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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fluiddruckvorrichtung
wie etwa ein Durchflusssteuerventil zum Steuern einer Zufuhrmenge
eines mit Druck beaufschlagten Fluids.
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Ein
Steuerventil als ein Beispiel der Fluiddruckvorrichtung enthält ein Ventilgehäuse und
einen Schieber, der in dem Ventilgehäuse beweglich angebracht ist,
sowie ein Einleitungsloch und ein Entleerungsloch, die beide in
dem Ventilgehäuse
ausgebildet sind. Der Schieber ist mit einem zylindrischen Schieberabschnitt
versehen, das Ventilgehäuse
ist mit einem zylindrischen Loch ausgebildet und der Schieberabschnitt
ist in das zylindrische Loch in dessen axialer Richtung beweglich
eingesetzt. Falls in einem solchen Steuerventil der Schieber bewegt
wird, werden das Einleitungsloch und das Entleerungsloch nach Belieben
miteinander in Verbindung gebracht, wodurch mit Druck beaufschlagtes
Fluid, z. B. mit Druck beaufschlagtes Öl, vom Einleitungsloch durch das
Entleerungsloch nach außen
entleert wird.
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Im
Fall des Steuerventils dieses Typs ist in einer äußeren Umfangsfläche des
Schieberabschnitts eine Fluidnut ausgebildet. Die Fluidnut ist ringförmig ausgebildet,
wobei in axialer Richtung des Schieberabschnitts eine oder mehrere
Fluidnuten vorgesehen sind. Durch Vorsehen der Fluidnuten in dieser
Weise wirkt das in den Fluidnuten gehaltene, mit Druck beaufschlagte
Fluid im Wesentlichen gleichmäßig auf
den gesamten Bereich des Schieberabschnitts in seiner Umfangsrichtung,
so dass der Druck des mit Druck beaufschlagten Fluids, der in der Umfangsrichtung
wirkt, gleichmäßig gemacht
werden kann.
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Wenn
die mehreren Fluidnuten in dem Schieberabschnitt in dieser Weise
vorgesehen sind, wird dann, wenn der Schieberabschnitt des Schiebers
konzentrisch zu dem zylindrischen Loch des Ventilgehäuses angeordnet
ist, zwischen einer äußeren Umfangsfläche des
Schieberabschnitts und einer inneren Umfangsfläche des zylindrischen Lochs
ein ringförmiger
Spalt erzeugt, wobei das mit Druck beaufschlagte Fluid durch den
ringförmigen
Spalt fließt. Daher
wirkt ein im Wesentlichen gleichmäßiger Fluiddruck auf den Schieberabschnitt
in dessen Umfangsrichtung. Falls jedoch der Schieberabschnitt zur
Innenseite des zylindrischen Lochs abgelenkt ist und ein Teil des
Schieberabschnitts mit dem zylindrischen Loch in Kontakt gelangt
und falls aufgrund einer ungleichmäßigen Fertigungsgenauigkeit
oder aufgrund einer Neigung des Schieberabschnitts das mit Druck beaufschlagte
Fluid nur auf eine Seite des Schieberabschnitts wirkt, wirkt der
Fluiddruck nicht auf jene Seite des Schieberabschnitts, die den
niedrigeren Druck aufnimmt, so dass der Teil des Schieberabschnitts
gegen die innere Umfangsfläche
des zylindrischen Lochs geschoben wird. Wenn ein solcher Kontaktzustand
erzeugt wird, ist eine große
Kraft erforderlich, um den Schieberabschnitt zu bewegen, außerdem ist
es schwierig, den Schieber gleichmäßig zu bewegen.
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Ein
solches Problem besteht in allgemeinen Fluiddruckvorrichtungen,
in denen der zylindrische Schieberabschnitt in das zylindrische
Loch des Gehäuses
beweglich eingesetzt ist.
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Es
ist allgemein bekannt, dass in einer Fluiddruckvorrichtung ohne
Fluidnut die Größe des Spalts des
Schaftdichtungsabschnitts, der den hohen Druck aufnimmt, zunimmt.
Wenn dieser jedoch nur durch den Dichtungsabschnitt gebildet ist,
wird, falls der Schaft in seiner axialen Richtung bewegt wird, die
anfangs gesetzte Beziehung des Spalts geändert, so dass die Probleme
entstehen, dass eine ausreichende Dichtungsleistung nicht erhalten
werden kann, dass eine ausreichende Kraft zum konzentrischen Halten
des Schafts erforderlich ist und dergleichen.
