DE102022131140A1

DE102022131140A1 - Bistabiles Wegeventil

Info

Publication number: DE102022131140A1
Application number: DE102022131140.6A
Authority: DE
Inventors: Jakob Brenner
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2022-11-24
Filing date: 2022-11-24
Publication date: 2024-05-29
Also published as: WO2024110571A1

Abstract

Es wird ein bistabiles Wegeventil (1) vorgeschlagen, das über ein Ventilglied (13) verfügt, das sich in einem Ventilglied-Aufnahmeraum (8) eines Ventilgehäuses (3) erstreckt und an einander entgegengesetzten Ventilglied-Endabschnitten (17a, 17b) jeweils einen von zwei Antriebskolben (29a, 29b) aufweist, die durch ein Antriebsfluid beaufschlagbar sind, um das Ventilglied (13) wahlweise in eine erste Schaltstellung oder eine zweite Schaltstellung zu bewegen. Mittels einer oder zweier auf einem lösbaren Rastfunktionsprinzip basierender Festhalteeinheiten (44, 45) ist das Ventilglied (13) in beiden Schaltstellungen lösbar festhaltbar. Jede vorhandene Festhalteeinheit (44, 45) befindet sich in einer mit dem Antriebsfluid beaufschlagbaren Antriebskammer (22a, 22b), die von einem der beiden Antriebskolben (29a, 29b) begrenzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein bistabiles Wegeventil,

- mit einem Ventilgehäuse, in dem ein sich in einer Aufnahmeraumlängsrichtung axial entlang einer Aufnahmeraumlängsachse erstreckender Ventilglied-Aufnahmeraum ausgebildet ist, der zwei einander axial entgegengesetzte erste und zweite Aufnahmeraum-Endabschnitte und mehrere dazwischen axial aufeinanderfolgend angeordnete und jeweils mit einem Ventilkanal kommunizierende Kommunikationsabschnitte aufweist,
- wobei in dem Ventilglied-Aufnahmeraum ein sich in der Aufnahmeraumlängsrichtung erstreckendes Ventilglied angeordnet ist, das an einem ersten Ventilglied-Endabschnitt einen ersten Antriebskolben und an einem axial entgegengesetzten zweiten Ventilglied-Endabschnitt einen zweiten Antriebskolben aufweist, wobei sich zwischen den beiden Antriebskolben ein Steuerkörper des Ventilgliedes erstreckt,
- wobei der erste Antriebskolben an einer von dem Steuerkörper abgewandten axialen Außenseite eine Antriebsfläche aufweist, die gemeinsam mit dem Ventilgehäuse eine erste Antriebskammer begrenzt und wobei der zweite Antriebskolben an einer von dem Steuerkörper abgewandten axialen Außenseite ebenfalls eine Antriebsfläche aufweist, die gemeinsam mit dem Ventilgehäuse eine zweite Antriebskammer begrenzt,
- wobei sowohl die erste Antriebskammer als auch die zweite Antriebskammer durch eine zwischen dem sie jeweils begrenzenden Antriebskolben und dem Ventilgehäuse wirksame Abdichteinrichtung nach axial innen zum Steuerkörper des Ventilgliedes hin abgedichtet ist,
- wobei sowohl die erste Antriebskammer als auch die zweite Antriebskammer gesteuert mit einem Antriebsfluid beaufschlagbar ist, um fluidische Antriebskräfte auf die Antriebsfläche des jeweils zugeordneten Antriebskolbens auszuüben, durch die das Ventilglied unter Ausführung einander entgegengesetzter Umschaltbewegungen axial zwischen einer zum ersten Aufnahmeraum-Endabschnitt hin bewegten ersten Schaltstellung und einer zum zweiten Aufnahmeraum-Endabschnitt hin bewegten zweiten Schaltstellung umschaltbar ist, wobei die Kommunikationsabschnitte in den beiden Schaltstellungen durch den Steuerkörper des Ventilgliedes in unterschiedlichen Konfigurationen fluidisch miteinander verbunden oder voneinander abgetrennt sind,
- und wobei das Ventilglied in beiden Schaltstellungen durch mechanische Festhaltekräfte einer auf einem lösbaren Rastfunktionsprinzip basierenden Festhalteeinrichtung bezüglich des Ventilgehäuses axial unbeweglich festgehalten ist, wobei die Festhaltekräfte zum Hervorrufen der Umschaltbewegungen durch die fluidischen Antriebskräfte überwindbar sind.

Ein aus der WO 2016/045689 A1 bekanntes bistabiles Wegeventil dieser Art hat ein in einem Aufnahmeraum eines Ventilgehäuses zwischen zwei Schaltstellungen umschaltbares Ventilglied, dem an einem seiner beiden Endbereiche eine Festhalteeinrichtung zugeordnet ist, die auf einem lösbaren Rastfunktionsprinzip basiert und in der Lage ist, das Ventilglied in beiden Schaltstellungen lösbar festzuhalten. An beiden Endbereichen verfügt das Ventilglied über einen gegenüber dem Ventilgehäuse abgedichteten Antriebskolben, der eine Antriebskammer begrenzt, die mit einem Antriebsfluid beaufschlagbar ist, um Antriebskräfte hervorzurufen, die das Ventilglied unter Überwindung der von der Festhalteeinrichtung ausgeübten Festhaltekräfte zwischen den beiden Schaltstellungen umschalten kann. Ein zwischen den beiden Antriebskolben angeordneter Steuerkörper des Ventilgliedes ist in der Lage, mit Ventilkanälen kommunizierende Kommunikationsabschnitte des Ventilglied-Aufnahmeraumes schaltstellungsabhängig in unterschiedlichem Muster miteinander zu verbinden oder voneinander abzutrennen. Die Festhalteeinrichtung enthält eine in eine Führungshülse des Ventilgehäuses eingesetzte Haltefeder, die über federelastisch auslenkbare Rastvorsprünge verfügt, die mit einer am Ventilglied angeordneten Rastnocke verrastend zusammenwirken können. Die Festhalteeinrichtung befindet sich innerhalb des Ventilglied-Aufnahmeraumes zwischen den beiden Antriebskammern in einem sich an einen der beiden Antriebskolben anschließenden Bereich. Die Festhalteeinrichtung bewirkt eine bistabile Funktionalität des Wegeventils mit der Folge, dass die fluidischen Antriebskräfte nur für den Umschaltvorgang, nicht jedoch für das anschließende Festhalten des Ventilgliedes aufzubringen sind. Bedingt durch das Volumen der Antriebskammern ergibt sich ein gewisser Zeitbedarf für das Be- und Entlüften der Antriebskammern zwecks Aufbaus und Abbaus der Antriebskräfte, was sich auf die Schaltzeiten des Wegeventils niederschlägt.
Aus der DE 10 2008 014 413 A1 ist ebenfalls ein bistabiles Wegeventil bekannt, dessen sich in einem Aufnahmeraum erstreckendes Ventilglied mittels einer auf einer Rastfunktion basierenden Festhalteeinrichtung in zwei Schaltstellungen lösbar festhaltbar ist. Die Festhalteeinrichtung hat eine in einen Querkanal des Ventilgehäuses eingesetzte Halteeinheit, die mit einem Rastnocken zusammenwirkt, der an einem sich zwischen zwei Antriebskolben erstreckenden Steuerkörper des Ventilgliedes angeordnet ist.
Aus der DE 2832967 C2 ist ein als Sitzventil aufgebautes Wegeventil bekannt, dessen Ventilglied mittels jeweils eine integrierte Schnappfunktion aufweisender Blattfedern in unterschiedlichen Schaltstellungen fixierbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wegeventil mit einem in zwei Schaltstellungen lösbar verrastbaren Ventilglied zu schaffen, das bei einfachem und kompaktem Aufbau kurze Schaltzeiten ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen, dass in mindestens einem der beiden Aufnahmeraum-Endabschnitte des Ventilglied-Aufnahmeraumes innerhalb der darin ausgebildeten Antriebskammer eine Festhalteeinheit der Festhalteeinrichtung angeordnet ist, durch die das Ventilglied in mindestens einer der beiden Schaltstellungen mittels Verrastung lösbar festhaltbar ist.
Bei dem erfindungsgemäßem Wegeventil kommt ein lösbares Rastfunktionsprinzip zur Anwendung, um das sich in einem Ventilglied-Aufnahmeraum erstreckende Ventilglied wahlweise in einer ersten Schaltstellung oder in einer zweiten Schaltstellung auf mechanische Weise lösbar zu fixieren. Die lösbar verrastende Festhaltefunktion wird durch mindestens eine Festhalteeinheit ausgeübt, die in einer von zwei Antriebskammern untergebracht ist, die in den beiden axial einander entgegengesetzten Aufnahmeraum-Endabschnitten des Aufnahmeraumes ausgebildet sind. Jede Antriebskammer ist gesteuert mit einem Antriebsfluid beaufschlagbar, um Antriebskräfte hervorzurufen, die in der Lage sind, die Festhaltekräfte der mindestens einen Festhalteeinheit zu überwinden und das Ventilglied von der einen in die jeweils andere Schaltstellung zu verschieben und dadurch umzuschalten. Jede vorhandene Festhalteeinheit hat eine Mehrfachfunktion, da sie nicht nur eine lösbare Rastfixierung des Ventilgliedes bewirkt, sondern aufgrund ihrer Unterbringung in einer Antriebskammer das zum Umschalten des Ventilgliedes zu belüftende oder zu entlüftende Kammervolumen reduziert und mithin zu einer Verringerung des Totvolumens beiträgt, sodass kurze Schaltzeiten für das Umschalten zwischen den beiden Schaltstellungen möglich sind. Zur Reduktion des Totvolumens der Antriebskammern verwendete Ventilbestandteile übernehmen also gleichzeitig eine Rastfunktion zur lösbaren Fixierung der Schaltstellungen des Ventilgliedes. Der eine jeweilige Schaltstellung fixierende Rasteingriff erlaubt ein sicheres und präzises Festhalten des Ventilgliedes ohne Verwendung von ständig mit dem Ventilglied gekoppelten Blattfedern mit Schnappfunktion und kann dennoch mit geringen Antriebskräften überwunden werden, was ein schnelles Ansprechverhalten und relativ gleichförmige Umschaltbewegungen gewährleistet. Ferner kann die verrastend wirkende mindestens eine Festhalteeinheit sehr einfach konstruktiv an den gewünschten Ventilgliedhub angepasst werden. Die Festhalteeinrichtung kann mit nur einer einzigen, auf einem lösbaren Rastfunktionsprinzip basierenden Festhalteeinheit oder mit zwei gesonderten, jeweils auf einem lösbaren Rastfunktionsprinzip basierenden Festhalteeinheiten ausgestattet sein. Sofern nur eine einzige Festhalteeinheit vorhanden ist, befindet sich selbige in einer der beiden Antriebskammern und kann das Ventilglied folglich an einem seiner beiden Ventilglied-Endabschnitte in beiden möglichen Schaltstellungen festhalten. Die andere Antriebskammer enthält in diesem Fall keine Festhalteeinheit. Sofern zwei Festhalteeinheiten vorhanden sind, befindet sich in jeder der beiden Antriebskammern eine der beiden Festhalteeinheiten, wobei zweckmäßigerweise die eine der beiden Festhalteeinheiten zumindest die erste Schaltstellung und die andere der beiden Festhalteeinheiten zumindest die zweite Schaltstellung fixieren kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Als besonders vorteilhaft wird ein Ventilaufbau angesehen, bei dem die Festhalteeinrichtung - wie vorstehend schon angesprochen - über zwei jeweils auf einem lösbaren Rastfunktionsprinzip basierende Festhalteeinheiten verfügt, das heißt die Festhalteeinrichtung weist eine erste Festhalteeinheit und eine diesbezüglich gesonderte zweite Festhalteeinheit auf. Die erste Festhalteeinheit ist in dem ersten Aufnahmeraum-Endabschnitt innerhalb der darin ausgebildeten ersten Antriebskammer angeordnet und die zweite Festhalteeinheit befindet sich in dem zweiten Aufnahmeraum-Endabschnitt innerhalb der darin ausgebildeten zweiten Antriebskammer. Die durch lösbare Verrastung erzielbare Festhaltefunktion ist also auf zwei Festhalteeinheiten aufgeteilt, von denen jede in einer von zwei Antriebskammern untergebracht ist, die in den beiden axial einander entgegengesetzten Aufnahmeraum-Endabschnitten des Aufnahmeraumes ausgebildet sind. Das Ventilglied kann durch die beiden Festhalteeinheiten jeweils in mindestens einer der beiden Schaltstellungen lösbar festgehalten werden. Insbesondere liegt eine dahingehende Ausgestaltung vor, dass das Ventilglied durch die erste Festhalteeinheit zumindest in der ersten Schaltstellung und durch die zweite Festhalteeinheit zumindest in der zweiten Schaltstellung lösbar festhaltbar ist.
