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Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Druckverstärker zum Erhöhen des Druckes eines Druckfluides durch eine hin und her gehende Bewegung eines Kolbens und für die anschließende Ausgabe des Druckfluides.
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Die vorliegende Anmelderin hat einen Druckverstärker vorgeschlagen, der in der Lage ist, den Druck eines Druckfluides, das einer Druckerhöhungskammer zugeführt wird, zu erhöhen oder zu verstärken, indem ein Kolben, der in einem Zylinderrohr angeordnet ist, hin und her bewegt wird, und der dann das Druckfluid ausgibt (vgl. die japanische Patentoffenlegungsschrift
JP 10-267002 ). Dieser Druckverstärker umfasst einen verschiebbaren Kolben innerhalb des Zylinderrohres, wobei durch Verschieben des Kolbens durch die Wirkung eines Druckfluides, das einer Antriebskammer des Zylinderrohres zugeführt wird, der Druck eines Druckfluides, das in einer Druckerhöhungskammer, die an einer der Antriebskammer gegenüberliegenden Seite des Kolbens ausgebildet ist, aufgenommen ist, erhöht oder verstärkt wird. Das Druckfluid wird über einen Ausgangsanschluss ausgegeben, wobei es durch ein Kontrollventil hindurch tritt.
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Die
DE 102 43 047 A1 beschreibt eine Betätigungsvorrichtung, insbesondere Hydraulik- oder Pneumatikaktuator, für Schaltgetriebe von Fahrzeugen mit einem Gehäuse und zwei in dem Gehäuse angeordneten beweglichen Kolben, zwischen denen ein Zwischenstück in dem Gehäuse axial verschiebbar angeordnet ist. Das Zwischenstück weist zwei zapfenartige Ansätze auf, die sich entlang der Achse des Gehäuses erstrecken. Die Kolben sind als zwei gleichförmige Hülsen ausgebildet und weisen Axialöffnungen auf, wobei die Kolben mit den Axialöffnungen auf den Ansätzen des Zwischenstückes sitzen. Die Axialöffnungen liegen außermittig der Achse des jeweiligen Kolbens, wodurch zwischen dem jeweiligen zapfenartigen Ansatz und den inneren Wänden der Öffnungen ein Radialspiel gebildet wird. Der äußere Durchmesser der Kolben ist an den Innendurchmesser des Gehäuses so angepasst, dass die Kolben im Gehäuse geführt werden. Durch die lose Anordnung der Kolben auf dem Zwischenstück können sich die Vorrichtungsteile gegeneinander ausrichten, um eine passende Lage zueinander einzunehmen.
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Die
US 5,758,985 A1 ist auf ein Verfahren gerichtet, um einen Kolben mit einer Kolbenstange dichtend zu verbinden. Die Vorrichtung weist eine Kolbenstange auf, über die ein Kolben geschoben ist. In eine auf dem Umfang der Kolbenstange umlaufende Nut ist ein O-Ring eingesetzt, der sich in eine entsprechende Ausnehmung an der inneren Umfangswand des Kolbens erstreckt. Der O-Ring dient als Stütze gegen Fehlstellungen und kann zusammengedrückt und deformiert werden, um zu verhindern, dass Fluid durch die Lücke zwischen dem Kolben und der Kolbenstange fließt. Mittels des O-Rings und eines lippenförmigen Elementes ist der Kolben auf der Kolbenstange fest gegen Rotation und gegen jegliche andere Relativbewegung auf der Kolbenstange gesichert.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Druckverstärker vorzuschlagen, der eine sanftere Verschiebung des Kolbens ermöglicht, wodurch die Haltbarkeit des Druckverstärkers verbessert wird.
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Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Druckverstärker vorgeschlagen mit einem Zufuhranschluss für die Zufuhr eines Druckfluides, einem Ausgangsanschluss, durch welchen ein Druckfluid, dessen Druck erhöht wurde, ausgegeben wird, und einem Ablassanschluss zum Ablassen von ausgeströmtem Druckfluid, wobei durch eine hin und her gehende Bewegung eines Paares von Kolben, die mit einer Kolbenstange verbunden sind und jeweils verschiebbar in einem Paar von Zylinderrohren angeordnet sind, der Druck eines Druckfluides, das von dem Zufuhranschluss zugeführt wird, erhöht wird und das Druckfluid über den Ausgangsanschluss ausgegeben wird. Der Druckverstärker umfasst erfindungsgemäß einen Zylindermechanismus mit einem Paar von Zylinderrohren, in denen Zylinderkammern vorgesehen sind, denen Druckfluid zugeführt wird, einem Paar von Kolben, die verschiebbar innerhalb der Zylinderrohre angeordnet sind, und eine Kolbenstange, die mit beiden Kolben verbunden ist, sowie eine Zentrumseinheit, die zwischen den Zylinderrohren angeordnet ist und einen Schaltabschnitt aufweist, um einen Verbindungszustand des Druckfluides zwischen dem Zufuhranschluss und dem Ausgangsanschluss und den Zylinderkammern zu schalten, und einen Versatzaufnahmemechanismus, der zwischen den Kolben und der Kolbenstange angeordnet ist und in der Lage ist, einen Versatz zu absorbieren, der zwischen den Achsen der Kolben und einer Achse der Kolbenstange auftritt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Versatzaufnahmemechanismus zwischen einem Paar von Kolben und einer Kolbenstange des Zylindermechanismus angeordnet. In dem Fall, dass die Kolbenstange exzentrisch (oder versetzt) zu den Kolben und den Zylinderrohren angeordnet wird, wird die Kolbenstange relativ zu den Kolben verschoben. Dadurch kann die Übertragung von Versatzlasten von der Kolbenstange auf die Kolben verhindert werden. Anders ausgedrückt können Versatzlasten, die von der Kolbenstange auf die Kolben ausgeübt werden, durch den Versatzaufnahmemechanismus absorbiert werden.
