DE19827281C1

DE19827281C1 - Wegeventil

Info

Publication number: DE19827281C1
Application number: DE1998127281
Authority: DE
Inventors: Mathias Niebergall; Klaus Schudt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-06-19
Filing date: 1998-06-19
Publication date: 2000-01-27
Anticipated expiration: 2018-06-20

Abstract

Es wird ein von außen betätigbares Wegeventil (10) vorgeschlagen, das zur externen bzw. gegenseitigen Abdichtung seiner Druckmittel führenden Kanäle (36, 38, 40) mit speziell ausgebildeten Dichtungseinrichtungen (54) versehen ist. Diese Dichtungseinrichtungen (54) sind preisgünstig herzustellen, sind einteilig an der Ventileinheit (12) angeformt und weisen besonders gute elastische Eigenschaften auf. Temperatur- und druckbedingte Überbeanspruchungen der Dichtungseinrichtungen (54) können weitgehend ausgeschlossen werden; separat zu montierende Bauteile entfallen.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Wegeventil entsprechend der Gattung des Anspruchs 1. Derartige Wegeventile sind in einer Vielzahl von Bauvarianten bekannt und werden u. a. zur Steuerung von Automatikgetrieben in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Ein gattungsgemäßes Wegeventil ist beispielsweise aus der DE 41 11 987 A1 bekannt. Dieses bekannte Wegeventil weist eine elektromagnetische Betätigungseinheit aus einer Magnetspule, einem Spulenkern und einem Anker auf. Der Anker wirkt mit einem Ventilkörper in Form einer Kugel zusammen. Der Ventilkörper ist im Inneren eines Ventilelements angeordnet und steuert Druckmittelverbindungen zwischen im Ventilelement ausgebildeten Kanälen.

Zur gegenseitigen bzw. externen Abdichtung dieser Kanäle sind konventionelle O-Ringe vorhanden, die in dafür vorgesehenen Nuten am Umfang des Ventilelements angeordnet sind. Obwohl mit O-Ringen Bauteile gegeneinander abgedichtet werden können, die mit relativ großen Fertigungstoleranzen hergestellt sind, haben O-Ringe den Nachteil, daß sie Beschaffungs-, Vorratshaltungs- und insbesondere Montagekosten verursachen. Zudem kann die Dichtfläche der O-Ringe beim Einbau der Wegeventile verletzt werden und Folgeschäden hervorrufen. Oftmals können auch die Quelleigenschaften und die Temperaturempfindlichkeit des O- Ring-Materials zu Dichtproblemen führen.

Spaltdichtungen weisen diese Nachteile nicht auf, sind aber nicht absolut hermetisch dicht und sind im Falle ihrer metallischen Ausführung teuer. Bauteile aus Leichtmetall, die zusammen mit Bauteilen aus Kunststoff Spaltdichtungen bilden, sind zwar preisgünstig zu produzieren, allerdings können hierbei die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien Undichtigkeiten hervorrufen.

Darüber hinaus ist in der DE 44 45 222 A1 ein Schließglied für ein hydraulisches Steuerventil offenbart, das zwischen einem Einlaß und einem Auslaß angeordnet ist, um die Druckmittelverbindung zwischen beiden Anschlüssen zu steuern. Ferner ist aus der DE 30 37 459 A1 ein Bremsdrucksteuerventil bekannt, das mittels eines Schraubstutzens und eines Anschlusses hydraulisch kontaktierbar ist. Beide bekannten Einrichtungen weisen im Unterschied zum Gegenstand der Erfindung keine Dichtungseinrichtungen zur Abdichtung ihrer Anschlüsse gegenüber der Umgebung auf.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Wegeventil zu schaffen, dessen hydraulische Anschlüsse untereinander und zur Umgebung hin mittels Dichtungseinrichtungen abgedichtet sind, die besonders kostengünstig herstellbar sind, keine separate Montage erfordern und die biegeelastisch an der Ventileinheit verankert sind. Diese Aufgabe wird von einem Wegeventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Ein derartiges Wegeventil gewährleistet im eingebauten Zustand eine zuverlässige Dichtheit, ohne Zusatzbauteile oder nennenswerte Zusatzkosten bei seiner Herstellung zu erfordern. Hierfür ist das Wegeventil mit speziellen Dichtungseinrichtungen versehen, deren Anpreßdruck und deren Dichtwirkung mit zunehmendem Druck im Dichtmittel zunimmt. Aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften kann die Dichtungseinrichtung konstruktiv derart ausgelegt werden, daß auch unter extremen Temperatur- oder Druckbelastungen keine plastischen Deformationen auftreten. Eine versehentliche Nichtmontage der Dichtungseinrichtungen kann aufgrund ihres einteiligen Aufbaus mit dem Ventilelement ausgeschlossen werden. Weitere Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt den Ausschnitt eines eingebauten Wegeventils im Querschnitt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die einzige Figur zeigt einen Ausschnitt eines Wegeventils 10, das mit seiner Ventileinheit 12 in eine einmal abgestufte Ausnehmung 14 eines Bauteils, beispielsweise einer Steuerplatte 16 eines Automatikgetriebes für Kraftfahrzeuge, eingebaut ist. In dieser Steuerplatte 16 sind druckmittelführende Kanäle 18, 20, 22 vorgesehen, die in Anschlüsse P, A, T des Wegeventils 10 einmünden. Der Kanal 18 ist mit einem nicht gezeichneten Druckerzeuger gekoppelt und ist mit dem Zulaufanschluß P des Wegeventils 10 verbunden, während der Kanal 20 an den mit A bezeichneten Verbraucheranschluß angeschlossen ist und zu einem nicht dargestellten hydraulischen Verbraucher führt. Der nur schematisch angedeuteten Kanal 22 ist mit dem Rücklaufanschluß T des Wegeventils 10 verbunden und führt das Druckmittel zurück zu einem nicht gezeichneten Vorratsbehälter.

