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Die
Erfindung betrifft ein Hydraulikventil, insbesondere Schieberventil,
mit einem Gehäuse, mit einem Elektromagneten und mit einem
im Gehäuse verschiebbar gelagerten Ventilschieber, der
einen mit dem Elektromagneten zusammenwirkenden, insbesondere daran
anschließenden Flachanker zum zumindest teilweisen Verschieben
des Ventilschiebers zwischen einer Ruhe- und wenigstens einer Verschublage
aufweist, wobei sich in mindestens einer Lage des Ventilschiebers
wenigstens ein Hydraulikflüssigkeit aufweisender Zwischenbereich
zwischen gegenüberliegenden Flächen des Flachankers
und mindestens einem anderen Ventilteil ausbildet, wobei der Flachankers
auf seiner dem Elektromagneten zugewandten Stirnseite eine derart
angeordnete Ausnehmung aufweist, dass bei Lageänderung
des Flachankers über diese Ausnehmung Hydraulikflüssigkeit
dem Zwischenbereich abgeführt werden kann.
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Aus
dem Stand der Technik sind verschiedene Bauarten von Hydraulikventilen
bekannt. Im Wesentlichen lassen sich Hydraulikventile nach der Bauart
eines Schieberventils oder nach der Bauart eines Sitzventils kategorisierten.
Zum Unterschied zu Sitzventilen weisen Schieberventile einen Ventilschieber auf,
der in einer Schieberaufnahme des Ventilgehäuses verschiebbar
gelagert ist, wobei der über Laufflächen und Steuerkanten
verschiebbare Ventilschieber nachteilig gegenüber den bewegten
Teilen von Sitzventilen erhöhte Reibungswerte zu überwinden
hat, so dass im allgemeinen ein Schieberventil längere Schaltzeiten
als ein Sitzventil aufweist.
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Um
dennoch ein Hydraulikventil nach der Bauart eines Schieberventils
mit vergleichsweise kurzen Schaltzeiten zwischen Ventilanschlüssen
zu schaffen, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, anstatt eines
magnetisch beaufschlagten Tauchankers einen Flachanker vorzusehen,
mit dem ein Ventilschieber zum Verbinden der Ventilanschlüsse
bewegt wird. Nachteilig bei einer Verwendung eines Flachankers ist
deren konstruktionsbedingte Baubreite, was der Ausbildung von vergleichsweise schlanken
Hydraulikventilen entgegensteht. Um nun die Baubreite des Flachankers
gering zu halten und dennoch hohe Magnetkräfte bzw. damit
kurze Schaltzeiten zu ermöglichen, wurde beispielsweise
vorgeschlagen (
DE
10 2004 057 520 A1 ), eine mechanische Übersetzung
zwischen Flachanker und Ventilschieber vorzusehen, was jedoch einen
vergleichsweise hohen Konstruktionsaufwand bedarf. Außerdem
hat sich herausgestellt, dass je nach Lage des Hydraulikventils
trotz unveränderter Reaktionsbedingungen unterschiedlich
schnelle Schaltzeiten auftreten können. Untersuchungen
zeigten eine Abhängigkeit der Schaltzeiten vom Grad der
Befüllung des Ankerraums mit Hydraulikflüssigkeit,
was zu mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Zwischenbereichen
zwischen gegenüberliegenden Flächen des Flachankers und
mindestens einem anderen Ventilteil führt. Aufwendige Dichtungsmaßnahmen
für einen hydraulikfreien Ankerraum wurde zur Begegnung
dieses Umstandes daher vorgesehen. Andere Maßnahmen, wie beispielsweise
eine Vergrößerung der minimal erlaubten Zwischenräume
im Ankerraum führten zu Optimierungsgrenzen, weil es bei
konstant zu haltender Schaltzeit einer Vergrößerung
der Ankerbreite bedarf, um so einer expotenziell eingehenden Verminderung
der Magnetkraft aufgrund des damit erhöhten Arbeitsspalts
des magnetischen Kreises entgegenwirken zu können. Erhöhte
Abmessungen des Flachankers bedürfen jedoch nachteilig
eine Erhöhung der zu verschiebenden Massen, was zu längeren
Schaltzeiten führen kann.
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Außerdem
ist aus dem Stand der Technik ein Hydraulikventil nach der Bauart
eines Sitzventils bekannt (
DE 10 2008 003 210 A1 ), bei dem ein Stößel mit
einem Flachanker verschoben wird. Der Flachanker ist mit Hydraulikflüssigkeit
umströmt und weist zwei Durchgänge für
je einen elektrischen Kontakt einer Spule des Elektromagneten auf.
