EP4766971A1

EP4766971A1 - Schaltventil und schalteinheit zum schalten von wenigstens zwei fluidkanälen

Info

Publication number: EP4766971A1
Application number: EP24761909.1A
Authority: EP
Inventors: Benedikt Weller
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2023-08-23
Filing date: 2024-08-22
Publication date: 2026-07-01
Also published as: DE102023122549A1; CN121532582A; WO2025040744A1; US20260168579A1

Abstract

Schaltventil (100) zum Schalten von wenigstens zwei Fluidkanälen (202, 204), wenigstens umfassend ein Ventilgehäuse (110), in welchem ein Kolben (120) zur Steuerung einer Fluidströmung zwischen wenigstens zwei Ventilöffnungen (102, 104) in einer axialen Richtung (112) beweglich angeordnet ist, welche mit den Fluidkanälen (202, 204) fluidisch verbunden sind, eine erste Rückstellfeder (114), mittels welcher der Kolben (120) im bestimmungsgemäßen Betrieb in axialer Richtung (112) eine Rückstellkraft erfährt, und eine Schalteinheit (10), welche ausgebildet ist, den Kolben (120) gegen die Rückstellkraft von wenigstens einer ersten Schaltposition in wenigstens eine zweite Schaltposition (2) zu bringen und zu halten, sowie von der wenigstens einen zweiten Schaltposition (2) in die wenigstens eine erste Schaltposition zurückzuführen. Dabei ist der Kolben (120) in der wenigstens einen ersten Schaltposition (1) und der wenigstens einen zweiten Schaltposition (2) ohne Zufuhr von Energie gehalten, weiter umfassend eine Schalteinheit (10) für ein Schaltventil (100).

Description

Schaltventil und Schalteinheit zum Schalten von wenigstens zwei Fluidkanälen

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Schaltventil zum Schalten von wenigstens zwei Fluidkanälen sowie eine Schalteinheit für ein Schaltventil.

Stand der Technik

Elektrisch geschaltete Schaltventile zum Schalten einer Hydraulik-Strömungsgalerie mit wenigstens zwei Fluidkanälen sind bekannt. Übliche Ventile halten die Offenstellung gegen den Öldruck und weisen damit einen definierten Stromverbrauch je nach Haltekraft in geöffneter oder geschlossener Position auf.

In der DE 20 2005 011 092 U1 ist ein Rastriegel mit mittels Drehbewegung axial antreibbarem Raststift beschrieben. Der Radialstift ist in mindestens eine axiale Endnut unter Verringerung der Kraft einer Feder derart einrastbar, dass der Radialstift vor dem Zurückdrehen durch axiales Ziehen oder Drücken entgegen der Kraft der Feder axial verschoben und damit entriegelt werden muss. Für das Bewegen des Raststiftes in seine, die mindestens zwei Bauteile ver- oder entriegelnde Position, ist eine radiale Schraubschlitz- Radialstift-Führung zwischen dem Raststift und der Gehäusehülse vorgesehen.

Die DE 20 2008 013 348 U1 offenbart einen Rastbolzen mit Verriegelungsmechanik, bei dem die Betätigung des Rastbolzens für das Verriegeln oder das Entriegeln immer nur in einer einzigen Betätigungsrichtung entweder durch Drücken oder aber durch Ziehen erfolgt. Der Rastbolzen weist im Wesentlichen als Verschiebe- und Arretiermechanik für das Sperren in Arbeits- und Ruheposition eine Art „Kugelschreibermechanik" auf. Damit wird der Raststift nur durch Druck (oder auch nur durch Zug) betätigt, entgegen oder mittels der Kraft einer Feder. Die Verschiebe- und Arretiermechanik stimmt in der Funktion im Wesentlichen mit der Verschiebekulisse einer Kugelschreiberführung überein. Es handelt sich also um eine herkömmliche Schaltmechanik, wie sie beispielsweise bei Kugelschreibern und dergleichen verwendet wird. In der DE 20 2009 014 685 U1 ist eine Schiebeanordnung, insbesondere Ausschubvorrichtung für Schubladen, Schiebetüren, Scharniertüren, etc. mit einer Ausschiebeanordnung offenbart, die ein Schiebestück aufweist, das zwischen einer Einschubstellung und einer Ausschubstellung mittels einem Federelement verstellbar ist. Das Schiebestück ist auf einem ersten Verstellweg federbeaufschlagt verstellbar und in einem anschließenden zweiten Verstellweg ohne Federbeaufschlagung in einem Freilauf der Ausschubvorrichtung verstellbar.

Offenbarung der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein effizientes Schaltventil zum Schalten von wenigstens zwei Fluidkanälen zu schaffen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, eine effiziente Schalteinheit für ein Schaltventil zu schaffen.