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Es
ist wünschenswert,
eine Fluiddruckvorrichtung zu schaffen, in der ein zylindrischer
Schieberabschnitt eines Schaftelements in einem zylindrischen Loch
eines Gehäuses
konzentrisch gehalten wird und der zylindrische Schieberabschnitt
gleichmäßig bewegt
werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine Fluiddruckvorrichtung, die versehen
ist mit einem Gehäuse,
in dem ein zylindrisches Loch ausgebildet ist, und mit einem Schaftelement,
das einen zylindrischen Schieberabschnitt, der in das zylindrische
Loch eingesetzt ist, besitzt, wobei der zylindrische Schieberabschnitt
in dem zylindrischen Loch in dessen axialer Richtung beweglich ist,
wobei der Druck eines mit Druck beaufschlagten Fluids, der auf einen
ersten Abschnitt des zylindrischen Schieberabschnitts wirkt, höher ist
als der Druck eines mit Druck beaufschlagten Fluids, der auf einen
zweiten Abschnitt des Schieberabschnitts, der von dem ersten Abschnitt
in axialer Richtung getrennt ist, wirkt, wobei zwischen dem ersten
Abschnitt und dem zweiten Abschnitt eine Spaltdichtung vorgesehen
ist, wobei
die Spaltdichtung mit wenigstens einem Dichtungsabschnitt
versehen ist, indem Fluidnuten in dem zylindrischen Schieberabschnitt
gebildet sind, um eine Verteilung des Fluiddrucks in seiner Umfangsrichtung
im Wesentlichen gleichmäßig zu machen,
dadurch
gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine Dichtungsabschnitt
eine erste Umfangsfläche
auf Seiten des ersten Abschnitts des Dichtungsabschnitts und eine
zweite äußere Umfangsfläche auf
Seiten des zweiten Abschnitts des Dichtungsabschnitts umfasst, wobei
die erste äußere Umfangsfläche von
der zweiten äußeren Umfangsfläche radial
einwärts
beabstandet ist.
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Weitere
bevorzugte Aspekte der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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In
der später
beschriebenen Ausführungsform
ist die Spaltdichtung zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten
Abschnitt des zylindrischen Schieberabschnitts vorgesehen, wobei
die Spaltdichtung mit mehreren Dichtungsabschnitten versehen ist,
indem Fluidnuten gebildet werden. In wenigstens einem der mehreren
Dichtungsabschnitte ist der erste Spalt zwischen einer äußeren Umfangsfläche auf Seiten
des ersten Abschnitts und einer äußeren Umfangsfläche des
zylindrischen Lochs etwas größer als
ein zweiter Spalt zwischen einer äußeren Umfangsfläche auf
Seiten des zweiten Abschnitts und der inneren Umfangsfläche des
zylindrischen Lochs gesetzt. Falls daher der zylindrische Schieberabschnitt
in seiner radialen Richtung in Bezug auf das zylindrische Loch relativ
bewegt wird, wirkt das mit Druck beaufschlagte Fluid, das in dem
Dichtungsabschnitt vorhanden ist, auf den Schieberabschnitt in der
Weise, dass letzterer in seine Ausgangsstellung zurückgeführt wird,
d. h. es wirkt in der Weise, dass der Schieberabschnitt und das
zylindrische Loch konzentrisch gehalten werden. Selbst wenn ferner der
zylindrische Abschnitt auf Seiten des zweiten Abschnitts mit der
inneren Umfangsfläche
des zylindrischen Lochs in Kontakt gelangt, ist zwischen einer äußeren Umfangsfläche des
ersten Abschnitts des zylindrischen Schieberabschnitts und einer
inneren Umfangsfläche
des zylindrischen Lochs in wenigstens einer Dichtung ein erster
Spalt vorhanden, wobei das mit Druck beaufschlagte Fluid in dem
ersten Spalt in der Weise wirkt, dass es den zylindrischen Schieberabschnitt
konzentrisch zu dem zylindrischen Loch hält. Daher wird selbst dann
keine große
Reibungskraft erzeugt, wenn der zylindrische Schieberabschnitt mit
der inneren Umfangsfläche
des zylindrischen Lochs in Kontakt gelangt, so dass es möglich ist,
die Dichtungsabschnitte des Schieberelements in der axialen Richtung
gleichmäßig zu bewegen.
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Damit
die vorliegende Erfindung gut verstanden wird, wird im Folgenden
eine lediglich beispielhaft angegebene Ausführungsform hiervon mit Bezug
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, worin:
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1 eine
Schnittansicht ist, die eine Ausführungsform eines Steuerventils
als ein Beispiel einer Fluiddruckvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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2 eine
vergrößerte Schnittansicht
eines Abschnitts eines ersten Schieberabschnitts eines Schiebers
in dem in 1 gezeigten Steuerventil ist;
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3 eine
Ansicht zur Erläuterung
von Druckcharakteristiken eines mit Druck beaufschlagten Fluids
in einem Zustand, in dem der erste Schieberabschnitt und ein erster
Lochabschnitt konzentrisch gehalten werden, ist;
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4 eine
Ansicht ist, die Druckcharakteristiken des mit Druck beaufschlagten
Fluids zeigt, wenn der erste Schieberabschnitt in dem ersten Lochabschnitt
relativ nach rechts bewegt wird; und
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5 eine
Ansicht zur Erläuterung
von Druckcharakteristiken des mit Druck beaufschlagten Fluids, das
auf einen ersten Schieberabschnitt einer herkömmlichen Struktur wirkt, ist.