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Dementsprechend bleiben die äußeren Umfangsflächen der Kolben in gleichmäßiger Anlage an den inneren Umfangsflächen der Zylinderkammern, wodurch der Gleitwiderstand zwischen den Zylinderkammern und den Kolben verringert wird. Dadurch können die Kolben gleichmäßig entlang der Zylinderrohre verschoben werden und ihre Haltbarkeit kann verbessert werden.
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Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Schnitt durch einen Druckverstärker gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist ein vergrößerter Schnitt, der die Umgebung eines Schwimmmechanismus in dem Druckverstärker gemäß 1 darstellt;
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3 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Schwimmmechanismus gemäß 2;
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4 ist ein Schnitt, der bei dem Druckverstärker gemäß 1 einen Zustand darstellt, in dem der Kolben durch Umschalten mit Hilfe eines Schaltventils zu der Seite eines anderen Endblocks verschoben ist;
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5 ist ein vergrößerter Schnitt, der bei dem Druckverstärker gemäß 2 einen Zustand darstellt, in dem eine Kolbenstange relativ zu dem Kolben exzentrisch angeordnet ist;
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6 ist ein Schnitt durch einen Druckverstärker gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
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7 ist ein vergrößerter Querschnitt, der die Umgebung eines Schwimmmechanismus bei dem Druckverstärker gemäß 6 darstellt.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Druckverstärker gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Wie in den 1 bis 4 dargestellt ist, besteht der Druckverstärker 10 aus einem Paar von Zylinderrohren 12a, 12b, einem Zylindermechanismus 16 mit Kolben 14a, 14b, die in den Zylinderrohren 12a, 12b angeordnet sind, einer Zentrumseinheit 20, die zwischen den Zylinderrohren 12a, 12b angeordnet ist und ein Schaltventil 18 zum Schalten der Fluidverbindung des Druckfluides aufweist, und Schwimmmechanismen (Versatzaufnahmemechanismen) 22, die in dem Zylindermechanismus 16 angeordnet und in der Lage sind, Versatzlasten auf die Kolben 14a, 14b zu absorbieren.
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Der Zylindermechanismus 16 umfasst das Paar von Zylinderrohren 12a, 12b, die zylindrisch geformt sind, ein Paar von Endblöcken 24a, 24b, die an Enden der Zylinderrohre 12a, 12b angeordnet sind, um diese Enden zu verschließen, ein Paar von Kolben 14a, 14b, die jeweils verschiebbar in den Zylinderrohren 12a beziehungsweise 12b angeordnet sind, und eine Kolbenstange 26, die den einen Kolben 14a und den anderen Kolben 14b über den Schwimmmechanismus 22 miteinander verbindet.
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Die Zylinderrohre 12a, 12b weisen eine zylindrische Form mit einer festgelegten Länge in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) auf, wobei Zylinderkammern 28a, 28b in ihnen ausgebildet sind, in welche die Kolben 14a, 14b eingesetzt sind. Außerdem sind in den Zylinderrohren 12a, 12b parallel zu den Zylinderkammern 28a, 28b Fluiddurchgänge 30a, 30b ausgebildet. Die Fluiddurchgänge 30a, 30b sind voneinander und von den Zylinderkammern 28a, 28b getrennt ausgebildet. Die Fluiddurchgänge 30a, 30b kommunizieren über Verbindungskanäle 32a beziehungsweise 32b mit Endseiten der Zylinderrohre 12a, 12b, an welchen die Endblöcke 24a, 24b angebracht sind.
