阀装置的制作方法

本发明涉及一种阀装置，该阀装置包括至少一个在阀壳体中借助电动机能够沿移动轴线纵向移动地设置的阀活塞，所述阀活塞将设置在阀壳体中的流体接口部位至少部分地相互连接或相互分开。在此，所述阀壳体通常包括成对地相对于彼此对置的纵向侧以及端侧以及上侧和下侧。

背景技术：

电动地操纵阀装置是已知的。这个工作原理相对于液压式致动器提供很多优点。在系列应用的情况下，当阀装置用在具有用于移动式作业机械、尤其是农业机械的控制系统的多个并排设置的控制阀部段的液压换向阀体中时，对于各个阀部段来说应力求特别狭窄的结构方式，以便使换向阀体的总宽度保持在可接受的并且适合于相应安装情况的界限内。

文献US7591448B2公开一种开头所述类型的可电动操纵的阀装置，该阀装置设置用于系列应用、即用于具有并排设置的控制阀的阀体。为了实现各单个部段的对于系列应用足够狭窄的结构方式，在所述解决方案中设有内转子步进电动机，其旋转轴沿所涉及阀体的纵向链接的方向延伸。为了得到具有在系列应用中通常小于44mm的部段宽度的狭窄结构方式，需要具有沿旋转轴线方向测量的小宽度的步进电动机的狭窄结构形式，所述宽度在所述文献中用H给出。即使在所提到的文献中用D表示的电动机直径与轴向宽度H相比选择得相应大，在步进电动机低效率并且功率密度时仅提供非常小的转矩。为此，该已知的解决方案规定D/H的比率大于1.6。可供使用的小的转矩造成强烈的减速，从而致动器在非常高的回复力矩时缓慢地工作，使得它不适合在移动阀中使用。此外，步进电动机由于其止动力矩而具有高的自锁，这使得难以给阀装置设置功能上可靠的、弹簧对中的中间位置。

通过EP 2 916 052A1已知一种具有基体的阀盘，该基体由成对地相对于彼此对置的纵向侧以及端侧以及上侧和下侧构成并且控制滑阀或阀活塞可纵向移动地容纳在该基体中。此外，该已知的解决方案具有可用电动机驱动的齿轮传动装置，该齿轮传动装置驱动与控制滑阀或阀活塞连接的齿条，该齿条通过弯曲弹性的联接杆固定地与控制滑阀或阀活塞连接。不仅电动机而且具有齿条的齿轮传动装置在端侧用法兰连接到阀盘的壳体上，以便为了将这样的阀盘构造成完整的阀体而获得用于阀盘的狭窄结构。这样已知的阀装置据此沿纵向方向平行于其纵向侧观察构造得大，并且为了通过齿条实现控制滑阀或阀活塞的容易的可移动性，可以在其间设置所述弯曲弹性的联接杆，这也在装配时导致增加耗费。

技术实现要素：

从所述现有技术出发，本发明提出的任务是，提供一种阀装置，该阀装置的突出优点在于特别有利的运行特性、在结构上小地构造并且低成本地实现。

根据本发明，所述任务通过一种在其相应整体上具有如下所述特征的阀装置来解决。

根据本发明的阀装置的特征在于，该阀装置包括至少一个在阀壳体中借助电动机能够沿移动轴线纵向移动地设置的阀活塞，所述阀活塞将设置在阀壳体中的流体接口部位至少部分地相互连接或相互分开，电动机的驱动轴线或其假想的延长部与阀活塞的移动轴线相交，其特征在于，所述阀活塞在其一个自由端部上具有齿条，该齿条与连接到电动机上的传动装置的驱动小齿轮啮合，至少阀活塞的齿条以及连接到所述电动机上的传动装置的驱动小齿轮能够在连接到阀壳体上的并且相对于所述壳体密封的腔室中的油环境下运行，并且相对于电动机的电动机壳体的密封通过相对于驱动轴线而言径向的旋转密封件形成。在这个电动机布置结构中能够实现狭窄的结构方式，而不必使用步进电动机的原理，而是有利地能够使用电子调节的电动机。由此消除在步进电动机中给出的缺点：低动态转矩、所需的强烈减速以及相应强烈的自锁。尤其是，在这样的布置结构中优选地电动机壳体沿侧向不超出阀壳体，从而实现狭窄的分段结构方式，这在多个这样的阀要以并排布置结构安装在第三构件(例如作业机械和商用车辆的构件)上时发挥作用。

