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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Hydraulikventil, insbesondere ein Hydraulikventil mit niedriger statischer Strömungskraft.
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Stand der Technik
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Im Vergleich zu anderen Triebwerken wie mechanischen Triebwerken bestehen die Vorteile von den hydraulischer Triebwerken darin, dass sie geringe Abmessungen und leichtes Gewicht aufweisen, sich flexibel bewegen, häufig starten und umlenken können, leicht zu betätigen und einfach zu steuern sind usw. Daher werden hydraulische Triebwerke derzeitig verbreitet in vielen mechanischen Anlagen eingesetzt.
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In verschiedenen hydraulischen Triebwerken ist ein hydraulisches Steuerventil nicht zu entbehren, das ein Element zum Steuern des Fluiddrucks, der Strömungsmenge und der Richtung beim Hydrauliktrieb ist, wobei das Schieberventil ein übliches hydraulisches Steuerventil darstellt.
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Zur genauen Steuerung des Schieberventils ist eine tiefgehende Forschung der Kraftbelastung sowie des Arbeitsprozesses des Schieberventils erforderlich. Im Allgemeinen sind die auf das Schieberventil wirkende Fluiddruckkraft, Schiebkraft und Federkraft steuerbar und vorhersagbar. Da die Änderung der Strömungsrichtung und -geschwindigkeit jedoch zur Impulsänderung des Hydraulikfluids führt, wird der Ventilkern beim Vorbeifließen des Hydraulikfluids an der Ventilöffnung einer zusätzlichen Kraft, also einer Strömungskraft, ausgesetzt, die die Steuerung des Ventilkerns ebenfalls beeinflusst. Die Strömungskraft ändert sich oft mit der Größe der Ventilöffnung, der Größe der durchströmten Strömungsmenge, dem Einlassdruck usw.
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Strömungskraft kann sich in statische bzw. stationäre und transiente Strömungskraft aufteilen, wobei unter statischer Strömungskraft eine Kraft zu verstehen ist, die beim konstanten Ventilöffnungsgrad beim Durchfließen des Hydraulikfluids durch die Ventilöffnung hindurch aufgrund einer Impulsänderung auf den Ventilkern wirkt, derart, dass das Ventil zum Ausschalten neigt. Daher erhöht die statische Strömungskraft die zum Betätigen des Schieberventils benötigte Kraft. Insbesondere im Fall einer großen Strömungsmenge beim Hochdruck hat dies einen deutlich negativen Einfluss auf die Betätigung des Schieberventils. Es könnte sogar solches Phänomen auftreten, bei dem die Strömungskraft größer als die Betätigungskraft ist und die Bewegung des Ventilkerns somit versagt. Daher stellt es bisher ein breites Problem im Hydraulikbereich da, wie die statische Strömungskraft zu reduzieren oder auszugleichen.
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Aktuelle Lösungen sind vor allem: 1) durch Auslegung einer Ventilkammer den axialen Impuls des in die Ventilkammer eingeflossenen und aus der Ventilkammer ausgeflossenen Hydraulikfluids konstant zu halten zum Reduzieren axialer Strömungskraft, 2) mittels Pilotventil den Hauptventilkern zu steuern. Egal welches von den beiden Verfahren verwendet wird, wird der Guß- und mechanische Verarbeitungsprozess des Schieberventils komplizierter. Es könnte auch zusätzliches Pilotventil benötigt werden. Dies alles erhöht die Kosten des Schieberventils. Die aktuelle Auslegung einer Ventilkammer ist relativ kompliziert und nicht bequem zur Verarbeitung und Herstellung.
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Daher besteht derzeit ein dringender Bedarf an einem einfachen Design, um die statische Strömungskraft des Schieberventils zu reduzieren. Die Reduzierung der statischen Strömungskraft vereinfacht wiederum das Design des Schieberventils sowie verringert die Kosten des Schieberventils.
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Aufgabenstellung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Hydraulikventil mit niedriger statischer Strömungskraft bereitzustellen, welches mit geringen Kosten auszuführen ist.