Die vorgenannte Aufgabe wird nach einem Aspekt der Erfindung gelöst mit einem Schaltventil zum Schalten von wenigstens zwei Fluidkanälen, wenigstens umfassend ein Ventilgehäuse, in welchem ein Kolben zur Steuerung einer Fluidströmung zwischen wenigstens zwei Ventilöffnungen in einer axialen Richtung beweglich angeordnet ist, welche bei bestimmungsgemäßem Einsatz mit den Fluidkanälen fluidisch verbunden sind, eine erste Rückstellfeder, mittels welcher der Kolben im bestimmungsgemäßen Betrieb in axialer Richtung eine Rückstellkraft erfährt, und eine Schalteinheit, welche ausgebildet ist, den Kolben gegen die Rückstellkraft von wenigstens einer ersten Schaltposition in wenigstens eine zweite Schaltposition zu bringen und zu halten, sowie von der wenigstens einen zweiten Schaltposition in die wenigstens eine erste Schaltposition zurückzuführen, wobei der Kolben in der wenigstens einen ersten Schaltposition und der wenigstens einen zweiten Schaltposition ohne Zuführung von Energie gehalten ist.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die weitere Aufgabe gelöst durch eine Schalteinheit für ein Schaltventil, wenigstens umfassend einen Grundring, mit am Innenumfang abwechselnd angeordneten Führungsnuten und Halterippen, einen Aktuator, welcher im Grundring in axialer Richtung in den Führungsnuten geführt ist und mittels welchem ein Kolben in axialer Richtung bewegbar ist und welcher in Umfangsrichtung geneigte erste Steuerflächen aufweist, einen Schaltring, welcher im Grundring geführt und in axialer Richtung bewegbar ist und in Umfangsrichtung zu den ersten Steuerflächen komplementäre zweite Steuerflächen aufweist, die zum Kontaktieren der ersten Steuerflächen vorgesehen sind, und eine zweite Rückstellfeder, mittels welcher der Schaltung an dem Aktuator in axialer Richtung abgestützt ist.

Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

Es wird nach einem Aspekt der Erfindung ein Schaltventil zum Schalten von wenigstens zwei Fluidkanälen, vorgeschlagen, wenigstens umfassend ein Ventilgehäuse, in welchem ein Kolben zur Steuerung einer Fluidströmung zwischen wenigstens zwei Ventilöffnungen in einer axialen Richtung beweglich angeordnet ist, welche bei bestimmungsgemäßem Einsatz mit den Fluidkanälen fluidisch verbunden sind, eine erste Rückstellfeder, mittels welcher der Kolben im bestimmungsgemäßen Betrieb in axialer Richtung eine Rückstellkraft erfährt, und eine Schalteinheit, welche ausgebildet ist, den Kolben gegen die Rückstellkraft von wenigstens einer ersten Schaltposition in wenigstens eine zweite Schaltposition zu bringen und zu halten, sowie von der wenigstens einen zweiten Schaltposition in die wenigstens eine erste Schaltposition zurückzuführen. Dabei ist der Kolben in der wenigstens einen ersten Schaltposition und der wenigstens einen zweiten Schaltposition ohne Zuführung von Energie, insbesondere elektrischer oder magnetischer Energie, gehalten.

Die Erfindung beschreibt ein elektrisch geschaltetes Schaltventil, welches eine hydraulische Strömungsgalerie aktiv schaltet. Das Schaltventil verbindet dabei zwei oder mehr Fluidkanäle miteinander. Dazu werden die beiden Fluidkanäle, welche verbunden werden sollen, durch einen Schaltkanal beide angeschnitten. In diesen Schaltkanal wird das Schaltventil eingesetzt. Das Schaltventil umfasst wenigstens einen Kolben, eine Rückstellfeder und eine Schalteinheit, welche es ermöglicht, die wenigstens eine erste und wenigstens eine zweite Schaltposition des Schaltventils ohne Zuführung von Energie, insbesondere elektrischer oder magnetischer Energie, zu halten. Das vorgeschlagene Schaltventil weist so stromlos gehaltene Endpositionen auf und spart damit Energie.

Weiter ist denkbar, das Schaltventil auch zum Schalten und/oder Verteilen von Gasströmungen einzusetzen.

Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Schaltventils kann die Schalteinheit ausgebildet sein, durch Einwirken eines in axialer Richtung beweglichen Steuerstifts den Kolben von der wenigstens einen ersten Schaltposition in die wenigstens eine zweite Schaltposition und zurück zu bringen. Über den Steuerstift kann der Schaltvorgang eingeleitet und gesteuert werden. Wenn der Schaltvorgang angestoßen ist, erfolgt der Übergang von einer Schaltposition zur anderen über den internen Mechanismus der Schalteinheit.

Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Schaltventils kann der Steuerstift mit einem Antrieb, insbesondere einem elektromagnetischen Antrieb, gekoppelt sein. Der Steuerstift kann beispielsweise über einen elektromagnetischen Aktor oder auch auf hydraulischem Weg angesteuert und bewegt werden.

Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Schaltventils kann die Schalteinheit wenigstens umfassen: einen Grundring, mit am Innenumfang abwechselnd angeordneten Führungsnuten und Halterippen, einen Aktuator, welcher im Grundring in axialer Richtung in den Führungsnuten geführt ist und mittels welchem der Kolben in axialer Richtung bewegbar ist und welcher in Umfangsrichtung geneigte erste Steuerflächen aufweist, einen Schaltring, welcher im Grundring geführt und in axialer Richtung bewegbar ist und in Umfangsrichtung zu den ersten Steuerflächen komplementäre zweite Steuerflächen aufweist, die zum Kontaktieren der ersten Steuerflächen vorgesehen sind, und eine zweite Rückstellfeder, mittels welcher der Schaltring an dem Aktuator in axialer Richtung abgestützt ist. Mittels der Schalteinheit kann so über eine Ansteuerung durch den Steuerstift der Kolben zwischen der ersten und der zweiten Schaltposition hin und her geschaltet werden. Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Schaltventils kann bei Betätigung des Steuerstifts eine gleichzeitige axiale und Rotationsbewegung des Aktuators um die Längsachse erfolgen, wodurch der Aktuator aus den Führungsnuten herausgehoben und in der wenigstens einen zweiten Schaltposition durch an dem Grundring angeordnete, sich in axialer Richtung erstreckende Halterippen gehalten ist.

Die gleichzeitig axiale und Rotationsbewegung des Aktuators kann vorteilhaft unterstützt durch die Rückstellkraft der ersten Rückstellfeder erfolgen. Über die geneigten Steuerflächen kann günstigerweise durch erneutes Betätigen des Schaltrings über den Steuerstift wieder eine Rotationsbewegung des Aktuators bewirkt werden und dieser aus den Halterippen herausgehoben werden. Dadurch kann der Aktuator durch die Rückstellkraft der ersten Rückstellfeder in die wenigstens eine erste Schaltposition zurückgeführt werden.

Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Schaltventils können die zweiten Steuerflächen des Schaltrings in der Umfangsrichtung wenigstens abschnittsweise keilförmig ausgebildet sein. Dadurch kann vorteilhaft die Rotationsbewegung des Aktuators bewirkt werden.

Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Schaltventils kann der Schaltring radial abstehende Führungsnasen aufweisen, welche bestimmungsgemäß in die Führungsnuten des Grundrings eingreifen. Auf diese Weise kann der Schaltring vorteilhaft in den Führungsnuten des Grundrings bei seiner Bewegung in axialer Richtung seitlich geführt werden.

Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Schaltventils können die Halterippen an ihrem axialen freien Ende Rastflächen aufweisen, in welchen der Aktuator in der wenigstens einen zweiten Schaltposition gehalten wird. Die ersten Steuerflächen des Aktuators können so mit den Rastflächen Zusammenwirken, um den Aktuator in der zweiten Schaltposition zu halten. Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Schaltventils kann der Aktuator auf einem Umfang in axialer Richtung sich erstreckende Führungselemente aufweisen, welche bestimmungsgemäß in die Führungsnuten des Grundrings eingreifen. Auch der Aktuator kann so vorteilhaft bei einer Bewegung in axialer Richtung seitlich geführt werden.

Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Schaltventils können die Führungselemente an ihren axialen freien Enden die ersten Steuerflächen aufweisen. Die ersten Steuerflächen des Aktuators können so mit den Rastflächen der Halterippen vorteilhaft Zusammenwirken, um den Aktuator in der zweiten Schaltposition zu halten.

Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Schaltventils können die Rastflächen in Umfangsrichtung angeordnete Rastnasen aufweisen, an welchen die Führungselemente in der wenigstens einen zweiten Schaltposition ver stet sind. Auf diese Weise kann der Aktuator in der zweiten Schaltposition gehalten werden.

Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Schaltventils können die Halterippen an ihrem axialen freien Ende in Umfangsrichtung aneinander anschließende Rastflächen aufweisen, welche in der axialen Richtung auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind. Vorteilhaft ist es so möglich, mit jedem weiteren Schaltimpuls durch den Steuerstift in der Art einer Stufenschaltung eine neue Schaltposition einzustellen.

Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Schaltventils können der Kolben und der Aktuator jeweils eine Bohrung zum Ausgleich eines Fluidvolumens bei einer Bewegung von Kolben und Aktuator aufweisen. So kann verhindert werden, dass das eingeschlossene Fluidvolumen die Bewegungen des Kolbens und des Aktuators behindert.

Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des Schaltventils kann der Schaltring eine Aufnahme und/oder der Aktuator einen inneren Abschnitt zur Führung der zweiten Rückstellfeder aufweisen. Dadurch kann die zweite Rückstellfeder während der Bewegung des Aktuators sicher geführt bleiben. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Schalteinheit für ein Schaltventil vorgeschlagen, wenigstens umfassend einen Grundring, mit am Innenumfang abwechselnd angeordneten Führungsnuten und Halterippen, einen Aktuator, welcher im Grundring in axialer Richtung in den Führungsnuten geführt ist und mittels welchem ein Kolben in axialer Richtung bewegbar ist und welcher in Umfangsrichtung geneigte erste Steuerflächen aufweist, einen Schaltring, welcher im Grundring geführt und in axialer Richtung bewegbar ist und in Umfangsrichtung zu den ersten Steuerflächen komplementäre zweite Steuerflächen aufweist, die zum Kontaktieren der ersten Steuerflächen vorgesehen sind, und eine zweite Rückstellfeder, mittels welcher der Schaltring an dem Aktuator in axialer Richtung abgestützt ist.