Die Durchgänge können unterschiedliche Durchmesser
aufweisen, um so für vorteilhafte Montagebedingungen zu
sorgen. Außerdem sollen die Durchführungen für
eine radiale Ortsbindung des Flachankers im Ankerraum sorgen, in
dem eine um einen elektrischen Kontakt angeordnete Hülse
vorgesehen wird. Eine Verringerung der Schaltzeiten bei Hydraulikventilen
nach der Bauart eines Schieberventils kann der
DE 10 2008 003 210 A1 nicht
entnommen werden.
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Des
Weiteren ist aus der
DE4305789A1 ein Magnetventil
nach der Bauart eines Sitzventils bekannt, bei dem ein Stößel
gemeinsam mit einem Anker verschoben wird. Der Anker weist axiale
Bohrungen auf, damit das Montagewerkzeug am Anker angreifen und
mit durchgreifenden Abstandsdornen den Luftspalt zwischen Anker
und benachbartem Polstück während des Montageprozesses
einstellen kann. Der Ankerraum ist frei von Hydraulikflüssigkeit. Eine
Verringerung der Schaltzeiten bei Hydraulikventilen nach der Bauart
eines Schieberventils kann der
DE4305789A1 nicht entnommen werden.
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Aus
dem Stand der Technik sind weiter Hydraulikventile mit Ausnehmungen
bzw. Löcher in deren Flachanker bekannt (
DE3804011 C1 sowie
DE3144362A1 ).
So offenbart die
DE3804011C1 bei einem
Sitzventil über diverse Bohrungen einen Druckausgleich
für den Stößel zu schaffen. Eine Verringerung
der Schaltzeiten bei Hydraulikventilen nach der Bauart eines Schieberventils
kann der
DE3804011
C1 nicht entnommen werden. Daran kann auch die
DE3144362A1 nichts ändern,
die vorschlägt einen Ankerraum eines Schieberventils mit Hydraulikflüssigkeit
zu füllen, um damit den Anker als Dämpferkolben
zu verwenden. Außerdem schlägt die
DE3144362A1 vor, am Anker
eine Bohrung samt anderen Ventilteilen vorzusehen um damit die Dämpfung
des Ankers einstellen zu können. Ein Schieberventil mit
geringen Schaltzeiten kann der
DE3144362A1 nicht zeigen, insbesondere weil
der Magnetkreis dieses Schieberventils nachteilig eine vergleichsweise
große Spaltbereite zu überbrücken hat.
Außerdem handelt die
DE3144362A1 davon, die Schaltzeit des Ventils
zu dampfen, so dass die
DE3144362A1 in
eine andere Richtung eines schaltschnellen Hydraulikventils geht.
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Es
ist daher die Aufgabe der Erfindung, ausgehend vom Eingangs geschilderten
Stand der Technik ein Hydraulikventil nach der Bauart eines Schieberventils
mit einem in Hydraulikflüssigkeit bewegten Flachanker zu
schaffen, bei dem mit einfachen konstruktiven Maßnahmen
nicht nur geringe Abmessungen sondern auch kurze Schaltzeiten gewährleistet werden
können. Außerdem sollen die Schaltzeiten unabhängig
von der Lage des Hydraulikventils sein.
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Die
Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass ein
an der dem Elektromagneten zugewandten Stirnseite des Flachankers
vorgesehener Anschlag die Hubbewegungen des Flachankers derart begrenzt,
dass in der Ruhe und/oder Verschublage des Ventilschiebers ein Zwischenbereich
zwischen dem Flachanker und anderen Ventilteilen eingehalten werden
kann, um damit ein schnelleres Verschieben des Ventilschiebers zu
ermöglichen.
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Begrenzt
ein an der dem Elektromagneten zugewandten Stirnseite des Flachankers
vorgesehener Anschlag die Hubbewegungen des Flachankers derart,
dass in der Ruhe und/oder Verschublage des Ventilschiebers ein Zwischenbereich
zwischen dem Flachanker und anderen Ventilteilen eingehalten werden
kann, dann kann ermöglicht werden, dass stets ein vorgegebener
Mindestabstand garantiert werden kann. Damit kann vorteilhaft ein
großflächiges Anliegen des Flachankers an anderen
Ventilteilen vermieden werden, um so Einflüsse der Hydraulikflüssigkeit
zur Verzögerung der Schaltzeit bzw. dem Ansprechen des
Ventils entgegenwirken zu können. Dieser vorgegebene Mindestabstand
kann daher stets dafür sorgen, dass selbst bei Hydraulikventilen
nach der Bauart eines Schieberventils kurze Schaltzeiten mit geringer
Baugröße vereint werden können, obwohl
im ersten Blick sowohl ein Mindestabstand als auch eine Ausnehmung
beim bzw. am Flachanker zu einer ex-potenziell eingehenden Verringerung
der magnetischen Kräfte auf den Flachanker führen
kann. Es hat sich jedoch überraschend gezeigt, dass durch
das Zusammenspiel von Mindestabstand und Ausnehmung der erfindungsgemäße Flachanker
im Ankerraum derart vergleichsweise leichter bewegt werden kann,
dass die nachteilige Einflussnahme auf die Schaltzeit des Ventils
durch die verringerte Ankerfläche und durch den Mindestabstand
tolerierbar ist. Der Flachanker kann nämlich verbessert
mit Hydraulikflüssigkeit umströmt werden bzw.
