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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinheit, welche ein Lagerschild vorn (1) und ein Lagerschild hinten (2) aufweist, welche ein Lager vorn (13) und ein Lager hinten (14) aufnehmen kann und in diesen Lagern eine Antriebswelle (6) drehbar angeordnet ist und auf dieser Antriebswelle (6) sich jeweils fest verbunden mit der Antriebswelle (6) eine Profilscheibe 1 (7), eine Profilscheibe 2 (8) sowie eine Profilscheibe 3 (9) befinden, welche durch das Dichtelement 1 (10) und das Dichtelement 2 (11) hydraulisch voneinander getrennt sind sowie ein Wellendichtelement (12) im Lagerschild vorn (1) angeordnet ist und das Lagerschild vorn (1) mit dem Verteilerring 1 (3) zusammen gefügt ist, wobei an den Verteilerring 1 (3) der Verteilerring 2 (4) angefügt ist und an den Verteilerring 2 (4) der Verteilerring 3 (5) gefügt ist, welcher das Lagerschild hinten (2) aufnimmt.
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Translatorisch arbeitende Steuerventile stellen den Stand der Technik dar. Diese besitzen jedoch zur Schaltung hoher hydraulischer Leistungen den Nachteil, dass durch die Endlagen der Steuerkolben die Einstellung schneller Sollgrößen physikalisch begrenzt sind. Weiterhin werden relativ hohe Energiemengen für die Schaltbewegungen benötigt und die translatorischen Bewegungen der Steuerkolben verursachen hohe Geräuschemissionen. Nicht zuletzt sind Dämpfungseinrichtungen vorgesehen, um die Aufsetzkräfte der Steuerkolben in den Endlagen begrenzen zu können. Weiterhin ist eine Einstellung von beliebigen Zwischenpositionen der Steuerkolben zwischen den Endlagen nur mit hohem Aufwand realisierbar.
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Das Grundprinzip eines Wegeventils beruht beispielsweise auf einem Steuerschieber, der in Abhängigkeit seiner translatorischen Auslenkung die Strömungsquerschnitte für die Fluidströme definiert. Während bei Proportionalventilen eine stetige Veränderung der Schieberauslenkung möglich ist, wechseln Schaltventile zwischen mehreren definierten Schaltstellungen zur Richtungsteuerung der Ölströme. Dabei ist die Form der durchströmten Kanäle von der Schieberbauweise des Schließelementes geprägt. Aus der zwangsläufigen Form der Kanäle, mit kleinen Radien und scharfen Kanten ergibt sich ein hoher fluidtechnischer Widerstand. Die entstehenden Druckverluste werden in Wärme umgesetzt.
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In der Industrie und im Fahrzeugbau finden vorrangig elektrisch angesteuerte Wegeventile Verwendung. Der Steuerschieber wird durch die Rückstellfedern im Ruhezustand in einer definierten Schaltposition gehalten. Zur Ansteuerung der gewünschten Ventilstellung werden wechselweise die Elektromagnete angesteuert. Zur sicheren Realisierung der Schaltstellungen müssen die Magnete permanent gegen die Kraft der Rückstellfedern wirken.
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Mit der Druckschrift
DE 102010061219 wird vom Anmelder Hydraulik-Ring GmbH ein elektromagnetisches Stellglied offenbart, welches einen bauchgelagerten Anker verwendet, um in einer spanlos dünn gefertigten Hülse eine axiale Bewegung ausführen zu können.
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In der Druckschrift
DE 102016108071 offenbart die Hilite Germany GmbH ein Hydraulikventil, bei welchem ein Ventilkolben mit Hilfe eines elektromagnetischen Aktuators axial verschiebbar ist.