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Nun
wird mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
eine Ausführungsform
einer Fluiddruckvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung erläutert. 1 ist
eine Schnittansicht, die eine Ausführungsform eines Punktsteuerventils
als eines Beispiels der Fluiddruckvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt, während 2 eine
vergrößerte Schnittansicht
eines Abschnitts eines Schieberabschnitts eines in 1 gezeigten
Vorsteuerventils ist.
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In 1 umfasst
das gezeigte Vorsteuerventil ein Ventilgehäuse 2. Das Ventilgehäuse 2 ist
in seinem oberen Abschnitt 6 mit einem Paar Federkammern 8 und 10 versehen,
zwischen denen in seitlicher Richtung ein Abstand vorhanden ist,
außerdem ist
es in seinem unteren Abschnitt 12 mit Schieberlöchern 14 und 16 versehen,
die den Federkammern 8 und 10 entsprechen. Die
Schieberlöcher 14 und 16 besitzen
einen kreisförmigen
Querschnitt, wobei die oberen Enden der Schieberlöcher 14 und 16 mit
den Federkammern 8 und 10 in Verbindung stehen.
Das Ventilgehäuse 2 enthält ferner
einen Abdeckabschnitt 17, der an einem unteren Abschnitt 12 angebracht
ist. Die unteren Enden der Schieberlöcher 14, 16 sind
mit dem Abdeckabschnitt 17 verschlossen.
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Die
Schieber 18 und 20, die als Schaftelemente ausgebildet
sind, sind in den Schieberlöchern 14 und 16 vertikal
beweglich angebracht. Die Schieber 18 und 20 besitzen
im Wesentlichen die gleichen Strukturen, wobei eine dieser Strukturen
erläutert wird.
Der Schieber 18 (20) ist an seinem unteren Ende
mit einem ersten Schieberabschnitt 22 und in seinem Zwischenabschnitt
mit einem zweiten Schieberabschnitt 24 versehen. Zwischen
dem ersten Schieberabschnitt 22 und dem zweiten Schieberabschnitt 24 ist
eine ringförmige
Kerbnut 25 ausgebildet. Eine ringförmige Oberfläche des
ersten Schieberabschnitts 22 (obere Oberfläche in 1)
und eine ringförmige
Oberfläche
des zweiten Schieberabschnitts 24 (untere Oberfläche in 1)
dienen als Druckaufnahmeabschnitte, auf die mit Druck beaufschlagtes
Fluid wirkt. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Außendurchmesser
des zweiten Schieberabschnitts 24 größer als jener des ersten Schieberabschnitts 22 gesetzt.
Daher ist eine Druckaufnahmefläche
eines Druckaufnahmeabschnitts 29 des zweiten Schieberabschnitts 24 größer als
die Druckaufnahmefläche
eines Druckaufnahmeabschnitts 27 des ersten Schieberabschnitts 22.
Das Schieberloch 14 (16) enthält einen ersten Lochabschnitt 26,
der einen Innendurchmesser besitzt, der dem Außendurchmesser des ersten Schieberabschnitts 22 entspricht
(der ein zylindrisches hoch bildet) und einen zweiten Lochabschnitt 28,
der einen Innendurchmesser besitzt, der dem Außendurchmesser des zweiten
Schieberabschnitts 24 entspricht. Der Innendurchmesser
des zweiten Lochabschnitts 28 ist größer gesetzt als jener des ersten Lochabschnitts 26.
Der erste Schieberabschnitt 22 des Schiebers 18 (20)
ist durch den ersten Lochabschnitt 26 des Schieberlochs 14 (16)
gleitend unterstützt,
so dass der Schieber 18 (20) durch den ersten Lochabschnitt 26 geführt und
in vertikaler Richtung bewegt wird. Der zweite Schieberabschnitt 24 ist
in dem zweiten Lochabschnitt 28 des Schieberlochs 14 (16)
durch die vertikale Bewegung des Schiebers 18 (20)
gleitend aufgenommen, wobei der zweite Schieberabschnitt 24 in
den zweiten Lochabschnitt 28 geführt wird. Der erste Schieberabschnitt 22 und
die mit dem ersten Schieberabschnitt 22 in Beziehung stehende
Struktur wird später
beschrieben.
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Durch
Anbringen des Schiebers 18 (20) in dieser Weise
wird an der Außenseite
eines unteren Endes des Schiebers 18 (20), d.
h. an einer Unterseite des ersten Lochabschnitts 26 des
Schieberlochs 14 (16), eine Fluidkammer 31 ausgebildet,
wobei das mit Druck beaufschlagte Fluid in der Fluidkammer 31 auf
die gesamte untere Stirnfläche
des Schiebers 18 (20) wirkt. Die anderen Enden
des Schiebers 18 und 20 erstrecken sich nach oben
zu den Federkammern 8 und 10.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
ist der Ventilkörper 2 an
seinem unteren Abschnitt 12 mit einer ersten Kammer 30,
die als ein Druckanschluss dient, versehen. Die erste Kammer 30 steht
mit dem ersten Lochabschnitt 26 der Schieberlöcher 14 und 16 in
Verbindung. Die erste Kammer 30 ist mit einer (nicht gezeigten)
Fluidzufuhrquelle wie etwa einer Fluidpumpe durch einen primärdruckseitigen
Strömungsdurchlass 32,
der in dem Ventilkörper 2 vorgesehen
ist, verbunden. Mit Druck beaufschlagtes Fluid wie etwa mit Druck
beaufschlagtes Öl,
das als Hydraulikfluid dient, wird von der Fluidzufuhrquelle durch
den primärdruckseitigen
Strömungsdurchlass 32 der
ersten Kammer 30 zugeführt.