Die Schalteinheit bestehend aus Grundring, Aktuator, Schaltring und Rückstellfeder könnte vorteilhaft auch als Nachrüstlösung verwendet werden, um ein Standardventil in ein Schaltventil mit stromloser Endposition umzurüsten.

In einer alternativen Ausführung des Schaltventils ist der Grundring, insbesondere die Kontur des Grundrings, im Ventilgehäuse ausgeformt, insbesondere einstückig ausgebildet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen beispielhaft:

Figur 1 eine isometrische Darstellung eines Schaltventils zum Schalten von wenigstens zwei Fluidkanälen nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Figur 2 eine Explosionsdarstellung des Schaltventils; Figur 3 eine vergrößerte Explosionsdarstellung eines Teils des Schaltventils mit einer Schalteinheit nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Figur 4 in Schnittdarstellung das in einem Ventilblock montierte Schaltventil in einer zweiten Schaltposition;

Figur 5 in Schnittdarstellung das in einem Ventilblock montierte Schaltventil in einer ersten Schaltposition;

Figur 6 eine isometrische Darstellung eines Grundrings des Schaltventils;

Figur 7 eine isometrische Darstellung eines Aktuators des Schaltventils;

Figur 8 eine isometrische Darstellung eines Schaltrings des Schaltventils; und

Figur 9 eine isometrische Darstellung des Grundrings mit eingesetztem Schaltring des Schaltventils.

Ausführungsformen der Erfindung

In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.

Zur Erläuterung der Erfindung zeigt Figur 1 eine isometrische Darstellung eines Schaltventils 100 zum Schalten von wenigstens zwei Fluidkanälen 202, 204 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Figur 2 zeigt eine Explosionsdarstellung des Schaltventils 100, wobei in Figur 3 der Teil des Schaltventils 100 mit der Schalteinheit 10 vergrößert dargestellt ist.

Figur 4 zeigt in Schnittdarstellung das in einem Ventilblock 200 montierte Schaltventil 100 in einer zweiten Schaltposition 2, während in Figur 5 das Schaltventil 100 in einer ersten Schaltposition 1 dargestellt ist.

Das Schaltventil 100 umfasst ein Ventilgehäuse 110, in welchem ein Kolben 120 zur Steuerung einer Fluidströmung zwischen wenigstens zwei Ventilöffnungen 102, 104 in einer axialen Richtung 112 beweglich angeordnet ist. Die Ventilöffnungen 102, 104 sind bei bestimmungsgemäßem Einsatz mit den Fluidkanälen 202, 204 des Ventilblocks 200 fluidisch verbunden. Weiter umfasst das Schaltventil 100 eine erste Rückstellfeder 114, mittels welcher der Kolben 120 im bestimmungsgemäßen Betrieb in axialer Richtung 112 eine Rückstellkraft erfährt, und eine Schalteinheit 10, welche ausgebildet ist, den Kolben 120 gegen die Rückstellkraft von wenigstens einer ersten Schaltposition 1 in wenigstens eine zweite Schaltposition 2 zu bringen und zu halten, sowie von der wenigstens einen zweiten Schaltposition 2 in die wenigstens eine erste Schaltposition 1 zurückzuführen. Dabei ist der Kolben 120 in der wenigstens einen ersten Schaltposition 1 und der wenigstens einen zweiten Schaltposition 2 ohne Energiezufuhr, insbesondere ohne elektrische oder magnetische Energie, gehalten.

Der Kolben 120 weist auf seinem Umfang umlaufende Ringnuten 128 auf, welche beispielsweise als Schmiemuten ausgebildet sein können, um innerhalb des Ventilgehäuses 110 mit geringer Reibung geführt zu werden.

Das Schaltventil 100 ist in einer Bohrung des Ventilblocks 200 angeordnet, welche die beiden Fluidkanäle 202, 204 anschneidet. Das Ventilgehäuse 110 ist über wenigstens ein radial außen angeordnetes Dichtelement 122, beispielsweise einen O-Ring, gegen die Bohrung des Ventilblocks 200 abgedichtet.