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Mit der Druckschrift
DE 102017104688 offenbart die ECO Holding 1 GmbH einen Kolben für ein Hydraulikventil eines Schwenkmotorverstellers und einer Nockenwelle, wobei der Kolben hohlzylinderförmig ausgeführt ist und sich entlang einer ersten Längsachse in einem Gehäuse axial bewegen lässt.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuereinheit zu offenbaren, mit welcher hohe Leistungen mit minimalem Energiebedarf für die Betätigung der Schaltvorgänge umgesetzt werden können, ohne dass zusätzliche Dämpfungseinrichtungen oder Kühlkomponenten erforderlich sind.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Steuereinheit gelöst, welche eine Antriebswelle aufweist, die in einem Lager vorn und einem Lager hinten drehbar gelagert ist, wobei mit der Antriebswelle eine Profilscheibe fest verbunden ist. Das Lager vorn ist in einem Lagerschild vorn gefügt und das Lager hinten ist in einem Lagerschild hinten gefügt. Das Lagerschild vorn und das Lagerschild hinten sind mit dem Verteilerring druckdicht zu einem Gehäuseverbund gefügt. Der Verteilerring weist radiale Durchgangsbohrungen auf, wobei eine Durchgangsbohrung die Zufuhr von Fluid übernimmt. Im Bereich dieser Zuführungsbohrung ist die Profilscheibe über dem gesamten Umfang mit einem radial gleichbleibenden Absatz versehen. Diesem radial gleichbleibenden Absatz der Profilscheibe schließt sich in axialer Richtung zum Lagerschild hinten ein radial unterschiedlich ausgebildeter Bereich der Profilscheibe an, welcher eine oder mehrere radiale Unterbrechungen über dem Umfang aufweist, wodurch ein Raum oder mehrere Räume zwischen der Zuführungsbohrung und den axial im Bereich der Profilscheibe im Verteilerring befindlichen Steuerbohrung oder Steuerbohrungen gebildet wird. Die Stellung des radial unterschiedlich ausgebildeten Bereichs der Profilscheibe gibt diese Steuerbohrung oder Steuerbohrungen frei.
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Bei einer alternativen Ausführungsform sind wenigstens zwei Profilscheiben auf der Antriebswelle angeordnet, wobei zu jeder Profilscheibe ein Verteilerring zugeordnet ist.
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Es ist auch vorteilhaft, die Zuführung des Fluides durch die Antriebswelle mit Hilfe von einer oder mehrerer Bohrungen umzusetzen. Dabei wird die Zufuhr an einer oder an beiden Stirnseiten der Antriebswelle angebracht und nachfolgend die Verteilung zu den Profilscheiben mittels radialer Bohrungen in der Antriebswelle oder durch die Antriebswelle und die Profilscheibe vorgenommen.
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Der Verteilerring kann eine oder mehrere Steuerbohrungen aufweisen. Diese Steuerbohrungen verteilen sich radial über den Umfang des Verteilerringes und weisen gleiche oder verschiedene Durchmesser und/ oder Querschnittsformen auf. Weiterhin besteht eine vorteilhafte Ausführung der Zuführbohrung und/oder der Steuerbohrung darin, dass der Bohrungsbeginn im Inneren des Verteilerrings einen ovalen, nierenförmigen, dreieckigen oder ähnlich ausgeformten Bereich aufweist, um günstige Druckgradienten erreichen zu können. Weiterhin ist es vorteilhaft, die Profilscheibe mit einer sanft anlaufenden Steuerkante auszustatten, wobei eine Fase, eine windschiefe Fase oder andere geometrische Anpassungen eine allmählichere Freigabe oder Verdeckung der Zuführ- und/oder -steuerbohrung schaffen.
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Ebenfalls sind bei einer vorteilhaften Ausführungsform eine oder mehrere axiale Bohrungen in den oder die Lagerdeckel, in den oder die Verteilerringe eingebracht und mit den Räumen A und oder B und oder C oder mit der Zuführungsbohrung und oder mit wenigstens einer Steuerbohrung verbunden.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, deren Aufbau, Funktion und Vorteile sind im Folgenden anhand von Abbildungen näher erläutert, wobei
- schematisch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuereinheit im Querschnitt zeigt;
- schematisch der Position zugehörige Schnittdarstellungen der einzelnen Profilscheiben zeigt;
- schematisch die Anordnung der radial angeordneten Bohrungen am Umfang der Profilscheiben zeigt;
- schematisch der Position zugehörige Schnittdarstellung der Profilscheibe 2 (4) mit speziell ausgeformten Steuerbohrungen b1, b2 zeigt;
- schematisch der Position zugehörige Schnittdarstellung der Profilscheibe 2 (4) mit speziell ausgeformten Steuerbohrungen b1, b2 sowie einer gerade ausgeführten Fase und einer windschief ausgeführten Fase an der Profilscheibe 2 (8) zeigt.
