Die Erfindung betrifft einen Hydromotor in Axialkolbenbauweise gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a hydraulic motor in axial piston construction according to the preamble of patent claim 1.
Derartige aus dem RD-Merkblatt RD 91703/03.10 der Bosch Rexroth AG bekannte verstellbare Hydromotoren werden beispielsweise als Antrieb eines Lüfters eines Verbrennungsmotors verwendet. Der Hydromotor hat üblicher Weise eine Zylindertrommel, in der eine Vielzahl von Arbeitsräumen ausgebildet ist, die jeweils von einem Axialkolben begrenzt werden. Diese sind fußseitig an einer Schrägscheibe abgestützt, deren Schwenkwinkel zur Anpassung des Schluckvolumens mittels einer Stelleinrichtung verstellbar ist. Bei der aus dem vorgenannten Stand der Technik bekannten Lösung ermöglicht die Stelleinrichtung eine Zweipunktverstellung, um die Schrägscheibe von einem minimalen Schwenkwinkel auf einen maximalen Schwenkwinkel und in umgekehrter Richtung zu verstellen, wobei diese Verstellung stufenförmig erfolgt. Such known from the RD leaflet RD 91703 / 03.10 Bosch Rexroth AG adjustable hydraulic motors are used for example as a drive of a fan of an internal combustion engine. The hydraulic motor usually has a cylinder drum in which a plurality of working spaces is formed, each of which is delimited by an axial piston. These are supported on the base side on a swash plate, the swivel angle is adjustable to adjust the absorption volume by means of an adjusting device. In the solution known from the aforementioned prior art, the adjusting device allows a two-point adjustment in order to adjust the swash plate from a minimum swivel angle to a maximum swivel angle and in the opposite direction, this adjustment being stepped.
In der DE 10 2011 012 905 A1 sind Lüfterantriebe gezeigt, bei denen die Hydromotoren jedoch nicht gattungsgemäß in Schrägscheibenbauweise sondern in Schrägachsenbauweise ausgeführt sind.In the DE 10 2011 012 905 A1 Fan drives are shown in which the hydraulic motors are not generic but designed in swash plate design but in Schrägachsenbauweise.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen in Schrägscheibenbauweise ausgeführten Hydromotor zu schaffen, bei dem eine weitestgehend stufenlose Verstellung des Schluckvolumens ermöglicht ist. The invention has for its object to provide a running in swash plate construction hydraulic motor, in which a largely continuous adjustment of the intake volume is possible.
Diese Aufgabe wird durch einen Hydromotor mit der Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a hydraulic motor with the feature combination of claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Der erfindungsgemäße Hydromotor hat eine Zylindertrommel, in der eine Vielzahl von Kolben geführt ist, die gemeinsam mit der Zylindertrommel jeweils einen Arbeitsraum begrenzen. Die Kolben sind fußseitig an einer Schrägscheibe abgestützt, deren Schwenkwinkel zur Verstellung des Schluckvolumens mittels eines Stellzylinders einer Stelleinrichtung verstellbar ist. Der Stellzylinder hat einen Stellraum, der über ein proportional verstellbares Stellventil mit Hochdruck oder Niederdruck verbindbar ist. Dabei sind über einen Steuerkolben des Stellventils entsprechende Steuerquerschnitte zu öffnen und zu schließen. Erfindungsgemäß ist das Stellventil zusätzlich mit einem Rückschlagventil ausgeführt, über das zum Priorisieren oder Beschleunigen des Einschwenkens der Schrägscheibe der Stellraum unter Umgehung eines Steuerquerschnitts am Steuerkolben mit Hochdruck verbindbar ist, so dass die Pumpe schnell auf minimales Schluckvolumen zurückverstellbar ist. Die Schwenkposition der Schrägscheibe wird über eine Messfeder kräftemäßig auf den Steuerkolben des proportional verstellbaren Stellventils zurückgeführt, so dass sich die Stelleinrichtung in ihre Regelposition befindet, wenn die auf den Steuerkolben wirkenden Federkräfte der Steuerkraft, die den Steuerkolben verstellt, das Gleichgewicht hält. The hydraulic motor according to the invention has a cylinder drum in which a plurality of pistons is guided, which define a working space together with the cylinder drum. The pistons are supported on the base side on a swash plate whose pivot angle is adjustable for adjusting the absorption volume by means of an adjusting cylinder of an adjusting device. The actuating cylinder has a control room, which can be connected via a proportionally adjustable control valve with high pressure or low pressure. In this case, corresponding control cross sections are to be opened and closed via a control piston of the control valve. According to the invention, the control valve is additionally designed with a non-return valve via which the control chamber can be connected with high pressure to prioritize or accelerate the pivoting of the swash plate, thereby bypassing a control cross section on the control piston, so that the pump can be quickly set back to minimum displacement. The pivotal position of the swashplate is forcefully returned to the control piston of the proportionally adjustable control valve via a measuring spring, so that the actuating device is in its control position when the force acting on the control piston spring forces of the control force, which adjusts the control piston, keeps the balance.
Durch das proportional verstellbare Stellventil ist eine bedarfsgerechte Schwenkwinkel/Schluckvolumeneinstellung über eine Ansteuerelektronik des Stellventils realisierbar. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der prinzipielle Aufbau einer derartigen Stelleinrichtung auf Hydropumpen übertragbar ist.Due to the proportionally adjustable control valve is a need-based swing angle / displacement volume adjustment via a control electronics of the control valve realized. Another advantage is that the basic structure of such a control device is transferable to hydraulic pumps.
Bei einer besonders kompakt aufgebauten Lösung ist das proportional verstellbare Rückschlagventil koaxial zum proportional verstellbaren Stellventil ausgeführt. In a particularly compact design, the proportionally adjustable non-return valve is designed coaxially with the proportionally adjustable control valve.
