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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Ventilanordnung, beispielsweise zur Druck- und Volumenstromregelung einer Axialkolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Eine derartige hydraulische Ventilanordnung ist aus der
DE 10 2010 048 068 A1 bekannt und hat ein als Einbaupatrone ausgeführtes Ventilgehäuse, in dem achsparallel ein Druckregelventil und ein Förderstromregelventil einer Axialkolbenpumpe angeordnet sind. Jedes dieser Regelventile hat einen Ventilkörper, der in einer Ventilbohrung geführt ist und über den eine Druckmittelverbindung zwischen einem mit dem Pumpendruck (Systemdruck) beaufschlagten Druckanschluss und einem Tankanschluss einerseits und einem Steueranschluss andererseits auf- oder zusteuerbar ist, so dass entsprechend Druckmittel einem Druckraum eines Stellzylinders zufließt oder aus dem Druckraum zum Tank abfließt. Die Ventilkörper des Förderstromregelventils und des Druckregelventils sind jeweils über eine Regelfeder in einer Richtung einer Ruhestellung beaufschlagt, in der der Druckraum mit dem Tank verbunden ist und die Druckmittelverbindung zwischen dem Steueranschluss und den Systemdruck führenden Druckanschluss abgesperrt ist. Das Regelverhalten der beiden Regelventile lässt sich durch Einstellung und Justierung der Federvorspannung der beiden Regelfedern einstellen.
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Bei der bekannten Lösung ist jede Regelfeder an einer Stellschraube mittelbar oder unmittelbar abgestützt, die in Gewindeeingriff mit dem Ventilgehäuse steht, so dass die Federvorspannung durch Einschrauben oder Herausdrehen der Stellschraube veränderbar ist. Die Justierung wird werksseitig vorgenommen, wobei dann zur Festlegung des voreingestellten Wertes die Stellschraube mit einer Kontermutter verspannt wird. Sowohl der Kopf der Stellschraube als auch der Kontermutter sind mit einem Innensechskant ausgeführt, wobei der kontermutterseitige Innensechskant als Durchgriffsöffnung ausgebildet ist, durch die hindurch das Werkzeug zur Verstellung der Stellschraube angesetzt werden kann. Sowohl der Kopf der Stellschraube als auch die Kontermutter sind in einer Aufnahmebohrung des Gehäuses versenkt angeordnet, so dass eine versehentliche Verstellung erschwert ist.
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Problematisch bei dieser Lösung ist, dass der Bauraum bei einer derartigen Regelventilanordnung relativ beschränkt ist, wobei insbesondere die Durchmesser der Stellschrauben gering sind, so dass entsprechend wenig Platz zum Ansetzen des Werkzeuges vorliegt. So beträgt die Schlüsselweite zur Verstellung der Stellschraube bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel lediglich 2.5 mm, während die Schlüsselweite des kontermutterseitigen Innensechskantes 5 mm beträgt. Beim Kontern müssen erhebliche Haltekräfte auf die Stellschraube und die Kontermutter aufgebracht werden, so dass der vergleichsweise feine Innensechskantschlüssel sehr schnell – beschleunigt noch durch unsachgemäße Handhabung – verschleißt, so dass das Werkzeug relativ bald ersetzt werden muss. Problematisch ist darüber hinaus, dass bei einer unsachgemäßen Handhabung auch der Innensechskant der Stellschraube beschädigt wird, so dass nicht mehr ausreichend gehalten und gekontert werden kann, um die ungewollte Verstellung der Einstellwerte zu verhindern.