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Dafür wird erfindungsgemäß ein Hydraulikventil bereitgestellt, umfassend: einen Ventilkern, einen Ventilkörper, der eine Ventilkammer zur Aufnahme des Ventilkerns definiert, wobei der Ventilkern zur linearen Hubbewegung entlang einer axialen Richtung innerhalb der Ventilkammer ausgebildet ist, wobei die Ventilkammer zumindest eine Druckkammer und eine erste Arbeitskammer umfasst, zwischen denen ein auf dem Ventilkörper befindlicher erster Ventilkörpervorsprung vorgesehen ist, und wobei der Ventilkern einen ersten Ventilkernvorsprung aufweist, der zum Kontaktieren mit dem ersten Ventilkörpervorsprung oder zum axialen Ablösen von dem ersten Ventilkörpervorsprung ausgebildet ist, um die Druckkammer hydraulisch von der ersten Arbeitskammer zu trennen oder mit der ersten Arbeitskammer zu verbinden, wobei die Druckkammer mit einer radial nach innen vorspringenden Ventilkammer-Führungsstruktur zum Reduzieren der statischen Strömungskraft innerhalb des Hydraulikventils versehen ist, und/oder wobei auf einer der Druckkammer zugewandten Seite des ersten Ventilkörpervorsprungs eine erste Führungsrampe zum Reduzieren der statischen Strömungskraft innerhalb des Hydraulikventils vorgesehen ist, und/oder wobei der Ventilkern mit einer ersten Ventilkern-Führungsstruktur zum Reduzieren der statischen Strömungskraft innerhalb des Hydraulikventils durch Änderung des Strömungspfads des Hydraulikfluids von der Druckkammer zur ersten Arbeitskammer versehen ist.
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Es ist bevorzugt, dass die Ventilkammer-Führungsstruktur einen Verbindungsabschnitt zum Verbinden mit dem Ventilkörper und einen mit dem Verbindungsabschnitt verbundenen und auf der radial inneren Seite des Verbindungsabschnitts befindlichen Führungsabschnitt umfasst, wobei sich die axiale Breite des Führungsabschnitts entlang der radialen Richtung nach innen vergrößert, und/oder dass die erste und zweite Ventilkern-Führungsstruktur einen Zusatzvorsprung zwischen dem ersten Ventilkernvorsprung und dem zweiten Ventilkernvorsprung umfassen, und/oder dass die erste Ventilkern-Führungsstruktur einen auf einer der Druckkammer zugewandten Seite des ersten Ventilkernvorsprungs befindlichen ersten Führungshacken umfasst, und/oder dass die zweite Ventilkern-Führungsstruktur einen auf einer der Druckkammer zugewandten Seite des zweiten Ventilkernvorsprungs befindlichen zweiten Führungshacken umfasst.
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Es ist bevorzugt, dass der Querschnitt des Führungsabschnitts eine Trapezform aufweist, und/oder dass der Querschnitt des Verbindungsabschnitts eine rechteckige Form aufweist, und/oder dass sich der Führungsabschnitt entlang des gesamten Umfangs erstreckt und somit eine Ringform bildet, oder entlang eines Teils des Umfangs erstreckt, und/oder dass sich der Verbindungsabschnitt entlang des gesamten Umfangs erstreckt und somit eine Ringform bildet, oder entlang eines Teils des Umfangs erstreckt.
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Bezüglich anderer alternativer Ausführungsbeispiele der Erfindung wird es auf nachfolgende Beschreibung hingewiesen. Das erfindungsgemäße Hydraulikventil weist niedrige statische Strömungskraft auf und lässt sich mit niedrigen Kosten ausführen.
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Zeichnung
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Nachfolgend wird in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen die Erfindung näher beschrieben, damit deren Prinzipien, Merkmale und Vorteile besser verstanden werden können. Es zeigen:
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1 eine Teilansicht des Längsschnitts eines Schieberventils gemäß einem optionalen beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2 eine weitere vereinfachte schematische Ansicht des Längsschnitts eines Ventilkerns und eines Ventilkörpers der Erfindung, und
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3 eine Ansicht der Strömungsrichtung des Hydraulikfluids des Schieberventils bei dem ersten Arbeitszustand.
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Ausführungsbeispiel
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Damit die zu lösenden technischen Aufgaben, Ausgestaltungen und vorteilhaften technischen Wirkungen der Erfindung deutlicher werden, wird nachfolgend in Kombination mit den beigefügten Zeichnungen sowie mehreren Ausführungsbeispielen die Erfindung weiter detailliert beschrieben. Es sollte verstanden werden, dass die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele nur zur Erläuterung der Erfindung dienen, nicht zum Beschränken deren Schutzumfang.
