-
Die
Erfindung betrifft einen Ventilkolben für ein hydraulisches Ventil
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren
für einen
solchen Ventilkolben.
-
Ventilkolben
hydraulischer Ventile, insbesondere die Ventilkolben von stetig
verstellbaren Ventilen, sind üblicherweise
mit Feinsteuerkerben bzw. -nuten in den Kolbenabsätzen versehen.
Durch die Feinsteuernuten ist eine durch die Umfangsfläche des
Kolbenabsatzes gebildete Sperrfläche
zu einer Kante des Kolbenabsatzes hin durchbrochen. Die Feinsteuernuten
erlauben somit, einen Öffnungsquerschnitt
des Ventils in Abhängigkeit
von dem Betätigungsweg
feinfühlig
zu steuern. Der Feinsteuerbereich liegt hinsichtlich des Betätigungswegs
in einem Bereich, in dem die Kante des Kolbenabsatzes sich noch
in Überdeckung
mit dem Ventilgehäuse
befindet.
-
Die
US-A-6 397 890 B1 beschreibt ein Fluidventil, dessen Steuerschieber
an seinen Absätzen mit
Steuernuten versehen ist. In die Absätze des Steuerschiebers sind
Nuten bzw. Kerben verschiedener Querschnittsform und insbesondere
verschiedener Länge,
Breite und Tiefe eingefräst.
Zu einer Absatzkante hin breiter und tiefer werdende Steuernuten
sind durch stufenweise breiter und tiefer ausgeführte Einstiche bzw. Ausfräsungen gebildet.
-
Ein
solches herkömmliches
Ventil erfordert eine aufwendige Fertigung des Ventilkolbens – insbesondere
der Steuernuten –,
bei der unter Umständen mehrere
verschiedene Fräswerkzeuge
zum Einsatz kommen oder komplizierte Fräsbahnen gefahren werden. Außerdem begünstigt die
stufenweise ausgeführte
Vertiefung und Verbreiterung der Steuernuten sowie die im Längsschnitt
rechteckige Profilform der Nuten das Entstehen einer unerwünschten
turbulenten Strömung.
-
Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen insbesondere hinsichtlich
des Strömungsverhaltens
verbesserten Ventilkolben für
ein Hydraulikventil anzugeben, der zudem eine effiziente Fertigung
erlaubt.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen
Ventilkolben mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch
ein Herstellungsverfahren für einen
Ventilkolben mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst.
-
Erfindungsgemäß weist
ein Ventilkolben für ein
Hydraulikventil einen sich entlang einer Kolbenachse erstreckenden
Kolbenhals und einen radial über
den Kolbenhals herausragenden kreisringförmigen Kolbenabschnitt, dessen
Umfangsfläche
in Axialrichtung durch eine Kante begrenzt ist, auf. Die Kante ist
durch eine in dem Kolbenabschnitt ausgebildete, sich entlang der
Axialrichtung erstreckende und sich zu der Kante hin vertiefende
Feinsteuernut durchbrochen. In einem Längsschnitt des Ventilkolbens
folgt eine in der Feinsteuernut gebildete Nutgrundlinie einer stetigen
Kurvenlinie. Die Nutgrundlinie ist die sich axial erstreckende Linie
in der Begrenzungsfläche
der Feinsteuernut, die die größte radiale Tiefe
aufweist. Die vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus,
dass für
jeden Punkt der Nutgrundlinie eine Schnittlinie zwischen einer Begrenzungsfläche der
Feinsteuernut (60, 62, 63) und einer
in diesem Punkt senkrecht auf der Nutgrundlinie stehenden Fläche eine
konstante Krümmung
oder eine U-Form, deren gekrümmter
Abschnitt halbkreisförmig
ist, aufweist.
-
Diese
Form der Feinsteuernut ist durch einen in Richtung der Steuerkante
stetig in Breite und Tiefe zunehmenden, ellipsensegmentförmigen Querschnitt
gekennzeichnet. Der Übergang
von der Sperrfläche
des Kolbenabsatzes in die Feinsteuernut erfolgt über eine stumpfwinklige Kante.