Während der Kanal 18 an der der Steuerplatte 16 zugewandten Stirnseite in das Wegeventil 10 einmündet, verlaufen die Kanäle 20 und 22 quer zu diesem Kanal 18 in radialer Richtung zum Wegeventil 10. Das Wegeventil 10 bildet ein hydraulisches 3/2-Wegeventil konventioneller Bauart.

Konstruktiv ist dieses Wegeventil 10 in zwei miteinander verbundene Baugruppen gegliedert. Die erste Baugruppe wird von einer extern ansteuerbaren Betätigungseinheit 24 gebildet. Diese umfaßt eine nur zum Teil erkennbare hohlzylindrische Magnetspule 26, einen in diese Magnetspule 26 hineinragenden und darin ortsfest fixierten Kern 28 und einen von der Magnetspule 26 betätigbaren Anker 30. Der Anker 30 ist mit einem Stößel 32 verbunden, der in einer Ausnehmung 34 des Kerns 28 axial beweglich geführt ist. Der Stößel 32 ist in seinem Außendurchmesser mehrfach abgesetzt und erstreckt sich über den Kern 28 hinaus bis in einen zentrisch in der Ventileinheit 12 angeordneten Durchgangskanal 36 hinein.

Die Ventileinheit 12 bildet die zweite Baugruppe des Wegeventils 10 und ist mit der Betätigungseinheit 24 verbunden. Im Ventilelement 12 sind quer zum Durchgangskanal 36 verlaufende Stichkanäle 38, 40 vorhanden, an deren Enden der Verbraucheranschluß A bzw. der Rücklaufanschluß T des Wegeventils 10 liegen.

Der Zulaufanschluß P ist am Ende des Durchgangskanals 36 ausgebildet.

Die Mündungsstellen der Stichkanäle 38, 40 in den Durchgangskanal 36 sind als Ventilsitze 42, 44 ausgeführt, die von zwei axial beabstandeten Ventilelementen 46, 48 gesteuert werden. Bei dem die Druckmittelverbindung zwischen dem zulaufseitigen Kanal 18 und dem verbraucherseitigen Kanal 20 steuernden Ventilelement 46 handelt es sich beispielhaft um eine mit dem Stößel 32 zusammenwirkende Kugel. Im dargestellten, nicht bestromten Zustand der Magnetspule 26, d. h. bei nichtbetätigtem Anker 30, liegt das Ventilelement 46 am Ventilsitz 42 an. Das Ventilelement 46 wird vom Druck im Kanal 18 auf den Ventilsitz 42 gepreßt und verschließt diesen druckdicht. Der zweite Ventilsitz 44 ist in diesem Zustand geöffnet, so daß zwischen dem Kanal 20 und dem Kanal 22 eine Druckmittelverbindung besteht. Diese Druckmittelverbindung erfolgt über einen Ringspalt 50, zwischen dem Stößel 32 und der Durchgangsbohrung 36 des Ventilteils 12. Im Bereich dieses Ringspalts 50 ist am Stößel 32 ein Bund 52 angeformt.

Durch das Bestromen der Magnetspule 26 wird der Anker 30 in die nicht gezeichnete Schaltstellung verbracht. In dieser Schaltstellung liegt das zweite Ventilelement 48 am zweiten Ventilsitz 44 an und verschließt diesen. Das zweite Ventilelement 48 wird im Ausführungsbeispiel von einer, als Fase ausgeführten Durchmesserveränderung des Stößels 32 gebildet. Das erste Ventilelement 46 befindet sich in dieser Schaltstellung in seiner vom ersten Ventilsitz 42 abgehobenen Stellung. Dadurch besteht eine Druckmittelverbindung zwischen dem zulaufseitigen Kanal 18 und dem zu einem Verbraucher führenden Kanal 20.