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Der
Ventilkörper 2 ist
an seinem unteren Abschnitt 12 mit sekundärdruckseitigen
Strömungsdurchlässen 34 und 36 versehen,
die durch die Schieber 18 und 20 in geschalteter
Weise gesteuert werden. Der eine sekundärdruckseitige Strömungsdurchlass 34 ist
in Bezug auf das Schieberloch 14 vorgesehen und zwischen
den ersten und den zweiten Lochabschnitt 26 bzw. 28 des
Schieberlochs 14 geschaltet. Der sekundärdruckseitige Strömungsdurchlass 34 ist
z. B. mit einem Schieber-Vorsteueranschluss eines (nicht gezeigten)
Steuerventils verbunden. Der andere sekundärdruckseitige Strömungsdurchlass 36 ist
in Bezug auf das Schieberloch 16 vorgesehen und zwischen
den ersten und den zweiten Lochabschnitt 26 bzw. 28 des
Schieberlochs 16 geschaltet. Der sekundärdruckseitige Strömungsdurchlass 36 ist
beispielsweise mit einem gegenüberliegenden
Schieber-Vorsteueranschluss des Steuerventils verbunden.
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Eine
zweite Kammer 38, die als Tankanschluss dient, ist in einem
im Wesentlichen mittigen Abschnitt des oberen Abschnitts 6 des
Ventilkörpers 2 vorgese hen.
Die zweite Kammer 38 steht mit den Federkammern 8 und 10 in
Verbindung. Die zweite Kammer 38 steht mit dem Fluidtank
durch einen Entleerungsströmungsdurchlass 40 in
Verbindung, der im unteren Abschnitt 12 des Ventilkörpers 2 ausgebildet
ist, wobei mit Druck beaufschlagtes Fluid in der zweiten Kammer 38 durch
den Entleerungsströmungsdurchlass 40 in
den Fluidtank zurückgeleitet wird.
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Die
Fluidkammer 31 am unteren Ende der Schieberlöcher 14 und 16 steht
mit dem Entleerungsströmungsdurchlass 40 durch
einen Drosselströmungsdurchlass 41 in
Verbindung. Daher wird mit Druck beaufschlagtes Fluid in der Fluidkammer 31 auch
durch den Entleerungsströmungsdurchlass 40 in
einen (nicht gezeigten) Fluidtank zurückgeführt.
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An
den oberen Enden der Federkammern 8 und 10 sind
zylindrische Stopfenelemente 42 und 44 angeordnet.
In den Stopfenelementen 42 und 44 sind Stablöcher ausgebildet,
die durch sie verlaufen, wobei in die Stablöcher Schubstäbe 46 und 48 vertikal beweglich
eingesetzt sind.
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Die
oberen Enden der Schubstäbe 46 und 48 stehen
von den Stopfenelementen 42 und 44 nach oben vor.
Die unteren Enden der Schubstäbe 46 und 48 stehen
von den Stopfenelementen 42 und 44 in die Federkammern 8 und 10 vor.
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In
den Federkammern 8 und 10 sind Federhalteelemente 54 und 56 (bei
Betrachtung in 1) vertikal beweglich aufgenommen.
Die Federaufnahmeelemente 54 und 56 sind zylindrisch
geformt, wobei in ihrer unteren Stirnfläche zylindrisch geformte Flanschaussparungen
ausgebildet sind. Erste Federelemente 62 und 64 sind
zwischen die geflanschten Aussparungen und einen Abschnitt des Ventilkörpers 2 eingesetzt.
Die ersten Federelemente 62 und 64 umfassen Schraubenfedern
und belasten die Federaufnahmeelemente 54 und 56,
bei Betrachtung in 1 nach oben, zu den Schubstäben 46 und 48 elastisch
vor, so das sie Federaufnahmeelemente 54 und 56 an
Positionen (Positionen, die in 1 gezeigt
sind) gehalten werden, in denen sie an den Schubstäben 46 und 48 anliegen.
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Die
Federaufnahmeelemente 54 und 56 sind innerhalb
der geflanschten Aussparungen mit inneren Aussparungen versehen.
Zwischen die zweiten Schieberabschnitte 24 der Schieber 18 und 20 und die
inneren Aussparungen sind zweite Federelemente 70 und 72 eingesetzt.
