DE102005030173A1

DE102005030173A1 - Hydraulic valve piston disk-shaped, but has cup-shaped fine control grooves in each edge, line running from base of cup to its outer edge having either constant curvature or U-shape, in which curved section is semicircular

Info

Publication number: DE102005030173A1
Application number: DE102005030173A
Authority: DE
Inventors: Horst Fischer; Josef HESSDÖRFER; Thomas Weickert
Original assignee: Bosch Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2007-01-04

Abstract

The hydraulic valve piston (56) disk-shaped, but has cup-shaped fine control grooves (62, 63) in each edge. The line running from the base of the cup to its outer edge has either a constant curvature or a U-shape, in which the curved section is semicircular. An independent claim is included for a method for making the piston.

Description

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.The The invention relates to a valve piston for a hydraulic valve according to the generic term of claim 1. Furthermore, the invention relates to a manufacturing method for one such valve piston.

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.plunger hydraulic valves, in particular the valve piston of steadily Adjustable valves are common provided with Feinsteuerkerben or grooves in the Kolbenabsätzen. Through the fine control grooves is a through the peripheral surface of the Piston heel formed Sperrfläche pierced towards an edge of the piston paragraph. The fine control grooves thus allow an opening cross-section of the valve in dependence from the actuation path sensitive to control. The fine control range is in terms of the actuation path in an area where the edge of the piston shoulder is still in surplus with the valve body located.

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.The US-A-6 397 890 B1 describes a fluid valve whose spool on his heels with Tax is provided. In the paragraphs of the spool are Grooves or notches of various cross-sectional shape and in particular different length, Milled width and depth. To a paragraph edge towards wider and deeper tax grooves are formed by gradually wider and deeper executed recesses or cutouts.

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.One such conventional Valve requires a complex production of the valve piston - in particular the tax people -, in the event of several different milling tools be used or complicated milling tracks are driven. It also favors the gradually executed Deepening and broadening of the tax grooves as well as the longitudinal section rectangular profile shape of the grooves the emergence of an undesirable turbulent flow.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen insbesondere hinsichtlich des Strömungsverhaltens verbesserten Ventilkolben für ein Hydraulikventil anzugeben, der zudem eine effiziente Fertigung erlaubt.It the object of the present invention is a particular regarding the flow behavior improved valve piston for specify a hydraulic valve, which also efficient production allowed.

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.These The object is achieved by a Valve piston with the features of claim 1 and by a manufacturing process for a Valve piston solved with the features of claim 6.

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.According to the invention, a valve piston for a hydraulic valve has a piston neck extending along a piston axis and an annular piston section protruding radially beyond the piston neck, whose peripheral surface is bounded by an edge in the axial direction. The edge is pierced by a fine control groove formed in the piston portion and extending along the axial direction and deepening toward the edge. In a longitudinal section of the valve piston, a groove base line formed in the fine control groove follows a continuous curve line. The groove base line is the axially extending line in the boundary surface of the fine control groove having the largest radial depth. The present invention is characterized in that for each point of the groove base line a cutting line between a boundary surface of the fine control groove (FIG. 60 . 62 . 63 ) and a surface perpendicular to the groove base line at this point has a constant curvature or a U-shape whose curved portion is semicircular.

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.These Form of Feinsteuernut is by one in the direction of the control edge steadily increasing in width and depth, elliptical segment-shaped cross section characterized. The transition from the restricted area the piston shoulder into the fine control groove takes place via an obtuse-angled edge. Thus, in the fine control groove, a laminar flow up ensured in high speed ranges of the hydraulic fluid become. Also occurs at a high pressure drop over the fine control groove so little turbulence on. Unlike traditional valve piston needs the hydraulic fluid in particular no right angles or Punctures overflow. By the reduced turbulence of the hydraulic fluid is the wear on the valve piston greatly reduced.

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.With In addition, such fine control grooves can be formed with large opening cross sections achieve at the same time improved stability of the valve piston. The to the peripheral surface ensures increasing width of the fine control groove, if multiple Feinsteuernuten are provided in the piston section, sufficiently strong webs in Area of the piston neck between the fine control grooves. In addition, one can greater Proportion of the face of the piston portion break through such Feinsteuernuten.