Somit kann in der Feinsteuernut eine laminare Strömung bis
in hohe Geschwindigkeitsbereiche des Hydraulikfluids gewährleistet
werden. Auch bei einem hohen Druckabfall über die Feinsteuernut tritt
also kaum Verwirbelung auf. Im Gegensatz zu herkömmlichen Ventilkolben muss
das Hydraulikfluid insbesondere keine rechtwinkligen Kanten oder
Einstiche überströmen. Durch
die reduzierte Verwirbelung des Hydraulikfluids ist der Verschleiß am Ventilkolben
stark vermindert.
-
Mit
derart geformten Feinsteuernuten lassen sich zudem große Öffnungsquerschnitte
bei gleichzeitig verbesserter Stabilität des Ventilkolbens erzielen.
Die zur Umfangsfläche
hin zunehmende Breite der Feinsteuernut gewährleistet, falls mehrere Feinsteuernuten
im Kolbenabschnitt vorgesehen sind, ausreichend starke Stege im
Bereich des Kolbenhalses zwischen den Feinsteuernuten. Zudem lässt sich ein
großer
Anteil der Stirnfläche
des Kolbenabschnitts durch solche Feinsteuernuten durchbrechen.
-
Hinzu
kommt, dass derart geformte Feinsteuernuten auf einfache Weise zu
fertigen sind, und dass die durch die Feinsteuernuten vorgegebene Durchflusskennlinie
mit einfachen konstruktiven Maßnahmen über einen
weiten Bereich variierbar ist. Die Form der Feinsteuernuten erlaubt
eine Fertigung durch Einstiche, die von der Umfangsfläche ausgehend
in den Kolbenabschnitt ausgeführt
werden. Auf diese Weise lassen sich insbesondere einstückig ausgebildete,
mit einem Kolbenhals und einem radial vorstehenden Kolbenabschnitt
versehene Ventilkolben einfach und effizient fertigen.
-
Gemäß eines
weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung ist ein Herstellungsverfahren
für einen
Ventilkolben eines hydraulischen Ventils angegeben. Die Fertigung
der Feinsteuernut umfasst den Schritt, eine von der Umfangsfläche des
Kolbenabschnitts ausgehende Einstechbewegung schräg zur Kolbenachse
mit einem um eine Rotationsachse rotierenden Werkzeug in den Kolbenabschnitt
auszuführen.
Die Rotationsachse des Werkzeugs entspricht während der Einstechbewegung
einer Bewegungsachse der Einstechbewegung oder steht senkrecht auf
der Bewegungsachse.
-
Auf
diese Weise wird die Fähigkeit
moderner Bearbeitungsmaschinen, Einstiche in beliebigen Winkeln
auszuführen,
optimal ausgenutzt, um eine Feinsteuernut in dem Kolbenabschnitt
des Ventilkolbens kostengünstig
und effizient zu fertigen. Die Bearbeitungszeiten für die Bearbeitung
des Ventilkolbens fallen dementsprechend niedrig aus. Eine derart
hergestellte Feinsteuernut erweitert sich hinsichtlich ihrer Breite
und Tiefe stetig in Richtung der Kolbenabschnittskante. Diese vorteilhafte
geformte Feinsteuernut wird unter Verwendung eines einzigen Werkzeugs
und mittels einer einfachen Einstechbewegung anfertigt.
-
Wenn
die Einstechbewegung entlang der Rotationsachse des Werkzeugs ausgeführt wird,
ist der bei der spanenden Bearbeitung wirkende Schneiddruck niedrig,
und es lassen sich eine saubere Bearbeitung des Ventilkolbens und
eine hohe Standzeit des verwendeten Werkzeugs erzielen. Insbesondere
zur Herstellung von tiefen Nuten kann aber auch eine Einstechbewegung
senkrecht zur Werkzeugrotationsachse erfolgen, um die Bearbeitung
zu vereinfachen.
-
Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Vorzugsweise
besitzt die Nutgrundlinie der Feinsteuernut Abschnitte, die mit
der Kolbenachse einen spitzen Winkel einschließen. Bei der Herstellung einer
solchen Nut bildet die Rotationsachse des Werkzeugs vorzugsweise
einen spitzen Winkel mit der Kolbenachse. Der spitze Winkel öffnet jeweils
zur Nut hin, d.h. die Nut vertieft sich in Richtung ihrer Durchbruchstelle
an der Stirnseite des Kolbenabschnitts. Eine besonders einfache
und effiziente Herstellung ist gewährleistet, wenn eine einzige
Einstechbewegung mit konstanten Winkel der Rotationsachse des Werkzeugs
durchgeführt
wird. Die so gefertigte Feinsteuernut weist eine gerade Nutgrundlinie
auf.