Die Messfeder kann einerseits an einem Stellkolben des Stellzylinders und andererseits an einem Ventilkörper des Rückschlagventils abgestützt sein, der gegen den Steuerkolben vorgespannt ist und mit diesem einen Ventilsitz des Rückschlagventils bildet. Dabei ist im Stellkolben ein Steuerkanal ausgebildet, in dem beim schnellen Einschwenken der Schrägscheibe Hochdruck wirksam ist. The measuring spring can be supported on the one hand on an adjusting piston of the adjusting cylinder and on the other hand on a valve body of the check valve, which is biased against the control piston and forms with this a valve seat of the check valve. In this case, a control channel is formed in the control piston, in which the high pressure is effective during rapid pivoting of the swash plate.
Dem entsprechend hat dieser Ventilkörper eine Doppelfunktion: Zum Einen dient er zur Abstützung der Messfeder am Steuerkolben, zum Anderen wirkt er als Ventilkörper des Rückschlagventils, wobei der Steuerkolben als Ventilsitz ausgeführt und der Arbeitspunkt des Rückschlagventils nicht von der Ansteuerung des Stellventils abhängt.Accordingly, this valve body has a double function: on the one hand it serves to support the measuring spring on the control piston, on the other hand it acts as a valve body of the check valve, wherein the control piston designed as a valve seat and the operating point of the check valve does not depend on the control of the control valve.
Der Aufbau der Stelleinrichtung ist besonders kompakt, wenn der Stellkolben tassenförmig ausgebildet ist, wobei Messfeder und der Ventilkörper im Stellkolben aufgenommen bzw. geführt sind.The structure of the adjusting device is particularly compact when the actuating piston is cup-shaped, with measuring spring and the valve body are received or guided in the actuating piston.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt die Verstellung des Stellventils mittels eines Proportionalmagneten. Dieser Proportionalmagnet hat einen Stößel, der in einen Magnetraum eintaucht und dort an einem stößelseitigen Endabschnitt des Steuerkolbens anliegt, der über eine Feder in seine Anlageposition an den Stößel vorgespannt ist.In a particularly preferred embodiment, the adjustment of the control valve by means of a proportional solenoid. This proportional solenoid has a plunger which dips into a magnetic space and abuts there on a plunger-side end portion of the control piston, which is biased by a spring in its abutment position on the plunger.
Das Stellventil kann mit einem Verbindungskanal ausgeführt sein, über den der Magnetraum mit der Stellkammer verbunden ist, so dass in der Stellkammer und im Magnetraum im Wesentlichen der gleiche Steuerdruck anliegt.The control valve may be designed with a connecting channel, via which the magnetic space is connected to the adjusting chamber, so that in the adjusting chamber and in the magnetic space substantially the same control pressure is applied.
Die Messfeder des Hydromotors ist mit einer Federrate ausgebildet, die deutlich höher ist als die Messfeder bei einer vergleichbaren Hydropumpe. Vorzugsweise ist die Federrate um mehr als 20 % größer als bei einer Hydropumpe ausgelegt.The measuring spring of the hydraulic motor is designed with a spring rate that is significantly higher than the measuring spring in a comparable hydraulic pump. Preferably, the spring rate is greater than 20% greater than designed for a hydraulic pump.
Dem entsprechend wird auch der Proportionalmagnet der Stelleinrichtung etwas stärker ausgelegt, so dass der Steuerkolben stärker eingespannt ist als bei der Auslegung der Hydromaschine als Hydropumpe.Accordingly, the proportional solenoid of the actuator is designed somewhat stronger, so that the control piston is clamped stronger than in the design of the hydraulic machine as a hydraulic pump.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Stellventil mit einer Position ausgeführt, in der eine Reglerabschaltung realisiert ist. In a particularly preferred embodiment, the control valve is designed with a position in which a controller shutdown is realized.
Die Schrägscheibe wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel über eine Rückstellfeder in Richtung des maximalen Schluckvolumens beaufschlagt. The swash plate is acted upon in a preferred embodiment, a return spring in the direction of the maximum absorption volume.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to schematic drawings.
Es zeigenShow it
1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hydromotors mit elektroproportional wirkender Stelleinrichtung, 1 a sectional view of a hydraulic motor according to the invention with electroproportional acting adjusting device,
2a, 2b Schnittdarstellungen eines ersten Ausführungsbeispiels einer Stelleinrichtung des Hydromotors aus 1 mit Reglerabschaltung, 2a . 2 B Sectional views of a first embodiment of an actuating device of the hydraulic motor 1 with controller shutdown,
3a bis 3c das Stellventil aus 2 in der Position für die Reglerabschaltung in unterschiedlichen Schnittdarstellungen und ein Schaltsymbol der Stelleinrichtung, 3a to 3c the control valve off 2 in the position for the controller shutdown in different sectional views and a switching symbol of the actuator,
4a eine Teildarstellung einer Stelleinrichtung zur Verdeutlichung eines Verkippens des Ventilkörpers des Rückschlagventils, 4a a partial view of an actuating device to illustrate a tilting of the valve body of the check valve,
4b ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein derartiges Kippen konstruktiv verhindert ist und 4b an embodiment in which such tilting is structurally prevented and
5 ein Ausführungsbeispiel eines Stellventils ohne Reglerabschaltung und das entsprechende Schaltsymbol. 5 an embodiment of a control valve without controller shutdown and the corresponding switching symbol.