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.In addition, such fine control fine grooves are easy to manufacture, and that the predetermined by the fine control grooves flow characteristic can be varied over a wide range with simple design measures. The shape of the fine control grooves allows production by punctures, which are carried out starting from the peripheral surface in the piston section. In this way, in particular in one piece trained, provided with a piston neck and a radially projecting piston portion valve piston simple and efficient.

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.According to one Another aspect of the present invention is a manufacturing method for one Valve piston of a hydraulic valve specified. Production the fine control groove comprises the step of one of the peripheral surface of the Piston section outgoing piercing obliquely to the piston axis with a rotating about a rotation axis tool in the piston section perform. The axis of rotation of the tool corresponds during the piercing movement a movement axis of the plunge or upright the axis of motion.

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.On this way becomes the ability modern processing machines, punctures in any angle perform, optimally utilized to a Feinsteuernut in the piston section the valve piston cost and to manufacture efficiently. The processing times for processing the valve piston fall accordingly low. Such a thing produced Feinsteuernut extended in terms of their width and depth steadily toward the piston portion edge. This advantageous molded fine control groove is made using a single tool and made by means of a simple piercing movement.

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.If the piercing movement is carried out along the axis of rotation of the tool, the cutting pressure acting during the machining is low, and it can be a clean processing of the valve piston and achieve a long service life of the tool used. Especially but can also make a piercing movement for the production of deep grooves perpendicular to the tool rotation axis to the machining to simplify.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous embodiments are specified in the subclaims.

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.Preferably owns the groove base line of the fine control groove sections, with the piston axis enclose an acute angle. In the production of a Such a groove preferably forms the axis of rotation of the tool an acute angle with the piston axis. The acute angle opens in each case towards the groove, i. the groove deepens in the direction of its break-through point on the front side of the piston section. A particularly simple one and efficient manufacturing is guaranteed, if only one Puncture with a constant angle of the axis of rotation of the tool carried out becomes. The fine control groove produced in this way has a straight groove base line on.

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.By the selection of the appropriate angle is easy the opening characteristic of the Set hydraulic valve. This corresponds to a larger angle a steeper increase in the opening characteristic. When using a larger angle the maximum also rises above the fine control grooves achievable opening cross-section. This allows the parameters opening cross section and slope steepness alone by the variation of said Winkels influence. In this way, using a single tool Fine control grooves with different flow characteristics can be produced. Thereby can Tool change operations omitted, the more conventional Way for the production of control grooves of different widths are needed.

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 NutgrundlinieFurther Degrees of freedom in the design of the flow characteristic are obtained, if several piercing movements are performed. Besides that is it is possible while the piercing the angle of the axis of rotation of the tool to change. This results in a convexly curved groove base line

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.According to one Another preferred embodiment is the depth of the fine control groove in each perpendicular to the groove base cross section less than one radius of curvature the cutting line. In this way, the fine control groove widened continuously up to the piston section edge, and it stands at this edge no overhangs over the Groove in front.

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.A particularly preferred embodiment provides, the fine control groove with the help of a router to manufacture. The use of such a standard tool allows a flexible and cost-effective Production of the valve piston according to the invention.

Nachfolgend werden die vorliegende Erfindung und deren Vorteile unter Bezugnahme auf das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert.following For example, the present invention and its advantages are incorporated by reference explained in more detail on the embodiment shown in the figures.

Es zeigen:It demonstrate:

1 ein Schnittbild eines Hydraulikventils mit einem Ventilkolben, der mit Feinsteuernuten versehen ist, 1 a sectional view of a hydraulic valve with a valve piston which is provided with Feinsteuernuten,

2a eine detailliertere Ansicht des Ventilkolbens des in 1 dargestellten Ventils, 2a a more detailed view of the valve piston of in 1 illustrated valve,

2b eine Abwicklung der Außenumfangsfläche des in 2a dargestellten Ventilkolbens, 2 B a settlement of the outer peripheral surface of in 2a illustrated valve piston,

