DE69808032T2

DE69808032T2 - Magnetvorgesteuertes Umschaltventil mit drei Schaltstellungen

Info

Publication number: DE69808032T2
Application number: DE69808032T
Authority: DE
Inventors: Takashi Tsukuba-gun Akimoto
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 1997-12-16
Filing date: 1998-12-11
Publication date: 2009-09-24
Anticipated expiration: 2018-12-12
Also published as: US5992460A; CN1092297C; DE69808032D1; KR100286705B1; TW369100U; EP0926354A2; EP0926354A3; JP3959565B2; KR19990063093A; EP0926354B1; JPH11182728A; CN1221084A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein vorgesteuertes Dreistellungsmagnetumschaltventil, bei dem mit Hilfe eines Magnetvorsteuerventils ein Schieber zwischen drei Schaltstellungen hin- und hergestellt wird.
Ein herkömmliches Dreistellungsumschaltventil ist im Allgemeinen als ein Ventil mit Federrückstellung in die Mittelstellung ausgelegt, das mit mindestens einer Rückstellfeder versehen ist, von der ein Schieber in der Mittelstellung gehalten wird. Wie schematisch in 4 gezeigt ist, sind Rückstellfedern 3a und 3b in Betätigungskammern 2a und 2b komprimiert, die an den beiden Seiten eines Schiebers 1 angeordnet sind, so dass, wenn der Schieber 1 stillsteht, die Federn 3a und 3b den Schieber 1 in einer Mittelstellung halten. Wenn ein Vorsteuerventil 4 bewirkt, dass den zwei Betätigungskammern 2a und 2b ein Vorsteuermedium zugeführt bzw. aus diesen abgegeben wird, so wird der Schieber 1 in Querrichtung bewegt, wie der Figur zu entnehmen ist, während die Rückstellfeder in der Betätigungskammer auf der Austrittsseite komprimiert wird.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist das herkömmliche Dreistellungsumschaltventil so ausgelegt, dass der Schieber mit Hilfe von an den beiden Seiten eingesetzten Rückstellfedern in Mittelstellung gehalten wird. Wird der Schieber in eine Stellung bewegt, so wird demzufolge eine der Rückstellfedern komprimiert, so dass die Druckkraft als eine Rückstellkraft wirkt. Um den Schieber zuverlässig gegen die Kraft der komprimierten Rückstellfeder zu bewegen, muss ein Vorsteuermedium mit entsprechend hohem Druck zugeführt werden, wodurch der minimale Arbeitsdruck des Schiebers erhöht wird, was zu einer Verringerung des Arbeitsdruckbereichs des Mediums führt. Zudem wächst die Rückstellkraft der Rückstellfeder in dem Maße, wie die mit dem Umschaltprozess des Schiebers verbundene Kompression zunimmt, so dass der Umschaltprozess leicht instabil wird.
Obwohl durch den Einsatz von Rückstellfedern mit kleineren Federkräften die Nutzung eines Versteuermediums mit entsprechend niedrigerem Druck möglich wird, kann der Schieber auf Grund einer geringeren Federkraft leichter auf das Arbeits- oder Vorsteuermedium reagieren, wodurch der Prozess der Rückstellung und des Haltens in Mittelstellung instabil wird.