1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Hydromotor 1 in Axialkolbenbauweise. Dieser hat ein Gehäuse 2 und einen Gehäusedeckel 4, in denen über eine Wellenlagerung 6 eine Motorwelle 8 gelagert ist, über die beispielsweise ein Lüfterrad antreibbar ist. Die Motorwelle 8 ist drehfest mit einer Zylindertrommel 10 verbunden, in der eine Vielzahl von Kolben 12 verschiebbar geführt ist. Diese begrenzen gemeinsam mit der Zylindertrommel jeweils einen Arbeitsraum 14, der über eine mit dem Gehäuse 2 verbundene Steuerscheibe 16 je nach Drehposition der Zylindertrommel 10 mit Hochdruck oder Niederdruck verbindbar ist. Die vom jeweiligen Arbeitsraum 14 entfernten fußseitigen Endabschnitte der Kolben 12 sind kugelgelenkartig mit jeweils einem Gleitschuh 18 verbunden. Diese Gleitschuhe 18 liegen an einer Gleitfläche einer Schrägscheibe 20 an, die schwenkbar im Gehäuse 2 gelagert ist, so dass die Kolben 12 je nach Schwenkwinkel der Schrägscheibe 20 bei der Rotation der Zylindertrommel 10 einen Kolbenhub durchführen. Die Schrägscheibe 20 ist über eine Rückstellfeder 22 in Richtung ihres dargestellten maximalen Schwenkwinkels beaufschlagt. Diese Rückstellfeder 22 ist einerseits an einer Stirnwandung des Gehäuses 2 abgestützt und greift andererseits im Radialabstand zur Wellenachse an der Schrägscheibe 20 an. Die Verstellung der Schrägscheibe 20 gegen die Kraft der Rückstellfeder 22 erfolgt mittels einer Stelleinrichtung 24, die im Prinzip aus einem Stellzylinder 26 und einem Stellventil 28 besteht. Der minimale Schwenkwinkel der Schrägscheibe 20 wird über einen im Gehäuse verstellbar angeordneten Anschlag 30 begrenzt. Dem entsprechend ist der Hydromotor 1 in der dargestellten Position der Schrägscheibe 20 mit maximalem Schwenkwinkel auf das maximale Schluckvolumen eingestellt, während bei eingeschwenkter Schrägscheibe 20 (Anlage am Anschlag 30) das minimale Schluckvolumen eingestellt ist. 1 shows a longitudinal section through a hydraulic motor 1 in axial piston design. This one has a housing 2 and a housing cover 4 in which have a shaft bearing 6 a motor shaft 8th is mounted, via which, for example, a fan is driven. The motor shaft 8th is non-rotatable with a cylinder drum 10 connected, in which a variety of pistons 12 slidably guided. These limit together with the cylinder drum each a work space 14 that has one with the case 2 connected control disc 16 depending on the rotational position of the cylinder drum 10 can be connected with high pressure or low pressure. The from the respective work space 14 remote foot-side end portions of the pistons 12 are ball joint-like, each with a sliding shoe 18 connected. These shoes 18 lie on a sliding surface of a swash plate 20 on, which are pivotable in the housing 2 is stored, so that the pistons 12 depending on the swivel angle of the swashplate 20 during the rotation of the cylinder drum 10 perform a piston stroke. The swash plate 20 is via a return spring 22 acted upon in the direction of its illustrated maximum pivot angle. This return spring 22 on the one hand on an end wall of the housing 2 supported and on the other hand engages the radial distance to the shaft axis on the swash plate 20 at. The adjustment of the swash plate 20 against the force of the return spring 22 takes place by means of an adjusting device 24 which, in principle, consists of an actuating cylinder 26 and a control valve 28 consists. The minimum swivel angle of the swashplate 20 is via a housing arranged adjustable stop 30 limited. Accordingly, the hydraulic motor 1 in the illustrated position of the swash plate 20 with maximum swivel angle set to the maximum absorption volume, while with the swashplate swiveled in 20 (Plant at the stop 30 ) the minimum absorption volume is set.
In die Stelleinrichtung 24 ist ein Rückschlagventil 31 integriert, über das der Einschwenkvorgang zum schnellen Verstellen des Hydromotors 1 in Richtung minimales Schluckvolumen priorisiert ist. Das Stellventil 28 ist mittels eines Proportionalmagneten 32 proportional verstellbar ausgeführt, so dass entsprechend der Schwenkwinkel und somit auch das Schluckvolumen des Hydromotors 1 proportional zur Bestromung des Proportionalmagneten 32 verstellbar ist.In the adjusting device 24 is a check valve 31 integrated, via the Einschwenkvorgang for quick adjustment of the hydraulic motor 1 is prioritized in the direction of minimal swallowing volume. The control valve 28 is by means of a proportional magnet 32 proportionally adjustable, so that according to the swivel angle and thus the displacement of the hydraulic motor 1 proportional to the current supply of the proportional magnet 32 is adjustable.
Einzelheiten der Stelleinrichtung 24 werden anhand der 2 bis 4 erläutert. 2a zeigt einen vergrößerten Längsschnitt der Stelleinrichtung 28, wobei in der Ansicht gemäß 2a die Stelleinrichtung 28 um 180° mit Bezug zur Radialachse gedreht ist, so dass entsprechend der Proportionalmagnet 32 links angeordnet ist.Details of the adjusting device 24 be based on the 2 to 4 explained. 2a shows an enlarged longitudinal section of the adjusting device 28 , in the view according to 2a the adjusting device 28 rotated by 180 ° with respect to the radial axis, so that corresponding to the proportional magnet 32 is arranged on the left.
Wie erläutert, besteht die Stelleinrichtung 28 im Prinzip aus dem Stellzylinder 26, dem elektro-proportionalverstellbaren Stellventil 28 sowie dem Rückschlagventil 31. Die gesamte Stelleinrichtung 24 ist patronenförmig zum Einbau in eine Aufnahme 34 (1) des Gehäuses 2 ausgelegt. Der Stellzylinder 26 hat einen tassenförmigen Stellkolben 36, der axial verschiebbar in der Aufnahme 34 des Gehäuses 2 geführt ist und über eine Art Kugelgelenk 38 (1) auf die Schrägscheibe 20 wirkt. Der Stellkolben 36 begrenzt gemeinsam mit der Aufnahme 34 und einem Stellventilgehäuse 40 einen Stellraum 42, der, wie im Folgenden näher erläutert wird, über das eigentliche Stellventil 28 mit Hochdruck oder Niederdruck verbindbar ist, um durch Verschiebung des Stellkolbens 36 die Schrägscheibe 20 zu verstellen.As explained, there is the adjusting device 28 in principle from the actuating cylinder 26 , the electro-proportional control valve 28 and the check valve 31 , The entire adjusting device 24 is cartridge-shaped for installation in a receptacle 34 ( 1 ) of the housing 2 designed. The actuating cylinder 26 has a cup-shaped control piston 36 which is axially displaceable in the receptacle 34 of the housing 2 is guided and over a kind ball joint 38 ( 1 ) on the swash plate 20 acts. The adjusting piston 36 limited together with the recording 34 and a control valve housing 40 a parking space 42 , which, as will be explained in more detail below, on the actual control valve 28 with high pressure or low pressure is connectable to by displacement of the actuator piston 36 the swash plate 20 to adjust.