Die zweiten Federelemente 70 und 72 umfassen Schraubenfedern
und sind in den ersten Federelementen 62 und 64 angeordnet. Untere
Enden der Schubstäbe 46 und 48 sind
mit Aufnahmeaussparungen 74 und 76 ausgebildet,
die den Schiebern 18 und 20 entsprechen. Köpfe 78 und 80 der
oberen Enden der Schieber 18 und 20 sind in den
Aufnahmeaussparungen 74 und 76 durch Löcher, die
in den Federaufnahmeelementen 54 und 56 ausgebildet
sind, beweglich aufgenommen.
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Bei
dieser Struktur wirken die zweiten Federelemente 70 und 72 auf
den Schieber 18 und 20 und belasten den Schieber 18 und 20 bei
Betrachtung von 1 nach unten, d. h. in einer
Richtung weg von den Schubstäben 46 und 48,
elastisch vor. Bei diesem Vorgang liegen die Köpfe 78 und 80 an
den oberen Flächen
der Federaufnahmeelemente 54 und 56 an, weshalb
die Schieber 18 und 20 in der in 1 gezeigten
Ruheposition gehalten werden. Wenn die Schieber 18 und 20 in
der Ruheposition gehalten werden, befindet sich der erste Schieberabschnitt 22 im
ersten Lochabschnitt 26 der Schieberlöcher 14 und 16,
um die Verbindung zwischen der ersten Kammer 30 und den
sekundärdruckseitigen
Strömungsdurchlässen 34 und 36 zu
unterbrechen, so dass das mit Druck beaufschlagte Fluid in der ersten
Kammer 30 nicht in die sekundärdruckseitigen Strömungsdurchlässe 34 und 36 strömen sollte.
Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die zweiten Schieberabschnitte 24 der
Schieber 18 und 20 in den Federelementen 8 und 10,
ferner werden die zweite Kammer 38 und die sekundärdruckseitigen
Strömungsdurchlässe 34 und 36 durch
die Kerbnut 25 der Schieber 18 und 20 miteinander
in Verbindung gebracht, wobei das mit Druck beaufschlagte Fluid
in den sekundärdruckseitigen
Strömungsdurchlässen 34 und 36 in
die zweite Kammer 38 strömt.
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An
einem Mittelabschnitt des oberen Abschnitts 6 des Ventilkörpers 2 ist
ein Montageelement 90 durch Verschrauben angebracht. An
einem oberen Ende des Montageelements 90 ist ein Stift 94 angebracht,
während
ein unteres Ende eines Bedienungshebels 96 mit dem Montageelement 90 über den
Stift 94 verbunden ist, so dass der Bedienungshebel 96 in
seitlicher Richtung drehbar ist, wie in 1 gezeigt
ist. Ein Schubelement 98 ist am unteren Ende des Bedienungshebels 96 durch
Verschrauben angebracht und enthält
Bedienungsabschnitte 100 und 102, die den Schubstäben 46 und 48 entsprechen.
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Wenn
in dem oben beschriebenen Vorsteuerventil der Bedienungshebel 96 sich in
der Neutralstellung wie in 1 gezeigt
befindet, werden die Schubstäbe 46 und 48 durch
die Wirkung der ersten Federelemente 62 und 64 in
den vorstehenden Positionen gehalten, ferner werden die Schieber 18 und 20 durch
die Wirkung der zweiten Federelemente 70 und 72 in
den Ruhepositionen gehalten. Daher ist die Verbindung zwischen der
ersten Kammer 30 und den sekundärdruckseitigen Strömungsdurchlässen 34 und 36 durch
die ersten Schieberabschnitte 22 der Schieber 18 und 20 unterbrochen,
hingegen stehen die zweite Kammer 38 und die sekundärdruckseitigen
Strömungsdurchlässe 34 und 36 durch
die Kerbnut 25 der Schieber 18 und 20 in
Verbindung, während
die Vorsteuerschieberanschlüsse
der (nicht gezeigten) Steuerventile mit dem (nicht gezeigten) Fluidtank
durch die zweite Kammer 38 der sekundärdruckseitigen Strömungsdurchlässe 34 und 36 und den
Entleerungsströmungsdurchlass 40 in
Verbindung gebracht werden und die Schieber der Steuerventile in
ihren Neutralstellungen gehalten werden.
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Falls
der Bedienungshebel 96 wie durch die Pfeile 104 (106)
aus der Neutralposition nach rechts gedreht wird, schiebt der Bedienungsabschnitt 100 (102)
des Schubelements 98 den Schubstab 46 (48), um
den Schubstab 46 (48) und das Federaufnahmeelement 54 (56)
entgegen der elastischen Vorbelastungskraft des ersten Federelements 62 (64)
nach unten zu bewegen. Wenn das Federaufnahmeelement 54 (56)
bewegt wird, wird der Schieber 18 (20) durch die
Wirkung des zweiten Federelements 70 (72) nach
unten bewegt.
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Wenn
der Schieber 18 (20) nach unten bewegt wird, werden
die erste Kammer 30 und der sekundärdruckseitige Strömungsdurchlass 34 (36) über die
Kerbnut 25 des Schiebers 18 (20) in Verbindung gebracht.