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1 zeigt eine Teilansicht des Längsschnitts eines Schieberventils gemäß einem optionalen beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Wie in 1 gezeigt ist das Schieberventil ein hydraulisches elektromagnetisches Umstellventil, das mittels einer durch einen elektromagnetischen Antriebsmechanismus erzeugten elektromagnetischen Wirkungskraft eine Betätigung bzw. Steuerung des Ventilkerns ermöglicht. Das Schieberventil umfasst einen ersten elektromagnetischen Antriebsmechanismus 1, einen zweiten elektromagnetischen Antriebsmechanismus 2 und einen Ventilkern 3 dazwischen. An einem ersten Ende 4 des Ventilkerns 3 stützt sich eine erste Feder 5 mit einem Ende an einem Eisenkernrohr 6 des ersten elektromagnetischen Antriebsmechanismus 1 und mit dem anderen Ende an einem ersten Anschlagring 7. An einem dem ersten Ende 4 gegenüberliegenden zweiten Ende 8 des Ventilkerns 3 stützt sich eine zweite Feder 9 mit einem Ende an einem Eisenkernrohr 10 des zweiten elektromagnetischen Antriebsmechanismus 2 und mit dem anderen Ende an einem zweiten Anschlagring 11.
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Die erste Feder 5 und/oder die zweite Feder 9 ist/sind normalerweise Spiralfedern und die erste Feder 5 und die zweite Feder 9 sind normalerweise zumindest teilweise jeweils entsprechend auf dem ersten Ende 4 und dem zweiten Ende 8 des Ventilkerns 3 aufgebracht.
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Normalerweise ist der erste Anschlagring 7 auf dem ersten Ende 4 des Ventilkerns 3 aufgebracht und an einer ersten Treppe 12 des Ventilkerns 3 axial angeschlagen. Analog dazu ist der zweite Anschlagring 11 auf dem zweiten Ende 8 des Ventilkerns 3 aufgebracht und an einer zweiten Treppe 13 des Ventilkerns 3 axial angeschlagen.
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Unter Wirkung der von der ersten Feder 5 und der zweiten Feder 9 erzeugten aufeinander gerichteten axialen Federkraft befindet sich der Ventilkern 3 im Nicht-Arbeitszustand in einer zentrierten Position. Konkreter gesagt ist das erste Ende 4 des Ventilkerns 3 durch den ersten Anschlagring 7 durchgeführt und der erste Anschlagring 7 ist wiederum an der ersten Treppe 12 am ersten Ende 4 des Ventilkerns 3 axial angeschlagen, sodass die sich auf dem ersten Anschlagring 7 gestützte erste Feder 5 eine erste axiale Wirkungskraft auf das zweite Ende 8 des Ventilkerns 3 ausüben kann. Analog dazu ist das zweite Ende 8 des Ventilkerns 3 durch den zweiten Anschlagring 11 durchgeführt und der zweite Anschlagring 11 ist wiederum an der zweiten Treppe 13 am zweiten Ende 8 des Ventilkerns 3 axial angeschlagen, sodass die sich auf dem zweiten Anschlagring 11 gestützte zweite Feder 9 eine zweite axiale Wirkungskraft auf das erste Ende 4 des Ventilkerns 3 ausüben kann. Durch Auswählen der Federeigenschaften der ersten Feder 5 und der zweiten Feder 9 kann der Ventilkern 3 im Nicht-Arbeitszustand in einer zentrierten Position gehalten werden. In der zentrierten Position befindet sich das Schieberventil vorzugsweise an der Nullstellung, sodass kein Fluid durch das Schieberventil durchfließen kann.
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Wie in 1 gezeigt umfasst der erste elektromagnetische Antriebsmechanismus 1 eine erste Ventilkernschiebstange 14. Beim Bestromen des ersten elektromagnetischen Antriebsmechanismus 1 kann sich die erste Ventilkernschiebstange 14 mittels der elektromagnetischen Wirkungskraft zum ersten Ende 4 des Ventilkerns 3 bewegen, um somit den Ventilkern 3 auf den zweiten elektromagnetischen Antriebsmechanismus 2 hin bewegen zu können. Eine derartige Bewegung des Ventilkerns 3 kann es ermöglichen, dass das Schieberventil in einen ersten Arbeitszustand geschaltet ist. Beim ersten Arbeitszustand erlaubt das Schieberventil die Durchströmung des Fluids in einer Richtung.