Das Stellventil 28 hat entsprechend einen Niederdruckanschluss T, einen Arbeitsanschluss A und einen Hochdruckanschluss P. Letzterer ist mit der Hochdruckseite des Hydromotors verbunden, während der Niederdruckanschluss T mit dem Tank in Druckmittelverbindung steht oder über ein Druckregelventil in Druckmittelverbindung bringbar ist. Der Arbeitsanschluss A oder dessen diagonaler P-Kanal ist über zwei im Folgenden noch näher erläuterte Kanäle 44, 45 mit dem Stellraum 42 verbunden, wobei in der Darstellung gemäß 2a lediglich ein Kanal 44 gestrichelt angedeutet ist. Dem entsprechend liegt der am Arbeitsanschluss A eingestellte Druck auch im Stellraum 42 an. The control valve 28 has correspondingly a low-pressure connection T, a working port A and a high-pressure port P. The latter is connected to the high-pressure side of the hydraulic motor, while the low-pressure port T is in fluid communication with the tank or can be brought into fluid communication via a pressure regulating valve. The working connection A or its diagonal P-channel is via two channels explained in more detail below 44 . 45 with the parking space 42 connected, wherein in the illustration according to 2a only one channel 44 indicated by dashed lines. Accordingly, the pressure set at the working port A is also in the control room 42 at.
Das Stellventilgehäuse 40 hat eine Ventilbohrung 46, in der ein Steuerkolben 48 in Axialrichtung verstellbar geführt ist. Dieser Steuerkolben 48 hat zwei Steuernuten 50, 52, zwischen denen ein Steuerbund stehen bleibt, der zwei Steuerkanten 54, 56 ausbildet. Die zweite Ringstirnfläche der in 2a linken Steuernut 50 bildet eine weitere Steuerkante 58 aus, über die eine Reglerabschaltung erfolgt. Die rechte Steuernut 52 bildet eine weitere Steuerkante 71 aus. Hierauf wird in der Folge noch näher eingegangen.The control valve housing 40 has a valve hole 46 in which a control piston 48 is guided adjustable in the axial direction. This spool 48 has two control grooves 50 . 52 between which a tax bond stops, the two control edges 54 . 56 formed. The second ring end face of in 2a left control groove 50 forms another control edge 58 off, via which a controller shutdown takes place. The right control groove 52 forms another control edge 71 out. This will be discussed in more detail below.
Der in 2a rechte Endabschnitt des Steuerkolbens 48 kragt in den Innenraum des Stellkolbens 36 und somit in den Stellraum 42 hinein. Dieser Endabschnitt ist mit einem Konus 60 versehen, an den dichtend ein Ventilkörper 62 anliegt. Diese Anlage wird über eine Messfeder 61 bewirkt, die einerseits am Boden des Stellkolbens 36 abgestützt ist und andererseits an einer The in 2a right end portion of the control piston 48 cantilevers into the interior of the actuating piston 36 and thus in the parking space 42 into it. This end section is with a cone 60 provided to the sealing a valve body 62 is applied. This system is powered by a measuring spring 61 causes, on the one hand at the bottom of the actuating piston 36 supported on one hand and on the other
Ringschulter des Ventilkörpers 62 angreift. In dieser Anlageposition taucht der Konus 60 in eine konifizierte Ausnehmung des Ventilkörpers 62 ein, die einen Ventilsitz 64 des Rückschlagventils 31 bildet. Der Steuerkolben 48 ist mit einer Bohrung 66 ausgebildet, die einerseits im Bereich des Ventilsitzes 64 und andererseits über einen Radialbohrungsabschnitt im Boden der in 2a linken Steuernut 50 mündet und somit einer Steuerölverbindung zum T-Anschluss oder dessen T-Kanal bildet.Ring shoulder of the valve body 62 attacks. In this investment position, the cone emerges 60 in a tapered recess of the valve body 62 one, the one valve seat 64 the check valve 31 forms. The control piston 48 is with a hole 66 formed, on the one hand in the region of the valve seat 64 and on the other hand via a radial bore portion in the bottom of in 2a left control groove 50 opens and thus forms a control oil connection to the T-port or its T-channel.
Gemäß 2a ist der Proportionalmagnet 32 stirnseitig an das Stellventilgehäuse 40 angesetzt, wobei ein Stößel 68 stirnseitig in Anlage an dem in 2a linken Endabschnitt des Steuerkolbens 48 steht, so dass entsprechend der Bestromung des Proportionalmagneten 32 der Steuerkolben 48 über den Stößel 68 verstellbar ist. Der Steuerkolben 48 ist über die Messfeder 61 und ab Regelbeginn durch eine stirnseitig an einer Gehäuseschulter abgestützte Feder 70 in seine Anlageposition gegen den Stößel 68 vorgespannt, wobei diese Feder 70 an einer Federanlage 72 des Steuerkolbens 48 angreift. According to 2a is the proportional magnet 32 frontally to the control valve housing 40 set, with a pestle 68 frontally in contact with the in 2a left end portion of the control piston 48 stands, so that according to the energization of the proportional magnet 32 the control piston 48 over the pestle 68 is adjustable. The control piston 48 is over the measuring spring 61 and from the beginning of the rule by a frontally supported on a housing shoulder spring 70 in its position against the plunger 68 biased, this spring 70 on a spring system 72 of the control piston 48 attacks.