kann Hydraulikflüssigkeit aufgrund des Mindestabstands
leichter in den Zwischenraum einströmen, wodurch vorteilhaft „Klebeeffekte” des
Flachankers an anderen Ventilteilen nahezu nicht auftreten können.
Solche Effekt des Ölklebens treten nämlich insbesondere
dann auf, wenn der Flachanker großflächig an anderen
Ventilteilen anliegt und sich dann durch eine Verschiebung des Flachankers
ein Zwischenraum zwischen diesen Teilen mit Flüssigkeit füllen
muss. Kommt es nun zu einem verzögerten Nachströmen
an Hydraulikflüssigkeit, kann in diesem Bereich ein Unterdruck
auftreten, was die Ankerbewegung bremsen kann. Erfindungsgemäß kann
nun durch Ausnehmung und durch den Anschlag dieser Bremseffekte
verringert werden, so dass damit kurze Schaltzeiten des Ventils
erreicht werden können. Außerdem ist dieser Vorteil
unabhängig von der Lage des Hydraulikventils, weil selbst
bei einem ungleichmäßig mit Hydraulikflüssigkeit
befüllten Ankerraum, was durch unvollständiges
Entlüften des Ventils entstehen kann, nahezu gleiche Einflüsse
der Hydraulikflüssigkeit auf den Flachanker wirken. Derartige
Einflüsse können beispielsweise Bremseffekte sein,
die bedingt durch die Lageveränderung des Flachankers durch
ein Ausquetschen von Hydraulikflüssigkeit aus dem Zwischenbereich,
durch einen Druckausgleich zwischen den verschiedenen Zwischenbereichen und/oder
durch Klebeeffekte der Hydraulikflüssigkeit verursacht
werden. Da nun die Ausnehmung und der Ansatz am Flachanker die Hydraulikflüssigkeit
des Zwischenraums beeinflussen kann, ist der Flachanker vom Elektromagneten
nicht nur leichter in Richtung einer Fläche eines anderen
Ventilteils sondern auch leichter von solch einer Fläche
weg zu bewegen. Vom Ventilschieber können daher die angestrebten
Ruhe- bzw. Verschublagen schneller eingenommen werden, obwohl sich
in diesen Lagen vergleichsweise kleine Zwischenbereiche bzw. Nahbereiche
ausbilden können. Es kann daher im Gegensatz zum Stand
der Technik ein Hydraulikventil mit einem Ventilschieber geschaffen
werden, das ähnlich zu Hydraulikventilen nach der Bauart
eines Sitzventils trotz geringer Abmessungen für schnelle
und gleichbleibende Schaltgeschwindigkeiten sorgen kann. Derartige
Ausnehmungen sind einem Fachmann bekannt, wobei diese beispielsweise
Nuten, Rillen, Kanäle, Bohrungen oder auch seitliche Ausnehmungen
am Flachanker darstellen können.
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Auf
konstruktiv einfache Weise ist der Anschlag im Bereich des Außenrands
des Flachankers vorgesehen. Außerdem kann dadurch der Anschlag in
solch einem Ankerbereich vorgesehen werden, der auf den Magnetkreises
des Ventils eine vergleichsweise geringe Auswirkung hat.
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Besondere
konstruktive Vorteile können sich ergeben, wenn ein Steg
des Flachankers den Anschlag ausgebildet. Durch eine Stegfläche
kann nämlich eine vergleichsweise geringe Anschlagsfläche
realisiert und dennoch durch seine Länge eine Überschreitung
eines zulässigen Maßes an Flächenpressung
vermieden werden. Mit Hilfe eines Stegs kann daher sowohl eine vergleichsweise
hohe Freistellung des Flachankers gegenüber anderen Ventilteilen
ermöglicht als auch ein standfester Flachanker geschaffen
werden. Vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn diese Anschlagfläche
des Stegs kleiner als 20% der Ankerfläche ist, auf welcher
Fläche des Flachankers der Steg vorgesehen ist.