3 einen Abschnitt des in 2a dargestellten Ventilkolbens in perspektivischer Ansicht, 3 a section of in 2a Darge represented valve piston in perspective view,

4 ein Schnittbild des in 2a dargestellten Ventilkolbens zur Darstellung eines Fertigungsschritts, 4 a sectional view of the in 2a valve piston shown to illustrate a manufacturing step,

5 ein Schnittbild eines Ventilkolbens mit einer Feinsteuernut, die eine abschnittsweise gerade Nutgrundlinie besitzt und 5 a sectional view of a valve piston with a fine control groove, which has a sectionally straight groove base line and

6 ein Schnittbild eines Ventilkolbens mit einer Feinsteuernut, die eine konvex gekrümmte Nutgrundlinie besitzt. 6 a sectional view of a valve piston with a Feinsteuernut which has a convexly curved groove base line.

Anhand der Figuren folgt nun die detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels.Based The figures now follow the detailed description of the embodiment.

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.In 1 is a directional valve disc 1 a hydraulic control block is shown as a sectional view. To recognize the valve housing 10 with a valve bore 12 within the one valve piston 14 is movably guided. At the valve housing 10 are two control covers 16 and 17 arranged. The control covers 16 . 17 each have a control pressure input and a spring chamber, which can be acted upon by a control pressure to adjust the valve piston. Further, return springs and spring plates are arranged in the spring chambers in order to generate a restoring force which counteracts the respective control pressure and to center the valve piston in an unactuated position.

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.In the valve housing 10 There are several channels with the valve hole 12 to be in fluid communication. The on the valve piston 14 provided piston sections 52 to 56 Depending on the position of the piston, allow a connection between the respective channels. A hydraulic fluid supply channel 18 leads over the piston section 56 , which has the function of an inlet orifice, via another channel 22 to a pressure balance 24 , The pressure balance 24 is connected to a load pressure signaling connection 25 connected. In the output channel 26 The pressure compensator are two check valves 27 . 28 intended. About the piston sections 54 respectively. 55 can be the output channel 26 the pressure compensator with one of the consumer connections 29 or 30 connect. The piston sections 52 and 53 control a connection between one of the consumer connections 29 respectively. 30 and the hydraulic fluid return passages 20 and 21 , A protection of the consumer connections 29 and 30 against overpressure and cavitation occurs through the secondary pressure / feed valves 31 and 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.The precise control of the flow rate takes place at the piston section 56 - in function of an inlet orifice - and on the piston sections 52 and 53 via fine control grooves. In the 2a . 2 B and 3 is the design of the valve piston 12 in terms of fine control grooves 60 . 62 and 63 shown in more detail. In the piston sections 52 and 53 are each two fine control grooves 60 provided at various angular positions of the peripheral surface of the piston sections. The piston section 56 each has 4 fine control grooves 62 that belong to his in the 2a open on the left side edge, and 4 fine control grooves 63 , which open to its right-hand edge. The fine control grooves 62 and 63 are distributed uniformly over the circumferential surface, as from the settlement of the peripheral surface, in 2 B is shown, can be seen. The Feinsteuernuten opening to the opposite edges 62 and 63 are arranged interlocking, but with dividers 65 between the individual fine control grooves 62 and 63 consist.

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.In the plan view of the peripheral surface have the Feinsteuernuten 60 . 62 and 63 an elliptical segment-shaped profile. As seen from the perspective view of the piston section 56 in 3 can be seen, are the Feinsteuernuten 60 . 62 and 63 also in a cross section perpendicular to the valve piston axis ellipsensegmentförmig. The groove base line of the fine control grooves 60 . 62 and 63 runs along a straight line, which encloses an acute angle piston section side with the valve piston axis. The depth of the groove bottom is less than the radial dimension of the piston neck 50 not to high stability of the valve piston 12 to ensure. Between the piston portion peripheral surface and the fine control grooves 60 . 62 . 63 is at an entry edge 67 formed an obtuse angle. Between the individual fine control grooves 62 . 63 remain on the peripheral surface of the aforementioned dividers 65 , On the front side of the piston sections are between the Feinsteuernuten 62 each separating webs 66 educated.

