DE2800331C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung der Stege zwischen Verteilernuten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens und dem nach Anspruch 2 gemäß Oberbegriff des Anspruches 3.

Hochdruckverteiler, insbesondere für Drehventile zur Leistungssteuerung mit offenem Mittelabschnitt, weisen gewöhnlich einen Rotor auf, in dem zum Durchfluß eines Strömungsmittels geeignete axial verlaufende Nuten angeordnet sind, so daß ein derartiger Rotor über seinen Umfang gesehen abwechselnd Stege und Verteilernuten aufweist. Dieser Rotor ist innerhalb einer Buchse drehbar gelagert, welche selbst eine Vielzahl von inneren Axialnuten aufweist, die mit den Nuten des Rotors zusammenwirken. Die Nuten des Rotors und der Buchse sind so angeordnet, daß sie im Hydraulikkreis des Leistungssteuerungssystems eine hydraulische Drossel bilden und daß sie einen zwischen der Pumpe und dem Strömungsmittelspeicher angeordneten Drosselabschnitt in Abhängigkeit von der relativen Winkellage zwischen dem Rotor und der Buchse modulieren können.

Zur Veränderung des Drosselabschnittes in Abhängigkeit von der Winkellage ist bereits vorgeschlagen worden, zur Verteilung geeignete Abfasungen der Parallelkanten der Nuten des Rotors vorzusehen. Diese Abfasungen müssen mit großer Präzision hergestellt werden (etwa 3-5 µm).

Die Abfasungen werden normalerweise durch Schleif- oder Fräsvorgänge hergestellt. Diese Art der Herstellung macht es jedoch erforderlich, daß das Schleifrad oder der Fräser infolge ihres rapiden Verschleißes periodisch erneuert wird.

Darüber hinaus ist es infolge des zunehmenden Verschleißes des Schleifrades während dessen Einsatzes nicht möglich, Rotoren herzustellen, die genau die gleichen Abmessungen aufweisen.

Ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist aus der US-PS 18 15 626 bekannt. Hierbei beschreibt diese Veröffentlichung ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Schmieden von Keilwellen, wobei durch ein derartiges Schmieden Verformungen der Stege der Keil­ welle behoben und gleichzeitig eine Oberflächenpolitur durchgeführt werden soll. Zu diesem Zweck wird bei dem bekannten Verfahren bzw. bei der bekannten Vorrichtung ein Schmiedewerkzeug in die Nuten, die zwischen den Stegen angeordnet sind, derart geführt, daß das Ende des Schmie­ dewerkzeuges mit dem Boden der Nut in Kontakt tritt. Hier­ durch werden zwar die zwischen den einzelnen Nuten befind­ lichen Stege zusammengepreßt, ohne daß dabei jedoch eine Abfasung der Kanten der Stege herbeigeführt wird. Mit anderen Worten wird somit beim Stand der Technik gemäß der US-PS 18 15 626 das Schmiedewerkzeug in die Nuten ein­ geführt, um Verformungen des Werkstückes zu beheben und eine entsprechende Oberflächenpolitur durchzuführen. Hierbei werden zwar die Stege mitbeeinflußt, jedoch findet in keiner Weise eine An- oder Abfasung der Stegkanten, d. h. der Be­ reiche zwischen den Seiten und den Stegoberflächen, statt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der angegebenen Art zur Ver­ fügung zu stellen, mit dem bzw. mit der ein Rotor herge­ stellt werden kann, bei dem die Abfasungen der Kanten der Stege mit einer besonders hohen Präzision hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den jeweiligen Oberbegriffsmerkmalen erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 3 gelöst.