Daher wird das mit Druck beaufschlagte Fluid von der (nicht gezeigten)
Fluidzufuhrquelle über die
erste Kammer 30 und den sekundärdruckseitigen Strömungsdurchlass 34 (36)
dem Vorsteueranschluss für
die Schiebersteuerung eines (des anderen) der Steuerventile zugeführt, wobei
der (nicht gezeigte) Schieber des Steuerventils aus der Neutralstellung
durch das mit Druck beaufschlagte Fluid von der (nicht gezeigten)
Fluidzufuhrquelle in eine vorgegebene Richtung (der zu der vorgegebenen
Richtung entgegengesetzten Richtung) bewegt wird. In diesem Vorsteuerventil
steht die Fluidkammer 31 mit dem Entleerungsströmungsdurchlass 40 über den
Drosselströmungsdurchlass 41 in
Verbindung. Der Außendurchmesser
des ersten Schieberabschnitts 22 ist kleiner gesetzt als
jener des zweiten Schieberabschnitts 24, außerdem ist
die Druckaufnahmefläche des
ersten Schieberabschnitts 22 kleiner als jene des zweiten
Schieberabschnitts 24. Daher wirkt das dem sekundärdruckseitigen
Strömungsdurchlass 34 (36) zugeführte mit
Druck beaufschlagte Fluid in einer Richtung, in der der Schieber 18 (20)
durch eine Kraft, die durch die Differenz zwischen den Druckaufnahmeflächen erzeugt
wird, geschoben wird. Daher wird der Schieber 18 (20)
an einer Position gehalten, in der die Betätigungskraft des Bedienungshebels 96,
d. h. die Abwärtsschubkraft
durch das zweite Federelement 70 (72), und die
Aufwärtsschubkraft durch
das mit Druck beaufschlagte Öl
des sekundärdruckseitigen
Strömungsdurchlasses 34 (36)
im Gleichgewicht sind.
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Als
Nächstes
werden mit Bezug auf die 1 und 2 der erste
Schieberabschnitt 22 des Schiebers 18 (20)
und dessen Struktur erläutert.
Wie hauptsächlich
in 2 gezeigt ist, umfasst in der vorliegenden Ausführungsform
der Schieberabschnitt 22 den zylindrischen Schieberabschnitt,
während
der erste Lochabschnitt 26 des Schieberlochs 14 das
zylindrische Loch umfasst. Ein Abschnitt auf Seiten des oberen Endes
des Schieberabschnitts 22 wirkt als ein erster Abschnitt,
auf den das mit Druck beaufschlagte Fluid von der Fluidzufuhrquelle
wirkt, während
ein Abschnitt auf Seiten des unteren Endes des Schieberabschnitts 22 als
ein zweiter Abschnitt wirkt, auf den das durch den Entleerungsströmungsdurchlass 40 strömende mit
Druck beaufschlagte Fluid wirkt. In einem Abstand voneinander in
axialer Richtung (der vertikalen Richtung in den 1 und 2)
sind zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt Fluidnuten 110 vorgesehen.
Jede der Fluidnuten 110 ist in dem ersten Schieberabschnitt 22 ringförmig ausgebildet,
so dass Dichtungsabschnitte 112 zwischen benachbarten Fluidnuten 110 ausgebildet
sind. Die mehreren Dichtungsabschnitte 112 bilden jeweilige Spaltdichtungen
zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt des Schieberabschnitts 22.
Die Schrittweite der einzelnen Fluidnuten 110 ist auf etwa
1,0 bis 5,0 mm gesetzt. Falls die Schrittweite der Fluidnut 110 auf
etwa 1,5 mm gesetzt ist, ist die Weite W1 der Fluidnut 110 in
der axialen Richtung auf etwa 0,1 bis 0,5 mm gesetzt, während die
Weite W2 des Dichtungsabschnitts 112 in der axialen Richtung
auf etwa 1,0 bis 1,4 mm gesetzt ist.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
wird das mit Druck beaufschlagte Fluid von der (nicht gezeigten)
Fluidzufuhrquelle der ersten Kammer 30 zugeführt, wobei
die Fluidkammer 31 mit dem Entleerungsströmungsdurchlass 40 in
Verbindung steht. Daher ist der Druck des mit Druck beaufschlagten Fluids, der
auf das obere Ende des ersten Schieberabschnitts 22 wirkt,
größer als
der Druck des mit Druck beaufschlagten Fluids, der auf das untere Ende
des ersten Schieberabschnitts 22 wirkt. Im Zusammenhang
mit dieser Situation hat die vorliegende Ausführungsform die folgende Struktur.