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Analog dazu umfasst der zweite elektromagnetische Antriebsmechanismus 2 eine zweite Ventilkernschiebstange 15. Beim Bestromen des zweiten elektromagnetischen Antriebsmechanismus 2 kann sich die zweite Ventilkernschiebstange 15 mittels der elektromagnetischen Wirkungskraft zum zweiten Ende 8 des Ventilkerns 3 bewegen, um somit den Ventilkern 3 auf den ersten elektromagnetischen Antriebsmechanismus 1 hin bewegen zu können. Eine derartige Bewegung des Ventilkerns 3 kann es ermöglichen, dass das Schieberventil in einen zweiten Arbeitszustand geschaltet ist. Beim zweiten Arbeitszustand erlaubt das Schieberventil die Durchströmung des Fluids in einer anderen Richtung zum Richtungswechsel.
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Konkreterweise umfasst das Schieberventil eine innerhalb des Ventilkörpers 16 definierte Ventilkammer 17 zumindest mit einer Druckkammer 18, welche auch als P-Kammer genannt werden kann, und mit einer jeweils auf beiden axialen Seiten der Druckkammer 18 befindlichen ersten Arbeitskammer 19, welche auch als A-Kammer genannt werden kann, sowie zweiten Arbeitskammer 20, welche auch als B-Kammer genannt werden kann, wobei die Druckkammer 18 von der ersten Arbeitskammer 19 durch einen ersten ringförmigen Vorsprung 21 des Ventilkörpers 16 axial getrennt ist, und wobei die Druckkammer 18 von der zweiten Arbeitskammer 20 durch einen zweiten ringförmigen Vorsprung 22 des Ventilkörpers 16 axial getrennt ist. Der erste ringförmige Vorsprung 21 und der zweite ringförmige Vorsprung 22 sind koaxial angeordnet, sodass eine axiale Ventilkernbohrung 23 definiert ist. Außerdem weisen der erste ringförmige Vorsprung 21 und der zweite ringförmige Vorsprung 22 vorzugsweise einen gleichen Innendurchmesser auf. Der Ventilkern 3 ist in der Ventilkernbohrung 23 angeordnet und kann sich bedarfsmäßig darin axial bewegen.
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Der Ventilkern 3 umfasst zumindest einen ersten ringförmigen Vorsprung 24, einen zweiten ringförmigen Vorsprung 25 und eine axial zwischen dem ersten ringförmigen Vorsprung 24 und dem zweiten ringförmigen Vorsprung 25 befindliche ringförmige Ausnehmung 26, wobei die ringförmige Ausnehmung 26 stets in Verbindung mit der Druckkammer 18 steht. Zur Realisierung der Funktionen des Schieberventils ist es selbstverständlich, dass der Außendurchmesser des ersten ringförmigen Vorsprungs 24 des Ventilkerns 3 dem Innendurchmesser des ersten ringförmigen Vorsprungs 21 des Ventilkörpers 16 entspricht, und dass der Außendurchmesser des zweiten ringförmigen Vorsprungs 25 des Ventilkerns 3 dem Innendurchmesser des zweiten ringförmigen Vorsprungs 22 des Ventilkörpers 16 entspricht.
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Wenn sich das Schieberventil in der Nullstellung befindet, wie in 1 gezeigt, liegen die Außenumfangsmäntel des ersten ringförmigen Vorsprungs 24 und des zweiten ringförmigen Vorsprungs 25 des Ventilkerns 3 jeweils an den Innenumfangsmänteln des ersten ringförmigen Vorsprungs 21 und des zweiten ringförmigen Vorsprungs 22 des Ventilkörpers 16 an, sodass der Hydraulikfluid innerhalb der Druckkammer 18 weder in die erste Arbeitskammer 19, noch in die zweite Arbeitskammer 20 einfließen kann. D.h. wird der Strömungspfad sowohl zur ersten Arbeitskammer 19 als auch zur zweiten Arbeitskammer 20 abgesperrt.