-
Durch
die Auswahl des geeigneten Winkels lässt sich auf einfache Weise
die Öffnungskennlinie des
Hydraulikventils festlegen. Dabei entspricht ein größerer Winkel
einem steileren Anstieg der Öffnungskennlinie.
Bei Verwendung eines größeren Winkels
steigt auch der maximale über
die Feinsteuernuten erzielbare Öffnungsquerschnitt.
So lassen sich die Parameter Öffnungsquerschnitt
und Kennliniensteilheit schon alleine durch die Variation des genannten
Winkels beeinflussen. Auf diese Weise sind unter Verwendung eines
einzigen Werkzeugs Feinsteuernuten mit verschiedener Durchflusskennlinie herstellbar.
Dadurch können
Werkzeugwechselvorgänge
entfallen, die herkömmlicher
Weise zur Fertigung von Steuernuten verschiedener Breite nötig sind.
-
Weitere
Freiheitsgrade bei der Gestaltung der Durchflusskennlinie erhält man,
wenn mehrere Einstechbewegungen durchgeführt werden. Außerdem ist
es möglich,
während
der Einstechbewegung den Winkel der Rotationsachse des Werkzeugs
zu ändern.
Dadurch ergibt sich eine konvex gekrümmte Nutgrundlinie
-
Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Tiefe der Feinsteuernut
in jedem zur Nutgrundlinie senkrechten Querschnitt geringer als ein
Krümmungsradius
der Schnittlinie. Auf diese Weise verbreitert sich die Feinsteuernut
kontinuierlich bis zur Kolbenabschnittskante, und es stehen an dieser Kante
keine Überhänge über die
Nut vor.
-
Eine
besonders bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, die Feinsteuernut
mit Hilfe eines Fingerfräser
zu fertigen. Die Verwendung eines solchen Standardwerkzeugs erlaubt
eine flexible und kostengünstige
Herstellung des erfindungsgemäßen Ventilkolbens.
-
Nachfolgend
werden die vorliegende Erfindung und deren Vorteile unter Bezugnahme
auf das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1 ein
Schnittbild eines Hydraulikventils mit einem Ventilkolben, der mit
Feinsteuernuten versehen ist,
-
2a eine
detailliertere Ansicht des Ventilkolbens des in 1 dargestellten
Ventils,
-
2b eine
Abwicklung der Außenumfangsfläche des
in 2a dargestellten Ventilkolbens,
-
3 einen
Abschnitt des in 2a dargestellten Ventilkolbens
in perspektivischer Ansicht,
-
4 ein
Schnittbild des in 2a dargestellten Ventilkolbens
zur Darstellung eines Fertigungsschritts,
-
5 ein
Schnittbild eines Ventilkolbens mit einer Feinsteuernut, die eine
abschnittsweise gerade Nutgrundlinie besitzt und
-
6 ein
Schnittbild eines Ventilkolbens mit einer Feinsteuernut, die eine
konvex gekrümmte
Nutgrundlinie besitzt.
-
Anhand
der Figuren folgt nun die detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels.
-
In 1 ist
eine Wegeventilscheibe 1 eines hydraulischen Steuerblocks
als Schnittbild dargestellt. Zu erkennen sind das Ventilgehäuse 10 mit
einer Ventilbohrung 12 innerhalb der ein Ventilkolben 14 beweglich
geführt
ist. Am Ventilgehäuse 10 sind zwei
Steuerdeckel 16 und 17 angeordnet. Die Steuerdeckel 16, 17 weisen
jeweils einen Steuerdruckeingang und eine Federkammer auf, die mit
einem Steuerdruck beaufschlagbar sind, um den Ventilkolben zu verstellen.
In den Federkammern sind des Weiteren Rückstellfedern und Federteller
angeordnet, um eine dem jeweiligen Steuerdruck entgegenwirkende Rückstellkraft
zu erzeugen und um den Ventilkolben in einer unbetätigten Stellung
zu zentrieren.
