WO2010022868A1

WO2010022868A1 - Wegeventil

Info

Publication number: WO2010022868A1
Application number: PCT/EP2009/005935
Authority: WO
Inventors: Jürgen Grün
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2009-08-17
Publication date: 2010-03-04
Also published as: DE102008044790A1

Abstract

Wegeventil mit einem fest stehenden Kolben (17), in dem Druckmittelkanäle (15, 16, 66, 68) angeordnet sind, und einer auf dem Kolben geführten Schieberhülse (34), an deren Innenumfangswandung Steuerkanten ausgebildet sind, durch die verschiedene Verbindungen zwischen den Druckmittelkanälen gesteuert werden. Dabei ist die Schieberhülse gleichzeitig Anker einer Elektromagnetanordnung. Eine Polscheibe (38) und zumindest eine Spule (42, 44) und zumindest, ein Polstück (10) der Elektromagnetanordnung sind mittelbar oder unmittelbar am Kolben abgestützt.

Description

Robert Bosch GmbH 324309 DE - Wiesmann

Wegeventil

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Wegeventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Druckschrift EP 1 764 535 A2 zeigt ein derartiges Wegeventil, das einen fest stehenden im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Ventilkörper hat, in dem ver- schiedene Druckmittelkanäle verlaufen. Der Ventilkörper ist von einer Hülse umfasst, die axial auf dem Ventilkörper verschiebbar ist. Die Hülse hat an ihrer Innenumfangs- wandung Steuerkanten, mit denen die Verbindungen zwischen den Druckmittelkanälen gesteuert werden. Die Verschiebung der Hülse erfolgt durch einen Elektromagneten, der bei Bestromung gegen eine Federkraft wirkt, wobei die Hülse gleichzeitig als Anker dient.

Nachteilig an derartigen Wegeventilen ist ihr komplexer Aufbau, durch den das Ventil schwierig herstellbar und montierbar ist. Weiterhin ist die Beschränkung auf die Cartridge Bauweise nachteilig.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Wegeventil zu schaffen, das mit verringertem Fertigungsaufwand herstellbar ist und nicht auf die auf die Cartridge Bauweise beschränkt ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Wegeventil nach Patentanspruch 1.

Seite 1 von 22 Das erfindungsgemäße Wegeventil hat einen fest stehenden Kolben, in dem

Druckmittelkanäle angeordnet sind, und einen auf dem Kolben geführten Schieberhülse, an deren Innenumfangswandung Steuerkanten ausgebildet sind, die Verbindungen zwischen den Druckmittelkanälen steuern, wobei die Schieberhülse gleichzeitig Anker einer Elektromagnetanordnung ist. Eine Polscheibe und zumindest eine Spule und zumindest ein Polstück der Elektromagnetanordnung sind mittelbar oder unmittelbar am Kolben abgestützt. Durch die Schieberhülse, die gleichzeitig Anker eines Elektromagneten ist, wird die Teileanzahl des Wegeventils reduziert. Weiterhin ergibt sich eine kompakte Bauweise bei einfachem Aufbau und bei einfacher Montage durch Zusammenstecken. Weiterhin biete das erfindungsgemäße Wegeventil vielfältige Gestaltungs- und Kombinationsmöglichkeiten der Ventilanschlüsse.

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist die Elektromagnetanordnung von einem Doppelhubmagneten mit zwei Spulen gebildet, denen jeweils stirnseitig ein Polstück zugeordnet ist, und zwischen denen die Polscheibe angeordnet ist. Dadurch sind keine oder nur schwache Zentrierfedem nötig und das Wegeventil erreicht hohe Stellgeschwindigkeiten und hohe Stellkräfte. Weiterhin ist keine Kalibriervorrichtung für die Feder des Wegeventils gemäß dem Stand der Technik notwendig, wodurch an beiden stirnseitigen Endabschnitten des fest stehenden Kolbens Ventilanschlüsse angeordnet werden können.

Vorzugsweise stützen sich die Polscheibe und die beiden Spulen mittelbar über eine Gehäusehülse am Kolben ab, und die Gehäusehülse stützt sich über die beiden Polstücke am Kolben ab. Dadurch ist ein einfach durch zusammenstecken montierbares Wegeventil geschaffen, wobei die genannten Komponenten mit einer einzigen auf dem Kolben angeordneten Mutter verspannt werden können.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform umgreift die Polscheibe die Schieberhülse mittig, wenn die Schieberhülse in einer Mittelposition auf dem Koben positioniert ist. Dadurch lassen sich die Schieberhülse und die Polscheibe symmetrisch und mit ver- minderter Komplexität gestalten, wobei zwischen ihnen ein Luftspalt vorgesehen ist.

Seite 2 von 22 Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Wegeventils ist jeder Spule an ihrer

Innenseite eine nicht magnetische Trennhülse zugeordnet, in die je ein Endabschnitt der Schieberhülse eintaucht. Dadurch wird ein magnetischer Kurzschluss zwischen Polscheibe und Polstück vermieden.