In der Patentschrift US-A-4319609 wird eine hydraulische Stelleinheit mit digitaler Eingabe beschrieben, zu der ein verstellbares Ausgangsglied mit Federrückstellung in die Mittelstellung gehört, das unter Einwirkung einander entgegenwirkender hydraulischer Elemente, die ihrerseits durch Binärsteuerelemente gesteuert werden, in verschiedene Arbeitsstellungen bewegt werden kann, und um für das verstellbare Ausgangsglied zwei zusätzliche Arbeitsstellungen zu schaffen, sieht die Erfindung vor, dass jedes der Betätigungselemente mit zwei aktiven Flächen (s₁, s'₁; s₂, s'₂), die nacheinander auf das Ausgangsglied einwirken, und den Elementen (EV₁, EV₂) ausgeführt wird, während die andere Fläche, ausgelöst durch das zusätzlich vorgesehene Steuerelement, erst dann zur Wirkung kommt, wenn das Ausgangsglied bereits einen ersten Bewegungsschritt in die erforderliche Richtung ausgeführt hat, wobei die Anwendung insbesondere zur Steuerung von doppeltwirkenden hydraulischen Stellgliedern mit zwei Bewegungsschritten in jede Richtung vorgesehen ist.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein vorgesteuertes Dreistellungsmagnetumschaltventil bereitzustellen, bei dem während der Zufuhr eines Mediums mit einem Druck, der innerhalb eines Arbeitsdruckbereichs liegt, der Druck des Vorsteuermediums einen Schieber in einer Mittelstellung hält, so dass der Schieber ohne Einwirkung der Rückwirkungskraft von einer der Rückstellfedern verstellt werden kann.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Dreistellungsumschaltventil zur Verfügung, das einen Ventilinnenraum aufweist, in den ein Schieber eingesetzt ist. Auf beiden Seiten des Ventilinnenraums sind jeweils eine Betätigungskammer, in die und aus denen ein Vorsteuermedium zugeführt bzw. abgeleitet wird, um den Schieber zu betätigen, und jeweils eine Kolbenkammer vorgesehen, die einen kleineren Durchmesser als die Betätigungskammer hat und in die kontinuierlich ein Vorsteuermedium geleitet wird, wobei die Kammern unmittelbar nebeneinander angeordnet sind. Zwischen dem Schieber und einem jeweils in die Kolbenkammer eingesetzten Kolben ist ein Verbindungselement vorgesehen, und zwischen dem Verbindungselement und dem Kolben ist eine Rückstellfeder angeordnet. Die Druckkraft der Rückstellfeder wird so eingestellt, dass sie kleiner als oder gleich dem Wert des Vorsteuermediumdrucks ist, die den Kolben bewegt.
Bei einem Dreistellungsumschaltventil mit diesem Aufbau werden die Kolben, während dem Umschaltventil ein Druckmedium zugeführt wird, durch die Kraft des kontinuierlich in die Kolbenkammern geleiteten Vorsteuermediums in Richtung der Verbindungselemente gedrückt, so dass die Rückstellfedern komprimiert werden. In dieser Phase liegen die Kolben an den Verbindungselementen an und drücken von beiden Seiten über die Verbindungselemente auf den Schieber, so dass sie den Schieber in seiner Mittelstellung halten. Die Rückstellfedern werden vollständig komprimiert und erfüllen dabei nicht die Aufgabe, den Schieber in Mittelstellung zu halten, so dass der Schieber allein durch die Arbeitskraft des Vorsteuermediums in seiner Stellung gehalten wird.
Wird von einem Vorsteuerventil einer der Betätigungskammern ein Vorsteuermedium zugeführt, so ist die Kraft des Vorsteuermediums, die auf den Schieber auf der Seite der Betätigungskammer einwirkt, größer als die auf der entgegengesetzten Seite wirkende Kolbenkraft, da die Betätigungskammer einen größeren Durchmesser als die Kolbenkammer hat. Zum Zu- und Abschalten der Kanäle bewegt sich der Schieber in eine Richtung, während er dabei den Kolben über das Verbindungselement rückwärts bewegt. Der Kolben liegt weiterhin an dem Verbindungselement an, wodurch verhindert wird, dass die Kraft der zwischen dem Kolben und dem Verbindungselement eingesetzten Rückstellfeder auf den Schieber wirkt.
Wird das Vorsteuermedium aus der Betätigungskammer abgegeben, bewirkt der Kolben, der rückwärts bewegt wurde, die Rückstellung des Schiebers in die Mittelstellung.
Wird dem Umschaltventil kein Druckmedium oder Druckmedium mit einem Druck unter dem Arbeitsdruck zugeführt, schiebt die Federkraft der Rückstellfedern beide Kolben nach hinten, vom Verbindungselement weg zur anderen Seite der Kolbenkammer, während der Schieber in der Mittelstellung gehalten wird.