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Die Kolben 14a, 14b sind verschiebbar in den Zylinderkammern 28a, 28b in den Zylinderrohren 12a, 12b angeordnet. Kolbendichtungen 34 und Verschleißringe 36 sind in Ringnuten an den äußeren Umfangsflächen der Kolben 14a, 14b angebracht. Andererseits sind Vertiefungen 40, in welche Schwenkbolzen (Schwenkelemente) 38, die den Schwimmmechanismus 22 bilden, eingesetzt sind, in im Wesentlichen zentralen Bereichen der Kolben 14a, 14b ausgebildet. Die Vertiefungen 40 sind so geformt, dass sie sich zu den Seiten der Kolbenstange 26 öffnen, und sind jeweils auf den Achsen der Kolben 14a, 14b angeordnet.
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Die Zylinderkammern 28a, 28b bestehen aus Antriebskammern 42a, 42b, die zwischen den Kolben 14a, 14b und den Endblöcken 24a, 24b angeordnet sind und in welche das Druckfluid eingeführt beziehungsweise aus welchen das Druckfluid abgeführt wird, sowie aus Druckerhöhungskammern 44a, 44b, die zwischen den Kolben 14a, 14b und der Zentrumseinheit 20 angeordnet sind und in welchen der Druck des Druckfluides erhöht oder verstärkt wird. Die Antriebskammern 42a, 42b kommunizieren über die Verbindungskanäle 32a, 32b mit den Fluiddurchgängen 30a, 30b.
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Die Schwimmmechanismen 22 umfassen die Schwenkbolzen 38, die mit beiden Enden der Kolbenstange 26 verbunden sind, die Stützplatten (Stützelemente) 46, die jeweils an Endflächen der Kolben 14a, 14b angebracht sind und die Schwenkbolzen 38 schwenkbar tragen, sowie Befestigungsplatten (Anlageelemente) 48, die jeweils zwischen Enden der Kolbenstange 26 und den Stützplatten 46 angeordnet sind.
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Jeder der Schwenkbolzen 38 umfasst einen Abschnitt 52 mit kleinem Durchmesser, der an seinem einen Ende angeordnet und in eine Gewindeöffnung 50 eingeschraubt ist, die an dem Ende der Kolbenstange 26 ausgebildet ist, einen Abschnitt 54 mit großem Durchmesser, der an seinem anderen Ende angeordnet ist und dessen Durchmesser sich relativ zu dem Abschnitt 52 mit kleinem Durchmesser radial nach außen erweitert, sowie einen sich verjüngenden Abschnitt 56, der angrenzend an den Abschnitt 54 mit großem Durchmesser angeordnet ist und dessen Durchmesser sich allmählich zu der Seite des Abschnitts 52 mit kleinem Durchmesser verringert. Auf die äußere Umfangsfläche des Abschnitts 52 mit kleinem Durchmesser ist ein Gewinde aufgeschnitten. Der Abschnitt 52 mit kleinem Durchmesser ist über dieses Gewinde mit der Kolbenstange 26 verschraubt und verbunden.
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Der Abschnitt 54 mit großem Durchmesser ist so geformt, dass er einen fixen Durchmesser aufweist, der etwa dem inneren Umfangsdurchmesser der Vertiefung 40 in den Kolben 14a, 14b entspricht. Jeder der Abschnitte 54 mit großem Durchmesser der Schwenkbolzen 38 ist in die Vertiefungen 40 eingesetzt, die sich an den Endflächen der Kolben 14a, 14b öffnen. Hierbei ist der äußere Umfangsdurchmesser des Abschnitts 54 mit großem Durchmesser so geformt, dass er nur etwas kleiner ist als der innere Umfangsdurchmesser der Vertiefung 40. Im Einzelnen ist ein Spalt C1 (vgl. 2) mit einem festgelegten Abstand zwischen dem Abschnitt 54 mit großem Durchmesser und der Vertiefung 40 vorgesehen.
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Wie in 2 gezeigt ist, ist der Spalt C1 in einer Richtung senkrecht zu der Verschiebungsrichtung (der Richtung der Pfeile A und B) der Kolben 14a, 14b und der Kolbenstange 26 vorgesehen.
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Außerdem ist ein Dämpfer 58, der nach außen zu einer Bodenfläche der Vertiefung 40 vorsteht, in einem Loch angebracht, das in einem zentralen Bereich des Abschnitts 54 mit großem Durchmesser ausgebildet ist. Der Dämpfer 58 hat eine schaftähnliche Form und besteht aus einem elastischen Material, wie Gummi oder dergleichen. Indem er relativ zu der Endfläche des Abschnitts 54 nach außen vorsteht, puffert der Dämpfer 58 Stöße, die auftreten, wenn der Abschnitt 54 mit großem Durchmesser und die Vertiefung 40 aneinander anschlagen.
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Der sich verjüngende Abschnitt 56 ist zwischen dem Abschnitt 54 mit großem Durchmesser und dem Abschnitt 52 mit kleinem Durchmesser vorgesehen. Eine gekrümmte Fläche 60 ist Teil seiner äußeren Oberfläche und wölbt sich mit einer kreisbogenförmigen Form im Querschnitt nach außen vor. Der sich verjüngende Abschnitt 56 ist so angeordnet, dass er der inneren Umfangsfläche der Stützplatte 46 zugewandt ist.