Erfindungsgemäß wird somit ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die beiden Kanten eines Steges mit Hilfe eines einzigen Schmiedewerkzeuges angefast werden. Hierdurch gelingt es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, daß die so bearbeiteten Stege an ihren Kanten identisch ausgebildete und gleich große Abfasungen besitzen, was bei den bekannten spanabhe­ benden Verfahren nicht möglich ist.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens, bei dem das Schmiedewerkzeug in Radialrichtung ge­ führt wird, sieht vor, daß beide Kanten des Steges dadurch angefast werden, daß das Material des Steges in Richtung auf den Boden der Nut so weit getrieben wird, bis das Schmiede­ werkzeug mit der Außenfläche des Steges in Kontakt tritt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens sieht zwei Schmiedestempel vor, die Teile eines Ge­ samtwerkzeuges darstellen und in einem Abstand voneinander angeordnet sind, wobei dieser Abstand im wesentlichen dem Abstand zwischen benachbarten Kanten des Steges entspricht. Hierbei sind die beiden Schmiedestempel als einstückige Teile des Gesamtschmiedewerkzeuges ausgebildet, wobei das Gesamtschmiedewerkzeug einen zurückspringenden Abschnitt zwischen den Schmiedestempeln besitzt, dessen Form zu der Außenfläche des Steges zwischen den benachbarten Kanten komplementär ist. Hierbei ist das Gesamtwerkzeug derart an­ geordnet, daß sein zurückspringender Abschnitt mit der Außenfläche des Steges, der zwischen benachbarten Verteiler­ nuten angeordnet ist, übereinstimmt.

Das zuvor beschriebene Gesamtwerkzeug erlaubt eine genaue Regulierung der Eindringtiefe in die Kanten der benach­ barten Nuten, so daß die hierbei hergestellten Abfasungen der Kanten der Stege exakt identische Ausgestaltungen und Abmessungen aufweisen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vor­ richtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen und in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines Rotors für ein Drehventil zur Leistungssteuerung;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 1-1 in Fig. 1;

Fig. 3a eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung,

Fig. 3b eine Draufsicht auf die in Fig. 3a gezeigte Vorrichtung, teilweise im Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 3a;

Fig. 3c einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 3a;

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht des durch einen Kreis gekennzeichneten Teils der Fig. 3b;

Fig. 5 eine Gesamtansicht einer weiteren Ausführungsform einer Gesamtvorrichtung;

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie 6-6 in Fig. 5.

In Fig. 1 ist ein Rotor 10 für ein Drehventil zur Leistungssteuerung dargestellt. Ein derartiger Rotortyp ist dem Fachmann bekannt. Der Rotor ist mit einer geraden Anzahl von axialen Verteilernuten 12 derart versehen, daß zwischen benachbarten Verteilernuten Stege entstehen, deren Kanten Abfasungen 14 aufweisen, die zur Steuerung der Druckmodulation in Abhängigkeit von der Winkellage des Rotors dienen.

In Fig. 2 ist das erfindungsgemäße Verfahren in schematischer Weise dargestellt. Dabei ist ein Schnitt durch den Rotor 10 entlang der Linie 1-1 in Fig. 1 gezeigt. Die Verteilernuten sind beispielsweise durch Fräsen hergestellt worden.