Die Schalteinheit 10 kann durch Einwirken eines in axialer Richtung 112 beweglichen Steuerstifts 12 (siehe Figur 4 und 5) den Kolben 120 von der wenigstens einen ersten Schaltposition 1 in die wenigstens eine zweite Schaltposition 2 und zurück bringen. Der Steuerstift 12 kann beispielsweise mit einem Antrieb 14, insbesondere einem elektromagnetischen Antrieb 14, gekoppelt sein. Der Antrieb 14 ist, wie in Figur 4 erkennbar, über den Befestigungsflansch 106 mit Befestigungsschrauben 108 an den Ventilblock 200 angeschraubt. Der Steuerstift 12 kann Bestandteil des Antriebs 14 sein. Alternativ kann der Steuerstift 12 aber auch lediglich von dem Antrieb 14 angetrieben werden.

Die Schalteinheit 10 umfasst einen Grundring 20, mit am Innenumfang abwechselnd angeordneten Führungsnuten 26 und Halterippen 24, sowie einen Aktuator 40, welcher im Grundring 20 in axialer Richtung 112 in den Führungsnuten 26 geführt ist und mittels welchem der Kolben 120 in axialer Richtung 112 bewegbar ist. Der Aktuator 40 weist in Umfangsrichtung 36 geneigte erste Steuerflächen 48 auf. Weiter weist die Schalteinheit 10 einen Schaltring 60 auf, welcher im Grundring 20 geführt und in axialer Richtung 112 bewegbar ist und in Umfangsrichtung 36 zu den ersten Steuerflächen 48 komplementäre zweite Steuerflächen 64 aufweist, die zum Kontaktieren der ersten Steuerflächen 48 vorgesehen sind. Weiter weist die Schalteinheit 10 eine zweite Rückstellfeder 80 auf, mittels welcher der Schaltring 60 an dem Aktuator 40 in axialer Richtung 112 abgestützt ist.

Zur Verdeutlichung der einzelnen Komponenten der Schalteinheit 10 stellt Figur 6 eine isometrische Darstellung des Grundrings 20 dar, während Figur 7 eine isometrische Darstellung des Aktuators 40 zeigt. Figur 8 zeigt eine isometrische Darstellung des Schaltrings 60 und Figur 9 eine isometrische Darstellung des Grundrings 20 mit eingesetztem Schaltring 60.

Die zweiten Steuerflächen 64 des Schaltrings 60 sind in der Umfangsrichtung 36 wenigstens abschnittsweise keilförmig ausgebildet mit dazwischen liegenden Kanten 70.

Der Schaltring 60 weist radial abstehende Führungsnasen 68 auf, welche bestimmungsgemäß in die Führungsnuten 26 des Grundrings 20 eingreifen. So kann der Schaltring 60 in dem Grundring 20 seitlich geführt werden.

Die Halterippen 24 weisen an ihrem axialen freien Ende 28 Rastflächen 30 auf, in welchen der Aktuator 40 in der wenigstens einen zweiten Schaltposition 2 gehalten wird.

Der Aktuator 40 weist auf einem Umfang 54 in axialer Richtung 112 sich erstreckende Führungselemente 44 auf, welche bestimmungsgemäß in die Führungsnuten 26 des Grundrings 20 eingreifen. Darüber wird der Aktuator 40 in dem Grundring 20 seitlich geführt.

Die Führungselemente 44 weisen an ihren axialen freien Enden 46 die ersten Steuerflächen 48 auf.

Die Rastflächen 30 des Grundrings 20 weisen in Umfangsrichtung 36 angeordnete Rastnasen 32 auf, an welchen die Führungselemente 44 in der wenigstens einen zweiten Schaltposition 2 ver stet sind. Der Schaltring 60 weist eine Aufnahme 72 und der Aktuator 40 einen inneren Abschnitt 50 zur Führung der zweiten Rückstellfeder 80 auf.

Der Kolben 120 und der Aktuator 40 weisen jeweils eine Bohrung 52, 126 zum Ausgleich eines Fluidvolumens bei einer Bewegung von Kolben 120 und Aktuator 40 auf. Dadurch kann Fluid von einer Seite des Kolbens 120 durch die Bohrungen 52, 126 auf die andere Seite des Aktuators 40 fließen und umgekehrt.

Unterstützt durch die Rückstellkraft der ersten Rückstellfeder 114 erfolgt bei Betätigung des Steuerstifts 12 mittels der Schalteinheit 10 eine gleichzeitige axiale und Rotationsbewegung des Aktuators 40 um die Längsachse 112. Dadurch wird der beispielsweise in der Schaltposition 1 befindliche Aktuator 40 aus den Führungsnuten 26 herausgehoben und in der wenigstens einen zweiten Schaltposition 2 durch an dem Grundring 20 angeordnete, sich in axialer Richtung 112 erstreckende Halterippen 24 gehalten.

