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Die Erfindung betrifft eine Ventileinheit zur Kontrolle eines Fluides, insbesondere einer Hydraulikflüssigkeit, mit wenigstens einem ersten Aktor, insbesondere einer ersten elektro-magnetischen Spule, zum Betätigen und/oder Verstellen eines ersten Stellelementes eines ersten Vorsteuerventils in Richtung einer ersten Stellachse und einem zweiten Aktor, insbesondere einer zweiten elektro-magnetischen Spule, zum Betätigen und/oder Verstellen eines zweiten Stellelementes eines zweiten Vorsteuerventils in Richtung einer zweiten Stellachse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Ventile sind Komponenten zur Steuer- bzw. Regelung des Energieflusses in hydraulischen oder pneumatischen Systemen. Sie beeinflussen die Strömungsrichtung, den Druck oder den Volumenstrom des Fluides, d.h. der Hydraulikflüssigkeit oder des Druckgases bzw. der Druckluft. Ventile können als Einschraubventilpatrone, Plattenventile oder Aufbauventile ausgeführt und mit einem Magnet angesteuert werden. Für die Betätigung bzw. für den Schaltvorgang wird meistens einer Spule ein elektromagnetisches Feld erzeugt. Dieses Feld verschiebt den Magnetanker, der mittels geeigneten Verbindungselementen eine axiale Verschiebung/Verstellung des Ventilkolbens/-schiebers bewirkt.
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Es werden bereits sog. Doppelkolbenventile bzw. Doppelschieberventile eingesetzt, die als eine Baueinheit zwei, insb. mittels je einer Spule bzw. einem Aktor steuerbare bzw. regelbare Ventile bzw. sog. Kolben/Schieber/Stellelement umfassen. Solche Anordnungen haben gegenüber Einzelspulenanordnungen mehrere Vorteile, da die Positionen der beiden Spulen/Aktoren und somit der beiden Steuerventile einzeln gesteuert werden können. Hierbei kann jedes der beiden Ventile bzw. jeder der beiden Kolben/Stellelemente u.a. die Drücke und/oder Volumenströme getrennt in den Arbeitsleitungsanschlüssen A oder B steuern/kontrollieren und dies jeweils unabhängig voneinander.
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Diese sog. „Doppelkolbenventile“ werden in Fachkreisen auch als sog. „getrennte Steuerkanten Regelung“ bezeichnet und ermöglichen eine unabhängige Zu- und Abflussregelung beispielsweise der zu steuernden Apparatur/Maschine wie z.B. eine Kolben-Zylindereinheit, linearer oder rotatorischer Hydraulikmotor oder dergleichen. Im Vergleich hierzu sind in konventionellen Ventilen die Steuerkanten des Kolbens/Schiebers starr mit einander verbunden und können nicht separat bzw. unabhängig voneinander geregelt werden.
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Durch die Trennung der Steuerkanten können mit einem sog. „Doppelkolbenventil“ verschiedenste herkömmliche Ventil- und Kolbenarten ersetzt werden, was eine Reduktion der Variantenvielfalt ermöglicht. Die getrennte Steuerkantenregelung vereint gerade auch bei einer schnellen Stellzeit des Kolbens/Schiebers/Stellelementes verschiedene Regelungsmöglichkeiten wie v.a. Druck-, Strom- und/oder Lageregelung.
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Durch die gezielte Regelung des zu- und/oder abfließenden Fluids bzw. Ölstroms kann auf die Einsatzbedingung beispielsweise bei Fahrzeugen wie im Baggerbereich etc. bei der Zylinderbewegung gezielt z.B. je nach Last bzw. Füllung der Bagger-Schaufel etc. eingegangen werden. Dies reduziert u.a. Energieverluste durch unnötiges Regeln des Zuflusses oder Abflusses. Wenn z.B. nur einer davon geregelt werden muss, kann das andere Ventil bzw. die andere Steuerkante beispielsweise komplett geöffnet und somit Druck- bzw. Strömungsverluste an dieser „anderen“ Steuerkante reduziert bzw. minimiert werden. Diese Regelungsmöglichkeit spart Energie und somit z.B. auch Treibstoff im Fahrzeug sowie Abgasbelastungen ein.