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Bildet
ein Einsprung am Flachankerrand eine Ausnehmung aus, dann kann damit
die Umströmung des Flachankers mit Hydraulikflüssigkeit
noch weiter verbessert werden. Außerdem hat ein Einsprung
im Randbereich des Flachankers vergleichsweise einen geringen Einfluss
auf den Magnetkreis und damit auf die Schaltzeit des Hydraulikventils.
Ein derartiger Einsprung kann auf einfache konstruktive Weise durch
ein Verlassen eines regelmäßigen Konturverlaufs
des Flachankers ermöglicht werden. Verschiedenste Einsprünge
sind denkbar, beispielsweise Abflachungen oder andere seitliche
Ausnehmungen.
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Auf
konstruktiv einfache Weise bildet eine seitliche Abflachung des
Flachankers den Einsprung aus. Eine derartige Abflachung kann nämlich
fertigungstechnisch vergleichsweise einfach am Flachanker vorgesehen
werden, was zu einem kostengünstigen Hydraulikventil führen
kann.
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Eine
besondere konstruktive Ausgestaltung kann sich ergeben, wenn anschließend
an die vorzugsweise vierfach vorgesehenen Einsprünge randseitige
Stege als Anschläge vorgesehen sind. Mit dieser Maßnahme
kann nämlich insbesondere eine kleine Anschlagfläche
für ein vermindertes Auftreten des Ölklebens des
Ankers an anderen Ventilteilen geschaffen werden. Außerdem
kann so das Umströmen der randseitigen Anschlagfläche
verbessert werden.
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Besonders
vorteilhaft zur Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit kann
sein, wenn die Ausnehmung wenigstens auf der dem Elektromagneten
zugewandten Stirnseite des Flachankers vorgesehen ist, weil gerade
im Bereich des Elektromagneten bzw. seinem Joch vergleichsweise
große plane Flächen gefordert sind, bei denen
bevorzugt mit Hydraulikflüssigkeit gefüllte Zwischenbereiche
entstehen können. In diesen Bereichen vorgesehene Ausnehmungen
können so auf einfache Weise dafür sorgen, dass
die Hydraulikflüssigkeit verminderte Wirkung auf eine Lageveränderung
des Flachankers hat, was Verzögerungseffekte in einer Schaltbetätigung
eines derartigen Hydraulikventils vermeiden bzw. reduzieren kann.
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Weist
die Ausnehmung ein Loch auf, das beide Stirnseiten des Flachankers
verbindet, so kann auf einfache konstruktive Weise der im Wesentlichen durch
den Flachanker zweigeteilte Ankerraum zusätzlich kurzgeschlossen
werden, weil das Loch eine weitere Verbindung der beiden Teile des
Ankerraums schaffen kann. Im Gegensatz zum Stand der Technik muss
daher Hydraulikflüssigkeit nicht nur den Flachanker umströmen,
sondern kann auch durch den Flachanker strömen, was zu
einer leichteren Verschiebbarkeit des Flachankers führen
kann. Außerdem stellt ein Loch einen besonders vorteilhaften Kompromiss
zwischen Ankerfläche, Arbeitsspalt des magnetischen Kreises
und möglichst hoher Schaltgeschwindigkeit dar, weil durch
das Loch die Stirnfläche des Ankers nur geringfügig
vermindert wird sowie der Arbeitsspalt dadurch unverändert
bleiben kann. Einfache Konstruktionsverhältnisse ergeben sich,
wenn das Loch als Bohrung ausgeführt ist.
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Schließt
der Flachanker an den einen Hohlkanal ausbildenden Ventilschieber
an, so wird es auf einfache Weise möglich, dem Zwischenraum
Hydraulikflüssigkeit über den Ventilschieber zu-
oder abzuführen, wenn die Ausnehmung einen Ankerkanal aufweist,
der von der Stirnseite des Flachankers in den Hohlkanal des Ventilschiebers
mündend verläuft. Damit kann nicht nur ein Druckausgleich
zwischen Ankerraum und Führungsraum für den Ventilschieber
geschaffen, sondern es kann auch eine schnelle Schaltzeit ermöglicht
werden, weil insbesondere die im mittleren Bereich des Flachankers auftretenden,
hohen Bremseffekte verringert werden können. Außerdem
kann so der Ventilschieber dazu genutzt werden, die, durch ein Eintauchen
des Ventilschiebers im Ankerraum verdrängte Hydraulikflüssigkeit
auszutragen.