Bevorzugt hat jede vorhandene Festhalteeinheit - also je nach Bauform des Wegeventils entweder eine einzige Festhalteeinheit oder zwei Festhalteeinheiten - eine koaxial in die zugeordnete Antriebskammer eingesetzte und bezüglich des Ventilgehäuses axial unbeweglich abgestützte Rasthülse sowie eine am zugeordneten Ventilglied-Endabschnitt relativ zum Ventilglied axial unbeweglich angeordnete Rastnockenstruktur einer Rastnockenstrukturanordnung des Ventilgliedes. Die Rastnockenstrukturanordnung kann entsprechend der Anzahl vorhandener Festhalteeinheiten eine einzige Rastnockenstruktur im Bereich nur eines Ventilglied-Endabschnittes aufweisen oder über zwei Rastnockenstrukturen verfügen, die jeweils im Bereich von einem der beiden Ventilglied-Endabschnitte angeordnet sind. Bei den Umschaltbewegungen findet eine axiale Relativbewegung zwischen jeder vorhandenen Rastnockenstruktur und der diesbezüglich zugeordneten, ortsfest am Ventilgehäuse angeordneten Rasthülse statt. Zu Gunsten kompakter Längenabmessungen des Wegeventils kann die Rastnockenstruktur abhängig von der Schaltstellung des Ventilgliedes unterschiedlich weit axial in die Rasthülse hineinragen. In der durch eine Festhalteeinheit festgehaltenen Schaltstellung nehmen in bezüglich der Aufnahmeraumlängsachse radialer Richtung in Verbindung mit einer federelastischen Verformung bewegliche Rastvorsprünge der Rasthülse jeweils eine die Rastnockenstruktur und dementsprechend auch das Ventilglied axial unbeweglich blockierende Blockierstellung ein und stehen somit in einem Rasteingriff mit der Rastnockenstruktur. Aus dieser Blockierstellung sind die Rastvorsprünge radial in eine Freigabestellung beweglich, in der der Rasteingriff aufgehoben ist, sodass eine Umschaltbewegung des Ventilgliedes möglich ist.
Die Rasthülse der mindestens einen Festhalteeinheit ist zweckmäßigerweise ein einstückiger Körper, der aus Kunststoff besteht.
Zumindest der eine Rasthülse aufnehmende Längenabschnitt der Antriebskammer hat zweckmäßigerweise quer zur Aufnahmeraumlängsachse einen länglichen Querschnitt. Der längliche Querschnitt ergibt sich insbesondere aus zwei sich in einer Gehäusequerrichtung gegenüberliegenden und zueinander parallelen ebenen seitlichen Kammerflächen sowie aus zwei sich in einer zur Gehäusequerrichtung orthogonalen Gehäusehöhenrichtung gegenüberliegenden, konkav gekrümmten oberen und unteren Kammerflächen. Die Rasthülse hat zweckmäßigerweise bei axialer Betrachtung eine zu dem Kammerabschnitt länglichen Querschnittes komplementäre längliche Außenkontur.
Bevorzugt hat die Rastnockenstruktureinrichtung zwei Rastflächen, an denen die Rastvorsprünge der zugeordneten Rasthülse zum Festhalten des Ventilgliedes in einer der beiden Schaltstellungen unter Einnahme der Blockierstellung anliegen können und die bezüglich der Aufnahmeraumlängsachse geneigt sind. Jede Rastfläche weist in der Aufnahmeraumlängsrichtung und ist somit axial orientiert, wobei es die geneigte Ausrichtung mit sich bringt, dass zugleich auch eine radiale Orientierung vorliegt. Relevant ist, dass die beiden Rastflächen einander axial entgegengesetzt orientiert sind, also entweder voneinander wegweisen oder - bevorzugt - einander axial zugewandt sind. Dies ermöglicht eine dahingehende Funktionalität, dass das Ventilglied durch das Zusammenwirken von Rastvorsprüngen mit der einen Rastfläche in der ersten Schaltstellung festhaltbar ist und durch das Zusammenwirken von Rastvorsprüngen mit der anderen Rastfläche in der zweiten Schaltstellung festhaltbar ist.
Die Rastflächen sind an der mindestens einen Rastnockenstruktur der Rastnockenstrukturanordnung ausgebildet. Verfügt die Rastnockenstrukturanordnung über nur eine einzige, zur Bildung einer einzigen Festhalteeinheit beitragende Rastnockenstruktur, befinden sich beide Rastflächen an dieser einzigen Rastnockenstruktur. Wenn die Festhalteeinrichtung jedoch gemäß einem bevorzugten Aufbau des Wegeventils über zwei gesonderte Festhalteeinheiten verfügt und sich dementsprechend die Rastnockenstrukturanordnung aus zwei Rastnockenstrukturen zusammensetzt, ist an jeder der beiden Rastnockenstrukturen eine der beiden Rastflächen ausgebildet. Auf diese Weise wird das Ventilglied durch das Zusammenwirken von Rastvorsprüngen mit der Rastfläche der Rastnockenstruktur der ersten Festhalteeinheit in der ersten Schaltstellung und durch das Zusammenwirken von Rastvorsprüngen mit der Rastfläche der Rastnockenstruktur der zweiten Festhalteeinheit in der zweiten Schaltstellung festgehalten.
Jede der beiden Rastnockenstrukturen kann zum Zusammenwirken mit den Rastvorsprüngen der zugeordneten Rasthülse ausschließlich eine der beiden vorgenannte Rastflächen aufweisen. In diesem Fall ist jede Festhalteeinheit zum durch Verrastung erfolgenden Fixieren nur jeweils einer der beiden möglichen Schaltstellungen ausgebildet und zuständig. Eine solche Bauform ist besonders kostengünstig.
Es besteht allerdings auch die vorteilhafte Möglichkeit, jede Rastnockenstruktur zusätzlich zu der Rastfläche mit einer diesbezüglich axial beabstandeten und axial entgegengesetzt orientierten weiteren Rastfläche auszustatten, die zur besseren Unterscheidung als Zusatz-Rastfläche bezeichnet sei. Die Rastvorsprünge der zugeordneten Rasthülse kooperieren dabei abhängig von der Schaltstellung des Ventilgliedes mit entweder der Rastfläche oder der Zusatz-Rastfläche. Wenn also das Ventilglied in einer Schaltstellung durch an der Rastfläche der einen Festhalteeinheit anliegende Rastvorsprünge gehalten ist, erfolgt ein zusätzliches Festhalten des Ventilgliedes in dieser Schaltstellung durch das Zusammenwirken der Rastvorsprünge der anderen Festhalteeinheit mit deren Zusatz-Rastfläche.
Jede Rastnocke hat zweckmäßigerweise eine sich zwischen der Rastfläche und der Zusatz-Rastfläche erstreckende Übergangsfläche, an der die zugeordneten Rastvorsprünge beim Umschalten des Ventilgliedes entlanggleiten können und die insbesondere zylindrisch gestaltet ist.
Bei jeder Festhalteeinheit besteht die Rastnockenstruktur zweckmäßigerweise aus einer einzigen, zur Aufnahmeraumlängsachse koaxialen Rastnocke. An jeder Rastnocke ist die zugeordnete Rastfläche und auch die bevorzugt zugeordnete optionale Zusatz-Rastfläche stirnseitig als ringförmige, konische Schrägfläche ausgebildet.
Bevorzugt hat jede Rasthülse mehrere um die Aufnahmeraumlängsachse herum verteilt angeordnete Rastarme, die sich in der Aufnahmeraumlängsrichtung erstrecken und gemeinsam den zugeordneten Ventilglied-Endabschnitt radial außen umschlie-ßen. Die Rastarme und der Ventilglied-Endabschnitt überlappen sich also in axialer Richtung, wobei die Überlappungslänge von der Schaltstellung des Ventilgliedes abhängt. Jeder Rastarm hat einen freien Endbereich, an dem
er einen der Rastvorsprünge aufweist. Ferner ist jeder Rastarm in bezüglich der Aufnahmeraumlängsachse radialer Richtung federelastisch biegbar, um zwischen einer ein Umschalten des Ventilgliedes verhindernden Blockierstellung und einer das Umschalten des Ventilgliedes ermöglichenden Freigabestellung zu wechseln. Jeder Rastarm ist insbesondere so ausgebildet und angeordnet, dass sich eine elastische Rückstellkraft einstellt, wenn er aus der Blockierstellung in die Freigabestellung bewegt ist.
Ein bevorzugter Aufbau jeder Festhalteeinheit sieht vor, dass die jeweils zugeordnete Rasthülse einen die Rastvorsprünge tragenden Abstützkörper aufweist, über den die Rasthülse in der zugeordneten Antriebskammer bezüglich des Ventilgehäuses axial unbeweglich abgestützt ist. Dadurch ergibt sich eine einfache, axial unbewegliche Fixierung der Rasthülse in der Antriebskammer. Der Abstützkörper bewirkt zudem eine bezüglich der Aufnahmeraumlängsachse radiale Abstützung der Rasthülse bezüglich des Ventilgehäuses, zu welchem Zweck er bevorzugt über eine die Rastvorsprünge radial außen zumindest partiell umschließende Abstützwand verfügt.