Bei Betätigen des Steuerstifts 12 in axialer Richtung 112 drückt dieser auf den Schaltring 60. Der Schaltung 60 wird so weit in axialer Richtung 112 verschoben, bis er auf den Aktuator 40 trifft, welcher im Grundring 20 geführt wird. Der Grundring 20 ist eingepresst und damit positionsfest mit dem Ventilgehäuse 110 verbunden. Sobald der Aktuator 40 aus den Führungsnuten 26 des Grundrings 20 herausgeschoben wird, zwingen die Federkraft der ersten Rückstellfeder 114 und die in Umfangsrichtung 66 geneigten zweiten Steuerflächen 64 des Schaltrings 60 den Aktuator 40 in eine Rotationsbewegung. Diese Rotation zwingt den Aktuator 40 in die nächste Schaltposition 1 , 2, welcher von den Halterippen 24 im Grundring 20 in dieser Schaltposition 1 , 2 gehalten wird. Wenn der Aktuator 40 in dieser Schaltposition 1 , 2 ist, ist der Steuerstift 12 ohne Funktion. Deshalb muss keine Energie durch den Antrieb 14 aufgewendet werden, der Aktuator 40 wird so stromlos in der Schaltposition 1 , 2 gehalten.

Der Schaltring 60 wird durch die zweite Rückstellfeder 80 nun wieder in seine Grundposition gedrückt. Sobald ein neuer Steuerpuls über den Steuerstift 12 kommt und der Schaltring 60 wieder mit dem Aktuator 40 in Kontakt kommt, wird der Aktuator 40 aus dem Grundring 20 herausgehoben und rotiert weiter. Dieses Mal rotiert der Aktuator 40 so weit, dass er über die Halterippen 24 hinausspringt und nun am Grundring 20 nach unten in die Schaltposition 1 gleiten kann. Dadurch wird das Schaltventil 100 geöffnet.

Die geneigten zweiten Steuerflächen 64 bewirken nämlich, dass durch erneutes Betätigen des Schaltrings 60 über den Steuerstift 12 wieder eine Rotationsbewegung des Aktuators 40 bewirkt wird und dieser aus den Halterippen 24 herausgehoben wird. Dadurch wird der Aktuator 40 durch die Rückstellkraft der ersten Rückstellfeder 114 in die wenigstens eine erste Schaltposition 1 zurückgeführt.

Da der Grundring 20 immer abwechselnd eine durchgehende Führungsnut 26 und eine Führung mit Halterippe 24 aufweist, wird das Schaltventil 100 abwechselnd geöffnet und geschlossen.

In der Schaltposition 2, welche in Figur 4 dargestellt ist, verschließt der zurückgeschobene Kolben 120 den Fluidkanal 204, sodass kein Durchfluss des Fluids zwischen dem ersten Fluidkanal 202 und dem zweiten Fluidkanal 204 erfolgen kann.

In der Schaltposition 1 , welche in Figur 5 dargestellt ist, ist der Kolben 120 in einer Stellung zwischen den beiden Fluidkanälen 202, 204, sodass die Ventilöffnungen 104 zu dem Fluidkanal 204 offen sind. Die Ventilöffnung 102 zu dem Fluidkanal 202 ist immer offen, sodass Fluid im Ventilinneren 124 durch den hohlzylinderförmigen Kolben 120 zwischen den beiden Fluidkanälen fließen kann.

In einer alternativen Ausführungsform können die Halterippen 24 an ihrem axialen freien Ende 28 in Umfangsrichtung 36 aneinander anschließende Rastflächen 30 aufweisen, welche in der axialen Richtung 112 auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind. So könnte in der Art einer Stufenschaltung mit jedem weiteren Schaltimpuls eine neue Schaltposition eingestellt werden. Die Schalteinheit 10 umfasst, wie in den Figuren 2 bis 5 angedeutet, den Grundring 20, mit am Innenumfang abwechselnd angeordneten Führungsnuten 26 und Halterippen 24, sowie den Aktuator 40, welcher im Grundring 20 in axialer Richtung 112 in den Führungsnuten 26 geführt ist und mittels welchem der Kolben 120 in axialer Richtung 112 bewegbar ist. Der Aktuator 40 weist in Umfangsrichtung 36 geneigte erste Steuerflächen 48 auf. Weiter umfasst die Schalteinheit 10 den Schaltring 60, welcher im Grundring 20 geführt und in axialer Richtung 112 bewegbar ist und in Umfangsrichtung 36 zu den ersten Steuerflächen 48 komplementäre zweite Steuerflächen 64 aufweist, die zum Kontaktieren der ersten Steuerflächen 48 vorgesehen sind. Weiter umfasst die Schalteinheit 10 die zweite Rückstellfeder 80, mittels welcher der Schaltring 60 an dem Aktuator 40 in axialer Richtung 112 abgestützt ist.

Vorteilhaft könnte die Schalteinheit 10 auch als Nachrüstlösung verwendet werden, um ein Standardventil in ein Schaltventil 100 mit stromloser Schaltposition zu wandeln.

Figur 6 zeigt eine isometrische Darstellung des Grundrings 20 des Schaltventils 100. Der Grundring 20 weist eine äußere Hülse 22 auf, in welcher an einem Innenumfang in axialer Richtung nebeneinander abwechselnd Führungsnuten 26 und Halterippen 24 angeordnet sind.