根据另外的方案，本发明的特征还在于，电动机的驱动轴线穿过阀壳体的上侧或下侧或其相应假想的延长部，或电动机的驱动轴线或其假想的延长部设置成相对于在阀壳体中的流体接口部位平行地或倾斜地延伸，直到它们从阀壳体的上侧和/或下侧中出来。由此可能的是，不同于根据EP 2 916 052A1的现有技术，将用于阀活塞的驱动单元从前面端侧区域(已知的驱动单元在该区域上远地伸出)优选设定到阀装置的上侧上，这不仅节省空间，而且在没有中间插接弯曲弹性的联接杆或类似物的情况下能够实现阀活塞的直接驱动。这在现有技术中因此无对应情况，尤其是不会发生在用于阀活塞的动力传动系中的自锁。如果尤其是以电动机形式的驱动装置安置在阀壳体的上侧上或所述阀壳体的部件上，则紧急手动操纵装置的部件能够以节省空间的并且辅助部段构造的方式在阀壳体的下侧上或所述阀壳体的部件上伸出来。

相应阀壳体的纵向侧在其假想的延长部中构成彼此平行延伸的边界平面，在所述边界平面之间存在具有移动轴线的可能的平面，所述平面与电动机驱动轴线或者说其假想的延长部相交。优选地，电动机驱动轴线与阀活塞的移动轴线垂直相交。但如果使用蜗杆装置或其它为此合适的传动装置来代替小齿轮齿条啮合，即使这样的传动装置应该是自锁的，也存在所谓横向啮合的可能性。

不同于在根据所述美国专利提到的已知解决方案中，在具有转子和定子的电动机中通过各定子线圈中心点的假想圆的平均直径D除以线圈在平行于转子驱动轴线的方向上的总高度H的比例D/H可以小于 1.5、优选小于1。相比于现有技术，按照本发明的阀装置由此可在结构上更自由地构造。

按分段结构方式，可预先给定数量的阀壳体可以连同安置在其上的电动机以并排布置结构设置，其中，所述电动机在并排布置结构的方向上设置在相应阀壳体的界限内。

这种并排布置结构能够以有利的方式通过分别使用的以永久激励的内转子同步电机形式的电动机实现。

在此，所述布置结构可以有利地这样设计，即，相应的电动机通过具有绝对转动位置识别的数字式控制器控制。

在一种特别有利的实施例中，所述阀活塞在其一个自由端部上具有齿条，该齿条与电动机的驱动小齿轮或连接到电动机上的传动装置的驱动小齿轮啮合。

作为传动装置有利地可以设置正齿轮传动装置或者单级的或多级的、尤其是双级的行星齿轮传动装置。

在此，所述布置结构可以这样设计，即，在齿条的区域中在阀活塞上连接有优选可用手操纵的紧急操纵装置。

在特别有利的实施例中，至少阀活塞的齿条以及电动机的驱动小齿轮或可能连接在所述电动机上的传动装置能在连接到阀壳体上的并且相对于所述壳体密封的腔室中的油环境下运行，该腔室也可以是阀壳体的组成部分。这种结构方式的突出优点在于在长期运行中特别高的运行安全性。

关于所配设的换向阀的构型，所述布置结构可以有利地这样设计，即，在背离齿条的另一个端部上所述阀活塞借助回位装置、优选在使用压力弹簧的情况下在未操纵电动机时回复到中性位置中。

在此，所述布置结构可以这样设计，即，在所述中性位置中压力供应接口P与两个使用接口A、B分开，并且在由于操纵电动机而造成的彼此对置的移动位置中阀活塞在一种情况下将其中一个使用接口 A、而在一种情况下将另一个使用接口B与压力供应接口P连接。

附图说明

接下来借助在附图中示出的实施例详细地阐释本发明。其中：

图1示出按照本发明的阀装置的一个实施例的仅部分示出阀壳体装置的剖开的纵剖视图；

图2示出仅所述实施例的操纵部件的相对于图1以更大比例示出的局部纵剖视图；以及

图3示出对应于图2的剖切线III-III的剖视图。

具体实施方式

参考附图，以滑阀形式的LS换向阀为例阐述按照本发明的阀装置。具有所属滑阀活塞的阀壳体的结构方式在附图所示的实施例中对应于已知的阀装置，如该阀装置在文献DE 10 2013 021 317A1中公开，参考该文献。本发明与此相比的区别在于，设置有电动致动器，其结构方式在具有紧密并排设置的阀装置的阀体中能够实现特别有利地使用按照本发明的用于系列应用的阀装置。如果在专利申请中使用术语“上侧”和“下侧”，则这些说明参照正常的安装位置，如在附图中示出的那样。

在所述文献中公开的解决方案的对应情况中，滑阀活塞1能够在阀壳体3中沿轴线5移动。所述阀壳体3具有成对地相对于彼此对置的纵向侧2和端侧4。此外，阀壳体3具有上侧6和下侧8。根据图1 的图示，这样的壳体壁仅用虚线示出它们相应的轮廓线。不言而喻地，在相应假想的延长部中这样的侧可以在平面平行延伸的平面中朝所有的方向伸出。另外，如在这种阀装置中通常的那样，在阀壳体3上设有壳体接口，如一个压力供应接口P和两个使用接口A和B。通常以孔的形式在阀壳体3中引入的接口P、A、B分别具有用虚线显示的纵轴线10。其它的接口、如油箱回流接口或例如用于压力天平的接口在图1中未标号。