Die Abstützwand kann nach Art einer Hülse in sich geschlossen sein. Insbesondere um eine geringe Breite des Ventilgehäuses zu ermöglichen, ist es jedoch vorteilhaft, wenn die Abstützwand segmentiert ist und sich aus mehreren in der Umfangsrichtung des Ventilglied-Aufnahmeraumes mit Abstand zueinander angeordneten Wandsegmenten zusammensetzt. Jedes Wandsegment hat zweckmäßigerweise die Form einer gekrümmten Schale mit einem bogenförmigen Querschnitt.
Es ist zweckmäßig, wenn der Abstützkörper einen dem Steuerkörper des Ventilgliedes axial zugewandten inneren Endabschnitt und einen diesbezüglich axial entgegengesetzten äußeren Endabschnitt aufweist, wobei die Rastarme jeweils mit einem ihrem freien Endbereich und dementsprechend den Rastvorsprüngen entgegengesetzten Basisbereich an dem Abstützkörper befestigt sind und sich ausgehend von dem Basisbereich jeweils axial in Richtung des Steuerkörpers des Ventilgliedes erstrecken. Die einzelnen Rastarme ragen also innerhalb des Ventilglied-Aufnahmeraumes ausgehend von ihrem Basisbereich zu ihrem mit einem Rastvorsprung versehenen freien Endbereich hin axial nach innen.
Es ist günstig, wenn der Abstützkörper an seinem äußeren Endabschnitt einen zur Aufnahmeraumlängsachse koaxialen Abstützring aufweist, aus dem zum einen die Abstützwand frei endend axial in Richtung zum Steuerkörper wegragt und zum anderen zweckmäßigerweise auch die Rastarme mit ihrem Basisbereich befestigt sind.
Bevorzugt ist das Ventilgehäuse mehrteilig ausgebildet und enthält ein zwischen zwei kappenartigen Verschlusselementen eingegliedertes Gehäusezwischenelement. Der Ventilglied-Aufnahmeraum erstreckt sich durch das Gehäusezwischenelement hindurch und ragt jeweils sacklochartig in die beiden Verschlusselemente hinein. Die Rasthülse jeder Festhalteeinheit ist zweckmäßigerweise ausschließlich innerhalb desjenigen Längenabschnittes des Ventilglied-Aufnahmeraumes angeordnet, der sich in einem der beiden Verschlusselemente befindet und von einer als Aufnahmevertiefung bezeichneten axialen Vertiefung des betreffenden Verschlusselementes gebildet ist. Dabei kann sich jede Rasthülse einerseits an einem Verschlusselement und andererseits an einer dem Verschlusselement zugewandten axialen Stirnfläche des Gehäusezwischenelementes axial abstützen.
Das Wegeventil kann prinzipiell ein direkt betätigtes Ventil sein, bei dem das Antriebsfluid durch externe Ventileinrichtungen gesteuert zuführbar ist. Bevorzugt ist das Wegeventil allerdings als ein vorgesteuertes Wegeventil ausgebildet, das über eine elektrisch betätigbare Vorsteuerventileinrichtung verfügt, um das Ventilglied zwischen seinen beiden möglichen Schaltstellungen umzuschalten.
Als Antriebsfluid zur Betätigung des Wegeventils kommt insbesondere Druckluft zur Anwendung, wenngleich es sich auch um ein hydraulisches Medium handeln kann. Entsprechendes gilt für das fluidische Druckmedium, dessen Strömung durch das Wegeventil steuerbar ist.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Wegeventil um ein 5/2-Wegeventil, bei dem der Ventilglied-Aufnahmeraum über fünf Kommunikationsabschnitte verfügt, die jeweils mit einem eigenen Ventilkanal des Wegeventils kommunizieren.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

1 eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemä-ßen Wegeventils in einem Längsschnitt gemäß Schnittlinie I-I aus 4 und 5, wobei ein umrahmter Ausschnitt im Bereich einer der beiden Festhalteeinheiten auch nochmals vergrößert illustriert ist und wobei strichpunktiert eine bevorzugt am Ventilgehäuse des Wegeventils angebrachte Vorsteuerventileinrichtung angedeutet ist,
2 den in 1 strichpunktiert umrahmten Ausschnitt II in einer vergrößerten Darstellung,
3 den in 2 illustrierten Ausschnitt des Wegeventils in einer dynamischen Übergangsstellung des Ventilgliedes bei einer Umschaltbewegung zwischen zwei Schaltstellungen,
4 einen Querschnitt des Wegeventils gemäß Schnittlinie IV-IV aus 1,
5 einen weiteren Querschnitt des Wegeventils gemäß Schnittlinie V-V aus 1 im Bereich einer Festhalteeinheit,
6 eine isometrische Darstellung des Wegeventils mit längs aufgeschnittener Abbildung eines Gehäusezwischenelementes, in dem sich ein Steuerkörper des Ventilgliedes erstreckt, und
7 eine Einzeldarstellung einer Rasthülse, wie sie bei den beiden Führungseinheiten des Wegeventils der 1 verbaut ist.

In der Zeichnung ist ein Wegeventil 1 illustriert, das in vorteilhafter Weise über eine 5/2-Wege-Ventilfunktion verfügt und das man somit auch als 5/2-Wegeventil bezeichnen kann. Das Wegeventil 1 kann allerdings auch eine andere Funktionalität haben und beispielsweise über eine Dreiwegefunktion oder eine Zweiwegefunktion verfügen.
Das Wegeventil 1 ist bevorzugt von einer elektrofluidisch und insbesondere elektropneumatisch vorgesteuerten Bauart. Hierzu ist es beispielhaft mit einer in der Zeichnung nur schematisch strichpunktiert angedeuteten, elektrisch betätigbaren Vorsteuerventileinrichtung 2 ausgestattet.
Das Wegeventil 1 verfügt über ein Ventilgehäuse 3, in dem ein eine Längserstreckung aufweisender Ventilglied-Aufnahmeraum 8 ausgebildet ist, der sich entlang einer Aufnahmeraumlängsachse 4 erstreckt, deren Achsrichtung als Aufnahmeraumlängsrichtung 4a bezeichnet sei. Die Aufnahmeraumlängsachse 4 repräsentiert gleichzeitig eine Längsachse des Ventilgehäuses 3.
Bezogen auf die Aufnahmeraumlängsachse 4 radial außen ist der Ventilglied-Aufnahmeraum 8 von einer am Ventilgehäuse 3 ausgebildeten, radial nach innen weisenden peripheren Innenumfangsfläche 12 begrenzt. Die Innenumfangsfläche 12 erstreckt sich in einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten Umfangsrichtung 11 um die Aufnahmeraumlängsachse 4 herum.
Das Ventilgehäuse 3 hat ferner eine sich in einer Höhenrichtung 5a orthogonal zu der Aufnahmeraumlängsachse 4 erstreckende Gehäusehochachse 5 sowie eine sich in einer Gehäusequerrichtung 6a erstreckende, zu sowohl der Aufnahmeraumlängsachse 4 als auch der Gehäusehochachse 5 orthogonale Gehäusequerachse 6.
An einer in der Gehäusehöhenrichtung 5a nach unten weisenden Unterseite hat das Ventilgehäuse 3 eine Grundfläche 7, mit der voraus es zu seinem Betreiben auf einem nicht weiter abgebildeten Ventilträger montierbar ist.
In dem Ventilglied-Aufnahmeraum 8 erstreckt sich koaxial zur Aufnahmeraumlängsachse 4 ein längliches Ventilglied 13. Das Ventilglied 13 kann im Rahmen von Umschaltbewegungen 14, die durch einen Doppelpfeil angedeutet sind, linear zwischen zwei Schaltstellungen umgeschaltet werden, bei denen es sich um eine aus der Zeichnung ersichtliche erste Schaltstellung und um eine diesbezüglich axial entgegengesetzt verlagerte zweite Schaltstellung handelt.
Bei den beiden Schaltstellungen handelt es sich um zwei axiale Endstellungen des Ventilgliedes 13, die dadurch mechanisch definiert sind, dass das Ventilglied 13 jeweils auf eine von zwei axial orientierten ventilgehäusefesten Anschlagflächen 15 des Ventilgehäuses 3 aufläuft. Die Anschlagflächen 15 sind zweckmäßigerweise direkt am Ventilgehäuses 3 ausgebildet. Exemplarisch befinden sich die Anschlagflächen 15 jeweils an einer axialen Innenfläche 19 einer axialen Abschlusswand 20 des Ventilgehäuses 3, durch die der Ventilglied-Aufnahmeraum 8 an beiden axialen Stirnseiten jeweils begrenzt ist.
Eine zum Hervorrufen der Umschaltbewegungen 14 erforderliche fluidische Umschaltkraft FA ist exemplarisch mittels der Vorsteuerventileinrichtung 2 erzeugbar, die beispielhaft an einer der beiden äußeren axialen Stirnflächen des Ventilgehäuses 3 angeordnet ist. Die Vorsteuerventileinrichtung 2 hat beispielhaft zwei nur schematisch angedeutete, elektrisch betätigbare Vorsteuerventile 2a mit jeweils einer 3/2-Wege-Ventilfunktion.
Das Ventilglied 13 hat zwei einander entgegengesetzte axiale Ventilglied-Endabschnitte 17a, 17b, von denen sich ein erster Ventilglied-Endabschnitt 17a in einem ersten Aufnahmeraum-Endabschnitt 8a und ein zweiter Ventilglied-Endabschnitt 17b in einem zweiten Aufnahmeraum-Endabschnitt 8b des Aufnahmeraumes 8 erstreckt.
Das Ventilglied 13 weist an seinem ersten Ventilglied-Endabschnitt 17a einen ersten Antriebskolben 29a und an dem zweiten Ventilglied-Endabschnitt 17b einen zweiten Antriebskolben 29b auf. Ein sich zwischen den beiden Antriebskolben 29a, 29b erstreckender Längenabschnitt des Ventilgliedes 13 sei aufgrund seiner noch zu erläuternden Fluidsteuerfunktion als Steuerkörper 30 bezeichnet.
Jeder Antriebskolben 29a, 29b weist an seiner von dem Steuerkörper 30 abgewandten axialen Außenseite eine Antriebsfläche 16 auf, die sich jeweils aus mehreren versetzt und/oder beabstandet zueinander angeordneten Flächenabschnitten zusammensetzen kann. Gemeinsam mit dem Ventilgehäuse 3 begrenzen die Antriebsfläche 16 des ersten Antriebskolbens 29a eine erste Antriebskammer 22a und die Antriebsfläche 16 des zweiten Antriebskolbens 29b eine zweite Antriebskammer 22b. Jede Antriebskammer 22a, 22b ist ein Bestandteil des jeweils zugeordneten Aufnahmeraum-Endabschnittes 8a, 8b.