Entsprechend einer speziellen Ausführungsform sind beide Betätigungskammern an den beiden Seiten des Ventilinnenraums so ausgebildet, dass sie an die Seitenfläche des Schiebers angrenzen, die als eine Druck aufnehmende Fläche dient, und beide Kolbenkammern auf der Außenseite der Betätigungskammern ausgebildet, wobei eine als Auflage dienende Trennwand zwischen ihnen vorgesehen ist. Das Verbindungselement ist so angeordnet, dass es durch die Trennwand hindurchgeführt ist, so dass seine Enden jeweils in die Kolben und die Betätigungskammern hervorstehen und ein Flanschabschnitt an der Seite der Kolbenkammer eines jeden Verbindungselements so ausgebildet ist, dass er an der Trennwand anliegt, so dass, wenn der Kolben auf das Verbindungselement drückt, der Flanschabschnitt an der Trennwand anliegt und dadurch der Schieber in der Mittelstellung gehalten wird.
Jeder Kolben und jedes Verbindungselement ist zur Stabilsierung der Gleitbewegung des Kolbens jeweils mit einem Führungszapfen bzw. einer Führungsöffnung versehen.
Das Ventilgehäuse des Umschaltventils kann mit einem Fremdsteueranschluss für die Zufuhr eines Vorsteuermediums in ein Ventilgehäuse von außen ausgeführt sein, so dass mit Hilfe einer Vorsteuerkanalumschalteinrichtung der Fremdsteueranschluss oder ein Zulaufanschluss wahlweise mit den Betätigungskammern und den Kolbenkammern verbunden werden kann.
In diesem Falle können zu den Bestandteilen der Vorsteuerkanalumschalteinrichtung eine an einer Aufnahmefläche des Ventilgehäuses verschiebbar eingebaute Umschaltplatte, drei zur Aufnahmefläche in einer Reihe herausgeführte Kanäle und eine in der Umschaltplatte ausgebildete Aussparung gehören, die dazu dient, den mittleren Kanal mit einem der zwei seitlichen Kanäle zu verbinden, wenn die Umschaltplatte verschoben wurde. Hierbei ist der mittlere Kanal ein Vorsteuermediumzuführungskanal, der zu den Betätigungs- und den Kolbenkammern führt, während einer der seitlichen Kanäle ein zum Zulaufanschluss führender Eigenvorsteuerkanal und der andere seitliche Kanal ein zum Fremdsteueranschluss führender Fremdsteuerkanal ist.
Die Erfindung soll nun anhand eines Beispiels und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. In den Zeichnungen zeigen:
1 einen Schnitt der Gesamtbaugruppe einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, eines Dreistellungsumschaltventils,
2 einen Schnitt des Dreistellungsumschaltventils von 1 in einer anderen Betriebsstellung,
3 einen Schnitt des Dreistellungsumschaltventils von 1 in einer weiteren Betriebsstellung und
4 einen Schnitt, der schematisch ein herkömmliches Dreistellungsumschaltventil zeigt.
1 veranschaulicht ein 5-Wege-Ventil in einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen vorgesteuerten Dreistellungsmagnetumschaltventils. Als Bestandteile gehören zu diesem Umschaltventil ein Hauptventilteil 1 zum Umschalten eines Arbeitsmediums wie Druckluft und ein Vorsteuerventilteil 2 zur Betätigung des Hauptventilteils 1.
Der Hauptteil 1 wird von einem Ventilgehäuse 4 mit rechteckigem Querschnitt gebildet. Im Ventilgehäuse 4 an der Unterseite sind ein Zulaufanschluss P, über den ein Arbeitsmedium strömt, zwei Ablaufanschlüsse A und B auf beiden Seiten des Zulaufanschlusses und zwei Austrittsanschlüsse EA und EB auf beiden Seiten der Ablaufanschlüsse vorhanden. Im Inneren des Ventilgehäuses 4 ist ein Ventilinnenraum 5 ausgebildet, mit dem jeder dieser Anschlüsse in Verbindung steht, und im Ventilinnenraum 5 wird gleitend ein Schieber 6 aufgenommen, der dazu dient, diese Anschlüsse zu- und abzuschalten.