Vorteilhafter Weise ist jede Trennhülse stirnseitig einerseits in der Polscheibe und anderseits im zugeordneten Polstück aufgenommen, wobei jede Trennhülse einen Axialvorsprung des zugeordneten Polstücks umfasst. Dadurch ist eine optimale Leitung des magnetischen Flusses gewährleistet.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wegeventils ist an jedem Endabschnitt der Schieberhülse eine Feder angeordnet, die sich am jeweils zugeordneten Polstück abstützt und die Schieberhülse in der Mittelposition vorspannt. Dadurch ist auch bei nicht bestromten Magneten eine definierte Grundstellung für die Schieberhülse auf dem Kolben geschaffen.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wegeventils sind jeweils die beiden Spulen, Polstücke, Trennhülsen und Federn gleichförmig ausgebildet, während die Schieberhülse, Polscheibe und Gehäusehülse spiegelsymmetrisch ausgebildet sind. Dadurch reduziert sich die Teilevielfalt und Teile- komplexität, wodurch der Fertigungsaufwand (Fehlergefahr) verringert wird.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung sind Schlitze und/oder Bohrungen in den Endabschnitten der Schieberhülse zur Vermeidung eines Druckaufbaus vorgesehen. Dadurch wird im Anlagebereich zwischen Schieberhülse und Kolben ein Gleitfilm ausgebildet, der die Reibung verringert.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung sind am Innenumfang der Polscheibe und/ oder am Außenumfang der Schieberhülse Längsnuten in Achsrichtung vorgesehen. Dadurch ist ein Druckmittelaustausch zwischen zwei Ankerräumen möglich, und es wird ein Druckaufbau, der der Bewegung des Ventilschiebers entgegen wirken könnte, in den beiden Ankerräumen verhindert. Weiterhin wird durch die Längsnuten ein Gleitfilm

Seite 3 von 22 zwischen der Schieberhülse und der Polscheibe ausgebildet, der ihre Reibung verringert.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung sind in den Polstücken und in der Polscheibe Schlitze und/oder Bohrungen zur Verhinderung von Wirbelströmen vorgesehen. Da- durch wird die Magnetkraft und somit die Schaltgeschwindigkeit erhöht.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist an einem stirnseitigen Endabschnitt des Kolbens ein Anschlussblock angeordnet, an dem Ventilanschlüsse angeordnet sind. Bei einem derartigen Anschlussblock können die Ventilanschlüsse an verschiedenen Seiten des Anschlussblocks in zahlreichen Varianten angeordnet werden, wodurch das erfindungsgemäße Wegeventil vielseitig einsetzbar ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Anschlussblocks sind die Ventilanschlüsse an einer den Anschlussblock begrenzenden Anschlussfläche angeordnet, wobei sich die Anschlussfläche parallel oder senkrecht zur Kolbenlängsachse erstreckt. Dadurch kann das Ventil je nach verfügbarem Bauraum senkrecht oder waagerecht angeordnet werden.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel des Anschlussblocks sind die Ventilan- Schlüsse an zwei den Anschlussblock begrenzenden Anschlussflächen angeordnet, wobei die Anschlussflächen einander gegenüber liegend angeordnet sind und sich jeweils parallel zur Kolbenlängsachse erstrecken. Dadurch ist eine Inline-Lösung geschaffen, die in die betroffenen Druckmittel-Leitungen eingebunden werden kann.

Wenn der Kolben mit dem Anschlussblock einstückig gebildet ist, ergeben sich

Vorteile durch dem Entfall der abzudichtenden Verbindung zwischen Kolben und Anschlussblock.

Bei einem Ausführungsbeispiel des Wegeventils ist an beiden stirnseitigen Endab- schnitten des Kolbens je ein Anschlussblock mit Ventilanschlüssen angeordnet, die

Seite 4 von 22 etwa parallel zur Kolbenlängsachse verlaufen. Dadurch ist eine weitere Inline-Lösung geschaffen, die in die betroffenen Druckmittel-Leitungen eingebunden werden kann.

Bei einem alternativ bevorzugten Ausfϋhrungsbeispiel des Wegeventils weist der Kolben einen axial verlängerten Kolbenabschnitt auf, wobei Anschlussbohrungen am Außenumfang des Kolbenabschnitts in Axialrichtung versetzt münden. Damit ist eine Lösung in Cartridge-Bauweise geschaffen.

Im Folgenden werden anhand der Figuren verschiede Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wegeventils in einer perspektivischen Ansicht;

Figur 2 zeigt das erste Ausführungsbeispiel des Wegeventils gemäß Figur 1 in einem seitlichen Schnitt;

Figur 3 zeigt das erste Ausführungsbeispiel des Wegeventils gemäß Figur 1 in einem Querschnitt;

Figur 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wegeventils in einer perspektivischen Ansicht;

Figur 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wegeventils in einer Draufsicht; und

Figur 6 zeigt das dritte Ausführungsbeispiel des Wegeventils gemäß Figur 5 in einem seitlichen Schnitt.

Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wegeventils

1 in einer perspektivischen Ansicht. Dabei handelt es sich um ein 4/3- Wegeventil, das im Wesentlichen aus einem Stellabschnitt 2 und einem Anschlussblock 4 besteht. Der

Seite 5 von 22 Anschlussblock 4 ist aus Metall gefertigt und hat im Wesentlichen die Form eines

Quaders, wobei an seiner (in Figur 1 ) oberen Außenfläche eine rechteckige Anschlussfläche 6 ausgebildet ist.

Im mittleren Bereich der Anschlussfläche 6 sind vier nach einem vorbestimmten Anschlussbild angeordnete Ventilanschlüsse A, B, P, T vorgesehen.

Der im Wesentlichen zylinderförmige Stellabschnitt 2 ist mit dem Anschlussblock 4 fest verbunden und hat eine Gehäusehülse 8 mit einer kreiszylinderförmigen äußeren Mantelfläche. An den beiden stirnseitigen Endabschnitten der Gehäusehülse 8 ist je- weils ein Polstück 10 angeordnet, von dem in Figur 1 jeweils eine schmale äußere kreiszylinderförmige Mantelfläche zu erkennen ist. Der Durchmesser des Polstücks 10 im Bereich der kreiszylinderförmigen Mantelfläche entspricht etwa dem der Gehäusehülse 8.

Am (in Figur 1 ) linken Endabschnitt des 4/3-Wegeventils 1 bzw. an seinem linken

Polstück 10 ist eine Sechskantmutter 12 angeordnet, die die beiden Polstücke 10 gegen den Anschlussblock 4 spannt, wobei sich die Gehäusehülse 8 auf in Figur 2 gezeigten Gehäusehülsenabschnitten 54 der Polstücke 10 abstützt.

Figur 2 zeigt das erste Ausführungsbeispiel des 4/3-Wegeventils 1 gemäß Figur 1 in einem seitlichen zentralen Schnitt.

Der Anschlussblock 4 weist im Innern vier Druckmittel-Kanäle auf, von denen gemäß Figur 2 nur die beiden Arbeitskanäle 15, 16 in der Schnittebene liegen.

Der im Wesentlichen quaderförmige Anschlussblock 4 ist mit einem Kolben 17 einstückig gebildet, der an der dem Stellabschnitt 2 zugewandten Seite des Anschlussblocks 4 angesetzt ist und sich (in Figur 2) nach links erstreckt. Der Kolben 17 hat etwa die äußere Form eines Kreiszylinders, und weist an seinem dem Anschlussblock 4 gegenüber liegenden Endabschnitt einen Gewindeabschnitt 14 auf, auf den die Sechskantmutter 12 aufgeschraubt ist.

Seite 6 von 22 An einer mittleren Position zwischen einer Innenflanke 18 der Mutter 12 und der Anlagefläche 20 des Anschlussblocks 4 sind am Kolben 17 drei Steuernuten 22a, 22b, 22c vorgesehen, deren Abstand untereinander etwa der Breite der Nuten 22a, 22b, 22c entspricht.

Innerhalb des Kolbens 17 verlaufen parallel zu der Mittelachse 24 vier gleichmäßig im Innern des Kolbens 24 verteilte Druckmittelkanäle, die jeweils einem Venttl- anschluss A, B, P, T (vgl. Figur 1 ) zugeordnet sind. Von den Druckmittelkanälen liegen nur die beiden Arbeitskanäle 15, 16 in der in Figur 2 dargestellten Schnittebene. Diese Arbeitskanäle 15, 16 erstrecken sich ausgehend von einem mittlem Bereich des Kolbens 17 (in Figur 2) nach rechts in den Anschlussblock 4, gehen dort jeweils in gekrümmte Abschnitte über und führen schließlich gradlinig (in Figur 2) nach oben zu den jeweiligen Arbeitsanschlüssen A, B.

In der Mitte der Figur 3 ist der im Querschnitt kreisförmige Kolben 17 dargestellt, in dessen Innern durch die Schnittebene neben dem Arbeitskanal 16 auch die beiden Kanäle 66, 68 verlaufen.

Mit Bezug zu Figur 2 ist zwischen den beiden Steuernuten 22a und 22b eine radiale Querbohrung 30 im Kolben 17 vorgesehen, die den Arbeitskanal 16 mit der äußeren Mantelfläche des Kolbens 17 verbindet. Auf prinzipiell vergleichbare Weise ist der in Figur 2 obere Arbeitskanal 15 über eine radiale Querbohrung 32 mit der äußeren Mantelfläche des Kolben 17 verbunden, wobei diese Querbohrung 32 zwischen der Steuernut 22b und der Steuernut 22c angeordnet ist.

In Figur 3 ist gezeigt, dass der Kanal 66 über jeweils eine nicht gezeigte radiale Querbohrung die beiden Nuten 22a und 22c mit dem Ventilanschluss T des Anschlussblocks 4 verbindet, während der Kanal 68 über die radiale Querbohrung 70 die umlaufende Nut 22b des Kolbens 17 mit dem Ventilanschluss P des Anschlussblocks 4 verbindet.