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Ventilanordnung mit einer Ein- und Verstellvorrichtung zu schaffen, bei der die Einstellung und Sicherung einer Federvorspannung, insbesondere im Hinblick auf die Handhabung und den Verschleiß vereinfacht ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine hydraulische Ventilanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße hydraulische Ventilanordnung hat ein Ventilgehäuse, das beispielsweise in Patronenbauweise ausgeführt ist, in dem eine Ventilbohrung ausgebildet ist, in der ein Ventilkörper geführt ist. Dieser ist über eine Federanordnung in eine Richtung vorgespannt. Diese Federanordnung ist an einem Federsitz abgestützt, der in Gewindeeingriff mit einem gehäusefesten Element steht und dessen Position justierbar ist. Zum Sichern der Position des Federsitzes, der beispielsweise als Stellschraube ausgeführt sein kann, ist eine Kontermutter vorgesehen, wobei diese mit einer Durchgriffsöffnung ausgeführt ist, durch die hindurch ein Werkzeug an dem Federsitz ansetzbar ist. Erfindungsgemäß ist die Kontermutter in einem die Durchgriffsöffnung umgebenden Ringstirnflächenbereich mit zumindest einem stirnseitigen Schlitz oder zumindest einer Ausnehmung oder sonstigen Wirkfläche zum Ansetzen eines Werkzeuges ausgeführt. Dadurch ist es möglich, die lichte Weite der Durchgriffsöffnung wesentlich größer als beim Stand der Technik auszuführen, da bei diesem die Durchgriffsöffnung durch die Schlüsselweite des zur Verstellung der Kontermutter erforderlichen Werkzeugs begrenzt ist. Aufgrund dieser vergrößerten Durchgriffsöffnung kann dann in entsprechender Weise auch eine vergrößerte Wirkfläche zum Ansetzen eines Werkzeuges zur Verstellung der Federsitzposition vorgesehen werden. Aufgrund dieser vergrößerten Angriffsfläche kann das Werkzeug größer und somit auch stabiler ausgeführt werden, so dass ein Werkzeugverschleiß nicht oder nur in wesentlich geringerem Umfang zu befürchten ist.
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Das aufbringbare Drehmoment ist vergleichsweise hoch, wenn zwei Schlitze/Wirkflächen in einer Diagonalen angeordnet sind, so dass ein schraubenzieherartiges Werkzeug angesetzt werden kann.
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Eine Erhöhung des Drehmomentes und eine sichere Anlage des Werkzeuges an der Kontermutter werden ermöglicht, wenn die Anzahl der Schlitze noch weiter erhöht wird. So sind bei einem sehr einfach aufgebauten Ausführungsbeispiel vier Schlitze vorgesehen, die auf zwei rechtwinklig zu einander angeordneten Diagonalen liegen.
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Die beiden zuletzt genannten Schlitzformen lassen eine Verstellung der Kontermutter und damit auch der Einstellschraube mit Standardwerkzeug, beispielsweise einem Innensechskantschlüssel und einem herkömmlichen Schraubendreher zu. Um eine derartige Verstellung zu erschweren kann die Anzahl der Schlitze auch ungerade gewählt werden, so dass eine Verstellung nur mit einem Spezialwerkzeug möglich ist. So können beispielsweise drei oder fünf Schlitze vorgesehen werden.
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Eine versehentliche Verstellung wird weiter erschwert, wenn die Kontermutter und der Federsitz in einer Aufnahme versenkt sind.
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Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel wird es bevorzugt, wenn der Federsitz mit einem Innenmehrkant, vorzugsweise einem Innensechskant ausgeführt ist, dessen Umfangskreis in etwa dem Durchmesser der Zugriffsöffnung entspricht.
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Eine derartige Lösung kann besonders vorteilhaft bei einer Ventilanordnung mit zwei parallel angeordneten Regelventilen verwendet werden, deren Ventilkörper jeweils über eine Federanordnung in eine Richtung vorgespannt sind und denen jeweils ein Federsitz und eine Kontermutter in der oben skizzierten Ausführung zugeordnet sind.