Um nun unter allen Betriebsbedingungen des Wegeventils 10 eine zuverlässige Abdichtung der Kanäle 18, 20 untereinander bzw. zur Umgebung hin sicherzustellen, sind am Umfang der Ventileinheit 12 erfindungsgemäß spezielle Dichtungseinrichtungen 54 vorgesehen. Diese Dichtungseinrichtungen 54 sind axial oberhalb und unterhalb des Kanals 20 angeordnet und umfassen ringförmige Dichtkörper 56, die mittels biegeelastisch angeordneten Abschnitten 58 einteilig mit der Ventileinheit 12 verbunden sind. Die Dichtkörper 56 sind mit umlaufenden Dichtlippen 60 versehen, die das Ventilelement 12 umfangsseitig überragen und die, in eingebautem Zustand des Wegeventils 10, durch die Wandung der Ausnehmung 14 unter Vorspannung stehen.

Zur Ausbildung der Dichtungseinrichtungen 54 sind an den Stirnflächen der Ventileinheit 12 ringförmige Nuten 62 vorgesehen. Diese Nuten 62 sind zu den Druckmittel unter Hochdruck führenden Kanälen 18, 20 hin geöffnet, so daß im Betrieb des Wegeventils 10 die nicht dichtenden Rückseiten der Dichtungseinrichtungen 54 druckbeaufschlagt sind. Die im Bereich der Stirnflächen der Ventileinheit 12 angeordneten Dichtkörper 56 werden mit ihrer Dichtlippe 60 dadurch betriebsdruckabhängig gegen die Wandung der Ausnehmung 14 gedrückt. Eine Anbindung der Dichtkörper 56 an die Ventileinheit 12 erfolgt mittels unter Druckeinwirkung biegeelastisch angeordneten Abschnitten 58, die den Dichtungseinrichtungen 54 eine gewisse Elastizität verleihen. Diese Elastizität ist konstruktiv, d. h. durch die Formgebung und die Dimensionierung der Dichtkörper 56 und insbesondere der Abschnitte 58 beeinflußbar, wodurch plastische Verformungen der Dichtungseinrichtung 54 auch unter Extrembelastungen vermieden werden können. Somit wird eine dauerhaft zuverlässige Dichtfunktion sichergestellt.

Die Herstellung der der Erfindung zugrundeliegenden Dichtungseinrichtungen 54 ist im Falle einer aus Kunststoff in Spritzgußtechnik hergestellten Ventileinheit 12 besonders einfach und kostengünstig möglich, weil ihre Ausbildung bereits im Werkzeug vorgesehen werden kann und somit annähernd kostenneutral erfolgt.

Selbstverständlich sind weitergehende Änderungen und Ergänzungen am beschriebenen Ausführungsbeispiel möglich, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. So ist beispielsweise eine Anwendung der erfindungsgemäßen Dichtungseinrichtungen 54 auch bei Wegeventilen mit mehr als 3 Anschlüssen und/oder mehr als 2 Schaltstellungen denkbar. Ebenso vorstellbar wäre es, für den Dichtkörper 56 und die Abschnitte 58 unterschiedliche Materialien einzusetzen.

Claims

1. Wegeventil (10), mit einer von außen ansteuerbaren Betätigungseinheit (24) und einer mit der Betätigungseinheit (24) verbundenen Ventileinheit (12), in der ein von der Betätigungseinheit (24) beaufschlagbares Ventilelement (46, 48) Verbindungen zwischen Druckmittel führenden Kanälen (36, 38, 40) der Ventileinheit (12) steuert und wobei die Ventileinheit (12) an ihrem Umfang angeordnete Dichtungseinrichtungen (54) aufweist, die die Kanäle (36, 38, 40) im eingebauten Zustand des Wegeventils (10) gegeneinander bzw. zur Umgebung hin abdichten, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungseinrichtungen (54) an der Ventileinheit (12) biegeelastisch angeordnete Abschnitte (58) umfassen, an denen mindestens ein Dichtkörper (56) ausgebildet ist.

2. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungseinrichtungen (54) mit Hilfe von Nuten (62), die zu den Druckmittel führenden Kanälen (36, 38) hin geöffneten sind, auf ihren Rückseiten druckbeaufschlagbar sind.

3. Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinheit (12) spritzgußtechnisch aus Kunststoff hergestellt ist.

4. Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkörper (56) wenigstens eine umlaufenden Dichtlippe (60) aufweisen.

5. Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinheit (24) wenigstens eine Magnetspule (26), einen in die Magnetspule (26) eingesetzten Kern (28) und einen von der Magnetspule (26) beaufschlagbaren Anker (30) aufweist.

6. Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil (10) ein Hydraulikventil in 3/2-Bauweise ist.

7. Automatikgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einer Steuereinheit, die wenigstens ein Wegeventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 umfaßt.