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.About the fine control grooves is a connection between two channels in the valve body 10 allows as soon as the fine control groove of a piston portion separating the channels is displaced out of an overlap into one of the channels. One through the fine control grooves 60 . 62 . 63 formed opening cross-section depends on the fluid inlet surface of the fine control groove and the depth of the fine control groove. Both parameters depend on the shape of the fine control grooves 60 . 62 . 63 in a steady manner with the displacement of the valve piston 12 together. This results in a steady, continuously steeper flow characteristic.

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.Due to the shape of the fine control groove, which widens continuously in the flow direction, and through the obtuse-angled leading edge, a laminar flow in the fine control groove is favored. In particular, the fluid does not flow through any rectangular edges or right-angled punctures where swirling may occur. This is self at a high pressure drop at the fine control still a laminar flow through the Feinsteuernut guaranteed.

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.As in 3 can be seen, can be a large proportion of the end face of the piston portion 56 through fine control grooves 62 break through. Thus, even in a valve operation in which the piston portion 56 in coverage with a housing edge remains, a large opening cross-section can be achieved. The piston section 56 is even if he has a large number of fine tax rates 62 . 63 has sufficiently stable, since in particular in the region of the piston neck 50 sufficiently strong bridges 66 between the fine control grooves 62 remain. This is due to the radially expanding cross section of the fine control grooves 62 guaranteed. Also between the oppositely directed Feinsteuernuten 62 and 63 remain sufficiently stable webs 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.The boundary surface of the fine control grooves 60 . 62 . 63 opposite the respective piston section 52 . 53 . 56 can also be described as a sectional area between the piston portion and the lateral surface of a circular cylinder, which encloses an acute angle piston section side with the valve piston axis. This angle is 30 ° in the example shown. This approach becomes clear from the manufacturing process described below.

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.A manufacturing process for the fine control grooves 60 . 62 and 63 is determined by the 4 explained. A piston blank 70 who has a butt 72 and an annular piston portion projecting from the piston neck 74 owns, is subjected to a machining process. For this purpose, a so-called end mill 80 , a circular cylindrical milling tool having cutting on its lateral surface, used. With the end mill 80 is along a puncture axis 82 a puncture movement performed in the area 75 of the piston section 74 to mill a fine control groove. In the illustrated longitudinal section is the area 75 through the groove base line 77 limited to be produced Feinsteuernut. The groove base line 77 runs parallel to the puncture axis 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.The rotation and cylinder axis of the end mill 80 corresponds to the axis 82 along which the piercing movement is carried out. The puncture axis 82 intersects the valve piston axis piston section side at an acute angle α. In the example shown, α = 30 °. Manufacturing technology, angles of eg 10 ° to 80 ° are easily possible. The depth of the piercing movement is chosen so that no material removal occurs at the neck of the neck. The puncture axis 82 does not change its position in the room during the piercing movement. To overhangs on the edge 76 of the piston section 74 to avoid the puncture axis runs 82 through the edge 76 or radially out of the edge 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.The described manufacturing method is characterized by its simple and cost-effective feasibility because a standard tool is used. In addition, can be a Feinsteuernut manufacture in a single piercing process. Thus, the processing time becomes for the Valve piston minimized.

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.By the variation of the angle α, under which the piercing process is performed, can be a Realize a variety of different flow characteristics for the Feinsteuernuten. A larger angle α corresponds a steeper increase in the flow characteristic and a larger maximum opening area. Without tool change can be alone by varying the insertion angle manufacture fine control grooves with different properties in succession. More options for the variation the opening characteristic result from the use of tools with different strengths Diameters. The length the fine control groove corresponds to the actuation path between the beginning of the opening the valve and the end of the overlap area. This length is mostly due to the valve type and the design of the valve body already specified.

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.In 5 is a sectional view of a valve piston 90 with a fine control groove 94 shown, which allows greater freedom in the design of the flow characteristic and yet easy to manufacture. As before, the valve piston has a piston neck 91 and one of the piston neck 91 radially projecting piston section 92 on. In the piston section 92 is a fine control groove 94 cut.