-
Im
Ventilgehäuse 10 befinden
sich verschiedene Kanäle,
die mit der Ventilbohrung 12 in fluidischer Verbindung
stehen. Die am Ventilkolben 14 vorgesehenen Kolbenabschnitte 52 bis 56 lassen
je nach Position des Kolbens eine Verbindung zwischen den jeweiligen
Kanälen
zu. Ein Hydraulikfluidversorgungskanal 18 führt über den
Kolbenabschnitt 56, der die Funktion einer Zulaufmessblende
hat, über
einen weiteren Kanal 22 zu einer Druckwaage 24.
Die Druckwaage 24 ist an einen Lastdruckmeldeanschluss 25 angeschlossen.
Im Ausgangskanal 26 der Druckwaage sind zwei Rückschlagventile 27, 28 vorgesehen. Über die
Kolbenabschnitte 54 bzw. 55 lässt sich der Ausgangskanal 26 der
Druckwaage mit einem der Verbraucheranschlüsse 29 oder 30 verbinden.
Die Kolbenabschnitte 52 und 53 steuern eine Verbindung
zwischen einem der Verbraucheranschlüsse 29 bzw. 30 und
den Hydraulikfluidrückführkanälen 20 und 21.
Eine Absicherung der Verbraucheranschlüsse 29 und 30 gegen Überdruck
und Kavitation erfolgt durch die Sekundärdruck-/Einspeiseventile 31 und 32.
-
Die
präzise
Steuerung der Durchflussmenge erfolgt am Kolbenabschnitt 56 – in Funktion
einer Zulaufmessblende – und
an den Kolbenabschnitten 52 und 53 über Feinsteuernuten.
In den 2a, 2b und 3 ist
die Gestaltung des Ventilkolbens 12 hinsichtlich der Feinsteuernuten 60, 62 und 63 näher dargestellt.
In den Kolbenabschnitten 52 und 53 sind jeweils
zwei Feinsteuernuten 60 an verschiedenen Winkelpositionen
der Umfangsfläche
der Kolbenabschnitte vorgesehen. Der Kolbenabschnitt 56 besitzt jeweils
4 Feinsteuernuten 62, die zu seiner in der 2a linksseitigen
Kante hin öffnen,
und 4 Feinsteuernuten 63, die zu seiner rechtsseitigen
Kante hin öffnen.
Die Feinsteuernuten 62 und 63 sind gleichmäßig über die
Umfangsfläche
verteilt, wie aus der Abwicklung der Umfangsfläche, die in 2b dargestellt
ist, zu erkennen ist. Die zu den gegenüberliegenden Kanten hin öffnenden
Feinsteuernuten 62 und 63 sind dabei ineinandergreifend
angeordnet, wobei jedoch Trennstege 65 zwischen den einzelnen Feinsteuernuten 62 und 63 bestehen.
-
In
der Aufsicht auf die Umfangsfläche
besitzen die Feinsteuernuten 60, 62 und 63 ein
ellipsensegmentförmiges
Profil. Wie aus der perspektivischen Ansicht des Kolbenabschnitts 56 in 3 zu erkennen
ist, sind die Feinsteuernuten 60, 62 und 63 auch
in einem Querschnitt senkrecht zur Ventilkolbenachse ellipsensegmentförmig. Die
Nutgrundlinie der Feinsteuernuten 60, 62 und 63 verläuft dabei
entlang einer Geraden, die mit der Ventilkolbenachse einen spitzen
Winkel kolbenabschnittsseitig einschließt. Die Tiefe des Nutgrundes
unterschreitet die radiale Abmessung des Kolbenhalses 50 nicht,
um eine hohe Stabilität
des Ventilkolbens 12 zu gewährleisten. Zwischen der Kolbenabschnittsumfangsfläche und
den Feinsteuernuten 60, 62, 63 ist an
einer Eintrittskante 67 ein stumpfer Winkel gebildet. Zwischen
den einzelnen Feinsteuernuten 62, 63 verbleiben
auf der Umfangsfläche
die schon erwähnten Trennstege 65.