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Darüber hinaus sind zum Beispiel aus der
EP 2 456 985 B1 oder der
WO 2011/009 705 A1 Ventileinheiten bekannt geworden, wobei den beiden Ventilen bzw. Kolben/Schieber zusätzlich jeweils ein sog. „Pilotventil“ vorgeschaltet wird. Das bedeutet, dass ein Vorsteuerventil jeweils ein diesem zugeordnetes Hauptventil hydraulisch bzw. pneumatisch betätigt bzw. den jeweiligen Hauptkolben/-schieber axial verstellt.
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Der Nachteil an diesen Systemen ist beispielsweise, dass diese durch die Vorsteuerung groß aufbaut werden. Dazu kommt dass, wenn eine Mengenregelung gewünscht ist, der Hauptkolben proportional gesteuert werden muss. Dabei wird über das Vorsteuerventil gezielt Fluid/Öl in eine Kammer des Hauptkolbens eingebracht, bis dieser sich in der richtigen Position befindet, danach wird das Vorsteuerventil wieder geschlossen. Die Regelung des Hauptkolbens ist sehr komplex, denn das Fluid/Öl besitzt verschiedene Fließcharakteristiken, je nach Temperatur und Druck. Dies macht eine Regelung des Hauptkolbens äußerst komplex. Ein Nachteil hierbei ist, dass die Verbraucher durch den maximal möglichen Volumenstrom des notwendigen Reduzierventils begrenzt sind und ein Klemmen durch Verschmutzung des Reduzierventils ebenfalls eine Gefahr darstellt.
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Aufgabe und Vorteile der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Ventileinheit der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die die Nachteile des Stands der Technik wenigstens teilweise vermeidet, insbesondere platzsparender ausgeführt und/oder eine besonders energiesparende Regelung realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Ventileinheit der einleitend genannten Art, durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
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Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Ventileinheit dadurch aus, dass die erste Stellachse des ersten Vorsteuerventils und die zweite Stellachse des zweiten Vorsteuerventils im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
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Mit dieser Maßnahme wird erreicht, dass die Ventileinheit kompakter bzw. platzsparender ausgeführt werden kann und zudem verbesserte Strömungsverhältnisse zwischen Vorsteuerventil bzw. Pilotventil und Hauptventil realisierbar sind. Letzteres führt zu einer verbesserten Regelung bzw. schnelleren und/oder energiesparenderen Betriebsweise.
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Beim Stand der Technik gemäß der
EP 2 456 985 B1 sind dagegen die beiden Vorsteuerventile bzw. Pilotventile in Richtung deren Stellachsen nebeneinander angeordnet, das hießt, dass die beiden Stellachsen der beiden Vorsteuerventile bzw. Pilotventile koaxial zueinander angeordnet sind. Dementsprechend „lang“ bzw. „breit“ ist die bekannte Ventileinheit aufgebaut, was vergleichsweise viel Platz bzw. Bauraum beansprucht.
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Zudem sind bei diesem Stand der Technik die beiden Hauptventile bzw. deren Stellachsen quer bzw. senkrecht zu den Vorsteuerventilen bzw. Pilotventilen, d.h. zu deren Stellachsen, angeordnet. Auch diese Queranordnung der Vorsteuerventile bzw. Pilotventile in Bezug zu den Hauptventilen benötigt relativ viel Bauraum und die Fluidleitung zwischen dem jeweiligen Vorsteuerventil bzw. Pilotventil und dem zugehörigen Hauptventil entsprechend lang und strömungstechnisch komplex/aufwendig.