Zwischen jedem Antriebskolben 29a, 29b und dem Ventilgehäuse 3 ist eine Abdichteinrichtung 31 wirksam, die dafür sorgt, dass die benachbarte Antriebskammer 22a, 22b nach axial innen in Richtung zum Steuerkörper 30 des Ventilgliedes 13 abgedichtet ist. Exemplarisch ist jede Abdichteinrichtung 31 mittels einer ringförmigen Dichtung 31a realisiert, die Bestandteil eines ersten Kolbenabschnittes 50 des zugeordneten Antriebskolbens 29a, 29b ist und die unter Abdichtung gleitverschieblich an der Innenumfangsfläche 12 des Ventilglied-Aufnahmeraumes 8 anliegt. Bei einer nicht illustrierten Ausführungsform ist die Abdichteinrichtung 31 von einem einerseits am Antriebskolben 29a, 29b und andererseits am Ventilgehäuse 3 befestigten flexiblen Membranelement gebildet.
Mittels der Vorsteuerventileinrichtung 2 ist die erste Antriebskammer 22a mit einem Antriebsfluid beaufschlagbar, das auf die Antriebsfläche 16 des ersten Antriebskolbens 29a einwirkt, sodass das Ventilglied 13 eine in 3 angedeutete fluidische Antriebskraft FA erfährt, durch die es unter Ausführung einer Umschaltbewegung 14 aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung verschoben wird. Eine Umschaltbewegung 14 in der Gegenrichtung, also zum Umschalten aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung, ist dadurch hervorrufbar, dass die zweite Antriebskammer 22b mittels der Vorsteuerventileinrichtung 2 mit einem Antriebsfluid beaufschlagt wird, sodass auf die Antriebsfläche 16 des zweiten Antriebskolbens 29b eine fluidische Antriebskraft FA einwirkt. Dies kann auch jeweils als ein „Belüften“ der betreffenden Antriebskammer 22a, 22b bezeichnet werden. Bei der Belüftung einer Antriebskammer 22a, 22b wird gleichzeitig die jeweils andere Antriebskammer 22b, 22a druckmäßig entlastet, was als Entlüftung bezeichnet werden kann.
Die für diese gesteuerte Fluidbeaufschlagung erforderliche Zufuhr und Abfuhr des Antriebsfluides, bei dem es sich insbesondere um Druckluft handelt, erfolgt bezüglich jeder Antriebskammer 22a, 22b durch einen von zwei nur schematisch angedeuteten Vorsteuer-Arbeitskanälen 18a, 18b hindurch. Die Vorsteuerventileinrichtung 2 erhält das Antriebsfluid exemplarisch durch einen ebenfalls nur schematisch angedeuteten Vorsteuer-Speisekanal 18c hindurch.
Das Ventilglied 13 ist in der ersten Schaltstellung zum ersten Aufnahmeraum-Endabschnitt 8a hinbewegt, wobei es stirnseitig an der Anschlagfläche 15 der die erste Antriebskammer begrenzenden Abschlusswand 20 anliegt. In der zweiten Schaltstellung ist das Ventilglied 13 zum zweiten Aufnahmeraum-Endabschnitt 8b hinbewegt, wobei es stirnseitig an der Anschlagfläche 15 der die zweite Antriebskammer 22b begrenzenden Abschlusswand 20 anliegt.
Zwischen den beiden Antriebskammern 22a, 22b ist der Ventilglied-Aufnahmeraum 8 in eine Mehrzahl von axial aufeinanderfolgenden Aufnahmeraumabschnitten 23 unterteilt. Mehrere dieser Aufnahmeraumabschnitte 23 - exemplarisch handelt es sich um fünf Stück - kommunizieren jeweils mit einem von mehreren das Ventilgehäuse 3 durchsetzenden und an der Grundfläche 7 ausmündenden Ventilkanälen 36, sodass sie zur besseren Unterscheidung als Kommunikationsabschnitte 24 bezeichnet werden. Axial zueinander benachbarte Kommunikationsabschnitte 24 sind jeweils durch einen zur besseren Unterscheidung als Übergangsabschnitt 25 bezeichneten Aufnahmeraumabschnitt 23 miteinander verbunden. Jedem Übergangsabschnitt 25 ist einer von mehreren Steuerabschnitten 37 des Steuerkörpers 30 zugeordnet, die axial zueinander beabstandet sind.
Die Steuerabschnitte 37 sind in der Lage, bei entsprechender Schaltstellung des Ventilgliedes 13 mit den Übergangsabschnitten 25 zugeordneten gehäuseseitigen Dichtflächen 38 zusammenzuwirken, um den betreffenden Übergangsabschnitt 25 zu verschließen und infolgedessen die beiden durch den Übergangsabschnitt 25 miteinander verbundenen Kommunikationsabschnitte 24 fluiddicht voneinander abzutrennen. Alternativ können die Steuerabschnitte 37 schaltstellungsabhängig eine von den Dichtflächen 38 entfernte Position einnehmen, sodass der betreffende Übergangsabschnitt 25 für einen Fluiddurchtritt offen ist. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Kommunikationsabschnitte 24 und folglich die damit kommunizierenden Ventilkanäle 36 in den beiden Schaltstellungen des Ventilgliedes 13 in unterschiedlichen Konfigurationen fluidisch miteinander verbunden oder fluiddicht voneinander abgetrennt sind.
Jeder Steuerabschnitt 37 kann zusammen mit der Dichtfläche 38 eines zugeordneten Übergangsabschnittes 25 entweder eine Sitzventilstruktur 32 mit axialer Dichtfunktion oder eine Schieberventilstruktur 33 mit radialer Dichtfunktion ausbilden. Das Wegeventil 1 kann ein reines Schieberventil mit ausschließlich Schieberventilstrukturen 33 oder ein reines Sitzventil mit ausschließlich Sitzventilstrukturen 32 sein. Exemplarisch liegt eine Mischform vor, bei der zwei Schieberventilstrukturen 33 mit zwei Sitzventilstrukturen 32 kombiniert sind.
Die beiden Sitzventilstrukturen 32 enthalten exemplarisch ein und denselben Steuerabschnitt 37, der in einem mittleren Kommunikationsabschnitt 24 angeordnet ist und einen bevorzugt über gummielastische Eigenschaften verfügenden Ventilteller 26 aufweist, dem axial beidseits jeweils eine einen Übergangsabschnitt 25 umrahmende und axial orientierte ringförmige Dichtfläche 38 gegenüberliegt. Je nach Schaltstellung liegt der Ventilteller 26 abdichtend unter Verschließen des zugeordneten Übergangsabschnittes 25 an der einen oder anderen benachbarten Dichtfläche 38 an oder ist von dieser Dichtfläche 38 unter Freigabe des zugeordneten Übergangsabschnittes 25 abgehoben.
Die beiden Schieberventilstrukturen 33 enthalten jeweils einen Steuerabschnitt 37, der abhängig von der Schaltstellung des Ventilgliedes 13 eine Position entweder innerhalb eines der beiden äußeren Kommunikationsabschnitte 24 oder des dem äußeren Kommunikationsabschnitt 24 benachbarten Übergangsabschnittes 25 einnimmt. In der Position außerhalb des Übergangsabschnittes 25 ist selbiger offen, sodass ein Fluiddurchtritt möglich ist. In der Position innerhalb des Übergangsabschnittes 25 liegt der Steuerabschnitt 37 mit einem Dichtungsring 27 an einer ringförmigen, radial nach innen weisenden Dichtfläche 38 des Übergangsabschnittes 25 an, sodass der Übergangsabschnitt 25 für einen Fluiddurchtritt gesperrt ist.
Bevorzugt hat der Ventilteller 26 eine längliche Form mit einer Längsachse 27a und einer dazu orthogonalen Querachse 27b. Der Ventilteller 26 ist bezüglich des Ventilgehäuses 3 bevorzugt so ausgerichtet, dass seine Längsachse 27a in der Gehäusehöhenrichtung 5a und seine Querachse 27b in der Gehäusequerrichtung 6a verläuft.
Der Ventilteller 26 hat radial außen zweckmäßigerweise zwei abgeflachte Längsseiten und zwei konvex gekrümmte Schmalseiten.
Im Betrieb des Wegeventils 1 ist der mittlere Kommunikationsabschnitt 24 über den zugeordneten Ventilkanal 36 zweckmäßigerweise mit einer Druckquelle verbunden, die ein durch das Wegeventil 1 zu verteilendes fluidisches Druckmedium liefert, insbesondere Druckluft. Das von der Vorsteuerventileinrichtung 2 zu verteilende Antriebsfluid wird beispielsweise über einen nur schematisch angedeuteten Vorsteuer-Speisekanal 18c innerhalb des Ventilgehäuses 3 von dem mittleren Kommunikationsabschnitt 24 abgezweigt oder auf andere Weise zugeführt.
Bei einer typischen Anwendung des Wegeventils 1 sind die beiden äußeren Kommunikationsabschnitte 24 mit der Atmosphäre verbunden, während die beiden jeweils zwischen dem mittleren Kommunikationsabschnitt 24 und einem äußeren Kommunikationsabschnitt 24 angeordneten Kommunikationsabschnitte 24 jeweils an einen Verbraucher angeschlossen sind. Auf diese Weise kann der Verbraucher abhängig von der Schaltstellung des Ventilgliedes wahlweise mit Druckmedium versorgt oder entlüftet werden.
Die beiden äußeren Kommunikationsabschnitte 24 sind jeweils durch einen der beiden Antriebskolben 29a, 29b von der benachbarten Antriebskammer 22a, 22b unter Mitwirkung der erwähnten Abdichteinrichtung 31 ständig fluiddicht abgetrennt.
Bevorzugt ist das Ventilgehäuse 3 mehrteilig ausgebildet, was auf das illustrierte Ausführungsbeispiel zutrifft. Exemplarisch enthält das Ventilgehäuse 3 ein längliches Gehäusezwischenelement 34, durch das sich der Ventilglied-Aufnahmeraum 8 hindurch erstreckt, wobei sich innerhalb des Gehäusezwischenelements 34 zumindest die Kommunikationsabschnitte 24 befinden. Das Gehäusezwischenelement 34 hat zwei einander entgegengesetzt in der Aufnahmeraumlängsrichtung 4a orientierte axiale Stirnflächen 35, an die jeweils eines von zwei kappenartigen Verschlusselementen 42 des Ventilgehäuses 3 angesetzt sind, die jeweils eine der beiden Abschlusswände 20 aufweisen. Der Ventilglied-Aufnahmeraum 8 erstreckt sich mit seinen beiden Aufnahmeraum-Endabschnitten 8a, 8b sacklochartig in das jeweils zugeordnete Verschlusselement 42 hinein. Die Verschlusselemente 42 und das Gehäusezwischenelement 34 sind durch geeignete Befestigungsmittel 41, beispielsweise Schrauben, aneinander befestigt.