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Der vorrichtungstechnische Aufwand ist besonders einfach, wenn Federsitz und Kontermutter jeweils baugleich ausgeführt sind.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die hydraulische Ventilanordnung mit einem Druckregelventil und einem Volumenstromregelventil ausgeführt.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen
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1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Regelventilanordnung,
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2 eine Ansicht von rechts auf die Regelventilanordnung gemäß 1;
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3 eine dreidimensionale Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Stellschraube und einer Kontermutter für eine Regelventilanordnung gemäß 1 und
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4 eine weitere Variante einer Stellschraube und einer Kontermutter.
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1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Regelventilanordnung, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel zur Druckregelung und Förderstromregelung einer Axialkolbenpumpe dient. Die Art der Förderstromregelung wird auch Load-Sensing-Regelung oder LS-Regelung genannt, wobei die Pumpe so geregelt wird, dass der Pumpendruck um eine bestimmte Druckdifferenz höher als ein an der Regelventilanordnung anstehender Steuerdruck, der üblicherweise der höchste Lastdruck aller gleichzeitig betätigter und von der Pumpe mit Druckmittel versorgter hydraulischer Verbraucher ist.
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Die Schnittebene A-A ist in der stirnseitigen Ansicht gemäß 2 der Regelventilanordnung 1 verdeutlicht.
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Die Regelventilanordnung ist als Einbaupatrone ausgeführt und hat ein patronenförmiges Gehäuse 2, in dem ein Druckregelventil 4 und ein Förderstromregelventil 6 aufgenommen sind. Am Gehäuse sind zwei stirnseitige Druckanschlüsse P ausgeführt, an denen der am Druckanschluss der Pumpe herrschende Systemdruck anliegt. Das Gehäuse 2 hat des Weiteren zwei radiale Steueranschlüsse A, die in Druckmittelverbindung mit einem bei der Schilderung des Standes der Technik eingangs erwähnten Druckraum eines Stellzylinders stehen, über den eine Schwenkwiege der Axialkolbenpumpe verstellbar ist. Der prinzipielle Aufbau einer derartigen Axialkolbenmaschine ist allgemein bekannt, so dass der Einfachheit halber auf die diesbezüglichen Ausführungen verzichtet wird. Gemäß 1 hat das Gehäuse 2 de Weiteren einen Tankanschluss T und einen Anschluss LS, an dem der höchste Lastdruck aller von der Pumpe versorgten Verbraucher anliegt. Dieser LS-Anschluss ist dem Förderstromregeventil 6 zugeordnet.
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Das Förderstromregelventil 6 hat einen Regelkolben 8, der symmetrisch mit zwei radial vorspringenden Steuerbunden 10, 12 ausgeführt ist und der axial verschiebbar in einer Ventilbohrung 14 geführt ist. Diese erweitert sich stufenförmig nach rechts hin (Ansicht nach 1) zu einem Federraum, in dem sich eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Regelfeder 16 befindet, die über einen am Regelkolben 8 anliegenden Federteller 15 am Regelkolben 8 angreift und diesen in einer Ausgangsstellung gegen einen gehärteten Anschlagstift 18 vorspannt, der im Bereich der beiden Druckanschlüsse P quer zu den Ventilbohrungen in das Gehäuse 2 eingesetzt ist. Die beiden radialen Steueranschlüsse A sind über einen als Diagonalbohrung ausgeführten Steuerkanal 20 miteinander verbunden, der die Ventilbohrung 14 und auch eine Ventilbohrung 22 des Druckregelventils 4 kreuzt. Im Gehäuse 2 ist des Weiteren eine Verbindungsbohrung 24 vorgesehen, der zwischen den beiden Ventilbohrungen 14 und 22 verläuft und als Abschnitt einer Sackbohrung ausgebildet ist, die nach außen durch einen Gewindestift 25 verschlossen ist. Ein Durchflussquerschnitt zwischen der Verbindungsbohrung 24 und dem Tankanschluss T wird durch das Druckregelventil 4 gesteuert. In dessen Ruhestellung ist der Durchflussquerschnitt maximal weit auf.