Seite 7 von 22 Wieder mit Bezug zu Figur 2 ist an einer mittleren Stelle entlang der Kolbenlängsachse 24 zwischen der Innenflanke 18 der Mutter 12 einerseits und der Anlagefläche 20 des Anschlussblocks 4 andererseits ist eine Schieberhülse 34 auf der Außenwandung des Kolbens 17 gleitend geführt, wobei die Schieberhülse 34 eine ausreichende Länge aufweist, um die drei Steuernuten 22a, 22b, 22c des Kolbens 17 zu überdecken.

An der Innenumfangswandung der Schieberhülse 34 sind drei Steuernuten 36a, 36b, 36c ausgebildet, die etwa gleich groß wie die Steuernuten 22a, 22b, 22c sind und einen etwa gleich großen Abstand zueinander aufweisen.

In der in Figur 2 gezeigten Mittelposition der Schieberhülse 34 verschließt ein Steg zwischen der Nut 36b und 36c die Querbohrung 32 während ein Steg zwischen den Nuten 36a und 36b die Querbohrung 30 verschließt.

Weiterhin verbinden ein (in Figur 3 gezeigter) Kanal 68 und eine (in Figur 3 gezeigte) radiale Querbohrung 70 den Ventilanschluss in der gezeigten Mittelstellung der Schieberhülse 34 mit der mittleren kolbenseitigen Steuernut 22b. Außerdem verbindet ein (in Figur 3 gezeigter) Kanal 66 und zwei (nicht gezeigte) radiale Querbohrungen den Ventilanschluss T mit den beiden kolbenseitigen Steuernuten 22a und 22c.

In einer mittleren Position zwischen der Innenflanke 18 der Mutter 12 und der Anlagefläche 20 des Anschlussblocks 4 bzw. in einer Mittelposition am Außenumfang der Schieberhülse 34 ist eine Polscheibe 38 angeordnet, die aus magnetisierbarem Material besteht. Sie hat die Form eines Rings mit im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt, wobei an den beiden Flanken jeweils eine umlaufende Nut 40 vorgesehen ist. Die Innenumfangswandung der Polscheibe 38 liegt mit Gleitpassung an einem mittleren Abschnitt der Außenumfangswandung der Schieberhülse 34 an.

Weiterhin hat der Stellabschnitt 2 zwei Spulenwicklungen 42 eines Doppelhubmagneten, wobei die Spulenwicklungen 42 jeweils auf einem Spulenträger 44 aufge-

Seite 8 von 22 wickelt sind. Jeder Spulenträger 44 hat einen kreiszylinderförmigen Hauptabschnitt, der sich in axialer Richtung entlang der Mittelachse 24 des Kolbens erstreckt und zwei scheibenförmige Flankenabschnitte, die senkrecht dazu stehen.

Die beiden Spulenträger 44 liegen seitlich mit einem ihre scheibenförmigen Flankenabschήitte jeweils an einer Flanke der Polscheibe 38 an.

Mit ihrer Innenumfangswandung liegen die Spulenträger 44 jeweils an einer hohl- zylinderförmigen nicht magnetischen Trennhülse 46 an, deren Länge entlang der Mittelachse 24 etwas größer ist als die der Spulenträger 44, so dass jeweils ein stirnseitiger Endabschnitt jeder Trennhülse 46 in eine der Nuten 40 der Polscheibe 38 eintaucht. An seinem jeweils anderen äußeren stirnseitigen Endabschnitt umfasst jede Trennhülse 46 einen kreiszylinderförmigen Trennhülsenabschnitt 50 der jeweiligen Polscheibe 10.

Somit tragen die Polstücke 10 und die Polscheibe 38 die Spulenträger 44.

An einer Außenumfangswandung der Polscheibe 38 und der Spulenwicklungen 42 ist als Abdeckung die Gehäusehülse 8 angeordnet, die ebenfalls in einer Mittelposition zwischen der Innenflanke 18 der Sechskantmutter 12 einerseits und der An- lagefläche 20 des Anschlussblocks 4 angeordnet ist. Die Gehäusehülse 8 erstreckt sich dabei über eine Länge, die annähernd dem Abstand zwischen der Innenflanke 18 und der Anlagefläche 20 entspricht.

Die Gehäusehülse 8 umfasst an ihren beiden äußeren stirnseitigen Endab- schnitten einen kreiszylinderförmigen Gehäusehülsenabschnitt 54 der jeweiligen Polscheibe 10, wobei die Gehäusehülsenabschnitte 54 eine größeren Durchmesser haben, als die Trennhülsenabschnitte 50.

Ein Außenabschnitt 56 jedes Polstücks 10 hat den gleichen Durchmesser, wie die Außenumfangswandung der Gehäusehülse 8, der Gehäusehülsenabschnitt 54 hat den gleichen Durchmesser, wie die Innenumfangswandung der Gehäusehülse 8 und der

Seite 9 von 22 Trennhülsenabschnitt 56 jedes Polstücks 10 hat den gleichen Durchmesser wie die Innenumfangswandung der Trennhülse 46.