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Dagegen kann gemäß der vorliegenden Erfindung durch die parallele Anordnung der beiden Stellachsen der beiden Vorsteuerventile bzw. Pilotventile, d.h. der ersten und der zweiten Stellachse, eine vorteilhaft kompakte Anordnung der des jeweiligen Vorsteuerventils bzw. Pilotventils zum zugehörigen Hauptventil verwirklicht werden. So können sowohl Bauraum bzw. Platz minimiert und zudem die Strömungsverhältnisse von/zu bzw. zwischen Vorsteuerventil bzw. Pilotventile zu zugehörigem Hauptventil optimiert und damit strömungstechnisch verbessert werden. Folglich können sowohl die Schnelligkeit als auch die Energieverhältnisse bzw. Energieverluste der erfindungsgemäßen Ventileinheit verbessert/optimiert werden.
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Beispielsweise können die Vorsteuerventile bzw. Pilotventile im Wesentlichen parallel zu den jeweiligen Hauptventilen angeordnet werden. Entsprechend verkürzt können Zuflussleitung und Abflussleitung zwischen dem Vorsteuerventil bzw. Pilotventil und dem jeweiligen bzw. zugeordneten Hauptventil werden. Dies verbessert u.a. das Ansprechverhalten bzw. die Schaltzeiten. So ist nämlich durch die Queranordnung der Stellachse des Vorsteuerventiles in Bezug zur Stellachse des Hauptventils wie beim o.g. Stand der Technik immer eine der beiden Leitungen zwischen den zugeordneten Ventilen vergleichsweise lang.
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Vorteilhafterweise ist die erste Stellachse des ersten Vorsteuerventils zugleich die dritte Stellachse des ersten Hauptventils, wobei das erste Stellelement des ersten Vorsteuerventils und das dritte Stellelement des ersten Hauptventils koaxial zueinander angeordnet sind. Mit dieser vorteilhaften koaxialen Anordnung der beiden zugeordneten Ventile, d.h. Vorsteuerventil bzw. Pilotventil und Hauptventil, bzw. deren Stellelemente werden die Fluidleitungen bzw. Fluidverbindungen zwischen den beiden Ventilen minimiert. Dementsprechend platzsparend bzw. klein dimensionierbar ist dies realisierbar. Auch ergeben sich kurze bzw. schnelle Schaltzeiten/Regelungsstrecken, was von großem Vorteil ist.
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Vorzugsweise ist (auch) die zweite Stellachse des zweiten Vorsteuerventils zugleich die vierte Stellachse des zweiten Hauptventils, wobei das zweite Stellelement des zweiten Vorsteuerventils und das vierte Stellelement des zweiten Hauptventils koaxial zueinander angeordnet sind. Demzufolge ist nicht nur das erste Ventilpaar, d.h. erstes Vorsteuerventil bzw. Pilotventil und zugehöriges erstes Hauptventil, sondern auch das zweite Ventilpaar, d.h. zweite Vorsteuerventil bzw. Pilotventil und zugehöriges zweites Hauptventil, platzsparend bzw. klein dimensionierbar. Auch hierbei werden die Fluidleitungen bzw. Fluidverbindungen zwischen den beiden Ventilen bzw. des Ventilpaares minimiert, so dass sich auch hier kurze bzw. schnelle Schaltzeiten/Regelungsstrecken ergeben. Dementsprechend kompakt und platzsparend ist die erfindungsgemäße Ventileinheit umzusetzen, die zudem auch sehr schnell arbeitet.
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Generell wird durch diese vorteilhafte Integration des/der Vorsteuerventile in das/die Hauptventile eine deutliche Verbesserung in Bezug auf den Platzbedarf als auch in Bezug auf Fluidströmung/-leitung und somit die Regelung verwirklicht.