Das Wegeventil 1 ist mit einer Festhalteeinrichtung 43 ausgestattet, die ausgebildet ist, um das Ventilglied 13 auf der Grundlage eines lösbaren Rastfunktionsprinzips in beiden Schaltstellungen durch mechanische Festhaltekräfte axial unbeweglich festzuhalten. Die dabei jeweils bewirkte Arretierung des Ventilgliedes 13 ist allerdings durch die exemplarisch mittels der Vorsteuerventileinrichtung 2 bedarfsgemäß auferlegbaren fluidischen Antriebskräfte FA überwindbar, sodass kein äußerer Eingriff zum Aufheben der Rastverriegelung erforderlich ist.
Die Festhalteeinrichtung 43 besteht bevorzugt entsprechend des illustrierten Ausführungsbeispiels aus zwei gesonderten, jeweils auf einem lösbaren Rastfunktionsprinzip basierenden Festhalteeinheiten 44, 45, die zur besseren Unterscheidung als erste Festhalteeinheit 44 und zweite Festhalteeinheit 45 bezeichnet werden. Die erste Festhalteeinheit 44 ist innerhalb des ersten Aufnahmeraum-Endabschnittes 8a und dort innerhalb der ersten Antriebskammer 22a angeordnet, die zweite Festhalteeinheit 45 befindet sich innerhalb des zweiten Aufnahmeraum-Endabschnittes 8b innerhalb der darin ausgebildeten zweiten Antriebskammer 22b. Die erste Festhalteeinheit 44 ist für ein Festhalten des Ventilgliedes 13 in der ersten Schaltstellung ausgebildet, die zweite Festhalteeinheit 45 für ein Festhalten des Ventilgliedes 13 in der zweiten Schaltstellung.
Eine besonders sichere Festhaltefunktion ist erzielbar, wenn die erste Festhalteeinheit 44 zusätzlich auch die zweite Schaltstellung und die zweite Festhalteeinheit 45 zusätzlich auch die erste Schaltstellung lösbar verrastend fixieren kann. Bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel ist dies der Fall. Es ist aber ohne weiteres eine Ausgestaltung möglich, bei der die beiden Festhalteeinheiten 44, 45 jeweils nur eine der beiden Schaltstellungen verrastend fixieren können.
Die beiden Festhalteeinheiten 44, 45 sind zweckmäßigerweise identisch ausgebildet, sodass die diesbezüglichen Erläuterungen für beide Festhalteeinheiten 44, 45 gelten.
Jede Festhalteeinheit 44, 45 enthält eine in die zugeordnete erste bzw. zweite Antriebskammer 22a, 22b eingesetzte Rasthülse 46. Die Rasthülse 46 besteht zweckmäßigerweise aus Kunststoff. Sie ist insbesondere kostengünstig als einstückiger Kunststoffkörper ausgebildet.
Die Rasthülse 46 hat eine Mehrzahl von Rastvorsprüngen 47, die in der Umfangsrichtung 11 um die mittige Aufnahmeraumlängsachse 4 herum verteilt angeordnet sind. Jeder Rastvorsprung 47 ist in bezüglich der Aufnahmeraumlängsachse 4 radialer Richtung federelastisch beweglich, sodass er wahlweise eine an die Aufnahmeraumlängsachse 4 angenäherte und aus 2 ersichtliche Blockierstellung oder eine von der Aufnahmeraumlängsachse 4 weiter entfernte und aus 3 Freigabestellung einnehmen kann. Beim Auslenken aus der Blockierstellung in die Freigabestellung baut sich eine elastische Rückstellkraft auf, die danach trachtet, den Rastvorsprung 47 wieder in die Blockierstellung zurückzubewegen.
Jeder der beiden Ventilglied-Endabschnitte 17a, 17b weist eine Rastnockenstruktur 48 auf, die die Umschaltbewegungen 14 des Ventilgliedes 13 synchron mitmacht. Abhängig von der Schaltstellung des Ventilgliedes 13 taucht die Rastnockenstruktur 48 des ersten Ventilglied-Endabschnittes 17a unterschiedlich weit axial in die Rasthülse 46 der ersten Festhalteeinheit 44 ein und es taucht ferner die Rastnockenstruktur 48 des zweiten Ventilglied-Endabschnittes 17b abhängig von der Schaltstellung des Ventilgliedes 13 unterschiedlich weit in die Rasthülse 46 der zweiten Festhalteeinheit 45 ein. In der ersten Schaltstellung ist bei der ersten Festhalteeinheit 44 die axiale Eintauchtiefe der Rastnockenstruktur 48 bezüglich der Rasthülse 46 größer als bei der zweiten Festhalteeinheit 45, in der zweiten Schaltstellung sind diese Eintauchtiefenverhältnisse vertauscht.
Die beiden Rastnockenstrukturen 48 bilden gemeinsam eine Rastnockenstrukturanordnung 49 des Ventilgliedes 13. Sie sind mit axialem Abstand zueinander angeordnet und insbesondere durch den Steuerkörper 30 voneinander getrennt.
Zweckmäßigerweise sind die Rastvorsprünge 47 bei jeder Festhalteeinheit 44, 45 in jeder Axialposition des Ventilgliedes 13 in einer Position radial neben dem zugeordneten Ventilglied-Endabschnitt 17a, 17b angeordnet.
Zweckmäßigerweise ist die Rastnockenstruktur 48 bei jeder Festhalteeinheit 44, 45 als ein Bestandteil des benachbarten Antriebskolbens 29a, 29b ausgebildet. Exemplarisch verfügt jeder Antriebskolben 29a, 29b außer dem bereits erwähnten ersten Kolbenabschnitt 50 über einen sich an der vom Steuerkörper 30 axial abgewandten Seite an den ersten Kolbenabschnitt 50 anschließenden zweiten Kolbenabschnitt 51, an dessen radialem Außenumfang die Rastnockenstruktur 48 ausgebildet ist. Der zweite Kolbenabschnitt 51 hat zweckmäßigerweise einen kleineren Durchmesser als der erste Kolbenabschnitt 50 und ragt frei endend axial nach außen von dem ersten Kolbenabschnitt 50 weg.
Das Ventilglied 13 endet axial beidseits mit jeweils einem der beiden zweiten Kolbenabschnitte 51. Jede Schaltstellung ist dadurch definiert, dass einer der beiden zweiten Kolbenabschnitte 51 mit seiner freien Stirnfläche an der gegenüberliegenden Anschlagfläche 15 anliegt, die exemplarisch jeweils an einem der Verschlusselemente 42 ausgebildet ist.
Bei jedem Antriebskolben 29a, 29b setzt sich die Antriebsfläche 16 aus mehreren Flächenabschnitten zusammen, wobei es sich um die der Anschlagfläche 15 zugewandte Stirnfläche des zweiten Kolbenabschnittes 51 und um eine dem zweiten Kolbenabschnitt 51 zugewandte ringförmige Stirnfläche des den zweiten Kolbenabschnitt 51 radial überragenden ersten Kolbenabschnittes 50 handelt.
Dementsprechend ist die Rastnockenstruktur 48 zweckmäßigerweise am jeweils zugeordneten Antriebskolben 29a, 29b ausgebildet.
Die Rastnockenstruktur 48 besteht zweckmäßigerweise jeweils aus einer einzigen, zur Aufnahmeraumlängsachse 4 koaxial angeordneten ringförmigen Rastnocke 52, mit der sämtliche Rastvorsprünge 47 der zugeordneten Rasthülse 46 zusammenwirken.
Die Rastnocke 52 ist axial einerseits von einer zur Aufnahmeraumlängsachse 4 koaxialen, ringförmigen Rastfläche 53 begrenzt. Die Rastfläche 53 ist bezüglich der Aufnahmeraumlängsachse 4 geneigt, was exemplarisch dazu führt, dass es sich bei ihr um eine ringförmige, konische Schrägfläche handelt. Jede Rastfläche 53 ist daher einerseits in der Aufnahmeraumlängsrichtung 4a und andererseits auch in der diesbezüglich radialen Richtung orientiert. Jedenfalls kann man somit sagen, dass die Rastfläche 53 in die Aufnahmeraumlängsrichtung 4a weist.
Wie der 1 gut zu entnehmen ist, sind die Rastflächen 53 der Rastnocken 52 der beiden Festhalteeinheiten 44, 45 so angeordnet, dass sie axial einander zugewandt sind. Alternativ könnte auch eine axial voneinander abgewandte Orientierung vorgesehen sein, wesentlich ist jedenfalls, dass die beiden Rastflächen 53 einander axial entgegengesetzt orientiert sind. Bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel befinden sich die Rastflächen 53 an den einander zugewandten, konisch ausgebildeten Stirnflächen der beiden Rastnocken 52.
Zweckmäßigerweise hat jede Rastnocke 52 auch eine der Rastfläche 53 axial entgegengesetzte weitere Stirnfläche, die von der Rastfläche 53 axial abgewandt ist und die zweckmäßigerweise als eine als Zusatz-Rastfläche 54 bezeichnete weitere Rastfläche ausgebildet ist. Jede Rastnocke 52 hat somit eine Rastfläche 53 und eine axial entgegengesetzt orientierte Zusatz-Rastfläche 54. Auch die beiden Zusatz-Rastflächen 54 sind einander axial entgegengesetzt orientiert und sind zweckmäßigerweise als konische Schrägflächen ausgebildet.
Zweckmäßigerweise hat jede Rastnocke 52 radial außen eine sich axial zwischen der Rastfläche 53 und der Zusatz-Rastfläche 54 erstreckende zylindrische Übergangsfläche 55, die koaxial zu der Aufnahmeraumlängsachse 4 angeordnet ist. Die Übergangsfläche 55 ist von der Aufnahmeraumlängsachse 4 radial weiter entfernt als diejenigen radialen Außenflächenabschnitte des Antriebskolbens 29a, 29b, die sich auf der der Übergangsfläche 55 entgegengesetzten Seite an die Rastfläche 53 und an die Zusatz-Rastfläche 54 anschließen.
Die lagemäßige Zuordnung der Rastvorsprünge 47 zu den Rastflächen 53 und Zusatz-Rastflächen 54 ist zweckmäßigerweise so gewählt, dass in der ersten Schaltstellung des Ventilgliedes 13 bei der ersten Festhalteeinheit 44 die Rastvorsprünge 47 unter Einnahme ihrer Blockierstellung an der Rastfläche 53 anliegen und bei der zweiten Festhalteeinheit 45 die Rastvorsprünge 47 unter Einnahme der Blockierstellung an der Zusatz-Rastfläche 54 anliegen. In der zweiten Schaltstellung sind die Verhältnisse umgekehrt, hier liegen bei der zweiten Festhalteeinheit 45 die Rastvorsprünge 47 unter Einnahme der Blockierstellung an der zugeordneten Rastfläche 53 an, während bei der zweiten Festhalteeinheit 45 die Rastvorsprünge 47 unter Einnahme ihrer Blockierstellung an der Zusatz-Rastfläche 54 anliegen.