In der in 2a dargestellten Relativposition befindet sich der Steuerkolben 48 in seiner Regelposition, die sich einstellt, wenn Kräftegleichgewicht herrscht zwischen der vom Proportionalmagnet 82 aufgebrachten Stellkraft und der aus der Verstellung der Schrägscheibe 20 resultierenden Gegenkraft der Messfeder 61.In the in 2a shown relative position is the control piston 48 in its control position, which occurs when force equilibrium prevails between that of the proportional solenoid 82 applied force and the adjustment of the swash plate 20 resulting counterforce of the measuring spring 61 ,
Die drei Anschlüsse T, A, P sind jeweils über Radialkanäle des Stellventilgehäuses 40 ausgebildet, wobei der Arbeitsanschluss A durch zwei sich kreuzende Radialkanäle gebildet ist, von denen einer senkrecht zur Zeichenebene in 2a verläuft (siehe auch 3c). In der dargestellten Regelposition stehen die beiden mittigen Steuerkanten 54, 56 in null Überdeckung mit den Radialbohrungen des Arbeitsanschlusses A, so dass eine Steuerölverbindung zum Niederdruckanschluss T oder zum Hochdruckanschluss P abgesperrt ist. Prinzipiell kann jedoch auch eine positive oder negative Überdeckung in der Regelposition gewählt werden. The three connections T, A, P are each via radial channels of the control valve housing 40 formed, wherein the working port A is formed by two intersecting radial channels, one of which perpendicular to the plane in 2a runs (see also 3c ). In the illustrated control position are the two central control edges 54 . 56 in zero overlap with the radial bores of the working port A, so that a control oil connection to the low pressure port T or to the high pressure port P is shut off. In principle, however, a positive or negative overlap in the control position can be selected.
In der dargestellten Regelposition wirkt der Druck am Arbeitsanschluss A über den Kanal 44 und den weiteren nicht dargestellten Kanal 45 (siehe 3c) auch im Stellraum 42. Im Bereich des Ventilsitzes 64 wirkt in dieser Position der Niederdruck, der über die Innenbohrung 66 und die Steuernut 50 abgegriffen wird. In the illustrated control position, the pressure at the working port A acts on the channel 44 and the other not shown channel 45 (please refer 3c ) also in the parking space 42 , In the area of the valve seat 64 In this position, the low pressure acts via the inner bore 66 and the control groove 50 is tapped.
Die Feder 70 ist in einem Magnetraum 74 angeordnet, der über einen in 2b sichtbaren Verbindungskanal 76 mit dem Stellraum 42 verbunden ist, so dass in beiden Räumen 74, 42 der gleiche Steuerdruck anliegt. Diese 2b zeigt einen Schnitt durch die Stelleinrichtung 28, dessen Schnittebene gegenüber derjenigen in 2a um 45° versetzt ist, d. h., schräg zur Zeichenebene in 2a verläuft. The feather 70 is in a magnet room 74 arranged, which has a in 2 B visible connection channel 76 with the parking space 42 connected, so in both rooms 74 . 42 the same control pressure is applied. These 2 B shows a section through the actuator 28 whose sectional plane is opposite to that in 2a offset by 45 °, ie, obliquely to the plane in 2a runs.
In der Darstellung gemäß den 3a bis 3c öffnet die Steuerkante 58 der Steuernut 50 bei unbestromtem Proportionalmagnet 32 die Steuerölverbindung zwischen dem Niederdruckanschluss und dem Magnetraum 74, so dass in diesem der Niederdruck anliegt. Dieser wird über den Verbindungskanal 76 auch in den Stellraum 42 gemeldet – das Stellventil befindet sich im Modus „Reglerabschaltung“. Dabei ist die Steuerölverbindung zwischen dem Arbeitsanschluss A und dem Hochdruckanschluss P gesperrt. Zur Verdeutlichung ist in den 3a bis 3c die Stelleinrichtung 24 in dieser Position „Reglerabschaltung“ in drei unterschiedlichen Schnitten dargestellt. 3a zeigt dabei einen der 2a entsprechenden Schnitt. Die Darstellung gemäß 3b entspricht derjenigen gemäß 2b, d.h., die Schnittebene verläuft um etwa 45° versetzt zu derjenigen in 3a. 3c zeigt schließlich einen Schnittverlauf, der um 90° gegenüber demjenigen in den 3a, 2a versetzt ist, d. h., diese Schnittebene verläuft senkrecht zur Zeichenebene in den letztgenannten Darstellungen.In the illustration according to the 3a to 3c opens the control edge 58 the tax groove 50 with no-current proportional magnet 32 the control oil connection between the low pressure port and the magnetic space 74 , so that in this low pressure is applied. This is via the connection channel 76 also in the parking space 42 Reported - the control valve is in "controller shutdown" mode. The control oil connection between the working port A and the high-pressure port P is blocked. For clarification is in the 3a to 3c the adjusting device 24 in this position "controller shutdown" shown in three different sections. 3a shows one of the 2a appropriate cut. The representation according to 3b corresponds to that according to 2 B that is, the cutting plane is offset by about 45 ° to that in 3a , 3c finally shows a cutting path that is 90 ° relative to the one in the 3a . 2a is offset, ie, this section plane is perpendicular to the plane in the latter representations.
Der Darstellung in 3a entnimmt man, dass in der Position „Reglerabschaltung“ die Steuerkante 58 des Steuerkolbens 48 die Steuerölverbindung zwischen dem Magnetraum 74 und dem mit dem Niederdruckanschluss T verbundenen Niederdruckkanal aufgesteuert hat. Die Steuerölverbindung zwischen den Anschlüssen A, P ist über die außen liegende Steuerkante 78 der Steuernut 52 gesperrt. Im Schnitt gemäß 3b sieht man den Verbindungskanal 76, über den – wie bereits erläutert – der Magnetraum 74 mit dem Stellraum 42 verbunden ist.The representation in 3a If you remove that in the position "controller shutdown" the control edge 58 of the control piston 48 the control oil connection between the magnetic space 74 and has opened the connected to the low pressure port T low pressure channel. The control oil connection between the ports A, P is via the outer control edge 78 the tax groove 52 blocked. On average according to 3b you can see the connection channel 76 , over which - as already explained - the magnetic space 74 with the parking space 42 connected is.