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Der
Flachanker kann konstruktiv vereinfacht werden, wenn die Ausnehmung
des Flachankers mit Führungskanälen auf anderen
Ventilteilen zum Zu- und Abführen von Hydraulikflüssigkeit
zusammenwirkt. Beispielsweise können so die mit den Führungskanälen
verbundenen Ausnehmungen gering gehalten werden, so dass aufwendige
Bearbeitungen am Flachanker vermeidbar sind bzw. gar entfallen können.
Des weiteren kann durch das Zusammenwirken von Führungskanälen
und Ausnehmungen eine derartige Hydraulikführung geschaffen
werden, dass damit eine Beeinträchtigung des magnetischen Kreises
so gering wie möglich bleibt. Es kann nämlich die
Lage der Führungskanäle auf den anderen Ventilteilen
meist unabhängig vom magnetischen Kreis gewählt
werden.
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Einfache
Konstruktionsverhältnisse ergeben sich, wenn eine an den
Ventilschieber angreifende Feder, insbesondere Wellenfeder, den
Ventilschieber federbelastet in seine Ruhelage drängt.
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Weist
der Ventilschieber im Bereich unterhalb des Flachankers eine Öffnung
für einen an den Hohlkanal anschließenden Verbindungskanal
auf, so kann das Eintauchen des Ventilschiebers in die Hydraulikflüssigkeit
des Ankerraums verbessert werden.
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Um
ein besonders flexibles Hydraulikventil zu schaffen, weist der Ventilschieber
einen Hohlkanal auf und es ist ein erster hydraulischer Anschluss
vorgesehen, der mit dem Hohlkanal verbunden ist, wobei der Ventilschieber
eine mit seinem Hohlkanal verbundene Zusatzbohrung aufweist, die
am Ventilschieber derart ausmündet, dass bei einem Verschieben
des Ventilschiebers entlang einer Steuerkante über diese
Zusatzbohrung eine Verbindung zwischen dem ersten hydraulischen
Anschluss und einem andern hydraulischen Anschluss wahlweise einstellbar ist.
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In
den Figuren ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise anhand von
mehreren Ausführungsbeispielen beispielsweise dargestellt.
Es zeigen
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1 eine
aufgerissene Seitenansicht auf ein 3/2 Wege-Hydraulikventil mit
der Lage des Ventilschiebers in seiner Ruhelage,
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2 das
Ventil nach 1 mit der Lage des Ventilschiebers
in einer Verschublage,
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3 eine
vergrößerte Ansicht auf das nach 2 dargestellte
Hydraulikventil,
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4 eine
Draufsicht auf den in 1 verwendeten Flachanker,
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5 eine
Draufsicht auf das Polstück des mit dem Flachanker zusammenwirkenden
Elektromagneten,
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6 eine
alternative Ausgestaltung eines nach 4 gezeigten
Flachankers und
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7 eine
vergrößerte Ansicht gemäß 2 unter
Verwendung des Flachankers nach 6.
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Das
nach 1 beispielsweise dargestellte Hydraulikventil 1 als
erstes Ausführungsbeispiel weist ein Gehäuse 2 auf,
an dem die Hydraulikanschlüsse A (Arbeitsanschluss), P
(Pumpenanschluss bzw. Hochdruckanschluss) und T (Tankanschluss bzw.
Niederdruckanschluss) vorgesehen sind. Im Gehäuse 2 ist
ein Ventilschieber 3 verschiebbar gelagert, der einen mit
einem Elektromagneten 4 zusammenwirkenden Flachanker 5 aufweist.
In der nach 1 dargestellten Ruhelage des
Ventilschiebers 3 ist beispielsweise eine Verbindung des
Anschlusses A mit dem Anschluss T möglich. Zum Zwecke des Trennens
oder Verbindens von Anschlüssen wirkt der Ventilschieber 3 mit
Steuerkanten 6 bzw. 7 des Gehäuses 2 zusammen.