Auf der Stirnseite der Kolbenabschnitte sind zwischen den Feinsteuernuten 62 jeweils
Trennstege 66 gebildet.
-
Über die
Feinsteuernuten wird eine Verbindung zwischen zwei Kanälen im Ventilgehäuse 10 ermöglicht,
sobald die Feinsteuernut eines die Kanäle trennenden Kolbenabschnitts
aus einer Überdeckung
heraus in einen der Kanäle
verschoben wird. Ein durch die Feinsteuernuten 60, 62, 63 gebildeter Öffnungsquerschnitt
hängt von
der Fluideintrittsfläche
der Feinsteuernut und von der Tiefe der Feinsteuernut ab. Beide
Parameter hängen
aufgrund der Form der Feinsteuernuten 60, 62, 63 in
stetiger Weise mit der Verschiebung des Ventilkolbens 12 zusammen.
Dadurch ergibt sich eine stetige, kontinuierlich steiler werdende
Durchflusskennlinie.
-
Durch
die sich in Strömungsrichtung
kontinuierlich aufweitende Form der Feinsteuernut und durch die
stumpfwinklige Eintrittskante wird eine laminare Strömung in
der Feinsteuernut begünstigt. Insbesondere
strömt
das Fluid über
keine rechtwinkligen Kanten oder rechtwinklige Einstiche, an denen Verwirbelungen
auftreten können.
Dadurch ist selbst bei einem hohen Druckabfall an der Feinsteuernut noch
eine laminare Strömung
durch die Feinsteuernut gewährleistet.
-
Wie
in 3 zu erkennen ist, lässt sich ein großer Anteil
der Stirnfläche
des Kolbenabschnitts 56 durch Feinsteuernuten 62 durchbrechen.
Somit kann auch bei einem Ventilbetrieb, bei dem der Kolbenabschnitt 56 in Überdeckung
mit einer Gehäusekante bleibt,
ein großer Öffnungsquerschnitt
erzielt werden. Der Kolbenabschnitt 56 ist auch dann, wenn
er eine große
Zahl von Feinsteuernuten 62, 63 aufweist, hinreichend
stabil, da insbesondere im Bereich des Kolbenhalses 50 ausreichend
starke Stege 66 zwischen den Feinsteuernuten 62 verbleiben.
Dies ist durch den sich radial aufweitenden Querschnitt der Feinsteuernuten 62 gewährleistet.
Auch zwischen den gegensinnig ausgerichteten Feinsteuernuten 62 und 63 verbleiben
ausreichend stabile Stege 65.
-
Die
Begrenzungsfläche
der Feinsteuernuten 60, 62, 63 gegenüber dem
jeweiligen Kolbenabschnitt 52, 53, 56 lässt sich
auch als Schnittfläche zwischen
dem Kolbenabschnitt und der Mantelfläche eines Kreiszylinders beschreiben,
der mit der Ventilkolbenachse einen spitzen Winkel kolbenabschnittsseitig
einschließt.
Dieser Winkel beträgt
in dem dargestellten Beispiel 30°.
Diese Betrachtungsweise wird aus dem nachfolgend beschriebenen Fertigungsverfahren
deutlich.
-
Ein
Fertigungsverfahren für
die Feinsteuernuten 60, 62 und 63 wird
anhand der 4 erläutert. Ein Kolbenrohling 70,
der einen Kolbenhals 72 und einen von dem Kolbenhals vorstehenden,
kreisringförmigen
Kolbenabschnitt 74 besitzt, wird einer spanenden Bearbeitung
unterzogen. Dazu wird ein sogenannter Fingerfräser 80, ein kreiszylindrisches Fräswerkzeug,
das an seiner Mantelfläche
Schneiden aufweist, eingesetzt. Mit dem Fingerfräser 80 wird entlang
einer Einstichachse 82 eine Einstichbewegung durchgeführt, um
im Bereich 75 des Kolbenabschnitts 74 eine Feinsteuernut
auszufräsen.
Im dargestellten Längs schnitt
ist der Bereich 75 durch die Nutgrundlinie 77 der
zu fertigenden Feinsteuernut begrenzt. Die Nutgrundlinie 77 verläuft parallel
zu der Einstichachse 82.