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Außerdem ist ein abgestufter Abschnitt 62 zwischen dem sich verjüngenden Abschnitt 56 und dem Abschnitt 52 mit kleinem Durchmesser ausgebildet. Die Befestigungsplatte 48 wird durch den Stufenabschnitt 62 gehalten.
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Die Stützplatte 46 weist die Form einer Scheibe mit einer festgelegten Dicke auf. Eine Gleitöffnung 64, durch welche der Schwenkbolzen 38 eingesetzt wird, ist in dem mittleren Bereich der Stützplatte 46 ausgebildet. Die Gleitöffnung 64 ist so geformt, dass sie im Querschnitt kreisbogenförmig in einer Richtung weg von dem Schwenkbolzen 38 zurückgesetzt ist. Die gekrümmte Fläche 60 des sich verjüngenden Abschnitts 56 des Schwenkbolzens 38 liegt an der Gleitöffnung 64 an. Im Einzelnen entspricht die innere Umfangsfläche der Gleitöffnung 64 der gekrümmten Oberfläche 60 des sich verjüngenden Abschnitts 56 und weist im Wesentlichen den gleichen Radius auf. Dementsprechend wird der Schwenkbolzen 38 über die gekrümmte Fläche 60 gleitend in einem zentralen Bereich der Stützplatte 46 gehalten.
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Da sich der Durchmesser der Gleitöffnung 64 in ähnlicher Weise wie der sich verjüngende Abschnitt 56 des Schwenkbolzen 38 allmählich in einer Richtung weg von den Kolben 14a, 14b verringert, kann der Schwenkbolzen 38 nicht durch die Gleitöffnung 64 in einer Richtung weg von den Kolben 14a, 14b verschoben werden. Anders ausgedrückt wird die Verschiebung der Schwenkbolzen 38 in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) durch die Stützplatte 46 begrenzt.
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Andererseits ist eine Mehrzahl von Bolzenöffnungen 66, die voneinander gleiche Abstände aufweisen, in einem äußeren Umfangsbereich der Stützplatte 46 vorgesehen. Durch die Bolzenöffnungen 66 werden Befestigungsbolzen 68 eingesetzt und mit den Kolben 14a beziehungsweise 14b verschraubt. Hierdurch werden die Stützplatten 46 sehr nahe oder anliegend an den Endflächen der Kolben 14a, 14b, an denen sich die Vertiefungen 40 öffnen, befestigt. Außerdem ist der Außendurchmesser der Stützplatten 46 so gewählt, dass er im Wesentlichen der gleiche ist wie der Außendurchmesser der Kolben 14a, 14b selbst.
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Die Befestigungsplatte 48 hat die Form einer Scheibe ähnlich der oben beschriebenen Stützplatte 46, wobei die Befestigungsplatte 48 an dem Stufenabschnitt 62 des Schwenkbolzens 38 über eine Öffnung 70 befestigt ist, die sich in einem mittleren Bereich der Befestigungsplatte 48 öffnet. Außerdem ist die Befestigungsplatte 48 so angeordnet, dass sie in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) zusammen mit dem Schwenkbolzen 38 verschiebbar ist. Im Einzelnen sind die Befestigungsplatten 48 sandwichartig zwischen den Enden der Kolbenstange 26 und den Abschnitten 54 mit großem Durchmesser der Schwenkbolzen 38 gehalten. Eine Relativverschiebung der Befestigungsplatten 48 in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) relativ zu den Schwenkbolzen 38 wird verhindert.
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Außerdem ist die Befestigungsplatte 48 so angeordnet und positioniert, dass sie einen festgelegten Abstand von der Stützplatte 46 aufweist. Somit ist ein Spalt C2 (vgl. 2) zwischen der Befestigungsplatte 48 und der Stützplatte 46 vorgesehen. Der Spalt C2 ist entlang der Verschiebungsrichtung (der Richtung der Pfeile A und B) der Kolben 14a, 14b und der Kolbenstange 26 angeordnet. Außerdem ist der Außendurchmesser der Befestigungsplatten 48 so gewählt, dass er kleiner ist als der Außendurchmesser der Stützplatten 46.
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Die Zentrumseinheit 20 wird zwischen den Zylinderrohren 12a und 12b gehalten und abgestützt.
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Die Zentrumseinheit 20 umfasst einen Körper 76 mit ersten und zweiten Anschlussöffnungen 72, 74, durch welche das Druckfluid zugeführt und abgeführt wird, erste Kontrollventile 78a, 78b zum Schalten der Verbindung zwischen dem ersten Anschluss 73 und den Druckerhöhungskammern 44a, 44b, zweite Kontrollventile 80a, 80b zum Schalten der Verbindung zwischen dem zweiten Anschluss 74 und den Druckerhöhungskammern 44a, 44b, sowie das Schaltventil (Schaltabschnitt) 18 zum Schalten zwischen der Zufuhr des Druckfluides zu den Zylinderkammern 28a, 28b und dem Ablassen des Druckfluides aus den Zylinderkammern 28a, 28b durch Verschiebung der Kolben 14a, 14b.