Somit ist jede Schaltstellung durch einen doppelten Rasteingriff gesichert, zum einen durch Beaufschlagung der Rastfläche 53 bei der jeweils einen Festhalteeinheit 44 oder 45 und zum anderen durch gleichzeitiges Beaufschlagen der Zusatz-Rastfläche 54 der jeweils anderen Festhalteeinheit 45, 44.
Es versteht sich, dass bei jedem Rastnocken 52 der axiale Abstand zwischen der Rastfläche 53 und der Zusatz-Rastfläche 54 so gewählt ist, dass die Rastvorsprünge 47 in der jeweils einen Schaltstellung auf axial gleicher Höhe mit der Rastfläche 53 und in der anderen Schaltstellung auf gleicher axialer Höhe mit der Zusatz-Rastfläche 54 liegen.
Wie schon angedeutet, können die Zusatz-Rastflächen 54 entfallen, sodass jede Festhalteeinheit 44, 45 nur eine Rastfläche 53 aufweist, wobei die erste Festhalteeinheit 44 ausschließlich zum lösbaren Verriegeln der ersten Schaltstellung und die zweite Festhalteeinheit 45 ausschließlich zum lösbaren Verriegeln der zweiten Schaltstellung ausgebildet ist.
Gemäß einer nicht illustrierten Ausführungsform des Wegeventils 1 weist die Festhalteeinrichtung 43 nur eine einzige Festhalteeinheit 44 oder 45 auf. Die einzige Festhalteeinheit 44 oder 45 befindet sich dann entweder in der ersten Antriebskammer 22a oder in der zweiten Antriebskammer 22b. Es ist dann nur in die erste Antriebskammer 22a oder in die zweite Antriebskammer 22b eine Rasthülse 46 eingesetzt. Die Rastnockenstrukturanordnung 49 besteht in diesem Fall zweckmäßigerweise aus nur einer einzigen Rastnockenstruktur 48, an der beide Rastflächen 53 ausgebildet sind, wobei Zusatz-Rastflächen 54 in diesem Fall nicht vorhanden sind.
Prinzipiell kann eine einzige Festhalteeinheit 44 oder 45 auch mittels einer Rastnockenstrukturanordnung 49 realisiert sein, die zwei Rastnockenstrukturen 48 aufweist, von denen eine funktionslos ist, indem nur einer der beiden Rastnockenstrukturen 48 eine Rasthülse 46 zugeordnet ist. Dies ermöglicht es, zur Kosteneinsparung auf ein symmetrisch aufgebautes Ventilglied 13 zurückzugreifen, das sowohl zur Verwendung mit nur einer einzigen Festhalteeinheit 44 oder 45 geeignet ist als auch zur Verwendung mit zwei gesonderten Festhalteeinheiten 44, 45.
Anstatt die Rastfläche 53 und die optionale Zusatz-Rastfläche 54 als Ringfläche auszuführen, könnte sie in der Umfangsrichtung 11 auch segmentiert sein und sich aus einer Mehrzahl von Flächensegmenten zusammensetzen, die jeweils mit einem der Rastvorsprünge 47 kooperieren. Die ringförmige Gestaltung hat allerdings den Vorteil, dass die Rastfunktion unabhängig von der Drehposition des Ventilgliedes 13 sichergestellt ist und dementsprechend keine Verdrehsicherungsmaßnahmen erforderlich sind.
Jede Rastfläche 53 und Zusatz-Rastfläche 54 begrenzt eine sich axial an die Rastnocke 52 anschließende Vertiefung, in die die Rastvorsprünge 47 in ihrer Blockierstellung von radial außen her eintauchen, sodass sie die Rastnocke 52 von radial außen her axial hintergreifen. Dadurch ist die Rastnocke 52 und mithin das gesamte Ventilglied 13 durch einen Rasteingriff in einer axialen Richtung gegen eine Bewegung blockiert. Gleichzeitig erfolgt eine Bewegungsblockierung in der entgegengesetzten axialen Richtung dadurch, dass das Ventilglied 13 stirnseitig an einer der beiden Anschlagflächen 15 anliegt.
Jede Rasthülse 46 enthält zweckmäßigerweise einen als Abstützkörper 56 bezeichneten Bestandteil, über den sie in der jeweils zugeordneten ersten oder zweiten Antriebskammer 22a, 22b in beiden axialen Richtungen bezüglich des Ventilgehäuses 3 unbeweglich abgestützt ist. Der Abstützkörper 56 hat einen dem Steuerkörper 30 axial zugewandten inneren Endabschnitt 57 und einen hierzu axial entgegengesetzten äußeren Endabschnitt 58. Mit ihrem äußeren Endabschnitt 58 stützt sich die Rastfläche 53 an der axialen Innenfläche 19 der Abschlusswand 20 ab und mit ihrem inneren Endabschnitt 57 an der der axialen Innenfläche 19 zugewandten axialen Stirnfläche 35 des Gehäusezwischenelementes 34. Die Abstützung erfolgt seitens des äußeren Endabschnittes 58 über eine dem Steuerkörper 30 abgewandte äußere Stirnfläche 61 des Abstützkörpers 56 und seitens des inneren Endabschnittes 57 über eine dem Steuerkörper 30 zugewandte innere Stirnfläche 62 des Abstützkörpers 56.
Jedes Verschlusselement 42 hat eine einen äußersten Endabschnitt des Ventilglied-Aufnahmeraumes 8 bildende sacklochartige Aufnahmevertiefung 63, die sich koaxial zur Aufnahmeraumlängsachse 4 an das Gehäusezwischenelement 34 anschließt, wobei seine Öffnung dem Gehäusezwischenelement 34 zugewandt ist. Die axiale Grundfläche der Aufnahmevertiefung 63 ist von der axialen Innenfläche 19 gebildet und definiert dementsprechend auch eine der Anschlagflächen 15. Die axiale Länge der Aufnahmevertiefung 63 entspricht zweckmäßigerweise der axialen Länge der zugeordneten Rasthülse 46, wobei die Rasthülse 46 insbesondere vollständig in besagter Aufnahmevertiefung 63 aufgenommen ist.
Zweckmäßigerweise enthält der Abstützkörper 56 eine sich zumindest partiell um die Aufnahmeraumlängsachse 4 herum erstreckende Abstützwand 64, die über eine radial nach außen weisende periphere Abstützfläche 65 verfügt, mit der sie an der radialen Innenumfangsfläche der einen Längenabschnitt der zugeordneten Antriebskammer 22a, 22b definierenden Aufnahmevertiefung 63 anliegt.
Bevorzugt weist der Abstützkörper 56 an seinem äußeren Endabschnitt 58 einen zur Aufnahmeraumlängsachse 4 koaxialen Abstützring 66 auf, ausgehend von dem die Abstützwand 64 axial in Richtung zum Steuerkörper 30 ragt, wobei die Abstützwand 64 auf der dem Abstützring 66 axial entgegengesetzten Seite frei endet. Das freie Ende der Abstützwand 64 definiert die sich an der axialen Stirnfläche 35 des Gehäusezwischenelementes 34 abstützende innere Stirnfläche 62 des Abstützkörpers 56. Die äußere Stirnfläche 61 ist zweckmäßigerweise von der der Abstützwand 64 axial abgewandten äußeren Abschlussfläche des Abstützringes 66 gebildet.
Das Ventilglied 13 kann durch den Abstützring 66 hindurch mit der innen am Verschlusselement 42 ausgebildeten Anschlagfläche 15 in Kontakt treten. Alternativ könnte anstelle des Abstützringes 66 eine ungelochte Abstützscheibe vorgesehen sein, an der axial die Anschlagfläche 15 ausgebildet ist.
Der Abstützring 66 fungiert zweckmäßigerweise auch als Träger für eine der Anzahl der Rastvorsprünge 47 entsprechende Anzahl von federelastisch biegbaren Rastarmen 67. Jeder Rastarm 67 hat eine Längserstreckung zwischen einem Basisbereich 68 und einem diesbezüglich entgegengesetzten freien Endbereich 69. Am freien Endbereich 69 befindet sich, radial nach innen ragend, jeweils einer der Rastvorsprünge 47. Über den Basisbereich 68 ist jeder Rastarm 67 am Abstützkörper 56 befestigt.
Die Rastarme 67 sind so ausgerichtet, dass bezogen auf die Aufnahmeraumlängsrichtung 4a der Basisbereich 68 axial weiter außen liegt als der freie Endbereich 69. Jeder Rastarm 67 weist also mit seinem den Rastvorsprung 47 aufweisenden freien Endbereich 69 axial nach innen in Richtung zu den Kommunikationsabschnitten 24.
Bei jeder Rasthülse 46 sind die Rastarme 67 in der Umfangsrichtung 11 verteilt angeordnet, wobei sie insbesondere auf einer zur Aufnahmeraumlängsachse 4 koaxialen Kreislinie liegen. Zwischen in der Umfangsrichtung 11 benachbarten Rastarmen 67 befindet sich jeweils ein Zwischenraum, sodass die Rastarme 67 in der Umfangsrichtung 11 zueinander beabstandet sind. Bevorzugt sind die Rastarme 67 gleichmäßig um die Aufnahmeraumlängsachse 4 herum verteilt.
Bei jeder Rasthülse 46 umschließen die Rastarme 67 den zugeordneten Ventilglied-Endabschnitt 17a, 17b, insbesondere im Bereich des die Rastnockenstruktur 48 aufweisenden zweiten Kolbenabschnittes 51.
Die Rastarme 67 befinden sich in einem von der Abstützwand 64 umschlossenen Bereich. Exemplarisch sind sie mit ihrem Basisbereich 68 mit radialem Abstand zu der Abstützwand 64 an dem Abstützring 66 befestigt. Letzterer überragt die Abstützwand 64 zumindest partiell radial nach innen hin.
Die insgesamt als hülsenförmig bezeichenbare Abstützwand 64 kann im Querschnitt betrachtet ringförmig in sich geschlossen ausgebildet sein. Hiervon abweichend ist sie beim illustrierten Ausführungsbeispiel unter Ausbildung mehrerer in der Umfangsrichtung 11 zueinander beabstandeter Wandsegmente 64a, 64b segmentiert. Jedes Wandsegment 64a, 64b hat vorzugsweise einen bogenförmigen Querschnitt, wobei ihr konkaver Bereich der Aufnahmeraumlängsachse 4 zugewandt ist.