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Beim erfindungsgemäßen „Kolben-im-Kolben-Prinzip“ bzw. der Integration des/der Vorsteuerventile in das/die Hauptventile, werden die Stellelemente der Vorsteuerventile, d.h. das erste und/oder das zweite Stellelement, über den/die Aktoren ausgelenkt/verstellt. Durch die Steuerkanten im jeweiligen Vorsteuerventil wird ein Druckungleichgewicht im Hauptventil bzw. an dessen Stellelement, d.h. dem dritten und/oder vierten Stellelement, erzeugt, wobei das Druckungleichgewicht bewirkt, dass das Hauptventil bzw. dessen Stellelement hydraulisch/pneumatisch dem zugehörigen Vorsteuerventil bzw. dessen Stellelement „nachfolgt“. Das bedeutet, dass das jeweilige Hauptventil in vorteilhafter Weise hydraulisch/pneumatisch verstellt wird, nämlich vom jeweiligen Vorsteuerventil.
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Sobald das Hauptventil bzw. an dessen Stellelement, d.h. dem dritten und/oder vierten Stellelement, die Position/Stellung des Vorsteuerkolbens erreicht hat, sind in vorteilhafter Weise die Steuerkanten somit passiv geschlossen (worden) und das Hauptventil bzw. an dessen Stellelement, d.h. das dritte und/oder vierte Stellelement, kommt durch das vorhandene Druckgleichgewicht zur Ruhe. Dabei muss eine Elektronik bzw. elektrische und/oder elektronische Kontrolleinheit nicht aktiv eingreifen, insb. in ein Bremsen bzw. Verlangsamen/Stoppen des Hauptventils bzw. an dessen Stellelement, d.h. des dritten und/oder vierten Stellelements.
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Je größer die Verschiebung zwischen dem Stellelement des Hauptventils und dem Stellelement des zugehörigen Vorsteuerventils ist, umso größer sind die Öffnungsspalte bzw. Durchflussquerschnitte des jeweiligen Vorsteuerventils. Hieraus ergibt sich ein größerer Volumenstrom in eine Vorkammern des Hauptventils, was diesen schneller nachstellen lässt. Dies kann als Proportionalregler bezeichnet werden.
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In bisherige, eingangs genannte Ventilansteuerungen muss der Systemdruck auf ein kleines Druckniveau reduziert werden. Die Vorsteuerventile des Stands der Technik arbeiten üblicherweise mit ca. 5 - 30 bar. Gemäß der Erfindung wirkt sich ein steigender Systemdruck jedoch positiv auf die Nachführung des Hauptventils bzw. dessen Stellelementes aus. Die Stellkraft kann als F=A*p angegeben werden, wobei F die Stellkraft beschreibt und sich aus der wirksamen Fläche A des Stellelementes und dem Druck p ergibt. Im Vergleich zum o.g. Stand der Technik ist Stellkraft mit steigendem Druck immer größer. Hieraus ergibt sich gemäß der Erfindung ein Ventil, das im Prinzip keine Leistungsgrenzen aufweist. Durch die begrenzte Vorsteuerkraft (hydraulisch oder elektrisch, motorisch) begrenzen Strömungsimpulse beim Stand der Technik aufgrund des Druckunterschiedes (sog. „delta P“) die Leistungsfähigkeit.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein Positionssensor/Wegsensor zur Erfassung einer Position/Stellung von wenigstens einem der Stellelemente vorgesehen. Bevorzugt sind hierbei wenigstens ein erster Positionssensor zur Erfassung einer Position/Stellung des dritten Stellelementes des ersten Hauptventils und ein zweiter Positionssensor zur Erfassung einer Position/Stellung des vierten Stellelementes des zweiten Hauptventils vorgesehen.
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So wird mit Hilfe des/der Positionssensoren bzw. Wegsensoren die Position/Stellung vor allem des/der Hauptventile detektiert, insb. deren Stellelemente, d.h. des dritten und/oder vierten Stellelementes. Folglich kann eine besonders exakte bzw. genaue Regelung/Kontrolle der Fluidströme bzw. der Betriebsweise der Ventileinheit gemäß der Erfindung und somit der zu steuernden/kontrollierenden Maschinen, Apparaturen, Geräte bzw. Pneumatik-/Hydraulikaktoren wie rotatorische oder lineare Motoren, Zylinderkolbeneinheiten etc..