Jedes Polstück 10 hat weiterhin eine im Wesentlichen kreiszylinderförmige Innenumfangswandung, mit der das Polstück 10 den Kolben 17 umfasst.

An den Trennhülsenabschnitt 50 des Polstücks 10 schließt sich ein Kegelstumpfabschnitt 58 an, der sich unter geradliniger Durchmesserverringerung zum jeweiligen stirnseitigen Endabschnitt der Schieberhülse 34 erstreckt.

An dem stirnseitigen Endabschnitt des Kegelstumpfabschnitts 58 bzw. des Polstücks 10 ist eine umlaufende Ausnehmung 59 vorgesehen, in die der jeweilige stirnseitige Endabschnitt der Schieberhülse 34 eintauchen kann.

Jeder stirnseitige Endabschnitt der Schieberhülse 34 weist drei am Umfang gleichmäßig verteilte Schlitznuten 60 auf, von denen in Figur 2 jeweils nur die obere Schlitznut 60 dargestellt ist.

Weiterhin ist der Stellabschnitt 2 des Wegeventils 1 zur Abdichtung mit O-Ringen 61 , 62, 64 versehen. Ein O-Ring 61 ist in einer entsprechenden Nut an der Innenumfangswandung jedes Polstücks 10 angeordnet und dichtet das entsprechende Polstück 10 gegen den Kolben 17 ab. Ein O-Ring 62 ist in einer entsprechenden Nut am Trennhülsenabschnitt 56 jedes Polstücks 10 angeordnet und dichtet das Polstück 10 gegen die entsprechende Trennhülse 46 ab. Ein O-Ring 64 ist in jeder Nut 40 in den beiden Flanken der Polscheibe 38 angeordnet und dichtet diese gegen die jeweilige Trennhülse 46 ab.

Bei der Montage des erfindungsgemäßen 4/3-Wegeventils 1 wird zunächst das erste Polstück 10, die erste Trennhülse 46 und der erste Spulenträger 44 mit der Spulenwicklung 42 auf den Kolben 17 (in Figur 2) nach rechts aufgeschoben. Daraufhin kann die Schieberhülse 34, die Polscheibe 38 und die Gehäusehülse 8 aufgeschoben

Seite 10 von 22 werden, und schließlich werden die zweite Trennhϋlse 46 mit dem Spulenträger 44 gefolgt vom zweiten abschließenden Polstück 10 montiert.

Schließlich werden die genannten Teile bzw. insbesondere die beiden Polstücke 10 mit den beiden Spulenträgern 44 und mit der Polscheibe 38 durch die Sechskant- mutter 12 gegen den Änschlussblock 4 axial verspannt.

So ergibt sich eine sehr einfache Montage des erfindungsgemäßen Wegeventils 1 mit einfach aufgebauten Teilen, die alle vom Kolben 17 getragen werden.

Figur 3 zeigt das erste Ausführungsbeispiel des Wegeventils gemäß Figur 1 und

Figur 2 in einem Querschnitt, der entlang der Linie A-A in Figur 2 verläuft.

In der Mitte der Figur 3 ist der im Querschnitt kreisförmige Kolben 17 dargestellt, in dessen Innern neben dem Arbeitskanal 16 auch die beiden Kanäle 66, 68 durch die Schnittebene verlaufen. Kanal 66 verbindet über jeweils eine nicht gezeigte radiale

Querbohrung die beiden Nuten 22a und 22c mit dem Ventilanschluss T des Anschlussblocks 4, während Kanal 68 über die radiale Querbohrung 70 die umlaufende Nut 22b des Kolbens 17 mit dem Ventilanschluss P des Anschlussblocks 4 verbindet.

Wie in Figur 3 dargestellt hat die Polscheibe 38 an ihrer Innenumfangswandung acht gleichmäßig verteilte Längsnuten 74, über die zwei Ankerräume 76 (vgl. Figur 2) miteinander verbunden sind. Weiterhin hat die Polscheibe 38 an ihrer Außenumfangs- wandung vier gleichmäßig verteilte Leitnuten 78, die zur Vermeidung von Wirbelströmen in der Polscheibe 38 dienen.

Im Folgenden wird die Funktion des erfindungsgemäßen 4/3-Wegeventils 1 beschrieben.

In der in Figur 2 gezeigten Mittelstellung der Schieberhülse 34 sind alle vier Ventil- anschlüsse A, B, P, T gegen einander abgesperrt, da die mit dem Ventilanschluss B verbundene Bohrung 32 und die mit dem Ventilanschluss A verbundene Bohrung 30

Seite 11 von 22 von der Schieberhülse 34 abgedeckt sind, während der Ventilanschluss P über die Bohrung 70 (vgl. Figur 3) mit den Nuten 22b bzw. 36b verbunden ist, und der Ventilanschluss T über zwei nicht gezeigte Bohrungen mit den beiden Nuten 22a bzw. 36a und 22c bzw. 36c verbunden ist. Da die drei Nuten 22a, 22b, 22c bzw. 36a, 36b, 36c jeweils durch Stege von einander getrennt sind, sind in der in Figur 2 gezeigten Mittelstellung der Schieberhülse 34 alle vier Ventilanschlüsse A, B, P, T gegen einander abgesperrt.