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Wenn sich der Ventilkern 3 auf den zweiten elektromagnetischen Antriebsmechanismus 2 hin bewegt, wird der zweite ringförmige Vorsprung 25 des Ventilkerns 3 vom zweiten ringförmigen Vorsprung 22 des Ventilkörpers 16 abgelöst und somit ein erster Spalt zwischen der ringförmigen Ausnehmung 26 und dem zweiten ringförmigen Vorsprung 22 des Ventilkörpers 16 gebildet, sodass der Hydraulikfluid aus der Druckkammer 18 durch den ersten Spalt in die zweite Arbeitskammer 20 einfließen kann, wobei sich nun das Schieberventil im ersten Arbeitszustand befindet.
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Wenn sich der Ventilkern 3 auf den ersten elektromagnetischen Antriebsmechanismus 1 hin bewegt, wird analog dazu der erste ringförmige Vorsprung 24 des Ventilkerns 3 vom ersten ringförmigen Vorsprung 21 des Ventilkörpers 16 abgelöst und somit ein zweiter Spalt zwischen der ringförmigen Ausnehmung 26 und dem ersten ringförmigen Vorsprung 21 des Ventilkörpers 16 gebildet, sodass der Hydraulikfluid aus der Druckkammer 18 durch den zweiten Spalt in die erste Arbeitskammer 19 einfließen kann, wobei sich nun das Schieberventil im zweiten Arbeitszustand befindet.
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Beim Umschalten des Schieberventils 3 vom Nullzustand zum ersten oder zweiten Arbeitszustand erzeugt die Strömung des Hydraulikfluids eine statische Strömungskraft, die zum Schließen des Schieberventils neigt und somit die Steuerung des Schieberventils beeinflusst, was in extremen Fällen sogar dazu führen kann, dass die elektromagnetischen Antriebsmechanismen keine normale Bewegung des Ventilkerns bewirken können.
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Dazu ist innerhalb der Druckkammer 18 eine vom Ventilkörper 16 radial nach innen vorspringende Führungsstruktur 27 vorgesehen, wie in 1 gezeigt. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Führungsstruktur 27 einstückig an dem Ventilkörper 16 gebildet.
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Die Führungsstruktur 27 ermöglicht die Einströmung des Hydraulikfluids aus der Druckkammer 18 in einer gewünschten Richtung bzw. in einem gewünschten Winkel in den ersten oder zweiten Spalt, um die Strömung des Hydraulikfluids aus dem ersten und zweiten Spalt in die entsprechende Arbeitskammer 19 oder 20 auszugleichen, wodurch zumindest die statische Strömungskraft bei der Strömung des Hydraulikfluids innerhalb des Schieberventils verringert werden kann.
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Genauer gesagt teilt die Führungsstruktur 27 die Druckkammer 18 axial in zwei Teile, nämlich eine erste Teildruckkammer 28 und eine zweite Teildruckkammer 29. Beim ersten Arbeitszustand des Schieberventils fließt aufgrund der Auswirkung der Führungsstruktur 27 sowie aufgrund einer Abdeckung der ersten Druckkammer 28 durch den ersten ringförmigen Vorsprung 24 somit der Hydraulikfluid vor allem in einem vorgegebenen Winkel gegenüber der radialen Richtung aus der zweiten Teildruckkammer 29 in den ersten Spalt und danach in einem im Wesentlichen symmetrischen Winkel gegenüber der radialen Richtung aus dem ersten Spalt in die zweite Arbeitskammer 20 hinein, wodurch die statische Strömungskraft bei der Strömung des Hydraulikfluids innerhalb des Schieberventils verringert werden kann. Analog dazu fließt beim zweiten Arbeitszustand des Schieberventils ebenfalls aufgrund der Auswirkung der Führungsstruktur 27 sowie aufgrund einer Abdeckung der zweiten Druckkammer 29 durch den zweiten ringförmigen Vorsprung 25 somit der Hydraulikfluid vor allem in einem vorgegebenen Winkel gegenüber der radialen Richtung aus der ersten Teildruckkammer 28 in den zweiten Spalt und danach in einem im Wesentlichen symmetrischen Winkel gegenüber der radialen Richtung aus dem zweiten Spalt in die erste Arbeitskammer 19 hinein, wodurch auch die statische Strömungskraft bei der Strömung des Hydraulikfluids innerhalb des Schieberventils verringert werden kann.