Die Rastflächen 30 weisen in Umfangsrichtung 36 angeordnete Rastnasen 32 auf, an welchen Führungselemente 44 des Aktuators 40 in der wenigstens einen zweiten Schaltposition 2 verrastbar sind. Zwischen Rastflächen 30 und Rastnasen 32 ist jeweils eine Kante 34 erkennbar, sodass die Führungselemente 44 des Aktuators 40 jeweils an den Rastflächen 30 in der wenigstens einen zweiten Schaltposition 2 ver stet bleiben können.

Figur 7 zeigt eine isometrische Darstellung des Aktuators 40 des Schaltventils 100. Der Aktuator 40 weist einen Körper 42 mit auf seinem Umfang 54 in axialer Richtung 112 sich erstreckenden Führungselementen 44 auf, welche bestimmungsgemäß in die Führungsnuten 26 des Grundrings 20 eingreifen. Darüber wird der Aktuator 40 in dem Grundring 20 seitlich geführt. Die Führungselemente 44 weisen an ihren axialen freien Enden 46 die ersten Steuerflächen 48 auf.

Der Aktuator 40 weist einen inneren Abschnitt 50 zur Führung der zweiten Rückstellfeder 80 auf.

Figur 8 zeigt eine isometrische Darstellung des Schaltrings 60 des Schaltventils 100. Der Schaltring 60, welcher im Grundring 20 geführt und in axialer Richtung 112 bewegbar ist, weist in Umfangsrichtung 36 an einem Ringkörper 62 zu den ersten Steuerflächen 48 des Aktuators 40 komplementäre zweite Steuerflächen 64 auf, die zum Kontaktieren der ersten Steuerflächen 48 vorgesehen sind. Zwischen den in Umfangsrichtung 66 geneigten Steuerflächen 64 sind jeweils Kanten 70 angeordnet, sodass die Führungselemente 44 des Aktuators 40 jeweils an den Steuerflächen 64 in der wenigstens einen ersten Schaltposition 1 ver stet bleiben können.

Der Schaltring 60 weist an dem Ringkörper 62 radial abstehende Führungsnasen 68 auf, welche bestimmungsgemäß in die Führungsnuten 26 des Grundrings 20 eingreifen. So kann der Schaltring 60 in dem Grundring 20 seitlich geführt werden.

Figur 9 zeigt eine isometrische Darstellung des Grundrings 20 mit eingesetztem Schaltring 60 des Schaltventils 100. In Figur 9 ist die Anordnung des Schaltrings 60 in dem Grundring 20 erkennbar. Der Schaltring 60 ist radial innerhalb der Halterippen 24 des Grundrings 20 angeordnet.

Bezugszeichen

1 erste Schaltposition

2 zweite Schaltposition

10 Schalteinheit

12 Steuerstift

14 Antrieb

20 Grundring

22 Hülse

24 Halterippe

26 Führungsnut

28 freies Ende

30 Rastfläche

32 Rastnase

34 Kante

36 Umfangsrichtung

40 Aktuator

42 Körper

44 Führungselement

46 freies Ende

48 erste Steuerfläche

50 Abschnitt

52 Bohrung

54 Umfangsrichtung

60 Schaltung

62 Ringkörper

64 zweite Steuerfläche

68 Führungsnase

70 Kante

72 Aufnahme

80 zweite Rückstellfeder 100 Schaltventil

102 Ventilöffnung

104 Ventilöffnung

106 Befestigungsflansch 108 Befestigungsschraube

110 Ventilgehäuse

112 Längsachse

114 erste Rückstellfeder

120 Kolben 122 Dichtelement

124 Ventilinneres

126 Bohrung

128 Ringnut

200 Ventilblock 202 Fluidkanal

204 Fluidkanal

Claims

Ansprüche

1 . Schaltventil (100) zum Schalten von wenigstens zwei Fluidkanälen (202, 204), wenigstens umfassend

- ein Ventilgehäuse (110), in welchem ein Kolben (120) zur Steuerung einer Fluidströmung zwischen wenigstens zwei Ventilöffnungen (102, 104) in einer axialen Richtung (112) beweglich angeordnet ist, welche bei bestimmungsgemäßem Einsatz mit den Fluidkanälen (202, 204) fluidisch verbunden sind,

- eine erste Rückstellfeder (114), mittels welcher der Kolben (120) im bestimmungsgemäßen Betrieb in axialer Richtung (112) eine Rückstellkraft erfährt, und

- eine Schalteinheit (10), welche ausgebildet ist, den Kolben (120) gegen die Rückstellkraft von wenigstens einer ersten Schaltposition (1 ) in wenigstens eine zweite Schaltposition (2) zu bringen und zu halten, sowie von der wenigstens einen zweiten Schaltposition (2) in die wenigstens eine erste Schaltposition (1 ) zurückzuführen, wobei der Kolben (120) in der wenigstens einen ersten Schaltposition (1 ) und der wenigstens einen zweiten Schaltposition (2) ohne Zufuhr von Energie gehalten ist.