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In der dargestellten Grundposition des Regelkolbens 8 sind die beiden Steuerbunde 10, 12 so angeordnet, dass der Steuerkanal 20 mit der Verbindungsbohrung 24 in Druckmittelverbindung steht, während die Druckmittelverbindung zum zugeordneten Druckanschluss P gesperrt ist. Demzufolge sind die Steueranschlüsse A und damit der Druckraum des Stellzylinders mit dem Tank verbunden – die Schwenkwiege ist dann beispielsweise voll ausgeschwenkt.
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Der über den Anschluss LS abgegriffene Lastdruck wirkt entgegen dem Druck am Anschluss P auf den Regelkolben 8, wobei die vom jeweiligen Druck beaufschlagten Stirnflächen gleich groß sind. Der Regelkolben 8 wird somit dann in seine Regelposition verschoben, wenn der Druck am Druckanschluss P (Pumpendruck) um das Druckäquivalent der Regelfeder 16 größer ist als der Lastdruck.
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Die Regelfeder 16 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel an einem als Stellschraube 26 ausgeführten Federsitz abgestützt, der in Gewindeeingriff mit dem erweiterten Teil der Ventilbohrung 14 steht, so dass durch Hereinschrauben oder Herausschrauben dieser Stellschraube 26 die Vorspannung der Regelfeder 16 erhöht bzw. erniedrigt wird. Koaxial ist innen in der Regelfeder ist ein gehärteter Stift 19 vorgesehen, der dem maximalen Hub des Regelkolbens 8 begrenzt und somit ein auf Block Gehen oder allgemein eine Überlastung der regelfeder 16 verhindert.
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Zur Verstellung ist die Stellschraube 26 stirnseitig mit einem Innensechskant 28 ausgeführt, in den ein Innensechskantschlüssel eingesetzt werden kann. Dieser Innensechskant ist auch in der Darstellung gemäß 2 sichtbar. Üblicherweise wird werksseitig zunächst die Federvorspannung durch Verdrehen der Stellschraube 26 eingestellt und dann die Axialposition der Stellschraube 26 mittels einer Kontermutter 30 gesichert, die ebenfalls in das Innengewinde des erweiterten federraumseitigen Teils der Ventilbohrung 14 eingeschraubt wird.
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Gemäß der Darstellung in 2 ist diese Kontermutter 30 mit einer zentralen runden Durchgriffsöffnung 32 ausgeführt, deren lichte Weite etwas größer oder zumindest gleich groß wie der Umfangskreis des Innensechskants 28 der Stellschraube 26 ist, so dass der Innensechskantschlüssel durch die Durchgriffsöffnung 32 hindurch an die Stellschraube 26 angesetzt werden kann. Die Verstellung der Kontermutter 30 erfolgt über Schlitze 34a, 34b, 34c und 34d, die stirnseitig münden und in dem ringförmigen, die Durchgriffsöffnung 32 umgreifenden Ringmantel 36 ausgebildet sind. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die Schlitze 34a, 34c und 34b, 34d jeweils auf einer Diagonalen, wobei diese beiden Diagonalen rechtwinklig zu einander angeordnet sind. Das Verstellen der Kontermutter 30 kann durch ein Werkzeug mit einem Klingendurchmesser erfolgen, die der lichten Weite desjenigen Abschnittes entspricht, in den die Kontermutter 30 eingeschraubt ist. Optimal ist eine Spezialanfertigung mit einer kreuzförmigen Klinge, die in die vier stirnseitigen Schlitze eingreift, so dass einerseits das aufbringbare Drehmoment verbessert ist und andererseits einer vorzeitigen Beschädigung des Werkzeugs vorgebeugt ist. Das Werkzeug ist vorzugsweise hohl ausgeführt, so dass der Innensechskantschlüssel an die Einstellschraube 26 angesetzt und dann die Kontermutter 30 über das Werkzeug angezogen werden kann, um die Axialposition der Stellschraube 26 zu fixieren. Alternativ kann die Kontermutter gehalten werden und über die Stellschraube gekontert werden.