Beispielsweise formt hierfür der Ventilschieber 3 einen
Steuerbund 8 aus, der über Laufflächen 6' bzw. 7' verschiebbar
ist. Anhand der elektrischen Anschlussleitungen 9 der Spule 10 des
Elektromagneten 4 kann nun auf den Flachanker 5 eine
Magnetkraft aufgebracht werden, um so den Flachanker 5 in
Richtung des Jochs 11 des Elektromagneten 4 zu
ziehen, wodurch der mit dem Flachanker 5 verbundene Ventilschieber 3 von
seiner nach 1 dargestellten Ruhelage in
eine nach 2 dargestellte Verschublage
verschoben werden kann. In der Verschublage des Ventilschiebers 3 ist nun
die Verbindung zwischen A und T getrennt, weil die Steuerkante 6 mit
dem Steuerbund 8 einen Abschluss formt. Eine Verbindung
besteht jedoch zwischen den Anschlüssen P und A, weil Steuerbund 8 nicht
im Eingriff mit der Steuerkante 7 steht. Hydraulikflüssigkeit 12 kann
daher nicht zwischen A und T bewegt werden. Da dem Ventilschieber 3 bzw.
auch dem Flachanker 5 aus konstruktiver Einfachheit keine
Dichtungsmaßnahmen zugeordnet sind, kann Hydraulikflüssigkeit 12 auch
in den Ankerraum 13 eintreten. Nicht notwendiger Weise
muss der Ankerraum 13 vollständig mit Hydraulikflüssigkeit 12,
gefüllt sein, zumindest aber bildet sich in mindestens
einer Lage des Ventilschiebers 3 wenigstens ein, Hydraulikflüssigkeit 12 aufweisender
Zwischenbereich 14 zwischen gegenüberliegenden
Flächen des Flachankers 5 und mindestens einem
anderen Ventilteil, beispielsweise dem Joch 11, aus. Um
nun für schnelle und von der Lage des Hydraulikventils 1 unabhängige Schaltzeiten
sorgen zu können, weist der Flachanker 5 erfindungsgemäß erstens
Anschläge 27, die in 3 näher
darstellt werden, und zweitens Ausnehmungen 15 auf. Über
diese Ausnehmungen 15 kann Hydraulikflüssigkeit 12 vom
sich durch die Bewegung des Flachankers 5 reduzierenden
Zwischenbereich 14 abgeführt werden, um damit
auf konstruktive einfache Weise ein schnelleres Verschieben des
Ventilschiebers 3 zu schaffen. Insbesondere kann dieses
funktionale Merkmal in 3 erkannt werden. Dort ist ersichtlich,
wie Hydraulikflüssigkeit 12 aus dem Zwischenbereich 14 über
die Ausnehmung 15 abgeführt werden kann.
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Eine
Ausnehmung 15 ist auf der dem Elektromagneten zugewandten
Stirnseite 16 des Flachankers 5 vorgesehen und
weist ein Loch, insbesondere eine konstruktiv einfache Bohrung 17,
auf, wodurch beide Stirnseiten 16 und 16' des
Flachankers 5 strömungsverbunden werden. Dadurch
kann beispielsweise bei einem Verkleinern des Zwischenraums 14 Hydraulikflüssigkeit 12 schneller
in den anderen, sich im Volumen dementsprechend relativ vergrößernden Teil
des Ankerraums 13 übertragen werden, ohne dass
mit Bremseffekten durch das Ausquetschen von Hydraulikflüssigkeit 12 gerechnet
werden muss. Bei einem entgegengesetzten Bewegen des Flachankers
kann durch die Ausnehmungen 15 für einen schnelleren
und damit auch verbesserten Druckausgleich zwischen den durch den
Flachanker 5 entstehenden Zwischenbereichen 14 im
Ankerraum 13 gesorgt werden, was ebenso Bremseffekte auf
den Flachanker 5 vermeidet. Im Gegensatz zum Stand der
Technik können daher, selbst mit, in den anderen Merkmalen
des Flachankers 5 unveränderten Werten deutlich
verringerte Schaltzeit des Hydraulikventils 1 erreicht
werden, womit schnelle Schaltzeiten mit geringen baulichen Abmessungen
kombiniert werden können.
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Der
Ventilschieber 5 weist einen Hohlkanal 18 auf,
um für schnelle Schaltzeiten die zu bewegenden Massen verringern
zu können. Der Flachanker 5 schließt
an den Ventilschieber 3 an, was beispielsweise durch eine
Fertigung des Flachankers 5 und des Ventilschiebers 3 aus
einem Stück erreicht werden kann. Eine weitere Ausnehmung 15 weist
einen Ankerkanal 19 auf, der von der Stirnseite 16 des Flachankers 5 in
den Hohlkanal 18 des Ventilschiebers 5 mündend
verläuft. Neben einem Druckausgleich auf beiden gegenüberliegenden
Stirnseiten 16 und 20 des Flachankers 5 und
des Ventilschiebers 3, kann damit auch auf einfache Weise
im mittleren Bereich des Flachankers 3 Hydraulikflüssigkeit 12 je nach
Bewegung des Flachankers 5 zu- oder abgeführt
werden, was zu einer weiteren Verbesserung der Schaltzeiten führen
kann. Zusätzlich ist noch für einen Druckausgleich
ein Bypasskanal 21 im Gehäuse 2 vorgesehen,
um den Ankerraum 13 mit dem Teil der Führungshülse 22,
der an die Stirnseite 20 des Ventilschiebers 3 anschließt,
zu verbinden. Außerdem kann über diesen Bypasskanal 21 Hydraulikflüssigkeit 12 abgeführt
werden, das vom in den Ankerraum 13 eindringenden Ventilschieber 3 verdrängt wird,
was die Schaltgeschwindigkeiten erhöhen kann.