An beiden Enden des Ventilinnenraums 5 sind in axialer Richtung zwischen dem Ventilinnenraum und einem Nebenblock 8a bzw. 8b, der jeweils an den Seiten des Ventilgehäuses 4 montiert ist, eine erste und eine zweite Betätigungskammer 10a bzw. 10b so ausgebildet, dass die Betätigungskammer an die Seitenfläche des Schiebers 6 angrenzt, die als Druck aufnehmende Fläche dient. Zudem sind in den Nebenblocks 8a und 8b jeweils angrenzend an die Betätigungskammern 10a und 10b eine erste und eine zweite Kolbenkammer 12a bzw. 12b mit dazwischen angeordneten und als Auflage dienenden Trennwänden 11a und 11b ausgebildet. In den Kolbenkammern 12a und 12b sind gleitend ein erster und ein zweiter Kolben 13a bzw. 13b aufgenommen.
Der Durchmesser D₁ der Betätigungskammern 10a und 10b ist größer als der Durchmesser D₂ der Kolbenkammern 12a und 12b, während die Durchmesser sowohl der zwei Betätigungskammern 10a und 10b als auch der Kolbenkammern 12a und 12b gleich groß sind. Jedoch müssen die Durchmesser der Betätigungskammern 10a und 10b und die der Kolbenkammern 12a und 12b nicht notwendigerweise gleich groß sein.
Zwischen dem Schieber 6 und den Kolben 13a und 13b sind jeweils zylindrische Verbindungselemente 14a und 14b angeordnet, die mit den Kolben 13a und 13b zusammenwirken und den Schieber 6 in Mittelstellung halten, wobei die Verbindungselemente sich bewegen können und durch die Trennwände 11a und 11b hindurchgeführt sind. Jedes Verbindungselement 14a und 14b ist an den äußeren Enden, wo das Verbindungselement jeweils in die Kolbenkammer 12a und 12b hineinreicht, mit einem Flanschabschnitt 15 versehen, so dass dieser Flanschabschnitt 15 dem Druck des Kolbens 13a bzw. 13b ausgesetzt ist und in Richtung Schieber 6 gedrückt wird, bis der Flanschabschnitt an der Trennwand 11a oder 11b anliegt, während das vordere Ende des Verbindungselements, das in die Betätigungskammer 10a bzw. 10b hineinreicht, am Schieber 6 anliegt und diesen in der Mittelstellung hält.
Zwischen dem Kolben 13a bzw. 13b und dem Verbindungelement 14a bzw. 14b wird eine Rückstellfeder 18 mit einer nur kleinen Rückstellkraft komprimiert. Die Rückstellkraft der Rückstellfeder 18 ist auf einen Wert eingestellt, der kleiner als die Arbeitsdruckkraft des Kolbens 13a bzw. 13b oder dieser gleich ist, wobei die Arbeitsdruckkraft von einem Vorsteuermediumdruck abhängig ist, der einem Arbeitsdruckbereich entspricht. Während auf den Kolben 13a bzw. 13b ein Vorsteuermedium wirkt, ist die Rückstellfeder 18 vollständig komprimiert, so dass der Kolben 13a bzw. 13b an dem Verbindungselement 14a bzw. 14b anliegen kann, wodurch das Verbindungselement 14a oder 14b gegen die Trennwand 11a bzw. 11b gepresst wird, wie in 1 dargestellt ist.
Wenn das Umschaltventil außer Betrieb ist und kein Vorsteuermedium auf den Kolben 13a bzw. 13b einwirkt oder wenn ein Vorsteuermedium mit einem Druck unter dem Arbeitsdruck zugeführt wird, wird der Kolben 13a bzw. 13b von der Druckkraft der Rückstellfeder 18 jeweils vom Verbindungselement 14a bzw. 14b weg nach hinten in Richtung der entgegengesetzten Seite der Kolbenkammer 12a bzw. 12b gedrückt, während der Schieber 6 in der Mittelstellung gehalten wird, wie in 3 gezeigt ist.
Zur Stabilisierung der Bewegung des Kolbens 13a bzw. 13b ist in dem Kolben 13a bzw. 13b und dem Verbindungselement 14a bzw. 14b eine Führungsmöglichkeit vorgesehen, die von einem Führungszapfen 20 im Kolben 13a bzw. 13b und einer Führungsöffnung 21 im Verbindungselement 14a bzw. 14b gebildet wird, wobei die Führungsöffnung den Führungszapfen 20 gleitend aufnimmt, wie in 3 dargestellt ist.