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.The fine control groove consists of 3 sections 94a . 94b and 94c , A groove baseline 93 runs in the individual sections 94a . 94b and 94c each along a straight line. The angle α1, α2 and α3, the groove base line 93 includes in each of its individual sections with the piston axis is steeper to the frontal opening of the fine control groove out. This makes it possible to achieve a progressive opening characteristic. The flow characteristic can be obtained by changing the lengths of the sections and by changing the angles α1, α2 and α3 of the sectionally straight groove base line 93 be influenced in great detail.

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.The production of such fine control groove is carried out expediently and efficiently by 3 successive puncturing movements with the end mill 80 , For this purpose, a first piercing movement, wherein the axis of rotation of the end mill 80 corresponds to the angle α1, a second insertion movement with the angle α2 and a third puncture movement performed with the angle α3.

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.Of course you can also a Feinsteuernut with more than 3 or with only 2 sections be made. The number of puncturing movements suitably corresponds the number of sections.

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.The 6 shows a valve piston according to the invention 95 with a further variant of a fine control groove 99 , The valve piston has a piston neck 96 and a piston portion 97 on. The fine control groove 99 has in longitudinal section a convexly curved groove base line. This can be achieved by the angle between the axis of rotation of the end mill 80 and the piston axis is continuously increased during the puncture process. The fine control groove 99 leads to a particularly smooth flow characteristic.

Alternativ zu der in 4 dargestellten Herstellung kann die Einstechbewegung auch senkrecht zur Rotationsachse des Fingerfräsers 80 erfolgen.Alternatively to the in 4 As shown, the piercing movement can also be perpendicular to the axis of rotation of the end mill 80 respectively.

Dadurch vereinfacht sich der Einstechvorgang für Feinsteuernuten, die tiefer als der Radius des Fingerfräsers 80 geschnitten werden.This simplifies the piercing process for fine control grooves that are deeper than the radius of the end mill 80 get cut.

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.The in this embodiment shown valve disk is part of a so-called LUDV control, in which the distribution of the hydraulic fluid is independent of the load pressure. The according to the preceding Description given Feinsteuernuten but can be in an advantageous Use in all valves in which by means of a slider a sensitive one Volume control of a volume flow is desired. In particular, valve pistons with such fine control grooves formed in continuously adjustable directional valves used. In pressure control valves, pressure compensators, etc. ensure Valve piston with the fine control grooves described a gentle insertion of the control process.

11: WegeventilscheibeDirectional valve disk
1010: Ventilgehäusevalve housing
1212: Ventilbohrungvalve bore
1414: Ventilkolbenplunger
1616: Steuerdeckelcontrol cover
1717: Steuerdeckelcontrol cover
1818: HydraulikfluidversorgungskanalHydraulic fluid supply channel
2020: HydraulikfluidrückführkanalHydraulic fluid return channel
2121: HydraulikfluidrückführkanalHydraulic fluid return channel
2222: Kanalchannel
2424: Druckwaagepressure compensator
2525: LastdruckmeldeanschlussLoad pressure signaling connection
2626: Ausgangskanal der Druckwaageoutput channel the pressure balance
2727: Rückschlagventilcheck valve
2828: Rückschlagventilcheck valve
2929: Verbraucheranschlussconsumer connection
3030: Verbraucheranschlussconsumer connection
3131: Sekundärdruck-/EinspeiseventilSekundärdruck- / feed
3232: Sekundärdruck-/EinspeiseventilSekundärdruck- / feed
5050: Kolbenhalstang
5252: Kolbenabschnittpiston section
5353: Kolbenabschnittpiston section
5454: Kolbenabschnittpiston section
5555: Kolbenabschnittpiston section
5656: Kolbenabschnittpiston section
6060: FeinsteuernutFeinsteuernut
6262: FeinsteuernutFeinsteuernut
6363: FeinsteuernutFeinsteuernut
6565: Trennstegdivider
6666: Trennstegdivider
6767: Eintrittskanteleading edge
6868: KolbenabschnittskantePiston section edge
6969: KolbenabschnittskantePiston section edge
7070: Kolbenrohlingpiston blank
7272: Kolbenhalstang
7474: unbearbeiteter Kolbenabschnittunworked piston section
7575: Kolbenabschnittsbereich, in den die Einstechbewegung erfolgtPiston section area into which the piercing movement takes place
7676: KolbenabschnittskantePiston section edge
7777: NutgrundlinieNutgrundlinie
8080: Fingerfräserend mill
8282: Achse der Einstechbewegungaxis the piercing movement
9090: Ventilkolbenplunger
9191: Kolbenhalstang
9292: Kolbenabschnittpiston section
9393: NutgrundlinieNutgrundlinie
9494: Feinsteuernut, Abschnitte 94a, 94b und 94c Fine control groove, sections 94a . 94b and 94c
9595: Ventilkolbenplunger
9696: Kolbenhalstang
9797: Kolbenabschnittpiston section
9898: NutgrundlinieNutgrundlinie
9999: FeinsteuernutFeinsteuernut