Im Schnitt gemäß 3c sieht man die beiden eingangs genannten Kanäle 44, 45, über die der Stellraum 42 mit dem Arbeitsanschluss A, genauer gesagt mit den beiden sich kreuzenden radialen A-Kanälen verbunden ist. Dem entsprechend liegt auch am Arbeitsanschluss A in der Position „Reglerabschaltung“ der Niederdruck an.On average according to 3c you can see the two channels mentioned above 44 . 45 over which the parking space 42 is connected to the working port A, more precisely to the two intersecting radial A-channels. Accordingly, the low pressure is also present at the working connection A in the position "controller shut-off".
In der Reglerabschaltung schwenkt die Pumpe beispielsweise bei einem Steuersignalverlust auf den maximalen Schwenkwinkel aus.In the controller shutdown, for example, the pump swings to the maximum swing angle when control signal is lost.
Beispielsweise in dem Fall, in dem der vorbeschrieben EP-Regelung eine Druckregelung überlagert ist, erfolgt die Verschaltung derart, dass der hier nicht gezeigte Druckregler Priorität gegenüber der elektro-proportionalen Verstellung hat. Bei Ansprechen des Druckreglers kann dann der Tankanschluss T über den Druckregler mit Hochdruck oder Lastdruck verbunden werden, so dass entsprechend auch im Wesentlichen unabhängig von der Position des Steuerkolbens 48 im Stellraum 42 ein Druck aufgebaut werden kann und die Pumpe zurückschwenkt. In diesem Fall wird das beschriebene Rückschlagventil 31 wirksam. Wie erläutert, wird über die Innenbohrung 66 des Steuerkolbens 48 der Druck im Tankkanal abgegriffen und wirkt somit in Öffnungsrichtung auf den Ventilkörper 62. Im Stellraum 42 liegt bei Aktivierung der Druckregelung noch ein vergleichsweise geringer Stelldruck (Schrägscheibe 20 verschwenkt) an, so dass der Ventilkörper 62 aufgrund der Druckdifferenz abhebt und Steueröl vom Tankkanal über die Innenbohrung 66 und das geöffnete Rückschlagventil 31 in den Stellraum 42 strömt, so dass in diesem der Stelldruck erhöht wird und entsprechend die Schrägscheibe 20 einschwenkt und somit diese Einschwenkbewegung priorisiert ist. Bei sogenannten DRS-Ventilen kann dieser Hochdruck einem vergleichsweise hohen Steuerdruck, einem Lastdruck oder dergleichen entsprechen. For example, in the case in which the above-described EP control is superimposed pressure control, the interconnection is such that the pressure regulator, not shown here has priority over the electro-proportional adjustment. When the pressure regulator responds, the tank connection T can then be connected with high pressure or load pressure via the pressure regulator, so that correspondingly also essentially independent of the position of the control piston 48 in the control room 42 a pressure can be built up and the pump swivels back. In this case, the described check valve 31 effective. As explained, is about the inner bore 66 of the control piston 48 the pressure in the tank channel tapped and thus acts in the opening direction on the valve body 62 , In the control room 42 If activation of the pressure control is still a comparatively low setting pressure (swash plate 20 pivoted), so that the valve body 62 due to the pressure differential lifts off and control oil from the tank channel through the inner bore 66 and the open check valve 31 in the parking space 42 flows, so that in this the signal pressure is increased and accordingly the swash plate 20 einschwenkt and thus this Einschwenkbewegung is prioritized. In so-called DRS valves, this high pressure can correspond to a comparatively high control pressure, a load pressure or the like.
Bei geöffnetem Rückschlagventil 31 wird somit der Stellraum unter Umgehung der von den Steuerkanten 52, 56 aufgesteuerten Querschnitte mit einem Steuerdruck beaufschlagt.With the check valve open 31 Thus, the parking space, bypassing that of the control edges 52 . 56 controlled cross sections acted upon by a control pressure.
Zur Verdeutlichung ist das Schaltsymbol der zuvor beschriebenen Stelleinrichtung 24 mit Reglerabschaltung in 3 unten eingezeichnet. Gemäß den vorstehenden Erläuterungen ist die Stelleinrichtung über die Rückstellfeder 22 und die Messfeder 61 in die dargestellte Grundposition vorgespannt, die der Position „Reglerabschaltung“ entspricht. Durch Bestromen des Proportionalmagneten 32 kann dann in den Positionen A mit Hochdruck und bei weiterer Verschiebung in die Positionen b mit Niederdruck verbunden werden, so dass Steueröl zu- bzw. abgeführt wird, um den Schwenkwinkel einzustellen. Bei Kräftegleichgewicht stellt sich die in 2a dargestellte Regelposition ein. Gemäß dem Schaltbild nach 3 scheint sich die Feder 70 im Stellraum 42 zu befinden. Sie ist jedoch außerhalb des Stellraums wie aus den 3a bis 3c ersichtlich angeordnet.For clarity, the switching symbol of the adjusting device described above 24 with controller shutdown in 3 shown below. As explained above, the actuator is via the return spring 22 and the measuring spring 61 biased to the illustrated home position, which corresponds to the position "controller shutdown". By energizing the proportional magnet 32 can then be connected in the positions A with high pressure and with further displacement in the positions b with low pressure, so that control oil is added or removed to adjust the pivoting angle. At equilibrium of forces, the in 2a shown control position. According to the diagram after 3 the spring seems to be 70 in the control room 42 to be located. However, it is outside the control room like out of the 3a to 3c clearly arranged.