Exemplarisch besteht die Abstützwand 64 aus zwei sich bezüglich der Aufnahmeraumlängsachse 4 diametral gegenüberliegenden Wandsegmenten 64a, 64b. Jedes Wandsegment 64a, 64b erstreckt sich nur über einige der Rastarme 67 hinweg. Zwischen in der Umfangsrichtung 11 einander zugewandten Randbereichen der Wandsegmente 64a, 64b befindet sich jeweils ein Zwischenraum 72, in dessen Bereich sich zweckmäßigerweise ebenfalls mindestens ein Rastarm 67 erstreckt.
Jeder Rastarm 67 ist unter Ausführung einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten und als Arbeitsbewegung 73 bezeichneten Schwenkbewegung mit zumindest seinem den Rastvorsprung 47 aufweisenden Längenabschnitt in bezüglich der Aufnahmeraumlängsachse 4 radialer Richtung verschwenkbar. Dieses Verschwenken geht einher mit einer elastischen Verformung, die vorzugsweise hauptsächlich in dem Basisbereich 68 stattfindet. Strukturell ist die Rasthülse 46 insbesondere so aufgebaut, dass die Rastarme 67 im spannungsneutralen Zustand einen geringsten Abstand zu der Aufnahmeraumlängsachse 4 haben, wobei sich bei diesbezüglich nach radial außen gerichteter Auslenkung vergleichbar einer Feder eine Rückstellkraft ausbildet, die danach trachtet, den Rastarm 67 wieder in den spannungsneutralen Ausgangszustand zurückzubewegen.
Jede Rasthülse 46 ist so ausgelegt, dass die Rastarme 67 den spannungsneutralen Ausgangszustand oder einen diesbezüglich geringfügig radial nach außen verformten Spannungszustand einnehmen, wenn der Rastvorsprung 47 in einer Blockierstellung an einer Rastfläche 53 oder an einer Zusatz-Rastfläche 54 anliegt. Wird ausgehend hiervon das Ventilglied 13 zu einer Umschaltbewegung 14 angetrieben, gleiten die Rastarme 67 mit ihren Rastnocken 52 an der zugeordneten Rastfläche 53 oder Zusatz-Rastfläche 54 ab und werden unter Ausführung der Arbeitsbewegung 73 nach radial außen verschwenkt, bis sie in einer Freigabestellung an der Übergangsfläche 55 der Rastnockenstruktur 48 anliegen. Dabei erhöht sich die radiale Vorspannung der Rastarme 67. Bei fortgesetzter Umschaltbewegung 14 gleiten die Rastvorsprünge 47 und die Übergangsfläche 55 gemäß 3 aneinander ab, bis die Rastvorsprünge 47 erneut in den Bereich einer Rastfläche 53 oder Zusatz-Rastfläche 54 gelangen und dort unter neuerlicher Ausführung einer Arbeitsbewegung 73 aufgrund federnder Rückstellung wieder nach radial innen in eine Blockierstellung verschwenkt werden.
In jeder Blockierstellung liegt ein die Umschaltbewegung 14 blockierender Rasteingriff zwischen dem betreffenden Rastvorsprung 47 und der zugeordneten Rastfläche 53 oder Zusatz-Rastfläche 54 vor.
Die federelastische Schwenkbarkeit zur Ausführung der Arbeitsbewegung 73 resultiert aus dem strukturellen Aufbau der Rasthülse 46 in Verbindung mit einer gewissen Elastizität des für die Rasthülse 46 verwendeten Materials, bei dem es sich insbesondere um ein Kunststoffmaterial handelt.
Bevorzugt sind die Rasthülse 46 und zumindest der die Rasthülse 46 aufnehmende und exemplarisch von einer der Aufnahmevertiefungen 63 eines Verschlusselementes 42 gebildete Längenabschnitt jeder Antriebskammer 22a, 22b mit einem länglichen Querschnitt versehen. Dieser Querschnitt ist gemäß 5 so ausgerichtet, dass eine Querschnittslängsachse 74 in der Gehäusehöhenrichtung 5a verläuft und eine hierzu orthogonale Querschnittsquerachse 75 in der Gehäusequerrichtung 6a verläuft. Die Querschnittsabmessungen sind in der Achsrichtung der Querschnittquerachse 75 geringer als in der Achsrichtung der Querschnittslängsachse 74. Bevorzugt hat der die Rasthülse 46 aufnehmende Längenabschnitt der Antriebskammer 22a, 22b sich in der Gehäusequerrichtung 6a gegenüberliegende und zueinander parallele ebene seitliche Kammerflächen 76 und außerdem zwei sich in der Gehäusehöhenrichtung 5a gegenüberliegende, jeweils konkav gekrümmte obere und untere Kammerflächen 77, 78.
Die Rasthülse 46 hat eine diesbezüglich komplementäre Außenkontur, was sehr gut aus 7 ersichtlich ist. Exemplarisch sind die beiden Wandsegmente 64a, 64b an der peripheren Abstützfläche 65 komplementär zu der oberen und unteren Kammerfläche 77, 78 konvex gekrümmt, während die die beiden Wandsegmente 64a, 64b verbindenden Abschnitte des Abstützringes 66 entsprechend den seitlichen Kammerflächen 76 abgeflacht sind. Mit einer derartigen Gestaltung kann das Ventilgehäuse 3 in der Gehäusequerrichtung 6a besonders schmal ausgebildet werden.
Die beiden Festhalteeinheiten 44, 45 ermöglichen es, das Ventilglied 13 in beiden Schaltstellungen durch eine lösbare Rastverbindung sehr sicher axial unbeweglich zu verriegeln, wobei gleichwohl die zum Umschalten aufzubringenden fluidischen Umschaltkräfte FA relativ gering sind, was sich positiv auf das Ansprechverhalten und die Schaltzeiten des Wegeventils 1 auswirkt. Es sind insbesondere keinerlei Federn vorhanden, insbesondere keine Federn mit Schnappfunktion, die ständig mit einer axialen Federkraft auf das Ventilglied 13 einwirken und das Ventilglied 13 in die eine oder andere Schaltstellung axial vorspannen und deren Federkraft zum Umschalten überwunden werden müsste. Die Unterbringung der Festhalteeinheiten 44, 45 in den Antriebskammern 22a, 22b reduziert ferner das Totvolumen und mithin die für einen Umschaltvorgang zuzuführende und Abzuführende Menge an Antriebsfluid, was besonders kurze Schaltzeiten für das Umschalten des Ventilgliedes 13 ermöglicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2016/045689 A1 [0002]
DE 102008014413 A1 [0003]
DE 2832967 C2 [0004]

Claims

Bistabiles Wegeventil, - mit einem Ventilgehäuse (3), in dem ein sich in einer Aufnahmeraumlängsrichtung (4a) axial entlang einer Aufnahmeraumlängsachse (4) erstreckender Ventilglied-Aufnahmeraum (8) ausgebildet ist, der zwei einander axial entgegengesetzte erste und zweite Aufnahmeraum-Endabschnitte (8a, 8b) und mehrere dazwischen axial aufeinanderfolgend angeordnete und jeweils mit einem Ventilkanal (36) kommunizierende Kommunikationsabschnitte (24) aufweist, - wobei in dem Ventilglied-Aufnahmeraum (8) ein sich in der Aufnahmeraumlängsrichtung (4a) erstreckendes Ventilglied (13) angeordnet ist, das an einem ersten Ventilglied-Endabschnitt (17a) einen ersten Antriebskolben (29a) und an einem axial entgegengesetzten zweiten Ventilglied-Endabschnitt (17b) einen zweiten Antriebskolben (29b) aufweist, wobei sich zwischen den beiden Antriebskolben (29a, 29b) ein Steuerkörper (30) des Ventilgliedes (13) erstreckt, - wobei der erste Antriebskolben (29a) an einer von dem Steuerkörper (30) abgewandten axialen Außenseite eine Antriebsfläche (16) aufweist, die gemeinsam mit dem Ventilgehäuse (3) eine erste Antriebskammer (22a) begrenzt und wobei der zweite Antriebskolben (29b) an einer von dem Steuerkörper (30) abgewandten axialen Außenseite ebenfalls eine Antriebsfläche (16) aufweist, die gemeinsam mit dem Ventilgehäuse (3) eine zweite Antriebskammer (22b) begrenzt, - wobei sowohl die erste Antriebskammer (22a) als auch die zweite Antriebskammer (22b) durch eine zwischen dem sie jeweils begrenzenden Antriebskolben (29a, 29b) und dem Ventilgehäuse (3) wirksame Abdichteinrichtung (31) nach axial innen zum Steuerkörper (30) des Ventilgliedes (13) hin abgedichtet ist, - wobei sowohl die erste Antriebskammer (22a) als auch die zweite Antriebskammer (22b) gesteuert mit einem Antriebsfluid beaufschlagbar ist, um fluidische Antriebskräfte (FA) auf die Antriebsfläche (16) des jeweils zugeordneten Antriebskolbens (29a, 29b) auszuüben, durch die das Ventilglied (13) unter Ausführung einander entgegengesetzter Umschaltbewegungen (14) axial zwischen einer zum ersten Aufnahmeraum-Endabschnitt (8a) hin bewegten ersten Schaltstellung und einer zum zweiten Aufnahmeraum-Endabschnitt (8b) hin bewegten zweiten Schaltstellung umschaltbar ist, wobei die Kommunikationsabschnitte (24) in den beiden Schaltstellungen durch den Steuerkörper (30) des Ventilgliedes (13) in unterschiedlichen Konfigurationen fluidisch miteinander verbunden oder voneinander abgetrennt sind, - und wobei das Ventilglied (13) in beiden Schaltstellungen durch mechanische Festhaltekräfte einer auf einem lösbaren Rastfunktionsprinzip basierenden Festhalteeinrichtung (43) bezüglich des Ventilgehäuses (3) axial unbeweglich festgehalten ist, wobei die Festhaltekräfte zum Hervorrufen der Umschaltbewegungen (14) durch die fluidischen Antriebskräfte (FA) überwindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem der beiden Aufnahmeraum-Endabschnitte (8a, 8b) des Ventilglied-Aufnahmeraumes (8) innerhalb der darin ausgebildeten Antriebskammer (22a, 22b) eine Festhalteeinheit (44, 45) der Festhalteeinrichtung (43) angeordnet ist, durch die das Ventilglied (13) in mindestens einer der beiden Schaltstellungen mittels Verrastung lösbar festhaltbar ist.
Bistabiles Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Festhalteeinrichtung (43) eine auf einem lösbaren Rastfunktionsprinzip basierende erste Festhalteeinheit (44) und eine diesbezüglich gesonderte, ebenfalls auf einem lösbaren Rastfunktionsprinzip basierende zweite Festhalteeinheit (45) aufweist, wobei die erste Festhalteeinheit (44) in dem ersten Aufnahmeraum-Endabschnitt (8a) innerhalb der darin ausgebildeten ersten Antriebskammer (22a) und die zweite Festhalteeinheit (45) in dem zweiten Aufnahmeraum-Endabschnitt (8b) innerhalb der darin ausgebildeten zweiten Antriebskammer (22b) angeordnet ist, wobei das Ventilglied (13) durch die beiden Festhalteeinheiten (44, 45) jeweils in mindestens einer der beiden Schaltstellungen lösbar festhaltbar ist, zweckmäßigerweise dahingehend, dass das Ventilglied (13) durch die erste Festhalteeinheit (44) zumindest in der ersten Schaltstellung und durch die zweite Festhalteeinheit (44) zumindest in der zweiten Schaltstellung lösbar festhaltbar ist.