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zeigt schematisch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steuereinheit. Demnach wird die Aufgabe durch eine Steuereinheit gelöst, welche einen Lagerschild vorn (1) und einen Lagerschild hinten (2) aufweist, welche ein Lager vorn (13) und ein Lager hinten (14) aufnehmen und in diesen Lagern eine Antriebswelle (6) drehbar angeordnet ist und auf dieser Antriebswelle (6) sich jeweils fest verbunden mit der Antriebswelle (6) eine Profilscheibe 1 (7), eine Profilscheibe 2 (8) sowie eine Profilscheibe 3 (9) befinden, welche durch das Dichtelement 1 (10) und das Dichtelement 2 (11) hydraulisch voneinander getrennt sind sowie ein Wellendichtelement (12) im Lagerschild vorn (1) angeordnet ist und das Lagerschild vorn (1) mit dem Verteilerring 1 (3) zusammen gefügt ist, wobei an den Verteilerring 1 (3) der Verteilerring 2 (4) angefügt ist und an den Verteilerring 2 (4) der Verteilerring 3 (5) gefügt ist, welcher das Lagerschild hinten (2) aufnimmt.
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zeigt in Fortführung der schematisch eine gleich aufgebaute Ausführungsform der Steuereinheit mit unterschiedlichen Schnittebenen. Im Verteilerring 1 (3) ist eine radial angeordnete Zulaufbohrung a0 eingebracht, wodurch der mit Hilfe der Bauteile Lagerschild vorn (1), Verteilerring 1 (3) und Profilscheibe 1 (7) gebildete druckdichte Raum A mit Fluid beaufschlagt ist und der Weiterfluss des Fluides von diesem gebildeten druckdichten Raum A durch die radial im Verteilerring 1 (3) angeordneten Bohrungen a1 und a2 nur dann erfolgt, wenn die Profilscheibe 1 (7) diese Bohrungen frei gibt.
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Im Verteilerring 2 (4) ist eine radial angeordnete Zulaufbohrung b0 eingebracht, wodurch der mit Hilfe der Bauteile Verteilerring 1 (3), Verteilerring 2 (4) und Profilscheibe 2 (8) gebildete druckdichte Raum B mit Fluid beaufschlagt ist und der Weiterfluss des Fluides von diesem gebildeten druckdichten Raum B durch die radial im Verteilerring 2 (4) angeordneten Bohrungen b1 und b2 nur dann erfolgt, wenn die Profilscheibe 2 (8) diese Bohrungen frei gibt.
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Im Verteilerring 3 (5) ist eine radial angeordnete Zulaufbohrung c1 eingebracht, wodurch der mit Hilfe der Bauteile Lagerschild hinten (2), Verteilerring 3 (5) und Profilscheibe 3 (9) gebildete druckdichte Raum C1 nicht dauerhaft mit Fluid beaufschlagt ist und der Weiterfluss des Fluides von diesem gebildeten druckdichten Raum C1 durch die radial im Verteilerring 3 (5) angeordnete Bohrung c2 nur dann erfolgt, wenn die Profilscheibe 3 (9) diese Bohrung c2 frei gibt.
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Im Verteilerring 3 (5) ist eine radial angeordnete Zulaufbohrung c3 eingebracht, wodurch der mit Hilfe der Bauteile Lagerschild hinten (2), Verteilerring 3 (5) und Profilscheibe 3 (9) gebildete druckdichte Raum C2 nicht dauerhaft mit Fluid beaufschlagt ist und der Weiterfluss des Fluides von diesem gebildeten druckdichten Raum C2 durch die radial im Verteilerring 3 (5) angeordnete Bohrung c4 nur dann erfolgt, wenn die Profilscheibe 3 (9) diese Bohrung c4 frei gibt.
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Die nicht beweglichen Bauteile Lagerschild vorn (1), Lagerschild hinten (2), Verteilerring 1 (3), Verteilerring 2 (4) und Verteilerring 3 (5) nehmen Dichtelemente zur Abdichtung der jeweiligen druckdichten Räume A, B, C1, C2 auf. Die Dichtheit zwischen dem druckdichten Raum A zum druckdichten Raum B erfolgt durch das Dichtelement 1 (10) und die Dichtheit zwischen dem druckdichten Raum B zum druckdichten Raum C1 und C2 erfolgt durch das Dichtelement 2 (11).
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zeigt die Draufsicht der in schematisch dargestellten Steuereinheit. Es sind vorteilhafte Anordnungen der Zuführ- und Steuerbohrungen zu erkennen.
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zeigt schematisch eine vorteilhafte Gestaltung der Steuerbohrungen b1 und b2 im Schnitt des Verteilerrings 2 (4) und der Profilscheibe 2 (8), wobei die Steuerbohrungen an der Innenseite des Verteilerrings 2 (8) Taschenausbildungen aufweisen.
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zeigt schematisch eine vorteilhafte Gestaltung der Fasen der Profilscheibe 2 (8), wobei die Fasen eine gerade und eine windschiefe Gestaltung aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010061219 [0005]
- DE 102016108071 [0006]
- DE 102017104688 [0007]