Die vier Ventilanschlüsse A, B, P, T des Wegeventils lassen sich über ein axiales Verschieben der Schieberhülse 34 aus der Mittelstellung entlang dem Außenumfang des Kolbens 17 miteinander verbinden. Bei einem Verschieben der Schieberhülse 34 (in Figur 2) z.B. nach links wird der Anschluss P über die Nut 22b und eine Steuerkante der Nut 36b über die Querbohrung 30 mit dem Arbeitsanschluss A verbunden, während der Ventilanschluss B über die Bohrung 32 und über eine Steuerkante der Nut 36c mit dem Ventilanschluss T verbunden wird.

Das Verschieben der Schieberhülse 34 geschieht über Magnetkräfte, die durch geeignetes Bestromen der beiden Spulenwicklungen 42 erzeugt werden. Dabei kann jede Spulenwicklung 42 einen Magnetfluss entweder durch das zugeordnete Polstück 10, den zugeordneten Abschnitt der Schieberhülse 34 und durch die Polscheibe 38 hindurch zurück durch die Gehäusehülse 8 oder umgekehrt erzeugen. Dabei wird der Magnetfluss um die zugeordnete nicht leitende Trennhülse 46 herumgeführt. Gleichzeitig werden durch die Leitnuten 78 (vgl. Figur 3) Wirbelströme in der Polscheibe 38 verhindert. Gleiches gilt für die Polscheiben 10, wobei deren Leitnuten nicht dargestellt sind.

Durch Bestromen der Spulenwicklung 42 wird also eine Verschiebekraft zwischen dem zugeordneten Polstück 10 und der zugeordneten Stirnseite der Schieberhülse 34 erzeugt. Insbesondere wird die Schieberhülse 38 durch die jeweilige Spule 42, 44 durch eine anziehende Kraft so bewegt, dass der axiale 'Luftspalt geschlossen wird und die Schieberhülse 38 in die Ausnehmung 59 eintaucht und so auf des Stirnseite der PoI- Stücks 10 aufläuft.

Seite 12 von 22 Dabei kann ein eventueller Staudruck zwischen den beiden Teilen durch die drei am Umfang verteilten Schlitznuten 60 der Schieberhülse 34 zum zugeordneten Ankerraum 76 entlastet werden. Die beiden Ankerräume 76 wiederum stehen über die acht Längsnuten 74 der Polscheibe 38 miteinander im Druckausgleich.

Bei dem erfindungsgemäßen Wegeventil 1 stellt die Schieberhülse 34 gleichzeitig den Anker zu den beiden Spulen 42, 44 dar. Dadurch entfällt ein Verbinden von z. B. Schieberkolben und Anker, wodurch sich der Fertigungsaufwand des Wegeventils 1 reduziert.

Die Polstücke 10, die Spulen 42, 44 und die Trennhülse 46 stellen jeweils zwei gleiche Teile dar, während die Schieberhülse 34, die Polscheibe 38 und die Gehäusehülse 8 symmetrisch aufgebaut sind, wodurch sich der Fertigungsaufwand des erfindungsgemäßen Wegventils 1 weiter verringert.

Die oben beschriebene Montage des Wegeventils 1 mit abschließendem Verspannen aller Teile des Stellabschnitts 2 über eine einzige Sechskantmutter 12 vereinfacht die Fertigung des erfindungsgemäßen Wegeventils 1 zusätzlich.

Figur 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen 4/3- Wegeventils 101 in Cartridge-Bauweise. Dabei entspricht der (in Figur 4) linke Stellabschnitt 2 dem Stellabschnitt 2 des ersten Ausführungsbeispiels, während die vier Ventilanschlüsse am Außenumfang bzw. an der (in Figur 4) rechten Stirnseite eines Kolbenabschnitts 104 angeordnet sind. Die Ventilanschlüsse sind an verschiedenen Stellen entlang einer Längsachse 106 des Kolbenabschnitts 104 und zusätzlich an ver- schiedenen Stellen des Umfangs des Kolbenabschnitts 104 angeordnet, so dass in Figur 4 nur der Arbeitsanschluss B des Wegeventils 101 dargestellt ist.

Bei der Montage des erfindungsgemäßen Wegeventils 101 wird der Kolbenabschnitt 104 in eine Gehäusebohrung eingesetzt und über einen Gewindeabschnitt 108 mit einer (nicht gezeigten) zu steuernden hydraulischen Vorrichtung verschraubt.

Seite 13 von 22 Die Teile des Stellabschnitts 2 werden über die Sechskantmutter 12, die auf einen

Gewindeabschnitt 114 aufgeschraubt ist, gegen den Gewindeabschnitt 108 verspannt, wobei ein Gewindeabschnitt 114 über einen im Innern des Stellabschnitts 2 angeordneten (nicht dargestellten) Kolben einstückig im dem Kolbenabschnitt 104 verbunden ist.