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Da keine solche Führungsstruktur bei vorhandenem Schieberventil vorgesehen ist, fließt dabei der Hydraulikfluid im Wesentlichen in radialer Richtung in den ersten und zweiten Spalt hinein, während die Strömung des Hydraulikfluids vom ersten und zweiten Spalt auf die entsprechende Arbeitskammer hin normalerweise nicht in radialer Richtung erfolgt. D.h. ist dabei der durch die Strömungsrichtung des Hydraulikfluids zur entsprechenden Arbeitskammer und die radiale Richtung gebildete Winkel größer, als der durch die Strömungsrichtung des Hydraulikfluids zum ersten und zweiten Spalt und die radiale Richtung gebildete Winkel, wobei dieser Winkelunterschied zur Entstehung der statischen Strömungskraft führt.
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Mittels der oben genannten Führungsstruktur 27 kann es ermöglicht werden, dass die Einströmungsrichtung des Hydraulikfluids zum ersten oder zweiten Spalt und die Ausströmungsrichtung aus dem ersten oder zweiten Spalt jeweils mit der radialen Richtung einen im Wesentlichen gleichen Winkel bildet, wodurch die statische Strömungskraft verringert werden kann.
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Die Führungsstruktur 27 kann sich in der Druckkammer 18 sowohl entlang des gesamten Umfangs, als auch entlang eines Teils des Umfangs erstrecken.
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2 zeigt eine weitere vereinfachte schematische Ansicht des Längsschnitts eines Ventilkerns und eines Ventilkörpers der Erfindung. Die Führungsstruktur 27 wird in 2 deutlicher dargestellt. Wie in 2 gezeigt umfasst die Führungsstruktur 27 einen Verbindungsabschnitt 30 zum Verbinden mit dem Ventilkörper 16 und einen Führungsabschnitt 31 zur Änderung der Einströmungsrichtung des Hydraulikfluids. Die Form des Verbindungsabschnitts 30 ist im Wesentlichen ungeschränkt, soweit er den Führungsabschnitt 31 ausreichend stabil unterstützen kann. Zum Beispiel kann der Verbindungsabschnitt 30 einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Die Form des Führungsabschnitts 31 kann beliebig ausgeführt werden, soweit er die Einströmung des Hydraulikfluids in einem vorgegebenen Winkel in den ersten und/oder zweiten Spalt ermöglichen kann.
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Wie in 2 gezeigt vergrößert sich die axiale Breite des Führungsabschnitts 31, vorzugsweise kontinuierlich, entlang der radialen Richtung nach innen, sodass der Hydraulikfluid gegenüber der radialen Richtung in einem erhöhten Winkel in den ersten und/oder zweiten Spalt einfließt, im Vergleich zum vorhandenen Schieberventil. Zum Beispiel kann der Führungsabschnitt 31 einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen, derart, dass das radiale äußere Ende des Führungsabschnitts 31 mit dem radialen inneren Ende des Verbindungsabschnitts 30 vorzugsweise glatt übergehend verbunden ist.
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In bestimmten Ausführungsbeispielen kann sich der Führungsabschnitt 31 entlang des gesamten Umfangs erstrecken, während sich der Verbindungsabschnitt 30 entlang eines Teils des Umfangs, z.B. 180° von des Umfangs, erstrecken kann, soweit der Verbindungsabschnitt 30 den Führungsabschnitt 31 stabil unterstützen kann. In diesem Fall befindet sich der Führungsabschnitt 31 teilweise im schwebenden Zustand. Selbstverständlich kann der Führungsabschnitt 31 auch entlang eines Teils des Umfangs vorgesehen werden, wobei auch die statische Strömungskraft zum bestimmten Grad verringert werden kann. Für die Fälle, dass wegen der Drucköffnung und -kammer kein Verbindungsabschnitt und/oder Führungsabschnitt entlang des gesamten Umfangs vorgesehen werden kann, kann die oben genannte Methode einer Teilanordnung eingesetzt werden.