Claims

Valve piston for a hydraulic valve ( 1 ) with a piston neck extending along a piston axis ( 50 ) and with a radial over the piston neck ( 50 ) outstanding annular piston section ( 52 . 53 . 56 ), the peripheral surface of which is limited in the axial direction by an edge defined by an in the piston portion ( 52 . 53 . 56 ) formed along the axial direction and extending radially towards the edge fine control groove ( 60 . 62 . 63 ), wherein in the fine control groove ( 60 . 62 . 63 ) a groove base line ( 77 ), which follows in a longitudinal section of the valve piston a continuous curved line, characterized in that for each point of the groove base line ( 77 ) a section line between a boundary surface of the fine control groove ( 60 . 62 . 63 ) and one at this point perpendicular to the groove base line ( 77 ) has a constant curvature or a U-shape whose curved portion is semicircular.

Valve piston according to claim 1, characterized in that the groove base line ( 77 ; 94 ) has a straight portion which makes an acute angle with the piston axis, which leads to the fine control groove ( 60 . 62 . 63 ; 94 ) opens, includes.

Valve piston according to claim 1 or 2, characterized in that the groove base line ( 77 ) corresponds to a straight line with the piston axis at an acute angle to the Feinsteuernut ( 60 . 62 . 63 ) opens, includes.

Valve piston according to one of the preceding claims, characterized in that in each of the groove base line ( 77 ) vertical cross-section the depth of the fine control groove ( 60 . 62 . 63 ) is less than a radius of curvature of the cutting line.

Valve piston according to one of the preceding claims, characterized in that the groove base line ( 77 ) the fine control groove ( 60 . 62 . 63 ) the radial extent of the piston neck ( 50 ) does not fall below.

Manufacturing method for a valve piston according to one of claims 1 to 5, characterized in that the production of fine control groove ( 60 . 62 . 63 ) comprises the step, one of the peripheral surface of the piston portion ( 74 ) outgoing piercing movement obliquely to the piston axis with a rotating about a rotation axis tool ( 80 ) in the piston section ( 74 ) and that the axis of rotation of the tool during the plunge movement of a movement axis corresponds to the piercing movement or is perpendicular to the movement axis.

Manufacturing method for a valve piston according to claim 6, characterized in that the axis of rotation with the piston axis forms an acute angle which corresponds to the fine control groove ( 60 . 62 . 63 ) opens, includes.

Manufacturing method for a valve piston according to claim 6 or 7, characterized in that it is in the tool ( 80 ) is a finger milling cutter.

Manufacturing method for a valve piston according to one of claims 6 to 8, characterized in that the fine control groove ( 60 . 62 . 63 ) is made a single piercing movement.

Manufacturing method for a valve piston according to one of claims 6 to 8, characterized in that the fine control groove ( 94 ) is manufactured in several plunge movements.

Manufacturing method for a valve piston according to claim 9 or 10, characterized in that the angle of the rotational axis of the tool ( 80 ) is constant during a piercing movement.

Manufacturing method for a valve piston according to claim 9 or 10, characterized in that the angle of the rotational axis of the tool ( 80 ) becomes steeper during a piercing movement.