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Der erste Anschluss 72 ist mit einer nicht dargestellten Druckfluidzufuhrquelle verbunden und dient der Zufuhr des Druckfluides von der Druckfluidzufuhrquelle. Der erste Anschluss 72 ist mit einem Zufuhrdurchgang 82 verbunden, der in Verbindung mit dem Paar von Druckerhöhungskammern 44a, 44b steht und weist ein Einstellventil 84 auf, das die Strömungsrate des Druckfluides einstellen kann. Der erste Anschluss 72 ist außerdem mit einem Zufuhrdurchgang 86 verbunden, der mit den Fluiddurchgängen 30a, 30b in Verbindung steht. Das Einstellventil 84 ist so angeordnet, dass es eine Einstellung der Druckfluidströmungsrate durch einen Benutzer ermöglicht, welcher einen Handgriff 88 dreht, der an einem oberen Bereich des Körpers 76 angeordnet ist.
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Die ersten Kontrollventile 78a, 78b sind in dem Zufuhrdurchgang 82 an Seiten der Druckerhöhungskammern 44a beziehungsweise 44b angeordnet. Die ersten Kontrollventile 78a, 78b öffnen, um das Druckfluid, das dem Zufuhrdurchgang 82 zugeführt wurde, in die Druckerhöhungskammern 44a, 44b fließen zu lassen und um die Strömung des Druckfluides von den Druckerhöhungskammern 44a, 44b zu dem Zufuhrdurchgang 82 zu unterbrechen. Das bedeutet, dass die ersten Kontrollventile 78a, 78b die Strömung des Druckfluides lediglich in einer Richtung zu der Seite der Druckerhöhungskammern 44a, 44b erlauben.
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Das Schaltventil 18 ist in den Zufuhrdurchgang 86 stromabwärts des Einstellventils 84 angeordnet. Durch das Schalten des Schaltventils 18 wird ein Strömungszustand geschaltet, in welchem das Druckfluid, das durch den Zufuhrdurchgang 86 hindurch tritt und von diesem zugeführt wird, zu der Antriebskammer 42a oder 42b strömt, wobei es durch den Fluiddurchgang 30a oder 30b hindurch tritt.
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Der zweite Anschluss 74 ist mit einem Ausgangsdurchgang 90 verbunden, der mit dem Paar von Druckerhöhungskammern 44a, 44b in Verbindung steht. Die zweiten Kontrollventile 80a, 80b sind in dem Ausgangsdurchgang 90 an der Seite der Druckerhöhungskammern 44a, 44b angeordnet. Die zweiten Kontrollventile 80a, 80b öffnen, um die Strömung des Druckfluids, dessen Druck in den Druckerhöhungskammern 44a, 44b erhöht wurde, in den Ausgangsdurchgang 90 fließen zu lassen, wobei außerdem die Strömung von Druckfluid von dem Ausgangsdurchgang 90 in die Druckerhöhungskammern 44a, 44b unterbrochen wird.
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Das bedeutet, dass die zweiten Kontrollventile 80a, 80b lediglich die Strömung des Druckfluides, das aus den Druckerhöhungskammern 44a, 44b abgeführt wird, erlauben. Außerdem tritt das Druckfluid, dessen Druck in den Druckerhöhungskammern 44a, 44b erhöht wurde, durch den Ausgangsdurchgang 90 und wird über den zweiten Anschluss 74 ausgegeben.
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Der Körper 76 weist die oben genannten ersten und zweiten Anschlussöffnungen 72, 74 auf, und umfasst außerdem eine Stangenöffnung 92, die in einer axialen Richtung durch die Mitte des Körpers 76 durchtritt. Die Kolbenstange 26 wird durch die Stangenöffnung 92 eingesetzt, so dass sie in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) verschiebbar ist.
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Das Schaltventil 18 weist zwei Anschlussöffnungen auf, die mit dem Paar von Fluiddurchgängen 30a beziehungsweise 30b verbunden sind, und dient dem Umschalten zwischen dem Zufuhrdurchgang 86 und dem Auslassanschluss 94 relativ zu diesen beiden Anschlussöffnungen.
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Das Schaltventil 18 weist Druckstangen 96a, 96b auf, die nach außen in die Druckerhöhungskammern 44a, 44b des Zylindermechanismus 16 vorstehen und so angeordnet sind, dass sie in der axialen Richtung verschiebbar sind.