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Die
Schaltgeschwindigkeiten können noch weiter erhöht
werden, wenn die Ausnehmung 15 des Flachankers 5 mit
Führungskanälen 23 auf anderen Ventilteilen
zum Abführen von Hydraulikflüssigkeit 12 zusammenwirkt,
was der 4 und 5 besser entnommen
werden kann. So sind in 4 strich-punktiert solche Führungskanäle 23 eingetragen,
um solch ein Zusammenwirken besser verdeutlichen zu können.
Hydraulikflüssigkeit kann so über den Führungskanal 23 seitlich
am Flachanker 5 und über eine Ausnehmung 15 abgeführt
werden. Besonders die Führungskanäle 23 unterhalb
der Spule 10 haben sich als vorteilhaft herausgestellt,
da durch diese keine wesentliche Beeinträchtigung der Kenngrößen
des Magnetkreises befürchtet werden muss. Diverse randseitige
Ausnehmungen 15 am Flachanker 5 können
der 4 ebenso entnommen werden, die für ein
besonders vorteilhaftes Umströmen des Flachankers 5 sorgen
können.
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In
vorteilhafter Weise ist in einem Führungskanal 23 eine
Feder 24 vorgesehen, die den Flachanker 5 und
damit den Ventilschieber 3 in seine Ruhelage verschiebt.
Der Elektromagnet 4 muss daher entgegen der Federkraft
der Feder 20 den Flachanker 5 anziehen. Die Feder 24 ist
als Wellenfeder ausgebildet und zwischen dem, den Elektromagnet 4 im Gehäuse
befestigenden Halter 25 und dem Flachanker 5 vorgesehen.
Die Wellenfeder kann auch zwischen Gehäuse 2 und
Ventilschieber 3 vorgesehen sein, was nicht näher
dargestellt ist. Über den Halter 25, der eine
Gewindeverbindung 26 mit dem Gehäuse 2 eingeht,
kann der Elektromagnet 4 im Gehäuse 2 verschiebefest
fixiert werden.
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Ein
Anschlag 27 am Flachanker 5 begrenzt die Verschublage
des Flachankers 5 zum Elektromagneten 4 hin. Damit
kann auf einfache Weise ein Spalt zwischen Flachanker 5 und
Elektromagnet 4 eingestellt werden. Das Gehäuse 2 bildet
ebenso Anschläge 28 aus, mit denen die federbelastete
Ruhelage des Flachankers 5 begrenzt werden kann.
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Für
eine hohe Flexibilität des Hydraulikventils hinsichtlich
eines 3/2 oder 2/2 Wegeventils kann je nach Bedarf für
ein 3/2 Wegeventil der Ventilschieber 3 zusätzlich
eine Zusatzbohrung 29 aufweisen. Die Zusatzbohrung mündet
am Ventilschieber derart aus, dass bei einem Verschieben des Ventilschiebers 3 entlang
der Steuerkante 6 über diese Zusatzbohrung 29 eine
Verbindung zwischen dem als Anschluss T bezeichneten, ersten hydraulischen
Anschluss und einem als Anschluss A bezeichneten, anderen hydraulischen
Anschluss einstellbar ist. Bei einem 2/2 Wegeventil ist sohin auf
die Zusatzbohrung 29 am Ventilschieber 3 zu verzichten.
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Des
Weiteren sind unterhalb des Flachankers 5 am Ventilschieber 3 Mittenöffnungen 30 zum Hohlkanal 18 vorgesehen,
um ein verbessertes Eintauchen des Ventilschiebers 3 in
den Ankerraum 13 zu ermöglichen.