Zwei im Vorsteuerventilteil 2 eingebaute elektromagnetisch betätigte Vorsteuerventile 23a und 23b bewirken die Zufuhr eines Vorsteuermediums in jede Betätigungskammer 10a und 10b einzeln und die Abgabe aus diesen. Gleichzeitig werden die zwei Kolbenkammern 12a und 12b kontinuierlich mit Vorsteuermedium versorgt. Die spezielle Ausführung dieser Bestandteile wird nachfolgend erläutert.
Im Ventilgehäuse 4 ist ein Vorsteuermediumzuführungskanal 26 ausgebildet, der mittels Vorsteuerkanalumschalteinrichtung 25 wahlweise mit dem Zulaufanschluss P oder dem Fremdsteueranschluss X verbunden werden kann. Der Vorsteuermediumzuführungskanal 26 steht ständig über eine im Nebenblock 8a vorhandene Durchgangsbohrung 27, eine im Vorsteuerblock 9 vorhandene Durchgangsbohrung 28, einen Handbetätigungsmechnismus 29a und eine im Nebenblock 8b vorhandene Durchgangsbohrung 30 mit der ersten Kolbenkammer 12a in Verbindung. Zudem steht der Vorsteuermediumzuführungskanal 26 ständig über eine im Nebenblock 8b vorhandene Durchgangsbohrung 32, einen zwischen dem Nebenblock 8b und einer Endkappe 33 vorhandenen Kanal 34 und eine im Nebenblock 8b vorhandene Durchgangsbohrung 35 mit der zweiten Kolbenkammer 12b in Verbindung.
Von den zwei Betätigungskammern 10a und 10b ist die erste Betätigungskammer 10a über eine im Nebenblock 8a ausgebildete Durchgangsbohrung 37 mit dem Vorsteuermediumzuführungskanal 26 verbunden, wobei der Handbetätigungsmechanismus 29a und das Vorsteuerventil 23a zwischengeschaltetet sind. Die zweite Betätigungskammer 10b ist über eine im Ventilgehäuse 4 ausgebildete (nicht gezeigte) Durchgangsbohrung mit dem Vorsteuermediumzuführungskanal 26 verbunden, wobei ein zweiter, parallel zum Handbetätigungsmechanismus 29a vorgesehener Handbetätigungsmechanismus 29b und ein weiteres parallel zum Vorsteuerventil 23a vorgesehenes Vorsteuerventil 23b zwischengeschaltet sind. Die den Betätigungskammern 10a und 10b entsprechenden Vorsteuerventile 23a und 23b werden zu- und abgeschaltet bzw. die Handbetätigungsmechanismen 29a und 29b betätigt, um den Betätigungskammern 10a und 10b ein Vorsteuermedium zuzuführen oder es aus ihnen abzulassen.
Von Vorteil ist, wenn zwischen die zwei Vorsteuerventile 23a und 23b und die Betätigungskammer 10a bzw. 10b Verstärkungsventile 24a und 24b geschaltet werden, so dass die Vorsteuerventile kleiner Kapazität einen großen Vorsteuermediumdurchsatz in Richtung der Betätigungskammern ermöglichen. Der Aufbau der Vorsteuer- und Verstärkungsventile steht nicht in direkter Beziehung zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung, weshalb auf eine ausführliche Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
Die Handbetätigungsmechanismen 29a und 29b sind zur manuellen Betätigung bestimmt, um den Vorsteuermediumzuführungskanal 26 direkt und unter Umgehung des Vorsteuerventils 23a bzw. 23b mit den Betätigungskammern 10a bzw. 10b zu verbinden. Die Handbetätigungsmechanismen 29a und 29b sind allgemein bekannt, ihr Aufbau steht nicht unmittelbar im Zusammenhang mit dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung, weshalb auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet wird.