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Das Druckregelventil 4 hat in entsprechender Weise einen Regelkolben 38 mit zwei Steuerbunden 40, 42. Diese sind in der Darstellung gemäß 1 in einer Regelposition dargestellt, in der der Regelkolben 38 vom Anschlagstift 18 abgehoben ist. Der Regelkolben 38 ist durch die Kraft einer Druckregelfeder 44, die am Regelkolben über einen zum Federteller des Förderstromregelventils identischen Federteller 15 angreift, in Richtung auf den Anschlagstift 18 vorgespannt. Der Federraum, in dem sich die Druckregelfeder 44 und der Federteller 15 befinden ist durch eine Tankbohrung 45 zu einem zwischen zwei Dichtungen liegenden Außenabschnitt des Gehäuses 2 offen. Im weiteren Sinn bildet dieser Außenabschnitt, im engeren Sinn die Tankbohrung 45 den Tankanschluss T der gesamten Ventilanordnung.
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In einer Anlageposition des Regelkolbens 38 an dem Anschlagstift 18 ist die Druckmittelverbindung der beiden Steueranschlüsse A zum stirnseitigen Druckanschluss P abgesperrt. Die Steueranschlüsse A und der Tankanschluss T sind jedoch, wenn der Regelkolben 8 des Förderstromregelventils am Stift 18 anliegt, miteinander verbunden, so dass über das Förderstromregelventil und das Druckregelventil aus dem Stellzylinder Druckmittel zum Tank abfließen kann. Bei Überschreiten des über die Druckregelfeder 44 eingestellten Maximaldrucks wird der Druckregelkolben 38, wie in 1 dargestellt, nach rechts verschoben, so dass der Steuerbund 40 die Druckmittelverbindung zwischen der Verbindungsbohrung 24 und dem Tankanschluss T und damit die Druckmittelverbindung zwischen den Steueranschlüssen A und dem Tankanschluss T zusteuert und die Druckmittelverbindung vom Druckanschluss P zum Steueranschluss A aufsteuert, so dass entsprechend Druckmittel dem Druckraum eines Stellkolbens zufließt und die Schwenkwiege in Richtung einer Nulllage zurückschwenkt.
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Die Federvorspannung der Druckregelfeder 44 wird in der gleichen Weise wie die Vorspannung der Regelfeder 16 eingestellt und fixiert. Das Druckregelventil 4 ist mit einer zur Stellschraube des Förderstromregelventils identischen Stellschraube 26 ausgeführt, deren Axialposition über eine zur Kontermutter am Förderstromregelventil identische Kontermutter 30 gesichert wird. Die Ausbildung der beiden Stellschraube 26 und der beiden Kontermuttern 30 ist also völlig gleich, so dass auf die diesbezüglichen Ausführungen hinsichtlich des Förderstromregelventils verwiesen wird. Im Übrigen sind auch die beiden Regelfedern 16 und 44 des Förderstromregelventils und des Druckregelventils gleich.
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Wie insbesondere aus 1 hervorgeht, sind die Stellschrauben 26 und die Kontermuttern 30 in den in 1 rechts liegenden, radial erweiterten Teil der Ventilbohrungen 14 bzw. 22 vollständig eingeschraubt (versenkt), so dass ein versehentliches Verstellen erschwert ist. Zur Sicherung sind in diesen Bereich auch noch zwei Sicherungsringe 46 vorgesehen. Diese Sicherung verhindert das Herausdrehen der Einstellteile und somit Verletzungsgefahren durch unsachgemäßen Gebrauch.
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Durch die vorbeschriebene Ausgestaltung der Stellschrauben 26 und der Kontermuttern 30 können ohne nennenswerten Werkzeugverschleiß erhebliche Kräfte zur Verstellung der Federn 16, 44 oder zum Konternder Kontermuttern 30, 30' aufgebracht werden. Prinzipiell ist diese Verstellung jedoch noch mit herkömmlichem Werkzeug durchführbar. Um eine unautorisierte Verstellung zu vermeiden, ist es gemäß den Ausführungsbeispielen in den 3 und 4 auch möglich, die Kontermuttern so auszugestalten, dass eine Verstellung nur mit einem Sonderwerkzeug möglich ist.