-
Die
Rotations- und Zylinderachse des Fingerfräsers 80 entspricht
der Achse 82, entlang derer die Einstechbewegung ausgeführt wird.
Die Einstichachse 82 schneidet die Ventilkolbenachse kolbenabschnittsseitig
unter einem spitzen Winkel α.
In dem dargestellten Beispiel beträgt α = 30°. Fertigungstechnisch sind Winkel
von z.B. 10° bis
80° problemlos möglich. Die
Tiefe der Einstechbewegung ist so gewählt, dass am Kolbenhals kein
Materialabtrag erfolgt. Die Einstichachse 82 ändert während der
Einstechbewegung ihre Lage im Raum nicht. Um Überstände an der Kante 76 des
Kolbenabschnitts 74 zu vermeiden, verläuft die Einstichachse 82 durch
die Kante 76 oder radial außerseitig der Kante 76.
-
Das
beschriebene Herstellungsverfahren zeichnet sich durch seine einfache
und kostengünstige
Durchführbarkeit
aus, da ein Standardwerkzeug verwendet wird. Außerdem lässt sich eine Feinsteuernut
in einem einzigen Einstechvorgang fertigen. Somit wird die Bearbeitungszeit
für den
Ventilkolben minimiert.
-
Durch
die Variation des Winkels α,
unter dem der Einstechvorgang durchgeführt wird, lassen sich eine
Vielzahl verschiedener Durchflusskennlinien für die Feinsteuernuten verwirklichen.
Ein größerer Winkel α entspricht
einem steileren Anstieg der Durchflusskennlinie und einem größeren maximalen Öffnungsquerschnitt.
Ohne Werkzeugwechsel lassen sich alleine durch Variation des Einstechwinkels
hintereinander Feinsteuernuten mit verschiedenen Eigenschaften fertigen.
Weitere Möglichkeiten
für die Variation
der Öffnungskennlinie
ergeben sich durch die Verwendung von Werkzeugen mit verschieden starken
Durchmessern. Die Länge
der Feinsteuernut entspricht dem Betätigungsweg zwischen Öffnungsbeginn
des Ventils und dem Ende des Überdeckungsbereiches.
Diese Länge
ist meist durch den Ventiltyp und die Gestaltung des Ventilgehäuses schon
vorgegeben.
-
In 5 ist
ein Schnittbild eines Ventilkolbens 90 mit einer Feinsteuernut 94 gezeigt,
die eine größere Freiheit
bei der Gestaltung der Durchflusskennlinie erlaubt und trotzdem
einfach zu fertigen ist. Wie zuvor weist der Ventilkolben einen
Kolbenhals 91 und einen von dem Kolbenhals 91 radial
vorstehenden Kolbenabschnitt 92 auf. In den Kolbenabschnitt 92 ist
eine Feinsteuernut 94 geschnitten.
-
Die
Feinsteuernut besteht aus 3 Abschnitten 94a, 94b und 94c.
Eine Nutgrundlinie 93 verläuft in den einzelnen Abschnitten 94a, 94b und 94c jeweils entlang
einer Geraden. Der Winkel α1, α2 und α3, den die
Nutgrundlinie 93 in ihren einzelnen Abschnitten jeweils
mit der Kolbenachse einschließt,
wird zur stirnseitigen Öffnung
der Feinsteuernut hin steiler. Dadurch lässt sich eine progressive Öffnungskennlinie
erzielen. Die Durchflusskennlinie kann durch die Veränderung
der Längen
der Abschnitte und durch die Veränderung
der Winkel α1, α2 und α3 der abschnittsweise
geraden Nutgrundlinie 93 sehr detailliert beeinflusst werden.
-
Die
Herstellung einer solchen Feinsteuernut erfolgt zweckmäßig und
effizient durch 3 aufeinanderfolgende Einstichbewegungen mit dem
Fingerfräser 80.
Dazu wird eine erste Einstichbewegung, bei der die Rotationsachse
des Fingerfräsers 80 dem Winkel α1 entspricht,
eine zweite Einstichbewegung mit dem Winkel α2 und eine dritte Einstichbewegung mit
dem Winkel α3
durchgeführt.