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Gemäß der 1 ist
außerdem ein vielseitiges Hydraulikventil nach der Bauart
eines Schieberventils zu erkennen. So ist im allgemeinen bei dieser Bauart
bekannt, ein langgestrecktes Gehäuse 2 zu verwenden,
das eine Schieberaufnahme bzw. Führungshülse 22 aufweist,
in der der Ventilschieber 3 axial bewegbar geführt
wird. Entlang der Führungshülse 22 und/oder
seitens des Ventilschiebers 3 sind Abschnitte größeren
sowie kleineren Durchmessers vorgesehen, die Kammern 31 bilden.
Je nach Lage des Ventilschiebers 3 ist über eine
jeweilige Kammer 31 ein Durchfluss an Hydraulikflüssigkeit 12 möglich, weil
diese Kammern 31 mit den Anschlüssen A, P und
T in Verbindung steht. Insbesondere stehen die Anschlüsse
A und P mit der jeweiligen Kammer 31 im Wesentlichen orthogonal
zur Längserstreckung der Führungshülse 22 in
Verbindung. Der Anschluss T ist jedoch in Längsrichtung
zur Führungshülse 22 angeordnet, um so
ein äußerst variables Hydraulikventil schaffen
zu können, wie vorstehend erwähnt.
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Nach 6 wird
eine alternative Ausgestaltung eines Flachankers 5 nach 4 gezeigt.
Zum Unterschied zum Flachanker 5 nach 4 ist
der Anschlag 27 im Bereich des Außenrands des
Flachankers 5 vergrößert ausgeführt,
nämlich in der Art eines Stegs 32 verlaufend.
Dadurch kann ein geringer Verschleiß des Flachankers 5 durch
reduzierte Flächenpressung und dennoch eine geringe Anschlagfläche des
Flachankers 5 ermöglicht werden. Vorteilhaft hat sich
herausgestellt, wenn die Anschlagfläche des Stegs 32 kleiner
als 15% der Fläche der diesbezüglichen Ankerstirnseite
ausgebildet wird. Außerdem weist der Flachankerrand 33 einen
Einsprung 34 auf, um damit auf einfache Weise eine Ausnehmung 15 für
ein Umströmen des Flachankers 5 schaffen zu können.
Diese Einsprünge 34 sind auf einfache konstruktive
Weise als Abflachung 35 am Flachanker 5 ausgeführt,
wobei anschließend an die vierfach vorgesehenen Einsprünge 34 randseitige
Stege 32 vorgesehen sind, um damit ein standfestes Hydraulikventil 1 mit
schnellen Schaltzeiten schaffen zu können. Verschiedenste
Einsprünge 34 sind denkbar, so wie diese ebenso
nach 4 als seitliche Ausnehmungen 15 am Konturverlauf
des Flachankers 5 erkannt werden können. Dort
sind beispielsweise auch Abflachungen sowie kreisbogenförmige
Einsprünge am ansonsten kreisförmig verlaufenden
Flachanker 5 erkennbar, wobei jede freie Kontur als Einsprung denkbar
ist.
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Insbesondere
der 6 kann nach dem weiteren Ausführungsbeispiel
entnommen werden, dass der Anschlag 27, der auf der dem
Elektromagneten zugewandten Stirnseite des Flachankers 4 vorgesehen
ist, wobei der Anschlag die Hubbewegungen des Flachankers 4 stets
begrenzt. Und zwar kann der Anschlag 27 dafür
sorgen, dass in dessen Verschublage stets ein Zwischenbereich 14 zwischen
dem Flachanker 5 und anderen Ventilteilen eingehalten werden
kann. Dieser Zwischenbereich 14 führt im Zusammenhang
mit den Ausnehmungen 15 zu einem verbesserten Nachströmen
an Hydraulikflüssigkeit 12 und kann außerdem
ein großflächiges Anliegen des Flachankers 5 vermeiden.
Kurze Schaltzeiten des Hydraulikventils 1 können
daher erreicht werden, zumal durch die Abflachung 35 der
Seitenspalt zwischen Flachanker 5 und Gehäuse 2 auf
einfache Weise vergrößert werden kann. Dieser
Effekt tritt natürlich auch im Ausführungsbeispiels,
wie nach den 1 und 4 dargestellt,
ein, dennoch kann durch die Stege 32 die Flächenpressung
und damit der Verschleiß des Flachankers 5 verkleinert
werden, was zusätzlich die Standfestigkeit des Hydraulikventils 5 verbessern
kann.
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Dem
Anschlag 27 gegenüberliegend kann auch noch ein
weiterer Anschlag 36 vorgesehen werden, um auch ausgehend
von einer Ruhelage des Ventilschiebers 5 für ein
schnelles Verschieben des Flachanker 5 sorgen zu können,
in dem auch hier ein großflächiges Anliegen des
Flachankers 5 vermieden wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004057520
A1 [0003]
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