Über die überlagerte Druckregelung kann am Tankanschluss T ein Druck wirksam werden, der dann über die Innenbohrung 68 auf das Rückschlagventil 31 wirkt, so dass der Ventilkörper 62 abhebt und Steueröl direkt, bei Umgehung der Steuerquerschnitte des Stellventils 28 in den Stellraum 42 einschwenken kann.Via the superimposed pressure control, a pressure can be effective at the tank connection T, which then passes through the inner bore 68 on the check valve 31 acts, leaving the valve body 62 lifts and control oil directly, bypassing the control cross sections of the control valve 28 in the parking space 42 can swing in.
4a zeigt ein Problem, das bei derartigen Stelleinrichtung 24 mit Rückschlagventil 31 auftreten kann. Stark vereinfacht dargestellt ist hier ein Teil der Stelleinrichtung 24 mit dem Steuerkolben 48, dem Ventilkörper 62 und dem Stellkolben 36, der über das Kugelgelenk 38 mit der Schrägscheibe 20 in Wirkverbindung steht. Wie erläutert, dient der Ventilkörper 62 des Rückschlagventils 31 auch als Federteller für die Messfeder 61. Wie in 4a dargestellt, kann es bei ungünstigen Betriebsbedingungen (Schwenkwinkel, Position des Steuerkolbens etc.) dazu kommen, dass der Ventilkörper 62 (mit anderen Worten gesagt, der Federteller der Messfeder 61) kippt. Dieses Kippen kann zu einer Beschädigung von Elementen der Stelleinrichtung 24, insbesondere des Stellkolbens 36, des Ventilkörpers 62 und/oder des Steuerkolbens 48 führen. Derartige kurze Federteller werden beispielsweise bei Axialkolbenpumpen eingesetzt, wie sie in der Druckschrift DE 199 49 169 beschrieben sind. 4a shows a problem with such actuator 24 with check valve 31 can occur. Simplified shown here is a part of the actuator 24 with the control piston 48 , the valve body 62 and the actuator piston 36 that's about the ball joint 38 with the swash plate 20 is in active connection. As explained, the valve body serves 62 the check valve 31 also as a spring plate for the measuring spring 61 , As in 4a shown, it may happen in unfavorable operating conditions (tilt angle, position of the control piston, etc.) that the valve body 62 (in other words, the spring plate of the measuring spring 61 ) tilts. This tilting can damage elements of the actuator 24 , in particular of the actuating piston 36 , the valve body 62 and / or the control piston 48 to lead. Such short spring plates are used for example in axial piston pumps, as described in the document DE 199 49 169 are described.
Gegenüber dieser bekannten Konstruktion wird der Ventilkörper 62 (siehe 4b) in deutlich größer Axiallänge ausgeführt, wobei auch das Kolbenhemd des Stellkolbens 36 verlängert wird, um ein derartiges Kippen bei allen Schaltpositionen zuverlässig zu verhindern. Opposite this known construction of the valve body 62 (please refer 4b ) executed in a significantly greater axial length, wherein the piston skirt of the actuating piston 36 is extended to reliably prevent such tilting at all switching positions.
Dazu trägt ebenfalls bei, dass der Außendurchmesser des Ventilkörpers 62 und der Innendurchmesser des Stellkolbens 36 im Hinblick auf eine optimale Führung und Kippsicherheit angepasst sind.This also contributes to the fact that the outer diameter of the valve body 62 and the inner diameter of the actuator piston 36 are adapted with regard to optimum guidance and tilting safety.
5 zeigt eine Variante des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels ohne Reglerabschaltung. Der Grundaufbau entspricht dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, wobei im Prinzip lediglich die Steuerkante 58 nicht die Funktion hat eine Steuerölverbindung zwischen dem Tankkanal und dem Magnetraum 74 aufzusteuern. Demgemäß ist die Steuernut 50 kürzer als beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ausgeführt. Dargestellt ist die Stelleinrichtung 24 wiederum in der Regelposition des Stellkolbens 36, in der die Steuerkanten 54, 56 die Steuerölverbindung des A-Kanals zum T-Kanal bzw. zum P-Kanal steuern. Das Schaltbild ist wiederum in 5 unten eingezeichnet. Gemäß diesem Schaltbild scheint sich die Feder 70 wiederum im Stellraum 42 zu befinden. Sie ist jedoch außerhalb des Stellraums wie aus den 3a bis 3c ersichtlich angeordnet. Bei unbestromtem Proportionalmagnet 32 befindet sich das Stellventil 28 in seiner dargestellten Grundposition, in der die Steuerölverbindung zwischen dem Arbeitsanschluss A und dem Hochdruckanschluss P aufgesteuert ist, so dass im Stellraum 42 der Hochdruck wirksam ist – die Schrägscheibe 20 schwenkt ein. Bei Bestromen des Proportionalmagneten 32 wird der Stellraum 42 mit dem Niederdruckanschluss T verbunden, so dass entsprechend die Pumpe ausschwenkt. 5 shows a variant of the above embodiment without controller shutdown. The basic structure corresponds to the embodiment described above, wherein in principle only the control edge 58 not the function has a control oil connection between the tank channel and the magnetic space 74 aufzusteuern. Accordingly, the cam is 50 shorter than in the embodiment described above. Shown is the adjusting device 24 again in the control position of the actuating piston 36 in which the control edges 54 . 56 control the control oil connection of the A-channel to the T-channel or to the P-channel. The schematic is again in 5 shown below. According to this diagram, the spring seems 70 again in the control room 42 to be located. However, it is outside the control room like out of the 3a to 3c clearly arranged. With de-energized proportional magnet 32 is the control valve 28 in its illustrated basic position, in which the control oil connection between the working port A and the high pressure port P is turned on, so that in the control room 42 the high pressure is effective - the swash plate 20 pans. When energizing the proportional magnet 32 becomes the control room 42 connected to the low pressure port T, so that correspondingly swings the pump.