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Die Druckstangen 96a, 96b werden durch nicht dargestellte Federn in Richtungen zu den Druckerhöhungskammern 44a, 44b vorgespannt. Die Verbindung zwischen dem Paar von Fluiddurchgängen 30a, 30b mit dem Zufuhrdurchgang 86 und dem Auslassanschluss 94 wird geschaltet, indem die Druckstangen 96a, 96b entgegen den elastischen Rückstellkräften der Federn in Richtungen weg von den Drucköffnungskammern 44a, 44b verschoben werden. Mit anderen Worten dient das Schaltventil 18 als ein Wechselventil, das zwischen Verbindungszuständen umschalten kann.
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Außerdem sind die Druckstangen 96a, 96b im Wesentlichen parallel zu der axialen Richtung der Zylinderrohre 12a, 12b angeordnet und an Positionen vorgesehen, die zu der Stangenöffnung 92 des Körpers 76 versetzt sind, so dass sie den Befestigungsplatten 48 des Schwimmmechanismus 22 gegenüberliegen. Im Einzelnen wird bei einer Verschiebung der Kolben 14a, 14b das Schaltventil 18 mit Hilfe der Befestigungsplatten 48 und der Kolben 14a, 14b, die sich den Druckstangen 96a, 96b annähern und diese pressen, geschaltet.
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Der Druckverstärker 10 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend werden seine Betriebs- und Wirkungsweisen erläutert. Wie in 1 dargestellt ist, wird eine Ursprungsposition angenommen, in welcher einer der Kolben 14a zu der Seite eines der Endblöcke 24a (in der Richtung des Pfeils A) verschoben ist.
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In der Ursprungsposition fließt bei einer Zufuhr von Druckfluid von einer nicht dargestellten Druckfluidzufuhrquelle zu der ersten Anschlussöffnung 72 das Druckfluid durch den Zufuhrdurchgang 82 und wird durch die ersten Kontrollventile 78a, 78b in die Druckerhöhungskammern 44a beziehungsweise 44b eingeführt.
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Andererseits tritt ein Teil des Druckfluids, das von dem ersten Anschluss 72 zugeführt wird, durch den Zufuhrdurchgang 86 und fließt in das Schaltventil 18 nachdem seine Strömungsrate mit Hilfe des Einstellventils 84 eingestellt wurde. Außerdem wird das Druckfluid, das durch das Schaltventil 18 hindurchgetreten ist, einem der Fluiddurchgänge 30a zugeführt, tritt durch den Verbindungskanal 32a und wird der Antriebskammer 42a zugeführt.
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Außerdem wird der Kolben 14a durch das Druckfluid, das in die Antriebskammer 42a eingeführt wird, zu der Seite der Zentrumseinheit 20 (in der Richtung des Pfeils B) gepresst, woraufhin der Druck des Druckfluids in der Druckerhöhungskammer 44a durch die Wirkung des Kolbens 14a erhöht und der Druck verstärkt wird. Das Druckfluid mit erhöhtem Druck tritt durch das zweite Kontrollventil 80a und wird von dem Ausgangsdurchgang 90 zu dem zweiten Anschluss 74 gerichtet, von welchem es ausgegeben wird.
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An dem Verschiebungshubende, an welchem der eine Kolben 14a zu der Zentrumseinheit 20 (in der Richtung des Pfeils B) verschoben ist, schlägt die Befestigungsplatte 48 des Schwimmmechanismus 22, die an dem Kolben 14a angebracht ist, an der Druckstange 96a des Schaltventils 18 an und presst diese. Als Folge hiervon wird das Schaltventil 18 umgeschaltet, woraufhin das Druckfluid, das dem Zufuhrdurchgang 86 zugeführt wird, durch den anderen Fluiddurchgang 30b tritt und der anderen Antriebskammer 42b zugeführt wird. Der andere Kolben 14b wird zu der Seite der Zentrumseinheit 20 (in der Richtung des Pfeils A) verschoben. Dementsprechend wird der Druck des Druckfluides in der Druckerhöhungskammer 44b erhöht, und das Druckfluid mit erhöhtem Druck tritt durch das zweite Kontrollventil 80b und wird über den zweiten Anschluss 74 ausgegeben.
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Außerdem wird an dem Verschiebungshubende, an welchem der Kolben 14b zu der Seite der Zentrumseinheit 20 (in der Richtung des Pfeils A) verschoben ist, wenn die Befestigungsplatte 48, die an dem Kolben 14b angebracht ist, gegen die Druckstange 96b presst, das Schaltventil 18 erneut in den dargestellten Zustand umgeschaltet und das Druckfluid wird der Antriebskammer 42a zugeführt.