-
Selbstverständlich kann
auch eine Feinsteuernut mit mehr als 3 oder mit nur 2 Abschnitten
gefertigt werden. Die Anzahl der Einstichbewegungen entspricht zweckmäßigerweise
der Anzahl der Abschnitte.
-
Die 6 zeigt
einen erfindungsgemäßen Ventilkolben 95 mit
einer weiteren Variante einer Feinsteuernut 99. Der Ventilkolben
weist einen Kolbenhals 96 und einen Kolbenabschnitt 97 auf.
Die Feinsteuernut 99 besitzt im Längsschnitt eine konvex gekrümmt Nutgrundlinie.
Dies kann dadurch erzielt werden, dass der Winkel zwischen der Rotationsachse
des Fingerfräsers 80 und
der Kolbenachse während
dem Einstichvorgang kontinuierlich vergrößert wird. Die Feinsteuernut 99 führt zu einer
besonders glatten Durchflusskennlinie.
-
Alternativ
zu der in 4 dargestellten Herstellung
kann die Einstechbewegung auch senkrecht zur Rotationsachse des
Fingerfräsers 80 erfolgen.
-
Dadurch
vereinfacht sich der Einstechvorgang für Feinsteuernuten, die tiefer
als der Radius des Fingerfräsers 80 geschnitten
werden.
-
Die
in diesem Ausführungsbeispiel
dargestellte Ventilscheibe ist Teil einer sogenannten LUDV-Steuerung,
bei der die Verteilung des Hydraulikfluids lastdruckunabhängig erfolgt.
Die gemäß der vorangehenden
Beschreibung angegebenen Feinsteuernuten lassen sich jedoch in vorteilhafter
Weise in allen Ventilen einsetzen, bei denen mittels eines Schiebers
eine feinfühlige
Mengensteuerung eines Volumenstroms gewünscht ist. Insbesondere sind Ventilkolben
mit derart geformten Feinsteuernuten in stetig verstellbaren Wegeventilen
einsetzbar. In Druckregelventilen, Druckwaagen, etc. gewährleisten
Ventilkolben mit den beschriebenen Feinsteuernuten ein sanftes Einsetzen
des Regelvorgangs.
-
- 1
- Wegeventilscheibe
- 10
- Ventilgehäuse
- 12
- Ventilbohrung
- 14
- Ventilkolben
- 16
- Steuerdeckel
- 17
- Steuerdeckel
- 18
- Hydraulikfluidversorgungskanal
- 20
- Hydraulikfluidrückführkanal
- 21
- Hydraulikfluidrückführkanal
- 22
- Kanal
- 24
- Druckwaage
- 25
- Lastdruckmeldeanschluss
- 26
- Ausgangskanal
der Druckwaage
- 27
- Rückschlagventil
- 28
- Rückschlagventil
- 29
- Verbraucheranschluss
- 30
- Verbraucheranschluss
- 31
- Sekundärdruck-/Einspeiseventil
- 32
- Sekundärdruck-/Einspeiseventil
- 50
- Kolbenhals
- 52
- Kolbenabschnitt
- 53
- Kolbenabschnitt
- 54
- Kolbenabschnitt
- 55
- Kolbenabschnitt
- 56
- Kolbenabschnitt
- 60
- Feinsteuernut
- 62
- Feinsteuernut
- 63
- Feinsteuernut
- 65
- Trennsteg
- 66
- Trennsteg
- 67
- Eintrittskante
- 68
- Kolbenabschnittskante
- 69
- Kolbenabschnittskante
- 70
- Kolbenrohling
- 72
- Kolbenhals
- 74
- unbearbeiteter
Kolbenabschnitt
- 75
- Kolbenabschnittsbereich,
in den die Einstechbewegung erfolgt
- 76
- Kolbenabschnittskante
- 77
- Nutgrundlinie
- 80
- Fingerfräser
- 82
- Achse
der Einstechbewegung
- 90
- Ventilkolben
- 91
- Kolbenhals
- 92
- Kolbenabschnitt
- 93
- Nutgrundlinie
- 94
- Feinsteuernut,
Abschnitte 94a, 94b und 94c
- 95
- Ventilkolben
- 96
- Kolbenhals
- 97
- Kolbenabschnitt
- 98
- Nutgrundlinie
- 99
- Feinsteuernut