Durch die Vorsteuerkanalumschalteinrichtung wird das Umschaltventil entweder auf ein Umschaltventil mit Eigenvorsteuerung oder eines mit Fremdsteuerung umgestellt, zu ihren Bestandteilen gehören eine Umschaltplatte 40, die an einer am Ventilgehäuse 4 so ausgebildeten Aufnahmefläche 4a eingebaut ist, dass die Umschaltplatte in unterschiedliche Richtungen bewegt werden kann. Auf der Innenseite der Umschaltplatte 40 ist eine einen Kanal bildende Aussparung 41 so ausgebildet, dass der Hauptteil des Kanals auf einer Seite der Umschaltplatte angeordnet ist. An die Aufnahmefläche 4a ist der Vorsteuermediumzuführungskanal 26 in der Mitte herausgeführt, beidseitig des Vorsteuermediumzuführungskanals 26 sind ein zum Zulaufanschluss P führender Eigenvorsteuerkanal 42 und ein zum Fremdsteueranschluss X führender Fremdsteuerkanal 43 herausgeführt.
Befindet sich die Umschaltplatte 40 auf der Seite, wie in 1 gezeigt ist, so stellt die Aussparung 41 eine Verbindung zwischen dem Vorsteuermediumzuführungskanal 26 und dem Eigenvorsteuerkanal 42 her, wodurch das Umschaltventil als Umschaltventil mit Eigenvorsteuerung betrieben wird und bewirkt, dass ein Teil des über den Zulaufanschluss P zugeführten Arbeitsmediums abgezweigt und als Vorsteuermedium genutzt wird. Befindet sich die Umschaltplatte 40 auf der anderen Seite, so stellt die Aussparung 41 eine Verbindung zwischen dem Vorsteuermediumzuführungskanal 26 und dem Fremdsteuerkanal 43 her, wodurch das Umschaltventil als Umschaltventil mit Fremdsteuerung betrieben wird und bewirkt, dass ein Vorsteuermedium, das ausschließlich als solches dient, getrennt vom Arbeitsmedium über den Fremdsteuerkanal X zugeführt wird.
Bei einem Dreistellungsumschaltventil mit diesem Aufbau werden, wie in 3 dargestellt ist, beide Kolben 13a und 13b, wenn dem Umschaltventil kein Arbeitsmedium oder ein Arbeitsmedium mit einem niedrigeren Druck als dem Arbeitsdruck zugeführt wird, durch die Druckkraft der Rückstellfeder 18 vom Verbindungselement 14a bzw. 14b weg jeweils nach hinten in Richtung entgegengesetzte Seite der Kolbenkammern 12a bzw. 12b bewegt, wobei der Schieber 6 in der Mittelstellung gehalten wird.
Wird dem Umschaltventil ein Arbeitsmedium mit einem Druck zugeführt, der innerhalb eines Arbeitsdruckbereichs liegt, so wird kontinuierlich ein Vorsteuermedium in die Kolbenkammer 12a bzw. 12b geleitet, wodurch der Kolben 13a bzw. 13b, wie in 4 gezeigt, gegen das Verbindungselement 14a bzw. 14b gedrückt wird. Der Kolben 13a bzw. 13b komprimiert jeweils die Rückstellfeder 18, die nur eine geringe Druckkraft ausübt, so dass das Verbindungselement 14a bzw. 14b bis zum Anliegen des Flanschabschnitts 15 an der Trennwand 11a bzw. 11b bewegt wird, wobei der Schieber 6 in Mittelstellung gehalten wird. In diesem Zustand ist die Rückstellfeder 18 vollständig komprimiert, dabei erfüllt sie nicht die Aufgabe, durch ihre Druckkraft den Schieber 6 in Mittelstellung zu halten. So kann der Schieber 6 trotz des Vorhandenseins der Rückstellfeder 18 nur durch den Druck des Vorsteuermediums in Mittelstellung gehalten werden.