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Bei der ersten Ausführungsform sind in der oben beschriebenen Weise die Schwimmmechanismen 22 jeweils zwischen dem Paar von Kolben 14a, 14b und der Kolbenstange 26 des Zylindermechanismus 16 angeordnet. Wie in 5 dargestellt ist, gleiten in dem Fall, dass die Kolbenstange 26 eine exzentrische Position relativ zu den Kolben 14a, 14b und den Zylinderrohren 12a, 12b annimmt, die mit den Enden der Kolbenstange 26 verbundenen Schwenkbolzen 38 und werden entlang der Gleitöffnung 64 der Stützplatten 46, die an den Kolben 14a, 14b angebracht sind, verschoben. Da der sich verjüngende Abschnitt 56 des Schwenkbolzens 38 die gekrümmte Oberfläche 60 aufweist, die sich nach außen vorwölbt, wird in diesem Fall die gekrümmte Fläche 60 schwenkend verschoben, wobei sie entlang der Gleitöffnung 64 gleitet.
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Dementsprechend kann auch in dem Fall, dass die Kolbenstange 26 sich durch einen Versatz um einen festgelegten Winkel schräg stellt, die Übertragung von Versatzlasten von der Kolbenstange 26 auf die Kolben 14a, 14b dadurch verhindert werden, dass die Schwenkbolzen innerhalb der Vertiefungen 40 entlang der Gleitöffnungen 64 verschwenken. Anders ausgedrückt können Versatzlasten, die von der Kolbenstange 26 auf die Kolben 14a, 14b ausgeübt werden, durch die Schwimmmechanismen 22 in geeigneter Weise absorbiert werden. Als Folge hiervon können die Kolben 14a, 14b gleichmäßig entlang der Zylinderkammern 28a, 28b der Zylinderrohre 12a, 12b verschoben werden.
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Da die Kolbendichtungen 34 und die Verschleißringe 36, die in den äußeren Umfangsflächen der Kolben 14a, 14b angebracht sind, gleichmäßig in Anlage an den inneren Umfangsflächen der Zylinderrohre 12a, 12b bleiben, kann dementsprechend ein ungleichmäßiger Verschleiß der Kolbendichtungen 34 und der Verschleißringe 36 verhindert werden. Die Haltbarkeit und Lebensdauer der Anordnung wird verbessert.
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Außerdem sind bei den Schwimmmechanismen 22 die Befestigungsplatten 48 vorgesehen, die der Zentrumseinheit 20 gegenüberliegen, so dass dann, wenn die Kolben 14a, 14b zu der Zentrumseinheit 20 verschoben werden, die Befestigungsplatten 48 so angeordnet sind, dass sie an den Druckstangen 96a, 96b des Schaltventils 18 anliegen können. Wenn die Druckstangen 96a, 96b gepresst werden, wodurch sie das Schaltventil 18 umschalten, können somit Reaktionskräfte, die auf die Kolben 14a, 14b aufgebracht werden, durch die Befestigungsplatten 48 aufgenommen werden.
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Als Folge hiervon werden die Schwenkbolzen 38 durch die auf die Befestigungsplatten 48 aufgebrachten Reaktionskräfte schwenkend innerhalb der Vertiefungen 40 der Kolben 14a, 14b verschoben und Lasten, die auf die Befestigungsplatten 48 aufgebracht werden, können in geeigneter Weise absorbiert werden. Anders ausgedrückt werden die Reaktionskräfte von den Druckstangen 96a, 96b nicht direkt auf die Kolben 14a, 14b aufgebracht.
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Dementsprechend können die Kolben 14a, 14b gleichmäßig in der axialen Richtung der Zylinderrohre 12a, 12b verschoben werden und ein ungleichmäßiger Verschleiß der Kolbendichtungen 34 und der Verschleißringe 36, die in einem Fall aufträten, in dem Versatzlasten auf die Kolben 14a, 14b aufgebracht würden, können verhindert werden. Hierdurch kann die Haltbarkeit der Kolbendichtungen 34 und der Verschleißringe 36 verbessert werden, wodurch ihre Wartungsintervalle verlängert werden.
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Da die Schwenkbolzen 38 der Schwimmmechanismen 22 so aufgebaut sind, dass sie in den Vertiefungen 40 der Kolben 14a, 14b aufgenommen werden können, auch wenn die Schwimmmechanismen 22 mit den Schwenkbolzen 38 in dem Druckverstärker 10 vorgesehen werden, wird außerdem die Länge des Zylindermechanismus 16 einschließlich der Kolben 14a, 14b und der Kolbenstange 26 nicht erhöht, und der Druckverstärker 10 mit dem Schwimmmechanismus 22 kann kompakt hergestellt werden.
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Als nächstes wird ein Druckverstärker 150 gemäß einer zweiten Ausführungsform mit Bezug auf die 6 und 7 erläutert. Diejenigen Aufbauelemente, die die gleichen sind wie bei dem Druckverstärker 10 gemäß der ersten Ausführungsform werden mit gleichen Bezugszeichen versehen. Insoweit wird auf die obige Beschreibung verwiesen.