Die äußere Umfangsfläche des
stromaufseitigen Abschnitts 112a ist von der äußeren Umfangsfläche des
stromabseitigen Abschnitts 112b radial einwärts beabstandet. Das
heißt,
dass ein Außendurchmesser
eines stromaufseitigen Abschnitts 112a (ein seitlicher
Abschnitt des ersten Abschnitts, auf dem das mit hohem Druck beaufschlagte
Fluid wirkt) jedes der Dichtungsabschnitte 112 des ersten
Schieberabschnitts 22 geringfügig kleiner gesetzt ist als
ein Außendurchmesser
eines stromabseitigen Abschnitts 112b (eines seitlichen
Abschnitts des zweiten Abschnitts, auf den das mit niedrigem Druck
beaufschlagte Fluid wirkt), ferner ist ein Spalt 114 zwischen
einer äußeren Umfangsfläche des
stromaufseitigen Abschnitts 112a und einer inneren Umfangsfläche des
ersten Lochabschnitts 26 geringfügig größer gesetzt als ein Spalt 116 zwischen
einer äußeren Umfangsfläche des stromabseitigen
Abschnitts 112b und einer inneren Umfangsfläche des
ersten Lochabschnitts 26. Die Weite W3 und die Weite W4
des stromaufseitigen Abschnitts 112a und des stromabseitigen
Abschnitts 112b sind im Wesentlichen gleich gesetzt. Eine
Differenz zwischen dem Außendurchmesser
des stromaufseitigen Abschnitts 112a und dem Außendurchmesser
des stromabseitigen Abschnitts 112b kann auf etwa 0,001
bis 0,02 mm gesetzt sein (etwa der 1,5fachen Differenz zwischen
dem Durchmesser des Schieberabschnitts 22 und jenem des
ersten Lochabschnitts 26). Falls die Differenz zwischen
den Außendurchmessern
kleiner als 0,001 wird, ist die Differenz zwischen den Außendurchmessern
des stromaufseitigen Abschnitts 112a und des stromabseitigen
Abschnitts 112b bei Berücksichtung
der Fertigungsgenauigkeit im Wesentlichen gleich 0, so dass der Dichtungsabschnitt 112 praktisch
als ein einziges Dichtungselement wirken kann. Falls die Differenz zwischen
den Außendurchmessern
0,02 mm übersteigt,
wirkt der stromaufseitige Abschnitt 112a als die Fluidnut 110.
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Da
jeder der Dichtungsabschnitte 112 des ersten Schieberabschnitts 22 wie
oben beschrieben strukturiert ist, sind die Druckcharakteristiken
des mit Druck beaufschlagten Fluids, das auf diese Dichtungsabschnitte 112 wirkt,
wie in 3 gezeigt beschaffen. Das heißt, da die Oberseite des ersten Schieberabschnitts 22 mit
der ersten Kammer 30 in Verbindung gebracht wird und die
Unterseite des ersten Schieberabschnitts 22 mit der Fluidkammer 31 in Ver bindung
gebracht wird, wird der Druck des mit Druck beaufschlagten Fluids
in der Fluidnut 110 bei Annäherung an das stromaufseitige
Ende erhöht
und bei Annäherung
an das stromabseitige Ende verringert. In diesem Zustand sind die
Mittelachse des ersten Schieberabschnitts 22 und die Mittelachse
des ersten Lochabschnitts 26 koaxial positioniert, wobei die
Druckverteilung in Umfangsrichtung des auf den ersten Schieberabschnitt 22 wirkenden
Fluiddrucks im Wesentlichen gleichmäßig ist und keine Kraft zum Bewegen
des ersten Schieberabschnitts 22 in dessen diametraler
Richtung wirkt. Falls in einem solchen Zustand der ersten Schieberabschnitt 22 in 3 relativ
nach rechts bewegt wird, wird die Druckcharakteristik des mit Druck
beaufschlagten Fluids, das auf dem Dichtungsabschnitt 112 wirkt,
wie in 4 gezeigt geändert.
Das heißt,
falls der erste Schieberabschnitt 22 in 4 relativ
nach rechts bewegt wird, nimmt der Druck des mit Druck beaufschlagten
Fluids, der auf die rechte Seite des ersten Schieberabschnitts 22 wirkt,
zu, wobei der Druckabschnitt, der in 4 angenähert durch
die schraffierten Abschnitte gezeigt ist, zunimmt. Hingegen wird der
Fluiddruck, der von der linken Seite des ersten Schieberabschnitts 22 wirkt,
angenähert
nicht geändert.
Im Ergebnis wird der erste Schieberabschnitt 22 in 4 nach
links bewegt, so dass verhindert wird, dass der erste Schieberabschnitt 22 mit
einer inneren Oberfläche
des ersten Lochabschnitts 26 in Kontakt gelangt, weshalb
der Reibwiderstand dann, wenn der erste Schieberabschnitt 22 in
axialer Richtung bewegt wird, verringert werden kann.