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Die Auslenkung bzw. Stellung/Position des/der Vorsteuerventile bzw. Pilotventile kann in vorteilhafter Weise über den/die (ersten und/oder zweiten) Aktoren bzw. elektro-magnetische Spulen, erfasst werden. Demzufolge ist bei dieser Variante der Aktor bzw. die Spule als (dritter/vierter) Positionssensor bzw. Wegsensor gemäß der Erfindung ausgebildet.
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Grundsätzlich ist durch Verwendung eines Permanentmagneten, der mittels der Spule elektromagnetisch bewegt werden kann, ein sehr schneller Aktor realisierbar, was bzgl. Regelung der Ventileinheit gemäß der Erfindung von großem Vorteil ist. Durch das schnelle Ansprechverhalten des Aktors und somit des/der Vorsteuerventile bzw. Pilotventile können präzise und schnelle Stellungskorrekturen umgesetzt werden.
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Vorzugsweise sind wenigstens der erste Positionssensor koaxial zur ersten/dritten Stellachse und/oder der zweite Positionssensor koaxial zur zweiten/vierten Stellachse angeordnet. Hiermit kann eine sehr kompakte, mehrere Positionssensoren umfassende Ventileinheit gemäß der Erfindung als Baueinheit bzw. innerhalb eines gemeinsamen Ventilgehäuses verwirklicht werden.
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Vorteilhafterweise sind in Richtung der ersten/dritten Stellachse betrachtet wenigstens das dritte Stellelement des ersten Hauptventils zwischen dem ersten Aktor und dem ersten Positionssensor angeordnet und/oder in Richtung der zweiten/vierten Stellachse betrachtet wenigstens das vierte Stellelement des zweiten Hauptventils zwischen dem zweiten Aktor und dem zweiten Positionssensor angeordnet.
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Alternativ oder in Kombination hierzu sind in Richtung der ersten/dritten Stellachse betrachtet wenigstens das erste Stellelement des ersten Vorsteuerventils zwischen dem ersten Aktor und dem ersten Positionssensor angeordnet und/oder in Richtung der zweiten/vierten Stellachse betrachtet wenigstens das zweite Stellelement des zweiten Vorsteuerventils zwischen dem zweiten Aktor und dem zweiten Positionssensor angeordnet.
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Mit diesen vorgenannten Maßnahmen wird erreicht, dass im Wesentlichen alle regelungstechnischen Komponenten koaxial zueinander und somit platzsparend angeordnet werden können. So ist auf der einen Seite des/der Stellelemente der Aktor bzw. die Spule und auf der anderen bzw. gegenüberliegenden Seite der Sensor/Positionssensor angeordnet. Durch die starre bzw. direkte Verbindung/Anordnung von Aktor und (erstem/zweiten) Stellelement sowie Positionssensor und (drittem/vierten) Stellelement wird eine toleranzarme und somit besonders genaue Positionserfassung bzw. Regelung/Kontrolle der Ventileinheit gemäß der Erfindung realisierbar.
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Generell kann bei Bedarf die erfindungsgemäße Ventileinheit weitere Sensoren und/oder Komponenten umfassen, z.B. zur Erfassung einer Temperatur, einer Strömungsgeschwindigkeit und/oder wenigstens ein Druckbegrenzungsventil zur Kontrolle/Regelung eines Druckes, insb. des von einer Druckpumpe generierten Betriebsdruckes. Auch kann die erfindungsgemäße Ventileinheit wenigstens eine elektronische und/oder elektrische Kontrolleinheit zur Kontrolle von einzelnen oder mehreren Elementen bzw. Komponenten aufweisen.