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Der Druckverstärker 150 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Druckverstärker 10 gemäß der ersten Ausführungsform dahingehend, dass sein Schwimmmechanismus 152 durch eine Kolbenstange 156 gebildet wird, die so angeschlossen ist, dass sie etwas sowohl in radialer (der Richtung des Pfeils D in 7) als auch axialer (der Richtung der Pfeile A und B) Richtung relativ zu den Kolben 154a, 154b verschoben werden kann.
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Der Schwimmmechanismus 152 weist Vertiefungen 158 auf, die sich zu Seiten der Endblöcke 24a, 24b an Endflächen der Kolben 154a, 154b öffnen. Die Vertiefungen 158 stehen in Verbindung mit Kolbenöffnungen 160, die durch die Mitten der Kolben 154a, 154b durchtreten. Verengte Schaftabschnitte 162, die an Enden der Kolbenstange 156 ausgebildet sind, sind in die Kolbenöffnungen 160 eingesetzt. Außerdem sind Stangendichtungen 164 in Ringnuten angebracht, die an inneren Umfangsflächen der Kolbenöffnungen 160 ausgebildet sind, und umgeben die äußeren Umfangsflächen der verengten Schaftabschnitte 162.
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Außerdem ist der Innendurchmesser der Kolbenöffnungen 160 so geformt, dass er etwas größer ist als der Außendurchmesser der verengten Schaftabschnitte 162, wodurch ein Spalt C3 zwischen der Kolbenöffnung 160 und dem verengten Schaftabschnitt 162 hergestellt wird. Der Spalt C3 ist senkrecht zu der axialen Richtung angeordnet.
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Außerdem sind an Enden der verengten Schaftabschnitte 162 an Enden der Kolbenstange 156 Gewindeabschnitte 166 ausgebildet. Muttern sind auf die Gewindeabschnitte 166 aufgeschraubt und in den Vertiefungen 158 der Kolben 154a, 154b aufgenommen. Die Enden der Kolbenstange 156 und der Muttern 168 stehen nicht aus den Vertiefungen 158 nach außen vor.
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Die Kolbenstange 156 ist so angeschlossen, dass die Kolbenstange 156 nur leicht in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) relativ zu den Kolben 154a, 154b verschiebbar ist. Im Einzelnen ist, wie in 7 gezeigt ist, die Länge L1 entlang der axialen Richtung der Kolbenöffnung 160 so gewählt, dass sie kürzer ist als die Länge L2, die sich von der Grenzfläche zwischen der Hauptachse 170 der Kolbenstange 156 und dem verengten Wellenabschnitt 162 zu der Endfläche der Mutter 168 erstreckt (L1 < L2). Das bedeutet, dass ein Spalt C4 mit einem festgelegten Abstand zwischen der Endfläche der Mutter 168 und der Bodenfläche der Vertiefung 158 hergestellt wird.
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Auf diese Weise werden bei der zweiten Ausführungsform, wie sie oben beschrieben wurde, in dem Fall, dass die Kolbenstange 156 relativ zu den Zylinderrohren 12a und 12b versetzt wird, die Endabschnitte der Kolbenstange 156 mit den darauf aufgeschraubten Muttern 168 über die Spalte C3 und C4 sowohl in radialer (Pfeil D) als auch axialer (Pfeile A, B) Richtungen relativ zu den Kolben 154a, 154b verschoben. Dementsprechend kann die Übertragung von Versatzlasten von der Kolbenstange 156 auf die Kolben 154a, 154b verhindert werden. Aus diesem Grunde werden die Kolben 154a, 154b, die mit der versetzten (d. h. exzentrischen) Kolbenstange 156 verbunden sind, selbst nicht exzentrisch angeordnet, und die Kolben 154a, 154b können gleichmäßig entlang der Zylinderkammern 28a, 28b der Zylinderrohre 12a, 12b verschoben werden. Da die Kolbendichtungen 34 und die Verschleißringe 36, die an den Kolben 154a, 154b angebracht sind, gleichmäßig an den Zylinderrohren 12a, 12b anliegen und keinen ungleichmäßigen Verschleiß erfahren, kann außerdem ihre Haltbarkeit verbessert werden.
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Im Vergleich zu dem Schwimmmechanismus 22, der bei dem Druckverstärker 10 gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wurde, können außerdem die Herstellungskosten und die Zahl der Montageschritte reduziert werden, da der Aufbau des Druckverstärkers 150 vereinfacht ist.
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Bei den Druckverstärkern 10, 150 gemäß den oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen erfolgte die Erläuterung anhand von Anordnungen, bei welchen die Schwimmmechanismen 22, 22 oder 152, 152 jeweils relativ zu dem Paar von Kolben 14a, 14b oder 154a, 154b vorgesehen sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anordnung beschränkt und es ist möglich, den Schwimmmechanismus auch lediglich an einer Seite vorzusehen. Da in diesem Fall lediglich ein einzelner Schwimmmechanismus vorgesehen wird, kann die Zahl der Teile weiter reduziert und dadurch der Aufbau des Druckverstärkers noch weiter vereinfacht werden.
