung verbunden ist.
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Durch Verschieben der Ventilplatte 12 entgegen der Federkraft des Federelementes 14 über die proportional bestromte Magnetspuleneinrichtung 20 wird eine als zweite Betriebsstellung bezeichnete Mittelstellung eingestellt, bei welcher sowohl der zweite Anschluss T als auch der dritte Anschluss P von der Ventilplatte 12 verschlossen werden, wie dies in 2 dargestellt ist. In dieser zweiten Betriebsstellung bleibt der erste Anschluss A weiterhin geöffnet.
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Von dieser zweiten Betriebsstellung aus wird durch eine Erhöhung der Bestromung der Magnetspuleneinrichtung 20 die Ventilplatte 12 proportional weiter entgegen der Federkraft des Federelementes 14 verschoben, so dass der Anschluss P proportional geöffnet wird und dadurch ein Fluiddurchfluss von dem dritten Anschluss P zum ersten Anschluss A entsteht, wobei jedoch der zweite Anschluss T verschlossen bleibt, wie dies aus 3 zu erkennen ist.
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Es ist auch möglich aus der zweiten Betriebsstellung (Mittelstellung) heraus den Strom der Magnetspuleneinrichtung 20 zu reduzieren, so dass dadurch der zweite Anschluss T proportional geöffnet wird und dadurch ein Abfließen von Fluid aus dem ersten Anschluss A in den zweiten Anschluss T zustande kommt. Hierbei bleibt jedoch der dritte Anschluss P geschlossen.
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Aufgrund der Plattenschieberanordnung dieses Druckregelventils 1 wird der zweite Anschluss T und der dritte Anschluss P unabhängig voneinander proportional geöffnet, so dass dadurch eine Fluidleckage an diesen beiden Anschlüssen T und P während des Regelvorganges ausbleibt, aber zumindest wesentlich reduziert ist.
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Durch den bereits erwähnten Druckausgleichspin 14 wird zusätzlich eine Druckrückführung bzw. Druckkompensation realisiert, der innerhalb der Plattenöffnung 12.1 der Ventilplatte 12 angeordnet ist. Dieser Druckausgleichspin 14 sorgt für eine Flächendifferenz und damit für eine Kraftdifferenz. Damit wird im Plattenschieberventil 1 der Leitungsdruck in dem ersten Anschluss A als Regelgröße zurückgeführt und kann präzise ausgerichtet werden.
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Die 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Plattenschieberventils 1, bei welchem die Ventilplatte 12 nicht translatorisch, sondern rotatorisch in dem Ventilraum 11 verschoben wird.
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Mit dieser 5 wird lediglich schematisch das Ventilgehäuse 10 eines solchen Plattenschieberventils 1 dargestellt. Dieses Ventilgehäuse 10 weist einen kreisabschnittsförmigen Ventilraum 11 auf, in dem ein an diese Kontur des Ventilraums 11 angepasste Ventilplatte 12 um eine Drehachse 16 verschwenkbar gelagert ist. Um eine entsprechende Rotation um diese Drehachse 16 zu ermöglichen, ist die Kreisbogenlänge des kreisabschnittsförmigen Ventilraums 11 größer als die Kreisbogenlänge der ebenso kreisabschnittsförmig ausgebildeten Ventilplatte 12.
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Auch diese Ventilplatte 12 weist gemäß 5 eine Plattenöffnung 12.1 auf, die mit den angrenzenden Innenflächen des Ventilraums 11 eine Arbeitskammer 13 bildet, in die ein erster Anschluss A als Verbraucheranschluss mündet, wobei in Abhängigkeit der Stellung der Ventilplatte 12 ein zweiter Anschluss T als Rückflussanschluss und ein dritter Anschluss P als Zulaufanschluss entweder abwechselnd von der Ventilplatte 12 verschlossen oder gleichzeitig von der Ventilplatte 12 geschlossen werden.
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Über einen mit der Ventilplatte 12 verbundener Betätigungshebel 17 wird die Ventilplatte 12 von einer Magnetspuleneinrichtung (nicht dargestellt) gegen die Federkraft eines Federelementes 14 verschwenkt, so dass Betriebsstellungen einregelbar sind, die denjenigen Betriebsstellungen des Plattenschieberventils 1 gemäß den 1 bis 3 entsprechen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Plattenschieberventil
- 10
- Ventilgehäuse
- 10.1
- Abschnitt des Ventilgehäuses 10
- 10.2
- Flansch des Ventilgehäuses 10
- 11
- Ventilraum
- 11.1
- Innenfläche des Ventilraums 11
- 11.2
- Innenfläche des Ventilraums 11
- 12
- Ventilplatte
- 12.1
- Plattenöffnung der Ventilplatte 12
- 12.2
- Plattenfläche der Ventilplatte 12
- 12.3
- Plattenfläche der Ventilplatte 12
- 12.4
- Stirnfläche der Ventilplatte 12
- 12.5
- Stirnfläche der Ventilplatte 12
- 13
- Arbeitskammer
- 14
- Federelement
- 14.1
- Zapfen
- 15
- Druckausgleichspin
- 16
- Drehachse
- 17
- Betätigungshebel
- 20
- Magnetspuleneinrichtung des Plattenschieberventils 1
- 21
- Ventilstößel der Magnetspuleneinrichtung 20
- A
- erster Anschluss, Verbraucheranschluss
- A1
- Fluidkanal
- T
- zweiter Anschluss, Rückflussanschluss
- P1
- Fluidkanal
- P
- dritter Anschluss, Zulaufanschluss
- T1
- Fluidkanal