Wird das Vorsteuerventil 23a betätigt, so dass der ersten Betätigungskammer 10a ein Vorsteuermedium zugeführt wird, übersteigt der Arbeitsdruck des auf den Schieber 6 einwirkenden Vorsteuermediums in der ersten Betätigungskammer 10a den Arbeitsdruck des zweiten Kolbens 13b, der auf die entgegengesetzte Seite des Schiebers 6 wirkt, da die erste Betätigungskammer 10a einen größeren Durchmesser als die Kolbenkammer hat. Deshalb bewegt sich, während der zweite Kolben 13b über das Verbindungselement 14b nach hinten verschoben wird, der Schieber 6 nach rechts und in eine erste Stellung, in der der Schieber auf der Seite der zweiten Kolbenkammer 12b an der Trennwand 11b, wie in 2 gezeigt, anliegt. Bei dieser Stellung liegen der zweite Kolben 13b und das Verbindungselement 14b weiter aneinander an, wodurch ausgeschlossen wird, dass die Druckkraft der zwischen ihnen eingeschlossenen Rückstellfeder 18 als Rückwirkungskraft wirksam wird. Zudem liegt auch der erste Kolben 13a an dem an der Trennwand 11a anliegenden Verbindungselement 14a an, wobei der Kolben zusammen mit dem Verbindungselement 14a diese Stellung vorerst beibehält.
Wird das Vorsteuerventil 23a gesperrt, so dass das Vorsteuermedium aus der ersten Betätigungskammer 10a abgegeben werden kann, so wird der Schieber 6 vom zweiten Kolben 13b über das Verbindungselement 14b nach links in die Mittelstellung geschoben.
Wird das andere Vorsteuerventil 23b betätigt, so dass der zweiten Betätigungskammer 10b ein Vorsteuermedium zugeführt und aus dieser abgegeben wird, so wird der Schieber 6 zwischen der Mittelstellung und einer zweiten Schaltstellung bewegt, in der er an der Trennwand 11b auf der Seite der ersten Kolbenkammer 12a anliegt.
Bei dem Dreistellungsumschaltventil mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird der Schieber mit Hilfe des Arbeitsdrucks eines Vorsteuermediums so lange in Mittelstellung gehalten, wie dem Umschaltventil ein Druckmedium mit einem Druck zugeführt wird, der im Arbeitsdruckbereich liegt. Daher kann der Schieber nur mit Hilfe der Arbeitsdruckkraft des Mediums, nicht aber durch die Rückwirkungskraft der Rückstellfeder verstellt werden, wodurch das Verstellen des Schiebers stabilisiert und der zur Erhöhung des Arbeitsdruckbereichs des Mediums erforderliche kleinste Arbeitsdruck verringert wird. Zudem kann durch die erhöhte Arbeitsdruckkraft des Vorsteuermediums der Schieber zuverlässig in Mittelstellung gehalten und dann stabilisiert werden.
Wird dem Umschaltventil kein Druckmedium zugeführt oder wird ein Druckmedium zugeführt, dessen Druck unter dem Arbeitsdruck liegt, ermöglicht zudem die Kraft der Rückstellfeder, dass der Schieber in Mittelstellung gehalten wird. Folglich kann der Schieber unabhängig davon, ob ein Mediumdruck anliegt oder wie hoch der Mediumdruck ist, zuverlässig in der Mittelstellung gehalten werden.

Claims

Vorgesteuertes Dreistellungsmagnetumschaltventil, das Folgendes aufweist: mehrere Anschlüsse (A, B, EA, EB und P) für den Durchtritt eines Arbeitsmediums, einen Ventilinnenraum (5), mit dem jeder Anschluss (A, B, EA, EB und P) in Verbindung steht, einen in dem Ventilinnenraum (5) gleitend aufgenommenen Kolbenlängsschieber (6), zwei auf beiden Seiten des Ventilinnenraums ausgebildete Betätigungskammern (10a und 10b), in die und aus denen ein Vorsteuermedium zugeführt bzw. abgeleitet wird, eine jeweils neben der Betätigungskammer (10a und 10b) ausgebildete und ständig mit einem Vorsteuermediumzuführungskanal verbundene Kolbenkammer (12a und 12b), wobei die Kolbenkammern (12a und 12b) einen kleineren Durchmesser haben als die Betätigungskammern (10a und 10b), einen jeweils in der Kolbenkammer (12a und 12b) gleitend aufgenommenen und durch ein Vorsteuermedium in Richtung Schieber (6) gedrückten Kolben (13a und 13b), ein jeweils zwischen den Kolben (13a und 13b) und den Schieber (6) eingesetztes und mit dem Kolben (13a und 13b) zusammenwirkendes Verbindungselement (14a und 14b), um den Schieber (6) in einer Mittelstellung zu halten, und zwei Magnetvorsteuerventile (23 und 23b) für die Zufuhr bzw. den Austritt eines Vorsteuermediums in die bzw. aus den Betätigungskammern (10a und 10b), dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Rückstellfeder (18) zwischen dem Kolben (13a und 13b) und dem Verbindungselement (14a und 14b) vorgesehen ist, die eine Federkraft erzeugt, die der Arbeitsdruckkraft des Kolbens (13a und 13b) gleich oder kleiner als diese ist.
Dreistellungsumschaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Betätigungskammern (10a und 10b) und die zwei Kolbenkammern (12a und 12b) den gleichen Durchmesser haben.
Dreistellungsumschaltventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungskammer (10a und 10b) jeweils auf beiden Seiten des Ventilinnenraums (5) ausgebildet ist und an die Seitenfläche des Schiebers (6) angrenzt, die als eine Druck aufnehmende Fläche dient, die Kolbenkammer (10a und 10b) jeweils an der Außenseite der Betätigungskammer (10a und 10b) ausgebildet ist, wobei eine Trennwand (11a und 11b) dazwischen vorgesehen ist, das Verbindungselement (14a und 14b) jeweils so angeordnet ist, dass es durch die Trennwand (11a und 11b) hindurchgeführt ist, so dass seine Enden jeweils in den Kolben (13a und 13b) und die entsprechenden Betätigungskammern (10a und 10b) hervorstehen und ein Flanschabschnitt (15) auf der Seite der Kolbenkammer eines jeden Verbindungelements (14a und 14b) so ausgebildet ist, dass der Flanschabschnitt (15) an der Trennwand (11a und 11b) anliegt, wenn der Kolben (13a und 13b) auf das Verbindungselement (14a und 14b) drückt, so dass der Schieber (6) in der Mittelstellung gehalten wird.
Dreistellungsumschaltventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kolben (13a und 13b) und jedes Verbindungselement (14a und 14b) zur Stabilisierung der Gleitbewegung des Kolbens (13a und 13b) jeweils mit einem Führungszapfen (20) bzw. einer Führungsöffnung (21) versehen sind.
Dreistellungsumschaltventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilgehäuse (4) mit einem Fremdsteueranschluss (X) für die Zufuhr ausschließlich eines Vorsteuermediums und mit einer Vorsteuerkanalumschalteinrichtung (25) ausgeführt ist, um die Betätigungskammern und die Kolbenkammern (10a, 10b, 12a und 12b) wahlweise mit dem Fremdsteueranschluss (X) oder einem Zulaufanschluss (P) zu verbinden.
Dreistellungsumschaltventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zu den Bestandteilen der Vorsteuerkanalumschalteinrichtung (26) eine an der Aufnahmefläche (4a) des Ventilgehäuses (4) beweglich eingebaute Umschaltplatte (40), drei zur Aufnahmefläche (4a) in einer Reihe herausgeführte Kanäle (26, 42 und 43) und eine in der Umschaltplatte (40) ausgebildete Aussparung (41) gehören, die dazu dient, wahlweise den mittleren Kanal (26) mit einem der zwei seitlichen Kanäle (42 und 43) zu verbinden, wenn die Umschaltplatte (40) verschoben wird, wobei der mittlere Kanal (26) ein Vorsteuermediumzuführungskanal ist, der zu den Betätigungs- und den Kolbenkammern (10a, 10b, 12a und 12b) führt, während einer der seitlichen Kanäle (42) ein zum Zulaufanschluss (P) führender Eigenvorsteuerkanal und der andere seitliche Kanal (43) ein zum Fremdsteueranschluss (X) führender Fremdsteuerkanal ist.
Dreistellungsumschaltventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Umschaltventil um ein 5-Wege-Ventil handelt, das mit einem Zulaufanschluss (P), zwei Ablaufanschlüssen (A und B) und zwei Austrittsanschlüssen (EA und EB) ausgeführt ist.