Bistabiles Wegeventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede vorhandene Festhalteeinheit (44, 45) eine koaxial in die zugeordnete Antriebskammer (22a, 22b) eingesetzte und bezüglich des Ventilgehäuses (3) axial unbeweglich abgestützte Rasthülse (46) sowie eine am zugeordneten Ventilglied-Endabschnitt (17a, 17b) relativ zum Ventilglied (13) axial unbeweglich angeordnete Rastnockenstruktur (48) einer Rastnockenstrukturanordnung (49) des Ventilgliedes (13) aufweist, wobei die Rastnockenstruktur (48) abhängig von der Schaltstellung des Ventilgliedes (13) unterschiedlich weit axial in die Rasthülse (46) hineinragt und in der durch die Festhalteeinheit (44, 45) festzuhaltenden Schaltstellung des Ventilgliedes (13) durch Zusammenwirken mit mehreren jeweils eine Blockierstellung einnehmenden Rastvorsprüngen (47) der Rasthülse (46) axial unbeweglich blockiert ist, wobei die Rastvorsprünge (47) bezüglich der Aufnahmeraumlängsachse (4) federelastisch radial beweglich sind.
Bistabiles Wegeventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasthülse (46) jeder vorhandenen Festhalteeinheit (44, 45) einstückig aus Kunststoff ausgebildet ist.
Bistabiles Wegeventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (3) eine zur Aufnahmeraumlängsachse (4) orthogonale, sich in einer Gehäusehöhenrichtung (5a) erstreckende Gehäusehochachse (5) und eine zu sowohl der Aufnahmeraumlängsachse (4) als auch der Gehäusehochachse (5) orthogonale, sich in einer Gehäusequerrichtung (6a) erstreckende Gehäusequerachse (6) aufweist, wobei jede mit einer Festhalteeinheit (44, 45) bestückte Antriebskammer (22a, 22b) zumindest in dem die Rasthülse (46) aufnehmenden Längenabschnitt einen länglichen Querschnitt mit sich in der Gehäusequerrichtung (6a) gegenüberliegenden, zueinander parallelen ebenen seitlichen Kammerflächen (76) und mit sich in der Gehäusehöhenrichtung (5a) gegenüberliegenden, konkav gekrümmten oberen und unteren Kammerflächen (77, 78) aufweist, wobei die Rasthülse (46) bei axialer Betrachtung über eine diesbezüglich komplementäre Außenkontur verfügt.
Bistabiles Wegeventil nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastnockenstruktureinrichtung (49) zwei bezüglich der Aufnahmeraumlängsachse (4) geneigte Rastflächen (53) aufweist, an denen die Rastvorsprünge (47) der zugeordneten Rasthülse (46) zum Festhalten des Ventilgliedes (13) in einer der beiden Schaltstellungen unter Einnahme der Blockierstellung anliegen können, wobei die beiden Rastflächen (53) in der Aufnahmeraumlängsrichtung (4a) weisen und dabei einander axial entgegengesetzt orientiert sind, sodass das Ventilglied (13) durch das Zusammenwirken von Rastvorsprüngen (47) mit der einen Rastfläche (53) in der ersten Schaltstellung und durch das Zusammenwirken von Rastvorsprüngen (47) mit der anderen Rastfläche (53) in der zweiten Schaltstellung festhaltbar ist.
Bistabiles Wegeventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rastflächen (53) einander bezüglich der Aufnahmeraumlängsachse (4) axial zugewandt sind.
Bistabiles Wegeventil nach Anspruch 6 oder 7 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastnockenstruktur (48) der ersten Festhalteeinheit (44) und der zweiten Festhalteeinheit (45) jeweils eine der beiden Rastflächen (53) aufweist, wobei das Ventilglied (13) durch das Zusammenwirken der Rastvorsprünge (47) mit der Rastfläche (53) der Rastnockenstruktur (48) der ersten Festhalteeinheit (44) in der ersten Schaltstellung und durch das Zusammenwirken der Rastvorsprünge (47) mit der Rastfläche (53) der Rastnockenstruktur (48) der zweiten Festhalteeinheit (45) in der zweiten Schaltstellung festhaltbar ist.
Bistabiles Wegeventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastnockenstruktur (48) einer jeden der beiden Festhalteeinheiten (44, 45) eine bezüglich der an der gleichen Rastnockenstruktur (48) ausgebildeten Rastfläche (53) axial beabstandete und axial entgegengesetzt orientierte Zusatz-Rastfläche (54) aufweist, an der die zugeordneten Rastvorsprünge (47) zum Festhalten des Ventilgliedes (13) in einer Schaltstellung unter Einnahme einer Blockierstellung anliegen können, sodass das Ventilglied (13) in der ersten Schaltstellung zusätzlich zur ersten Festhalteeinheit (44) auch durch das Zusammenwirken zwischen den Rastvorsprüngen (47) und der Zusatz-Rastfläche (54) der zweiten Festhalteeinheit (45) festhaltbar ist und außerdem in der zweiten Schaltstellung zusätzlich zur zweiten Festhalteeinheit (45) durch das Zusammenwirken zwischen den Rastvorsprüngen (47) und der Zusatz-Rastfläche (54) der ersten Festhalteeinheit (44) festhaltbar ist.
Bistabiles Wegeventil nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastnockenstruktur (48) jeder vorhandenen Festhalteeinheit (44, 45) aus einer zur Aufnahmeraumlängsachse (4) koaxialen Rastnocke (52) besteht, mit der sämtliche Rastvorsprünge (47) der zugeordneten Rasthülse (46) zusammenwirken.
Bistabiles Wegeventil nach Anspruch 10 in Verbindung mit einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastflächen (53) und die optionalen Zusatz-Rastflächen (54) als ringförmige, konische Schrägflächen jeweils axial stirnseitig an der Rastnocke (52) ausgebildet sind.
Bistabiles Wegeventil nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass jede Rasthülse (46) mehrere um die Aufnahmeraumlängsachse (4) herum verteilt angeordnete, sich in der Aufnahmeraumlängsrichtung (4a) erstreckende und gemeinsam den zugeordneten Ventilglied-Endabschnitt (17a, 17b) umschließende Rastarme (67) aufweist, die jeweils an einem freien Endbereich (68) einen Rastvorsprung (47) aufweisen und die unter federelastischer Verformung in bezüglich der Aufnahmeraumlängsachse (4) radialer Richtung biegbar sind, um zwischen einer ein Umschalten des Ventilgliedes (13) verhindernden Blockierstellung und einer ein Umschalten des Ventilgliedes (13) ermöglichenden Freigabestellung zu wechseln.
Bistabiles Wegeventil nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jede Rasthülse (46) einen die Rastvorsprünge (47) tragenden Abstützkörper (56) aufweist, über den die Rasthülse (46) in der zugeordneten Antriebskammer (22a, 22b) bezüglich des Ventilgehäuses (3) axial unbeweglich abgestützt ist und der über eine die Rastvorsprünge (47) radial außen zumindest partiell umschließende Abstützwand (64) verfügt.
Bistabiles Wegeventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützwand (64) unter Ausbildung mehrerer zueinander beabstandeter Wandsegmente (64a, 64b) in der Umfangsrichtung (11) des Ventilglied-Aufnahmeraumes (8) segmentiert ist.
Bistabiles Wegeventil nach Anspruch 13 oder 14 in Verbindung mit Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstützkörper (56) einen dem Steuerkörper (30) des Ventilgliedes (13) axial zugewandten inneren Endabschnitt (57) und einen diesbezüglich axial entgegengesetzten äußeren Endabschnitt (58) aufweist, wobei die Rastarme (67) jeweils mit einem ihrem freien Endbereich (69) entgegengesetzten Basisbereich (68) an dem Abstützkörper (56) befestigt sind und sich ausgehend von dem Basisbereich (68) axial in Richtung des Steuerkörpers (30) des Ventilgliedes (13) erstrecken.
Bistabiles Wegeventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstützkörper (56) an seinem äußeren Endabschnitt (58) einen zur Aufnahmeraumlängsachse (4) koaxialen Abstützring (66) aufweist, ausgehend von dem die Abstützwand (64) frei endend axial in Richtung zum Steuerkörper (30) des Ventilgliedes (13) wegragt und an dem zweckmäßigerweise die Rastarme (67) mit ihrem Basisbereich (67) befestigt sind.
Bistabiles Wegeventil nach einem der Ansprüche 3 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (3) mehrteilig ausgebildet ist, wobei es ein Gehäusezwischenelement (34) mit zwei einander entgegengesetzten axialen Stirnflächen (35) und zwei jeweils an eine dieser beiden axialen Stirnflächen (35) angesetzte kappenartige Verschlusselemente (42) aufweist, wobei sich der Ventilglied-Aufnahmeraum (8) durch das Gehäusezwischenelement (34) hindurch und jeweils sacklochartig in die beiden Verschlusselemente (42) hinein erstreckt, in denen er jeweils mit einer im Verschlusselement (42) ausgebildeten Aufnahmevertiefung (63) endet, wobei jede Rasthülse (46) ausschließlich innerhalb eines der beiden Verschlusselemente (42) in dessen Aufnahmevertiefung (63) angeordnet ist.
Bistabiles Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der beiden Antriebskolben (29a, 29b) einen ersten Kolbenabschnitt (50) und einen sich an der vom Steuerkörper (30) axial abgewandten Seite daran anschließenden, von dem ersten Kolbenabschnitt (50) frei endend axial wegragenden zweiten Kolbenabschnitt (51) aufweist, wobei der erste Kolbenabschnitt (50) über eine zu der Abdichteinrichtung (31) gehörende und gleitverschieblich an einer Innenumfangsfläche (12) des Ventilglied-Aufnahmeraumes (8) anliegende Dichtung (31a) verfügt und wobei der bezüglich des ersten Kolbenabschnittes (50) im Außendurchmesser kleinere zweite Kolbenabschnitt (51) zur zugeordneten Festhalteeinheit (44, 45) gehört.
Bistabiles Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass es von einer mit einer elektrisch betätigbaren Vorsteuerventileinrichtung (2) ausgestatteten vorgesteuerten Bauart ist, wobei die Vorsteuerventileinrichtung (2) zur Durchführung der gesteuerten Fluidbeaufschlagung der beiden Antriebskammern (22a, 22b) mit einem Antriebsfluid ausgebildet ist.