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Falls
der Dichtungsabschnitt 112 des ersten Schieberabschnitts 22 eine
Struktur wie oben beschrieben besitzt, ist selbst dann, wenn der
erste Schieberabschnitt 22 mit der inneren Umfangsfläche des
ersten Lochabschnitts 26 des Ventilgehäuses 2 in Kontakt
gelangt, der Abschnitt, der berührt
wird, der stromabseitige Abschnitt 112b jedes der Dichtungsabschnitte 112,
während
der stromaufseitige Abschnitt 112a nicht mit der inneren
Umfangsfläche des
ersten Lochabschnitts 26 in Kontakt gelangt. Daher wirkt
das mit Druck beaufschlagte Fluid, das in einem ersten Spalt 114 zwischen
dem stromaufseitigen Abschnitt 112a jedes der Dichtungsabschnitte 112 und
der inneren Umfangsfläche
des ersten Lochabschnitts 26 vorhanden ist, auf den ersten
Schieberabschnitt 22, wobei das mit Druck beaufschlagte Fluid
in der Weise wirkt, dass es den ersten Schieberabschnitt 22 konzentrisch
zu dem ersten Lochabschnitt 26 hält. Daher wird die Kraft, die
den ersten Schieberabschnitt 22 zur inneren Umfangsfläche des ersten
Lochabschnitts 26 schiebt, abgeschwächt, wobei der erste Schieberabschnitt 22 in
axialer Richtung längs
des ersten Lochabschnitts 26 gleichmäßig bewegt werden kann.
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Wenn
in einem ersten Schieberabschnitt 22A Fluidnuten 110A ausgebildet
sind und Dichtungsabschnitte 112A, wovon jeder einen im
Wesentlichen konstanten Außendurchmesser
besitzt, in axialer Richtung ausgebildet sind (Fall eines herkömmlichen
Steuerventils), sind die Druckcharakteristiken des mit Druck beaufschlagten
Fluids, das auf den ersten Schieberabschnitt 22A wirkt,
wie in 5 gezeigt beschaffen. Das heißt, dass der Druck des mit Druck
beaufschlagten Fluids in dem Dichtungsabschnitt 112A von
der oberen Fluidnut 110A zu der unteren Fluidnut 110A allmählich abnimmt.
Wenn in diesem Fall der erste Schieberabschnitt 22A mit
der inneren Umfangsfläche
eines ersten Lochabschnitts eines Ventilgehäuses in Kontakt gelangt, ist
zwischen den in Kontakt stehenden Abschnitten das mit Druck beaufschlagte
Fluid nicht vorhanden. Daher wirkt das mit Druck beaufschlagte Fluid,
das auf der gegenüberliegenden
Seite gegenüber
den in Kontakt stehenden Abschnitten vorhanden ist, in der Weise, dass
der erste Schieberabschnitt 22A weiter zur inneren Umfangsfläche des
ersten Lochabschnitts geschoben wird, wobei eine große Kraft
erforderlich ist, um den ersten Schieberabschnitt 22 in
axialer Richtung zu bewegen.
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Obwohl
oben die Ausführungsform
des Steuerventils als ein Beispiel der Fluiddruckvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben worden ist, sollte die vorliegende Erfindung
nicht auf diese Ausführungsform
eingeschränkt
werden, vielmehr ist es möglich,
die Ausführungsform
in vielen verschiedenen Weisen zu ändern oder zu modifizieren, ohne
vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Obwohl
beispielsweise der erste Schieberabschnitt 22 mit den mehreren
Fluidnuten 110 versehen ist und die mit diesen Fluidnuten
in Beziehung stehende Struktur in der obigen Ausführungsform verwendet
wird, sollte die vorliegende Erfindung nicht nur darauf eingeschränkt werden,
vielmehr kann die vorliegende Erfindung auch auf eine Struktur angewendet
werden, in der eine einzige Fluidnut vorgesehen ist und der Dichtungsabschnitt
ausgebildet ist.
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Obwohl
ferner beispielsweise der stromaufseitige Abschnitt und der stromabseitige
Abschnitt jedes der Dichtungsabschnitte, die durch Vorsehen der Fluidnu ten
gebildet werden, in der oben beschriebenen Ausführungsform einen geringfügig unterschiedlichen
Außendurchmesser
besitzen, ist es nicht notwendig, dass alle Dichtungsabschnitte
eine solche Struktur haben, vielmehr kann die gewünschte Wirkung
auch dann erhalten werden, wenn wenigstens einer der Dichtungsabschnitte
auf diese Weise ausgebildet ist.
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Obwohl
ferner beispielsweise der stromaufseitige Abschnitt 112a des
Dichtungsabschnitts 112 eine zylindrische Form hat und
sein Außendurchmesser
in axialer Richtung in der obigen Ausführungsform im Wesentlichen
gleich ist, kann der stromaufseitige Abschnitt 112a auch
konisch verlaufen, so dass sein Außendurchmesser in Richtung zum
stromabseitigen Abschnitt allmählich
zunimmt.
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Obwohl
ferner die obige Ausführungsform beispielhaft
anhand des Vorsteuerventils erläutert worden
ist, sollte die vorliegende Erfindung nicht nur darauf eingeschränkt werden,
vielmehr kann die vorliegende Erfindung auch auf andere Fluiddruckvorrichtungen
wie etwa ein Durchflussmengen-Steuerventil, das durch Bewegen eines
Schiebers die Durchflussmenge steuert, und ein Druckreduzierventil,
das den Druck von mit Druck beaufschlagtem Fluid auf einen vorgegebenen
Druck verringert, angewendet werden.