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Beispielsweise kann die Kontrolleinheit die Signale/Daten der Sensoren, insb. Positionssensoren, zur Kontrolle/Steuerung der Aktoren/Spulen und/oder zum Daten/Informationsaustausch mit einer externen, zweiten Kontrolleinheit verwenden. Letzteres ermöglicht in vorteilhafter Weise ein Austausch mit z.B. einer zentralen Kontrolleinheit eines Fahrzeugs wie eines Baggers, wobei die Stellung eines Hubzylinders oder dergleichen sensorisch erfasst und der zentralen Kontrolleinheit weitergeleitet und wiederum in vorteilhafter Weise mit der „interne“ Kontrolleinheit der Ventileinheit verbunden werden kann. Die verbessert die Regelung zusätzlich. Beispielsweise wird hier ein vorteilhafter Datenbus wie ein CAN, CAnopen etc. und/oder ein Prozessor verwendet. Auch kann eine drahtlose Daten-/Signalverbindung vorgesehen werden, womit mobile Telekommunikationsgeräte, z.B. Smartphone, Tablet etc., in ein vorteilhaftes Netzwerk eingebunden werden können.
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Generell ist von Vorteil, für eine erfindungsgemäße Regelung die Drücke an/in den Anschlüssen A, B, P und T zu kennen bzw. zu erfassen. Weiterhin ist es vorteilhaft die Stellung des Hauptkolbens/-stellelementes zu erfassen bzw. zu erkennen. Hieraus kann in vorteilhafter Weise durch das Druckgefälle zwischen den zu verbindenden Kanälen/Leitungen und über die Viskosität (veränderlich zur Öltemperatur) der genaue fließende Volumenstrom errechnet und eine Feinregelung ermöglicht werden. Um ein vorteilhafte Volumenstrom-, aber auch Druckregelung zu ermöglichen, ist für die Ansteuerung eine vorteilhafte Elektronik bzw. o.g. Kontrolleinheit und softwaretechnische Programmierung von besonderer Bedeutung. Weiterhin entstehen weitere Regelungsmöglichkeiten die eine Rekuperation des Systemdruckes bzw. Öldrucks im System ermöglichen.
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Grundsätzlich ist gemäß der Erfindung von Vorteil, dass die Kolbenvorsteuerung über ein kleineres Vorsteuerventil verwirklicht wird, womit große Stellkräfte des Hauptkolbens bzw. Hauptventils realisiert werden können. Somit kann der Vorsteuerungsaktor bzw. die Spule des „Pilotventils“ verhältnismäßig klein ausgebildet werden, d.h. bzgl. Stellkraft sowie Bauraum, wobei der hydraulische Systemdruck als Verstellkraft für das Hauptventil genutzt wird. Hierbei wird der Hauptkolben üblicherweise entweder auf der linken oder rechten Seite mit Druck beaufschlagt und somit diesen in ein Ungleichgewicht gebracht, so dass dieser verstellt wird. Dementsprechend wächst die Stellkraft für das Hauptventil mit dem hydraulischen Druck.
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Als wesentliche Kriterien für ein erfindungsgemäßes System sind z.B. ein Systemdruck von bis zu ca. 500 bar, Ansteuerung der Druckpumpe für lastabhängige Leistungsbereitstellung elektronisches und hydraulisches sog. „Loadsensing“ (LS), Regelung nach max. Bedarf, Notlauffunktion bei Sensorausfall, sog. „Performance Levels“ von Standardventilen deutlich übertreffen (Sicherheit, Stellzeiten von kleiner ca. 20ms zur sensiblen Druckregelung, Variantenvielfaltsreduzierung und/oder Bedarfsanpassung auf Zu- und Abflussströme.