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Unter Bezugnahme wieder auf 1 sowie eine Kombination mit 2 ist der Führungsabschnitt 31 vorzugsweise koaxial mit der axialen Ventilkernbohrung 23 angeordnet, wobei der Innendurchmesser des Führungsabschnitts 31 vorzugsweise dem Durchmesser der axialen Ventilkernbohrung 23 entspricht. In diesem Fall steht vorzugsweise der Innenumfangsmantel des Führungsabschnitts 31 in Kontakt mit dem Außenumfangsmantel des ersten ringförmigen Vorsprungs 24 des Ventilkerns 3 beim ersten Arbeitszustand des Schieberventils, sodass eine Stromverzweigung des Hydraulikfluids vermieden und somit der Hydraulikfluid besser im gewünschten Winkel in den ersten Spalt geführt werden kann. Analog dazu steht der Innenumfangsmantel des Führungsabschnitts 31 in Kontakt mit dem Außenumfangsmantel des zweiten ringförmigen Vorsprungs 25 des Ventilkerns 3 beim zweiten Arbeitszustand des Schieberventils, sodass eine Stromverzweigung des Hydraulikfluids auch vermieden und somit der Hydraulikfluid besser im gewünschten Winkel in den zweiten Spalt geführt werden kann.
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Selbstverständlich kann der Führungsabschnitt 31 so ausgebildet werden, dass er während des Arbeitsprozesses nicht in Kontakt mit dem Ventilkern 3 steht.
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Um es weiter sicherzustellen, dass der Hydraulikfluid in einem vorgegebenen Winkel in den ersten und/oder zweiten Spalt einfließen kann, kann auch an einem der Druckkammer 18 zugewandten radialen inneren Seitenwinkelabschnitt des ersten ringförmigen Vorsprungs 21 und/oder des zweiten ringförmigen Vorsprungs 22 des Ventilkörpers 16 eine Führungsrampe gebildet werden. Wie in 2 gezeigt ist am ersten ringförmigen Vorsprung 21 des Ventilkörpers 16 eine erste Führungsrampe 32 vorgesehen und am zweiten ringförmigen Vorsprung 22 des Ventilkörpers 16 eine zweite Führungsrampe 33. Mittels des Zusammenwirkens der Führungsrampe mit der Führungsstruktur 27 kann es besser sichergestellt werden, dass der Hydraulikfluid in einem vorgegebenen Winkel in den ersten und zweiten Spalt einfließt. Der Neigungswinkel, die Größe und/oder die Form der Führungsrampe können bedarfsmäßig gewählt werden.
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Selbstverständlich kann für den Fachmann die Führungsrampe auch unabhängig von der Führungsstruktur verwendet werden, wobei die Führungsrampe sowohl entlang des gesamten Umfangs, als auch an einem Teil des Umfangs vorgesehen werden kann.
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Zum weiteren Reduzieren der statischen Strömungskraft durch Änderung der Strömungsrichtung des Hydraulikfluids können an dem Ventilkern auch einige Führungsstrukturen vorgesehen werden. In 2 ist ein Ventilkern gemäß einem alternativen beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Wie in 2 gezeigt ist der Ventilkern zwischen dem ersten ringförmigen Vorsprung und dem zweiten ringförmigen Vorsprung mit einem Zusatzvorsprung 34 versehen, der vorzugsweise während des Arbeitsprozesses stets in Kontakt mit der Führungsstruktur am Ventilkörper bleibt, wodurch es besser sichergestellt werden kann, dass der Hydraulikfluid in einem vorgegebenen Winkel in den ersten und zweiten Spalt einfließt.
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Besonders bevorzugt ist der Querschnitt des Zusatzvorsprungs 34 im Wesentlichen trapezförmig oder dreieckig, sodass der Zusatzvorsprung 34 auf seinen beiden axialen Seiten jeweils eine erste Führungsrampe 35 und eine zweite Führungsrampe 36 aufweist. Vorzugsweise weisen die erste Führungsrampe 35 und die zweite Führungsrampe 36 die im Wesentlichen gleiche Neigungsrichtung wie die entsprechende Seite der Führungsstruktur am Ventilkörper auf, um somit die Strömung des Hydraulikfluids besser führen zu können.
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Der Zusatzvorsprung 34 erstreckt sich vorzugsweise entlang des gesamten Umfangs zum Bilden eines ringförmigen Zusatzvorsprungs. Selbstverständlich kann er sich auch entlang eines Teils des Umfangs erstrecken.