Die Außenfläche des Rotors wird danach bearbeitet, und der Rotor wird auf einem Tisch positioniert. Die Abfasungen werden erhalten, indem ein Gesamtschmiedewerkzeug 16 radial auf den Abschnitt der Umfangsfläche 18 des Rotors bewegt wird, der sich zwischen zwei benachbarten Nuten befindet. Das Gesamtschmiedewerkzeug 16 besitzt zwei Schmiedestempel 20, die das Gesamtschmiedewerkzeug bilden. Diese Stempel erstrecken sich in Radialrichtung auf den Rotor und können mit den benachbarten Kanten zweier aufeinanderfolgender Nuten 12 derart in Kontakt treten, daß das Metall in Richtung auf den Boden der Nuten 12 abgeschlagen wird. Der mittlere zurückliegende Abschnitt 22 der Endfläche des Werkzeugs 16, der dem Abschnitt 18 der Umfangsfläche gegenüberliegt, ist von einer zylindrischen Gestalt, die der des Abschnittes 18 des Steges entspricht, so daß das Werkzeug 16 und die Rotorflächen am Ende des Schmiedevorganges im Paßsitz aufeinander zu liegen kommen. Die Schmiedestempel 20 stehen in Radialrichtung von der zylindrischen Endfläche in Richtung auf den Rotor vor und weisen einen Abstand voneinander auf, der im wesentlichen dem Abstand zwischen den benachbarten Kanten der beiden aufeinanderfolgenden Nuten entspricht. Dadurch wird nach dem Kontakt des mittleren Abschnittes 22 des Werkzeuges 16 mit der Umfangsfläche des Rotors ein weiteres Eindringen des Werkzeuges 16 verhindert, so daß die Tiefe der Abfasungen genau festgelegt ist. Es ist klar, daß alle durch das vorstehend beschriebene Verfahren hergestellten Abfasungen im wesentlichen identisch sind. Die jeweilige Gestalt der Abfasungen ist durch deren Länge und Tiefe vorgegeben, d. h. durch die Länge und Tiefe der Schmiedestempel 16, 20 und des Abschnitts 22. Die Tiefe der Abfasungen als Funktion der Winkelbewegung wird durch die Fläche des Drosselabschnittes bestimmt, die für jede Winkellage des Rotors gewünscht wird. Diese Fläche ist S = L × d,
wobei L die Länge der Abfasung und
d die Tiefe der Abfasung
bedeuten.

Folglich ist es möglich, wenn die Länge auf einen vorgegebenen Wert festgelegt ist, die Gesetzmäßigkeit der Druckänderung nur in Abhängigkeit von der Tiefe der Abfasung zu steuern. Vorzugsweise ist die Länge der Abfasung im Vergleich zur Länge der Axialnuten relativ gering. Das Verhältnis zwischen den jeweiligen Längen wird nach den jeweiligen Erfordernissen der Leistungssteuerungsvorrichtung festgelegt.

Obgleich in Fig. 2 nur ein Gesamtschmiedewerkzeug 16 gezeigt ist, wird das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise durchgeführt, indem gleichzeitig eine der Zahl der Verteilernuten entsprechende Zahl von Werkzeugen 16 gegen den Rotor geführt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das vorhergehende Ausfräsen der Verteilernuten auf relativ grobe Weise erfolgen, da der Bodenabschnitt der Nuten nicht mit großer Genauigkeit hergestellt werden muß, weil die Steuerung der Druckänderung allein von der Gestalt der Abfasungen abhängt. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß nach dem Schmiedevorgang keine Weiterbehandlung erforderlich ist, da sich der Rotor dadurch kaum verzogen hat.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform einer geeigneten Vorrichtung in Seitenansicht dargestellt. Das Gesamtschmiedewerkzeug 16 besitzt einen Kopfabschnitt 24, dessen Endbereich in einen mittleren Abschnitt 26 und zwei benachbarte seitliche Abschnitte 28, 30 aufgeteilt ist. Die Länge des mittleren Abschnittes entspricht L, das vorstehend definiert wurde. Der mittlere Abschnitt ist mit den beiden Schmiedestempel 20 versehen, die sich von dem Abschnitt 22 in Radialrichtung erstrecken. Die beiden seitlichen Abschnitte 28, 30 bilden jeweils Endflächen 32, 34, die von zylindrischer Form sind und einen Krümmungsradius R aufweisen, der dem des zylindrischen Abschnittes 22 entspricht.

Wenn sich daher der zylindrische Abschnitt 22 am Ende des Schmiedevorganges gegen die komplementär ausgebildete Fläche des Rotors legt, treten auch die zylindrischen Flächen 32 und 34 in Kontakt mit dem Rotor, so daß die Konktaktfläche erhöht und die Druckkraft des Werkzeuges besser auf den Rotor übertragen wird.

Fig. 3b ist eine Draufsicht auf das in Fig. 3a gezeigte Werkzeug, wobei ein Teil des Werkzeuges im Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 3a dargestellt ist. In dem mit einem Kreis versehenen Abschnitt A sind der Abschnitt 22 und die Schmiedestempel 20, die von dieser Fläche aus vorstehen, dargestellt. Der Abschnitt A ist in Fig. 4 genauer dargestellt.