Figur 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen 4/3-Wege- ventils 201 in einer Draufsicht. Das Wegeventil 201 hat wie die vorhergehenden Ausführungsbeispiele vier Ventilanschlüsse A, B, P und T, die auf die gleiche Weise wie die anderen Ausführungsbeispiele geschaltet werden, wobei die Erfindung nicht auf diese Schaltung beschränkt ist.

Bei dieser Inline-Variante des Wegeventils 201 wird ein Stellabschnitt 2, der weitgehend dem des ersten Ausführungsbeispiels gemäß Figur 2 und dem des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß Figur 4 entspricht, zwischen zwei Anschlussblöcken 204a, 204b angeordnet. Vier Schrauben 212, von denen in Figur 5 nur die beiden oberen zu sehen sind, sind jeweils in ein Durchgangsloch des Anschlussblocks 204b eingesetzt, verlaufen entlang des Gehäusehülse 8 und greifen jeweils mit einem Gewinde in eine Gewindebohrung des Anschlussblocks 204a ein. Über die vier Schrauben 212 wird der Stellabschnitt 2 zwischen den beiden Anschlussblöcken 204a, 204b eingespannt.

An der dem Stellabschnitt 2 abgewandten Stirnflächen der Anschlussblöcke 204a, 204b sind jeweils zwei der insgesamt vier Ventilanschlüsse A, B, P T angeordnet, wobei die beiden Arbeitsanschlüsse A und B (in Figur 5) unten und die beiden Anschlüsse P und T (in Figur 5) oben angeordnet sind.

Figur 6 zeigt einen Längsschnitt durch das dritte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen 4/3-Wegeventils 201 gemäß Figur 5, wobei der Schnitt entlang der abgewinkelten Schnittlinie A-A (vgl. Figur 5) verläuft.

Der Stellabschnitt 2 mit der Gehäusehülse 8, den beiden Polstücken 10, der

Schieberhülse 34, der Polscheibe 38, den beiden Spulenträgern 44 mit den beiden

Seite 14 von 22 Spulenwicklungen 42, und mit den beiden Trennhülsen 46 entspricht dem Stellabschnitt 2 des ersten Ausführungsbeispiels gemäß Figur 2.

Ein Kolben 217 ist einstückig mit dem (in Figur 6) oben angeordneten Anschlussblock 204a gebildet, während der untere Anschlussblock 204b auf den gegenüber liegenden Endabschnitt des Kolbens 217 aufgesetzt und mit einem O-Ring 218 abgedichtet ist.

Im Inneren des Kolbens 217 sind zwei Kanäle angeordnet, die von einer mittleren Position (in Figur 6) nach oben verlaufen, und von denen nur der Kanal 266 dargestellt ist, der die beiden Nuten 222a und 222c des Kolbens 217 mit dem Ventilanschluss T verbindet.

Weiterhin sind im Innern des Kolbens 217 zwei Arbeitskanäle angeordnet, die jeweils von einer mittleren Position (in Figur 6) nach unten verlaufen, und von denen nur der Arbeitskanal 216 dargestellt ist, der einen Steg zwischen den Nuten 222a und 222b des Kolbens 217 mit dem Arbeitsanschluss A verbindet.

Die Funktion des 4/3-Wegeventils 201 entspricht somit der Funktion des 4/3- Wegeventils 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei die Ventilanschlüsse A, B, P, T stirnseitig angeordnet sind, und somit eine Inline-Variante des Wegeventils geschaffen ist.

Mit anderen Steuernuten am Kolben und an der Schieberhülse und mit anderen Kanälen im Kolben können auch andere erfindungsgemäße Ventiltypen realisiert werden, als das gezeigte 4/3-Wegeventil.

Offenbart ist ein Wegeventil mit einem fest stehenden Kolben, in dem Druckmittelkanäle angeordnet sind, und einer auf dem Kolben geführten Schieberhülse, an deren Innenumfangswandung Steuerkanten ausgebildet sind, durch die verschiedene Ver- bindungen zwischen den Druckmittelkanälen gesteuert werden. Dabei ist die Schieberhülse gleichzeitig Anker einer Elektromagnetanordnung. Eine Polscheibe und zu-

Seite 15 von 22 mindest eine Spule und zumindest ein Polstück der Elektromagnetanordnung sind mittelbar oder unmittelbar am Kolben abgestützt.