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Zum weiteren Reduzieren der statischen Strömungskraft innerhalb des Schieberventils ist/sind der erste ringförmige Vorsprung und/oder der zweite ringförmige Vorsprung des Ventilkerns auf einer der Druckkammer zugewandten Seite mit einem widerhakenförmigen Führungshacken 37 versehen, der zum Ändern der Ausströmungsrichtung des Hydraulikfluids aus dem ersten und/oder zweiten Spalt dient. Der Führungshacken 37 ist vorzugsweise entlang des gesamten Umfangs vorgesehen und kann selbstverständlich auch entlang eines Teils des Umfangs vorgesehen werden.
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Vorzugsweise geht die erste Führungsrampe 35 und die zweite Führungsrampe 36 jeweils glatt zum Führungshacken 37 am ersten und zweiten ringförmigen Vorsprung über.
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Selbstverständlich kann beliebige Führungsstruktur am Ventilkern unabhängig von beliebiger Führungsstruktur am Ventilkörper verwendet werden.
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Zur Erläuterung der technischen Wirkungen der Erfindung zeigt 3 die Strömungsrichtung des Hydraulikfluids, wenn sich das Schieberventil in einem ersten Arbeitszustand befindet. Der Hydraulikfluid fließt in einer ersten Richtung 38 in den ersten Spalt 39 und danach in einer zweiten Richtung 40 daraus. Der durch die ersten Richtung 38 und die radialen Richtung gebildete Winkel entspricht im Wesentlichen dem durch die zweiten Richtung 40 und die radialen Richtung gebildeten Winkel, sodass die statische Strömungskraft innerhalb des Schieberventils deutlich verringert werden kann. Vorzugsweise fluchtet im ersten Arbeitszustand die zweite Führungsrampe 36 mit einer entsprechenden Rampe des Führungsabschnitts 31. Analog dazu fluchtet im zweiten Arbeitszustand die erste Führungsrampe 35 mit einer entsprechenden Rampe des Führungsabschnitts 31.
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Es ist zu beachten, dass der sogenannte "Kontakt" zwischen dem Außenumfangsmantel einer Struktur am Ventilkern 3, z.B. des ringförmigen Vorsprungs oder des Zusatzvorsprungs, und dem Innenumfangsmantel einer Struktur am Ventilkörper 16, z.B. des ringförmigen Vorsprungs oder des Führungsabschnitts, einen hydraulischen Kontakt bedeutet, wobei es nicht ausgeschlossen wird, dass zwischen ihnen in der Tat ein kleiner Spalt vorhanden ist.
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Durch die obere Beschreibung ist erkennbar, dass die Erfindung mit einer einfachen Ausgestaltung eine signifikante Reduzierung der statischen Strömungskraft ermöglicht, ohne jede beliebige separate Vorrichtung in Anspruch zu nehmen. Diese strukturellen Ausgestaltungen lassen sich sehr einfach auf Basis eines vorhandenen Schieberventils realisieren und daher relativ niedrige Kosten erfordern. Außerdem kann die Reduzierung der statischen Strömungskraft auch eine Reduzierung der zum Antrieb des Schieberventils benötigten Kraft ermöglichen, wodurch ein elektromagnetischer Antriebsmechanismus mit geringerer Antriebskraft und niedrigeren Kosten erlaubt ist.
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Darüber hinaus wurde herausgefunden, dass diese Ausgestaltung der Erfindung den Ventildruckabfall bzw. die Geräusche verringern kann, wodurch die Leistung des Schieberventils weiter verbessert wird.
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Obwohl die Erfindung oben am Beispiel eines Schieberventils beschrieben wurde, kann der technische Gedanke der Erfindung bei verschiedenen Hydraulikventilen eingesetzt werden.
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Darüber hinaus sind dem Fachmann weitere Vorteile und alternative Ausführungsformen der Erfindung naheliegend. Daher beschränkt sich die Erfindung im weiteren Sinne nicht auf die gezeigten und beschriebenen Details, repräsentativen Strukturen und beispielhaften Ausführungsbeispiele. Im Gegensatz dazu kann der Fachmann verschiedenartige Modifikationen und Alternativen vornehmen, ohne über den gründlichen Gedanke und Rahmen der Erfindung hinauszugehen.