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Als weitere erreichbare Eigenschaften der Ventileinheit gemäß der Erfindung können genannt werden, z.B. Platinen-Kommunikation untereinander, Hauptsteuerplatinen-Kommunikation mit dem Fahrzeug, Ermittlung von Drücken, Volumenströme und zur Verfügung Stellung für das Fahrzeug, Erkennung von Verschleiß und Rückmeldung an Fahrzeug, Notlauffunktion, Redundanz der Elektronik höheres Performance Level (PL) und/oder Leistungsbedarfserkennung und Order bei der Pumpe.
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Realisierbare Vorteile der Ventileinheit gemäß der Erfindung sind u.a. Energieeinsparung durch Rekuperation, Energieeinsparung durch verbesserte Regelung von Zu- und Abflüssen und/oder Datensammlung und Rückmeldung von Lastzuständen im Betrieb zur weiteren Optimierung von Verbräuchen.
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Figurenliste
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert. Im Einzelnen zeigt:
- 1 schematisch im Schnitt eine Ventileinheit gemäß der Erfindung und
- 2 schematisch im Schnitt eine vergrößerte Darstellung der Ventileinheit gemäß 1.
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In den Figuren ist eine Ventileinheit 15 bzw. ein sog. „Doppelfolgeventil“ 15 gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Diese Ventileinheit 15 umfasst innerhalb eines Gehäuses 13 unter anderem zwei Spulen 7 bzw. Aktoren 7, die ein erstes bzw. zweites Stellelement 4 bzw. Vorsteuerkolben 4 eines Vorsteuerventils bzw. eines sog. „Pilotventils“ verstellen bzw. mit diesen über eine Verbindung 16 starr verbunden sind, so dass mittels elektrischer Strombeaufschlagung der Spule 7 eine Verstellung des Vorsteuerkolbens 4 längs einer Verstellachse 14 verwirklicht wird.
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Die elektrische Strom-/Spannungsversorgung erfolgt vorzugsweise mittels eines Kabels 12 und insb. mittels einer elektrischen und/oder elektronischen Kontrolleinheit. Dies kann durch/auf einer Platine 5.1 bzw. Platine 5.2 umgesetzt werden. Die Platinen 5.2 bzw. 5.2 sind u.a. auch für die Versorgung und/oder Auswertung bzw. Weiterleitung von Signalen/Informationen/Daten von Sensoren 3, 6, insb. Drucksensoren 3, Positionssensoren 6, nicht näher dargestellten Temperatursensoren oder dergleichen, ausgebildet. Die Spule 7 bzw. sog. „Tauchspule“ 7 kann auch in vorteilhafter Weise als Weg-/Positionssensor ausgebildet/verwendet werden, insb. unter Zuhilfenahme der Kontrolleinheit.
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Wie in 1 deutlich wird, sind zwei Spulen 7 jeweils längs einer Längsachse 14 angeordnet, wobei die beiden Längsachsen 14 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Zudem sind jeweils ein Stellelement 4 bzw. Vorsteuerkolben 4 längs der Längsachsen 14 zwischen je einer Spule 7 und je einem Positionssensor 6 angeordnet. Hierbei erfasst jedoch der Positionssensor 6 nicht die Stellung/Position des Vorsteuerkolbens 4, sondern jeweils eines Hauptkolbens 8 bzw. eines (dritten/vierten) Stellelementes 8 eines Hauptventils.
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Zwischen dem Stellelement 4 bzw. Vorsteuerkolben 4 des Pilotventils und dem Stellelement 8 bzw. Hauptkolben 8 des Hauptventils ist jeweils eine Dicht-/Druckhülse 10 und eine längs der Achse 14 verstellbare Steuerhülse 9 angeordnet. Die Stellelemente 4 bzw. Vorsteuerkolben 4 des Pilotventils und die Stellelemente 8 bzw. Hauptkolben 8 des Hauptventils sowie die Steuerhülsen 9, Druckhülsen 10 als auch die Spulen 7 und die Positionssensoren 6 sind jeweils zueinander koaxial um/längs einer gemeinsamen Stellachse 14 angeordnet. Hierdurch kann eine besonders kompakte Platz sparende Baueinheit realisiert werden.