Fig. 3c zeigt einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 3a. Man erkennt, daß die zylindrische Fläche 34 einen dem Radius R des Rotors entsprechenden Radius aufweist.

In Fig. 4 ist der mittlere Abschnitt des Werkzeuges, der dem Rotor 10 gegenüberliegt, im Schnitt dargestellt.

Es ist klar, daß das Profil der vorstehenden Abschnitte, das sich über den Kreis hinaus erstreckt, der die zylindrische Endfläche darstellt, nur beispielhaft gezeigt ist und durch die gewünschte Gesetzmäßigkeit der Druckänderung bestimmt wird. Dieses Profil kann durch geeignete Einrichtungen, beispielsweise einen Computer o. ä., ermittelt werden.

Fig. 5 zeigt eine Gesamtansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Vorrichtung weist einen Sockel auf, auf dem ein Rotor 12 für ein zur Leistungssteuerung dienendes Drehventil gelagert werden kann. Der Rotor ist bereits mit sechs axialen Verteilernuten versehen. Des weiteren besitzt die Vorrichtung eine mittleres Lager 91, das zur Arretierung des Rotors dient, sowie sechs Bearbeitungsstationen 70, 72, 74, 76, 78, 80, die in gleichen Abständen um den Umfang des mittleren Lagers herum verteilt angeordnet sind. Jede Bearbeitungsstation steuert die Bewegungen eines Werkzeuges. Die sechs Werkzeuge sind radial zu dem Rotor ausgerichtet, wobei zwei benachbarte Werkzeuge miteinander einen Winkel von 60° bilden. Es sind Einrichtungen zur axialen und winkligen Positionierung des Rotors relativ zum Werkzeug vorhanden. Da alle Bearbeitungsstationen identisch sind, wird nur die Bearbeitungsstation 70 beschrieben. Diese Station umfaßt ein Gehäuse 82, das sich an das mittlere Lager 91 anschließt. Das Gehäuse enthält eine Bohrung 84, die durch einen Kolben 86 in zwei Abteilungen 88, 90 getrennt ist. Der Kolben 86 kann sich in Radialrichtung in bezug auf den Rotor 12 bewegen und weist einen Abschnitt 92 mit reduziertem Durchmesser auf, der in Richtung auf den Rotor vorsteht und in einer Bohrung 93 des mittleren Lagers gleitend angeordnet ist. Der Kolbenabschnitt 92 enthält einen Schlitz, der zur Aufnahme des Einspannzapfens des Gesamtschmiedewerkzeuges 16 dient. Die Werkzeug-Kolben-Einheit wird durch einen Splint 94 zusammengehalten. Der Kolben 86 kann sich infolge der Druckdifferenz zwischen den Abteilungen 88 und 90, die jeweils über Leitungen 96, 98 an die Auslaßöffnung eines Trommelventils 95 angeschlossen sind, bewegen. Das Trommelventil 95 ist an eine hydraulische Pumpe 100 und einen Speicher 102 angeschlossen. Zwischen dem Auslaß der Pumpe 100 und einem Hilfsspeicher befindet sich ein Überdruckventil 104.

Die Funktionsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird nunmehr erläutert. Obgleich sich die Beschreibung nur auf die Funktionsweise der Bearbeitungsstation 70 bezieht, funktionieren naturgemäß die anderen fünf Bearbeitungsstationen zur gleichen Zeit in der gleichen Weise.