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3 zeigt eine dreidimensionale Darstellung der Stellschraube 26, die regelfederseitig über einen Dichtring 48 zum Gehäuse 2 hin abgedichtet ist. Stirnseitig ist der Innensechskant 28 vorgesehen, wobei das Außengewinde der Stellschraube 26 der Einfachheit halber nicht dargestellt ist. Die zugeordnete Kontermutter 30 ist, wie erläutert, mit der Durchgriffsöffnung 32 ausgeführt, durch die hindurch der Innensechskantschlüssel in den Innensechskant 28 eingesetzt werden kann. Die Schlüsselweite des Innensechskantschlüssels kann dabei beispielsweise 4 mm betragen, während bei einer entsprechenden Ausführung nach dem Stand der Technik lediglich eine Schlüsselweite von 2.5 mm einsetzbar ist. Die Kontermutter 30 ist bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel mit fünf stirnseitig mündenden Schlitzen 34a, 34b, 34c, 34d und 34e ausgeführt, die gleichmäßig am Umfang verteilt sind, so dass ein Lösen mit der aufzubringenden Lösekraft nur durch ein Spezialwerkzeug möglich ist, das entsprechend fünf sternförmig ausgebildete, mit gleicher Teilung wie die Schlitze angeordnete Vorsprünge aufweist, die in die dargestellten Schlitze 34 eingreifen. Dieses Sonderwerkzeug muss dann, wie ausgeführt, so ausgeführt sein, dass der Innensechskantschlüssel durch das Werkzeug hindurch an die Stellschraube 26 angesetzt wird und somit die Stellschraube gegengehalten werden kann.
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4 zeigt eine vereinfachte Variante, bei der die Kontermutter 30 mit drei Schlitzen 34a, 34b, 34c ausgeführt ist, so dass die Verstellung ebenfalls nur mit einem Spezialwerkzeug möglich ist. Selbstverständlich können auch andere Ausnehmungsgeometrien, beispielsweise am Ringmantel 36 verteilte zylindrische Ausnehmungen, Vorsprünge oder dergleichen vorgesehen werden, die ein Ansetzen eines Werkzeugs ermöglichen und den gleichzeitigen Zugriff auf die Stellschraube 26 gewährleisten.
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Offenbart ist eine hydraulische Ventilanordnung mit zumindest einem Ventilkörper, der über eine Federanordnung in Richtung einer Position vorgespannt ist. Die Federanordnung ist an einem Federsitz abgestützt, der in Gewindeeingriff mit einem gehäusefesten Element steht und dessen Position justierbar ist. Erfindungsgemäß hat eine Kontermutter außerhalb der Durchgriffsöffnung eine stirnseitige Ausnehmung zum Ansetzen eines Werkzeuges.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Regelventilanordnung
- 2
- Gehäuse
- 4
- Druckregelventil
- 6
- Förderstromregelventil
- 8
- Regelkolben
- 10
- Steuerbund
- 12
- Steuerbund
- 14
- Ventilbohrung
- 15
- Federteller
- 16
- Regelfeder
- 18
- Anschlagstift
- 19
- Stift
- 20
- Steuerkanal
- 22
- Ventilbohrung
- 24
- Verbindungsbohrung
- 25
- Gewindestift
- 26
- Stellschraube
- 28
- Innensechskant
- 30
- Kontermutter
- 32
- Durchgriffsöffnung
- 34
- Schlitz
- 36
- Ringmantel
- 38
- Regelkolben
- 40
- Steuerbund
- 42
- Steuerbund
- 44
- Druckregelfeder
- 45
- Tankbohrung
- 46
- Sicherungsring
- 48
- Dichtring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010048068 A1 [0002]