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Zudem sind besonders kurze Fluidverbindungen bzw. Fluidleitungen zwischen Pilotventil und dem diesen jeweils zugeordneten bzw. von diesem gesteuerten Hauptventil realisiert. Das heißt vorliegend, dass die Fluidleitung bzw. Hydraulikverbindung lediglich vom Stellelement 4 bzw. Vorsteuerkolben 4 des Pilotventils über die Steuerhülse 9 zum Stellelement 8 bzw. Hauptkolben 8 des Hauptventils ausgebildet ist. Hierbei sind vorteilhafte radiale Durchlässe 11 und/oder ringförmige Ausnehmungen 17 der zuvor genannten Komponenten/Elemente vorhanden. Diese Ausgestaltung bzw. Anordnung bildet eine vorteilhafte Druckwaage aus, so dass sich durch eine Verstellung des Stellelementes 4 bzw. Vorsteuerkolbens 4 eine längs der Achse 14 ausgebildete Verstellung der Steuerhülse 9 und zudem bzw. hierdurch eine längs der Achse 14 ausgebildete Verstellung des Stellelementes 8 bzw. des Hautkolbens 8 des Hauptventils ergibt. Das bedeutet, dass das Hauptventil hydraulisch bzw. pneumatisch durch Verstellen des Vorsteuerventils bzw. dessen Vorsteuerkolbens 4 mittels der Spule 7 betätigt/verstellt wird. Hierdurch können sehr hohe Arbeitsdrucke des Hauptventils bzw. der Anschlüsse A, B von z.B. ca. 500 bar mittels vergleichsweise kleiner Vorsteuerkräfte von z.B. ca. 10 - 20 N gesteuert werden.
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Durch die vorteilhafte Ausgestaltung der Steuerkanten der Stellelemente 4 bzw. Vorsteuerkolben 4 des Pilotventils und der Stellelemente 8 bzw. Hauptkolben 8 des Hauptventils sowie der Druckhülsen 10 kann eine besonders schnelle und sichere Betriebsweise verwirklicht werden. Auch kann durch die vorgenannten Elemente/Komponenten eine vorteilhafte Dichtigkeit der Ventile, d.h. der Schieber bzw. Stellelemente 4, 8 des Vorsteuerventils bzw. des Pilotventils und/oder des Hauptventils erreicht werden.
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Durch die doppelte Ausführung der koaxialen Anordnung der zuvor genannten Komponenten bzw. Ventile, d.h. Vorsteuerventils bzw. des Pilotventils und des jeweiligen Hauptventils bzw. deren Stellelemente 4, 8, innerhalb des Gehäuses 13 ist eine getrennte Steuerung/Kontrolle der Arbeitsanschlussleitungen A und B für z.B. einen hydraulischen, doppeltwirkenden Hub-/Stell-Zylinder und/oder einen Hydraulikmotor etc. realisierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sekundärdruckabsicherung
- 2
- Anschluss
- 3
- Drucksensor
- 4
- erstes/zweites Stellelement/Ventilkolben
- 5.1
- Platine/Leiterplatte
- 5.2
- Platine/Leiterplatte
- 6
- Wegsensor
- 7
- Aktor/Spule
- 8
- Hauptkolben/Stellelement
- 9
- Steuerhülse
- 10
- Druckhülse
- 11
- Durchlass
- 12
- Kabel
- 13
- Gehäuse
- 14
- Achse
- 15
- Ventileinheit
- 16
- Verbindung
- 17
- Ausnehmung
- A
- Arbeitsanschluss
- B
- Arbeitsanschluss
- P
- Pumpenanschluss
- T
- Tankanschluss/Rücklauf
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2456985 B1 [0007, 0013]
- WO 2011/009705 A1 [0007]