Zuerst wird der Rotor 12 auf dem Sockel der Vorrichtung positioniert. Danach wird ein Werkzeug der in den Fig. 3a, 3b und 3c gezeigten Art am Kolben 86 befestigt. Eine Bedienungsperson stellt das Trommelventil so ein, daß die Abteilung 90 an den Auslaß der Pumpe 100 und die Abteilung 92 an den Speicher 102 angeschlossen ist. Das Werkzeug wird dadurch gegen die gegenüberliegende Außenfläche des Rotors geführt, die zwischen zwei benachbarten Nuten liegt. Dabei werden die Abfasungen wie vorstehend erläutert hergestellt (Fig. 2). Die Bedienungsperson stellt danach das Trommelventil 95 so ein, daß eine Druckumkehr in den Abteilungen 88, 90 stattfindet. Das Werkzeug wird dadurch zurückgezogen.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 6-6 in Fig. 5. Gleiche Teile wie in Fig. 5 sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Infolge der herrschenden Symmetrieverhältnisse ist nur die Bearbeitungsstation 70 im Detail dargestellt. Die Vorrichtung weist einen Sockel 120 auf, der das mittlere hexagonale Lager 91 trägt, das die Achse Y-Y′ aufweist und mit den verschiedenen Bearbeitungsstationen versehen ist. Die Bearbeitungsstationen sind in gleichen Abständen um die Achse Y-Y′ herum angeordnet. Diese Achse steht senkrecht auf der Achse Z-Z′ des Kolbens 86 und des in dem Kolben gelagerten Schmiedewerkzeugs. Das mittlere Lager enthält eine abgestufte mittlere Öffnung, durch die sich die Achse Y-Y′ erstreckt, sowie eine allgemein mit 130 bezeichnete Indexierungseinrichtung. Durch die Indexierungseinrichtung 130 wird der Rotor zu Beginn der Tätigkeit des Werkzeugs exakt gelagert. Die Indexierungseinrichtung umfaßt ein Basiselement 132, 134, 136 mit einer abgestuften mittleren Bohrung 138, in die ein zylindrisches Lager 140 mit der Achse Y-Y′ einstellbar eingeschraubt ist. Wenn der Rotor 12 positioniert ist, wird er von diesem Lager getragen, so daß das Lager den Rotor in Axialrichtung präzise justiert. Darüber hinaus sind in der Bohrung 138 axiale Vorsprünge 142 angeordnet, die auf die Achse Y-Y′ zeigen und mit Nuten im Ende des Rotors 12 zusammenwirken, so daß dieser in geeigneter Weise arretiert wird.

Claims (5)

1. Verfahren zum Bearbeiten der Kanten der Stege zwi­ schen Verteilernuten, die um den Umfang von Rotoren von Hochdruckverteilern angeordnet sind, durch Schmieden, wobei die beiden Kanten eines Steges gleichzeitig bear­ beitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten mit Hilfe eines einzigen Schmiedewerkzeuges angefast werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Schmiedewerk­ zeug in Radialrichtung geführt wird, dadurch gekennzeich­ net, daß beide Kanten des Steges angefast werden, indem das Material des Steges in Richtung auf den Boden der Nut getrieben wird, bis das Schmiedewerkzeug mit der Außenfläche des Steges in Kontakt tritt.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1 oder 2 mit zwei Schmiedestempeln, die Teile eines Gesamtwerkzeuges darstellen und in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der im wesentlichen dem zwischen benachbarten Kanten des Rotors entspricht, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden Schmiedestempel (20) als einstückige Teile des Gesamtschmiedewerkzeu­ ges (16) ausgebildet sind, daß das Gesamtschmiedewerk­ zeug (16) einen zurückspringenden Abschnitt (22) zwi­ schen den Schmiedestempeln (20) besitzt, dessen Form zu der der Außenfläche des Steges zwischen den benach­ barten Kanten komplementär ist, und daß das Gesamtwerk­ zeug (16) derart angeordnet ist, daß der zurückspringen­ de Abschnitt (22) mit der Außenfläche des Steges über­ einstimmt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß sie eine Vielzahl von derartigen Gesamtwerk­ zeugen (16) aufweist, die in einem der Verteilung der Stege um den Rotor (10) entsprechenden Abstand vonein­ ander angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vielzahl der Werkzeuge (16) gleichzeitig betätigbar ist.