2. Schaltventil nach Anspruch 1 , wobei die Schalteinheit (10) ausgebildet ist, durch Einwirken eines in axialer Richtung (112) beweglichen Steuerstifts (12) den Kolben (120) von der wenigstens einen ersten Schaltposition (1 ) in die wenigstens eine zweite Schaltposition (2) und zurück zu bringen.

3. Schaltventil nach Anspruch 2, wobei der Steuerstift (12) mit einem Antrieb (14), insbesondere einem elektromagnetischen Antrieb (14), gekoppelt ist.

4. Schaltventil nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Schalteinheit (10) wenigstens umfasst

- einen Grundring (20), mit am Innenumfang abwechselnd angeordneten Führungsnuten (26) und Halterippen (24),

- einen Aktuator (40), welcher im Grundring (20) in axialer Richtung (112) in den Führungsnuten (26) geführt ist und mittels welchem der Kolben (120) in axialer Richtung (112) bewegbar ist und welcher in Umfangsrichtung (36) geneigte erste Steuerflächen (48) aufweist,

- einen Schaltring (60), welcher im Grundring (20) geführt und in axialer Richtung (112) bewegbar ist und in Umfangsrichtung (36) zu den ersten Steuerflächen (48) komplementäre zweite Steuerflächen (64) aufweist, die zum Kontaktieren der ersten Steuerflächen (48) vorgesehen sind,

- eine zweite Rückstellfeder (80), mittels welcher der Schaltring (60) an dem Aktuator (40) in axialer Richtung (112) abgestützt ist.

5. Schaltventil nach Anspruch 4, wobei bei Betätigung des Steuerstifts (12) eine gleichzeitige axiale und Rotationsbewegung des Aktuators (40) um die Längsachse (112) erfolgt, wodurch der Aktuator (40) aus den Führungsnuten (26) herausgehoben und in der wenigstens einen zweiten Schaltposition (2) durch an dem Grundring (20) angeordnete, sich in axialer Richtung (112) erstreckende Halterippen (24) gehalten ist.

6. Schaltventil nach Anspruch 4 oder 5, wobei die zweiten Steuerflächen (64) des Schaltrings (60) in der Umfangsrichtung (36) wenigstens abschnittsweise keilförmig ausgebildet sind.

7. Schaltventil nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Schaltring (60) radial abstehende Führungsnasen (68) aufweist, welche bestimmungsgemäß in die Führungsnuten (26) des Grundrings (20) eingreifen.

8. Schaltventil nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Halterippen (24) an ihrem axialen freien Ende (28) Rastflächen (30) aufweisen, in welchen der Aktuator (40) in der wenigstens einen zweiten Schaltposition (2) gehalten wird.

9. Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktuator (40) auf einem Umfang (54) in axialer Richtung (112) sich erstreckende Führungselemente (44) aufweist, welche bestimmungsgemäß in die Führungsnuten (26) des Grundrings (20) eingreifen.

10. Schaltventil nach Anspruch 9, wobei die Führungselemente (44) an ihren axialen freien Enden (46) die ersten Steuerflächen (48) aufweisen.

11. Schaltventil nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Rastflächen (30) in Umfangsrichtung (36) angeordnete Rastnasen (32) aufweisen, an welchen die Führungselemente (44) in der wenigstens einen zweiten Schaltposition (2) verrostet sind.

12. Schaltventil nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , wobei die Halterippen (24) an ihrem axialen freien Ende (28) in Umfangsrichtung (36) aneinander anschließende Rastflächen (30) aufweisen, welche in der axialen Richtung (112) auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind.

13. Schaltventil nach einem der Ansprüche 4 bis 12, wobei der Kolben (120) und der Aktuator (40) jeweils eine Bohrung (52, 126) zum Ausgleich eines Fluidvolumens bei einer Bewegung von Kolben (120) und Aktuator (40) aufweisen.

14. Schaltventil nach einem der Ansprüche 4 bis 13, wobei der Schaltring (60) eine Aufnahme (72) und/oder der Aktuator (40) einen inneren Abschnitt (50) zur Führung der zweiten Rückstellfeder (80) aufweist.

15. Schalteinheit (10) für ein Schaltventil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wenigstens umfassend

- einen Aktuator (40), welcher im Grundring (20) in axialer Richtung (112) in den Führungsnuten (26) geführt ist und mittels welchem ein Kolben (120) in axialer Richtung (112) bewegbar ist und welcher in Umfangsrichtung (36) geneigte erste Steuerflächen (48) aufweist,

- einen Schaltring (60), welcher im Grundring (20) geführt und in axialer Richtung (112) bewegbar ist und in Umfangsrichtung (36) zu den ersten Steuerflächen (48) komplementäre zweite Steuerflächen (64) aufweist, die zum Kontaktieren der ersten Steuerflächen (48) vorgesehen sind, - eine zweite Rückstellfeder (80), mittels welcher der Schaltring (60) an dem Aktuator (40) in axialer Richtung (112) abgestützt ist.