Seite 16 von 22 Bezuqszeichenliste

1 ; 101 ; 201 4/3-Wegeventil

2 Stellabschnitt

4; 204a, 204b Anschlussblock

6 Anschlussfläche

8 Gehäusehülse

10 Polstück

12 Sechskantmutter

14; 114 Gewindeabschnitt

15, 16; 216 Arbeitskanal

17; 217 Kolben

18 Innenflanke

20 Anlagefläche

22a, 22b, 22c Steuemut

24; 124 Mittelachse

30; 32 Querbohrung

34 Schieberhülse

36a, 36b, 36c Steuernut

38 Polscheibe

40 Nut

42 Spulenwicklung

44 Spulenträger

46 Trennhülse

50 Trennhülsenabschnitt

54 Gehäusehülsenabschnitt

56 Außenabschnitt

58 Kegelstumpfabschnitt

59 Ausnehmung

60 Schlitznut

61 , 62, 64 O-Ring

66, 68; 266 Kanal

Seite 17 von 22 70 Querbohrung

74 Längsnut

76 Ankerraum

78 Leitnut

104 Kolbenabschnitt

10 108 Gewindeabschnitt

212 Schraube

218 O-Ring

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Claims

Ansprüche

1. Wegeventil mit einem fest stehenden Kolben (17; 217), in dem Druckmittelkanäle (15, 16, 66, 68; 216, 266) angeordnet sind, und einer auf dem Kolben (17; 217) geführten Schieberhülse (34), an deren Innenumfangswandung Steuerkanten ausge- bildet sind, die Verbindungen zwischen den Druckmittelkanälen (15, 16, 66, 68; 216, 266) steuern, wobei die Schieberhülse (34) gleichzeitig Anker einer Elektromagnetanordnung ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Polscheibe (38) und zumindest eine Spule (42, 44) und zumindest ein Polstück (10) mittelbar oder unmittelbar am Kolben (17; 217) abgestützt sind.

2. Wegeventil nach Anspruch 1 , wobei die Elektromagnetanordnung von einem Doppelhubmagneten mit zwei Spulen (42, 44) gebildet ist, denen jeweils stirnseitig ein Polstück (10) zugeordnet ist, und zwischen denen die Polscheibe (38) angeordnet ist.

3. Wegeventil nach Anspruch 2, wobei die Polscheibe (38) und die beiden Spulen (42, 44) sich über eine Gehäusehülse (8) und diese sich über die beiden Polstücke (10) am Kolben (17; 217) abstützen.

4. Wegeventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die PoI- Scheibe (38) die Schieberhülse (34) in einer Mittelposition mittig umgreift.

5. Wegeventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei jeder Spule (42, 44) an ihrer Innenseite eine Trennhülse (46) zugeordnet ist, in die je ein Endabschnitt der Schieberhülse (34) eintaucht.

6. Wegeventil nach Anspruch 5, wobei jede Trennhülse (46) stirnseitig einerseits im zugeordneten Polstück (10) und anderseits in der Polscheibe (38) aufgenommen ist, wobei jede Trennhülse (46) einen Axialvorsprung (50) des zugeordneten Polstücks (10) umfasst.

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7. Wegeventil nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei an jedem Endabschnitt der Schieberhülse (34) eine Feder angeordnet ist, die sich am jeweils zugeordneten Polstück (10) abstützt und die Schieberhülse (34) in der Mittelposition vorspannt.

8. Wegeventil nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei jeweils die beiden Spulen (42, 44), Polstücke (10), Trennhülsen (46) und Federn gleich ausgebildet sind, während die Schieberhülse (34), Polscheibe (38) und Gehäusehülse (8) spiegelsymmetrisch ausgebildet sind.

9. Wegeventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei zur Ver- meidung eines Druckaufbaus im Anlagebereich zwischen der Schieberhülse (34) und dem Kolben (17; 217) Schlitze (60) und/oder Bohrungen in den Endabschnitten der Schieberhülse (34) vorgesehen sind.

10. Wegeventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei am Innen- umfang der Polscheibe (38) und/oder am Außenumfang der Schieberhülse (34) Längsnuten (74) vorgesehen sind.

11. Wegeventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei in den Polstücken (10) und in der Polscheibe (38) Schlitze (78) und/oder Bohrungen zur Ver- hinderung von Wirbelströmen vorgesehen sind.

12. Wegeventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei an einem stirnseitigen Endabschnitt des Kolbens (17; 217) ein Anschlussblock (4; 204a, 204b) angeordnet ist, an dem Ventilanschfüsse ausgebildet sind.

13. Wegeventil nach Anspruch 12, wobei die Ventilanschlüsse an einer den Anschlussblock (4) begrenzenden Anschlussfläche (6) ausgebildet sind, wobei sich die Anschlussfläche (6) parallel oder senkrecht zur Kolbenlängsachse (24) erstreckt.

14. Wegeventil nach Anspruch 12, wobei die Ventilanschlüsse an zwei den Anschlussblock begrenzenden Anschlussflächen angeordnet sind, wobei die Anschluss¬

seite 20 von 22 flächen einander gegenüber liegend angeordnet sind und sich jeweils parallel zur Kolbenlängsachse erstrecken.

15. Wegeventil nach einem der Ansprüche 13 bis 14, wobei der Kolben (17; 217) mit dem Anschlussblock (4; 204a) einstückig gebildet ist.

16. Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei an beiden stirnseitigen Endabschnitten des Kolbens (217) je ein Anschlussblock (204a, 204b) mit Ventilanschlüssen angeordnet ist, die etwa parallel zur Kolbenlängsachse verlaufen.

17. Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Kolben einen axial verlängerten Kolbenabschnitt (104) aufweist, und Anschlussbohrungen am Außenumfang des Kolbenabschnitts (104) in Axialrichtung der Kolbenlängsachse (124) versetzt münden.

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