Die vorbeschriebenen Konstruktionen lassen sich im Prinzip sowohl bei Hydromotoren als auch bei Hydropumpen einsetzen, wobei lediglich geringfügige Anpassungen erforderlich sind. So wird der Arbeitspunkt bei den erfindungsgemäßen Hydromotoren so gewählt, dass ein größerer Öffnungsquerschnitt zum Ausschwenken der Schrägscheibe 20 des Hydromotors 1 bereitgestellt wird. Durch diese Verschiebung des Arbeitspunktes ist es möglich, einen Magneten mit einem kürzeren Hub und damit einhergehend einer größeren Kraft zu verwenden, ohne die Schwenkzeit zur verschlechtern. Zum Ausgleich dieser Arbeitspunktverschiebung kann dann die Steifigkeit der Rückstellfeder 22 entsprechend erhöht werden. Die beschriebene Reglerabschaltung ist sowohl bei Pumpen als auch bei Motoren wirksam. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass der Verbindungskanal 76 zur Verbindung des Magnetraums 74 und des Stellraums 42 sowie die beiden Kanäle 44, 45 in das Stellventilgehäuse 40 hinein verlegt sind.The above-described constructions can be used in principle both in hydraulic motors and hydraulic pumps, with only minor adjustments are required. Thus, the operating point in the hydraulic motors according to the invention is chosen so that a larger opening cross-section for swinging the swash plate 20 the hydraulic motor 1 provided. By this displacement of the operating point, it is possible to use a magnet with a shorter stroke and, concomitantly, a larger force, without worsening the slewing time. To compensate for this shift point can then the stiffness of the return spring 22 be increased accordingly. The described controller shutdown is effective both for pumps and motors. Another advantage of the solution according to the invention is that the connecting channel 76 for connecting the magnetic space 74 and the control room 42 as well as the two channels 44 . 45 in the control valve housing 40 are moved into.
Ein weiterer Unterschied beim Einsatz der erfindungsgemäßen Konstruktion bei einer Hydropumpe zur Verwendung bei einem Hydromotor besteht darin, dass die Messfeder 61 bei einer Hydropumpe mit einer etwas geringeren Federrate ausgeführt ist. Ist beispielsweise bei einem Hydromotor eine Federkraft von etwa 40N erforderlich, so würde man die Messfeder 61 bei der Anwendung als Hydropumpe auf etwa 30N einstellen. Eine entsprechende Anpassung sollte dann auch beim Proportionalmagneten erfolgen. Prinzipiell erfolgt somit im Motorbetrieb eine stärkere Einspannung des Steuerkolbens 48 durch den etwas stärkeren Proportionalmagneten 32 und die stärkere Messfeder 61. Diese Änderung ist prinzipiell auch bei einer Hydropumpe mit Vorteil einsetzbar.Another difference in the use of the construction according to the invention in a hydraulic pump for use in a hydraulic motor is that the measuring spring 61 is performed in a hydraulic pump with a slightly lower spring rate. If, for example, a hydromotor requires a spring force of about 40N, then one would use the measuring spring 61 when used as a hydraulic pump set to about 30N. A corresponding adjustment should then also take place in the case of the proportional magnet. In principle, a stronger clamping of the control piston thus takes place during engine operation 48 through the slightly stronger proportional magnet 32 and the stronger measuring spring 61 , This change can in principle also be used with advantage in a hydraulic pump.
Im Prinzip kann das Stellventil als Anbauventil zum externen Anbau oder aber, wie in der zuvor beschriebenen Weise als Cartridge-Ventil ausgeführt sein. In principle, the control valve can be designed as an attachment valve for external attachment or, as in the manner described above, as a cartridge valve.
Selbstverständlich ist es möglich, mittels einer übergeordneten Steuerung auch das Drehmoment oder den Druck des Motors über die oben beschriebene Regelung des Schwenkwinkels der Schrägscheibe elektronisch zu regeln, sofern diese Größen systemseitig erfasst und ausgewertet werden. Of course, it is possible to electronically control the torque or the pressure of the motor via the above-described control of the swivel angle of the swash plate by means of a higher-level control, provided that these variables are detected and evaluated on the system side.
Offenbart ist ein Hydromotor in Axialkolbenbauweise, bei dem ein Schwenkwinkel einer Schrägscheibe elektro-proportional verstellbar ist. Disclosed is a hydraulic motor in axial piston design, in which a pivot angle of a swash plate is electro-proportionally adjustable.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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Hydromotor hydraulic motor
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22
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Gehäuse casing
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44
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Deckel cover
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66
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Wellenlagerung shaft bearing
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88th
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Motorwelle motor shaft
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1010
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Zylindertrommel cylinder drum
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1212
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Kolben piston
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1414
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Arbeitsraum working space
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1616
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Steuerscheibe control disc
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1818
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Gleitschuh shoe
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2020
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Schrägscheibe swash plate
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2222
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Rückstellfeder Return spring
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2424
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Stelleinrichtung setting device
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2626
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Stellzylinder actuating cylinder
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2828
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Stellventil Control valve
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3030
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Anschlag attack
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3131
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Rückschlagventil check valve
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3232
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Proportionalmagnet proportional solenoid
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3434
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Aufnahme admission
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3636
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Stellkolben actuating piston
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3838
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Kugelgelenk ball joint
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4040
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Stellventilgehäuse Control valve housing
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4242
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Stellraum parking space
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4444
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Kanal channel
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4545
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Kanal channel
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4646
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Ventilbohrung valve bore
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4848
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Steuerkolben spool
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5050
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Steuernut control groove
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5252
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Steuernut control groove
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5454
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Steuerkante control edge
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5656
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Steuerkante control edge
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5858
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Steuerkante control edge
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6060
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Konus cone
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6161
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Messfeder measuring spring
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62 62
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Ventilkörper valve body
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6464
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Ventilsitz valve seat
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6666
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Innenbohrung internal bore
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6868
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Stößel tappet
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7070
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Feder feather
-
7272
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Federanlage suspension system
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7474
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Magnetraum magnetic space
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7676
-
Verbindungskanal connecting channel
-
7878
-
Steuerkante control edge
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 102011012905 A1 [0003] DE 102011012905 A1 [0003]
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DE 19949169 [0047] DE 19949169 [0047]