处于壳体端部区域7中的弹簧装置9以在这种换向阀中通常的方式为滑阀活塞1预先给定中性位置或中间位置，如滑阀活塞1在图1 中占据该中性位置或中间位置那样。在与壳体端部区域7相反的、在图1中处于右侧的端部上，在阀壳体3上连接有壳体端部件11，该壳体端部件包含与轴线5共轴延伸的内部腔室13，该腔室相对于阀壳体 3通过密封件15密封，然而可被看作阀壳体3的组成部分。在由提到的文献DE 10 2013 021 317A1已知的阀装置的对应情况中，滑阀活塞 1利用端部区段17延伸到腔室13中。以同样与所提到的已知的解决方案对应的方式，滑阀端部区段17在腔室13内与紧急操纵装置的操纵部件19以及滑阀活塞1的行程长度限制装置配合作用。因为这同样对应于由提到的文献已知的具有调节螺钉20和21的解决方案，所以对此省去详细的说明。

用作致动器的电动机23这样设置在壳体端部件11上，使得其驱动轴线25与滑阀活塞1的移动轴线5垂直相交并且处于电动机轴的端部上的小齿轮27处于腔室13之内。如图3最清楚地示出的，在滑阀活塞1的端部区段17上固定有齿条29，小齿轮27与该齿条啮合。如在提到的已知解决方案中那样，滑阀活塞1在腔室13中不可转动地被引导，从而齿条29在通过小齿轮27引起的轴向运动时保持贴靠在引导用的滑动元件31上，该滑动元件(参见图3)固定在腔室13的壁上。向外密封的腔室13相对于阀壳体3处于油环境下，从而由小齿轮 27、齿条29和滑动元件31构成的传动装置以油浸方式运行。在此，相对于电动机23的电动机壳体33的密封通过相对于驱动轴线25而言径向的旋转密封件35形成。也可以使用滚动轴承或滚轮来代替所示出的滑动元件31。

在所示出的实施例中设置有以永久激励的内转子同步电动机形式的电动机23。在D/H的尺寸比例明显小于1.5并且优选小于1时，永久激励的同步电动机在细长的结构方式中提供能够实现快速且可靠地操纵阀的扭矩，所述结构方式能够实现各阀装置在阀体中的紧密并排布置结构。该驱动可以通过小齿轮27和齿条29的直接驱动实现。除了这种正齿轮传动装置之外，也可以设置多级的、尤其是两级的行星齿轮传动装置或偏心的正齿轮传动装置。具有永久激励的同步电动机的驱动器的很小的或不存在的自锁能够实现紧急手动操纵装置的简单结构方式。

如尤其是图2所示，使用行星齿轮传动装置30用于驱动小齿轮 27。各个行星齿轮32在一个未详细示出的中央太阳轮周围啮合，这些行星齿轮在其外周侧或输出侧与在电动机壳体33内部的中心轮34啮合，该中心轮又通过杆连接传动器36而与要驱动的小齿轮27连接。行星齿轮传动装置30的未进一步示出的太阳轮又由电动机23沿其驱动轴线25(参见图1)操控或者说驱动。如图1进一步示出的，这样的驱动轴线25或者说电动机壳体33穿过阀壳体3的上侧6的假想的延长部。此外，电动机23的这样的驱动轴线25平行于流体接口P、 A、B的纵轴线10定向。如果设置未进一步示出和说明的螺杆驱动部件来代替齿条传动装置29，则也可以倾斜设置电动机23的驱动轴线 25，也就是说电动机轴线25将会以倾斜的角度与阀壳体3的上侧6 本身或在其假想的延长部中相交(未示出)。

对于控制电动机23来说，电子装置壳体37浇注到电动机壳体33 上并且形成相对于电动机壳体33密封的空腔39，在该空腔中容纳有电子电路板41。不仅电子装置壳体37的空腔39而且电动机壳体33 彼此独立地封装并且从外部密封以防湿气。所述电路板41可以具有数字控制器，该控制器例如通过无传感器的位置测量(通过马达绕组确定转子位置)识别电动机23的转动位置。所述操控可以通过CAN总线或模拟的输入信号进行。

如图3所示，腔室13中的小齿轮27设置在中央，从而电动机23 的驱动轴线25与移动轴线5垂直相交。由此，对于在阀体中在并排布置结构的方向上圆形电动机壳体23的直径来说，相应阀装置的总宽度可供使用。在电动机23以及电动机壳体33的直径相应较小时，驱动轴线25也可以与移动轴线5例如在图3所示的轴线40的方向上侧向地错开，该轴线垂直于移动轴线5，其中，驱动轴线25将会与包含移动轴线5的平面一如既往地垂直相交。