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Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem mit einer Reversierpumpe, die zwei Förderanschlüsse umfasst, über die ein Hydraulikmedium aus einem Tank in entgegengesetzten Förderrichtungen gefördert werden kann, um ein Betätigungselement hydraulisch zu betätigen und um eine Kühlung und/oder Schmierung mit Hydraulikmedium zu versorgen, und mit einer Ventilanordnung, über die ein in einem doppelt wirkenden Betätigungszylinder hin und her bewegbarer Betätigungskolben mit Hydraulikmedium beaufschlagbar ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Hydrauliksystems.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2018 112 670 A1 ist eine Hydraulikeinrichtung mit einer Pumpe bekannt, die zum einen an eine Kühlmittelleitung zum Versorgen eines ersten Verbrauchers mit Hydraulikmittel zu dessen Kühlung und/oder Schmierung anschließbar ist und an eine Aktivierungsleitung zum Versorgen eines zweiten Verbrauchers mit demselben Hydraulikmittel zu dessen Betätigung anschließbar ist, wobei die Pumpe als Reversierpumpe ausgebildet ist, wobei ein hydraulischer Parksperrenbetätiger, der einen doppelt wirkenden Kolben besitzt, mit Hydraulikmittel zur Parksperrenaktuierung versorgbar ist, wobei der Kolben als Differenzflächenkolben oder als Gleichflächenkolben ausgelegt ist, wobei der Parksperrenbetätiger über eine Rastiervorrichtung lagefestlegbar ist, wobei die Rastiervorrichtung ein federvorgespanntes Blockierelement besitzt, das zum Eingreifen in eine formgegengleiche Ausnehmung bemessen und angeordnet ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Kosten zum Herstellen und/oder Betreiben eines Hydrauliksystems gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu reduzieren.
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Die Aufgabe ist bei einem Hydrauliksystem mit einer Reversierpumpe, die zwei Förderanschlüsse umfasst, über die ein Hydraulikmedium aus einem Tank in entgegengesetzten Förderrichtungen gefördert werden kann, um ein Betätigungselement hydraulisch zu betätigen und um eine Kühlung und/oder Schmierung mit Hydraulikmedium zu versorgen, und mit einer Ventilanordnung, über die ein in einem doppelt wirkenden Betätigungszylinder hin und her bewegbarer Betätigungskolben mit Hydraulikmedium beaufschlagbar ist, dadurch gelöst, dass die beiden Förderanschlüsse der Reversierpumpe über eine Ansaugventilvorrichtung mit einem gemeinsamen Ansauganschluss verbunden sind, wobei ein erster Förderanschluss der Reversierpumpe mit der Kühlung und/oder Schmierung verbunden ist, wobei ein zweiter Förderanschluss der Reversierpumpe über ein Umschaltventil mit dem Betätigungszylinder verbunden ist. Mit dem beanspruchten Hydrauliksystem können eine Kühl-/Schmierfunktion und eine Betätigungsfunktion mit nur einer Reversierpumpe und mit passiven Ventilen, insbesondere ohne ein zusätzliches aktives Schaltventil, realisiert werden. Die beiden Förderanschlüsse der Reversierpumpe werden über den gemeinsamen Ansauganschluss mit Hydraulikmedium aus dem Tank versorgt. So wird nur eine Ansaugleitung oder ein Ansaugkanal benötigt. Dabei wird bewusst in Kauf genommen, dass in einer Förderrichtung lediglich die Kühl-/Schmierfunktion verfügbar ist. In der anderen Förderrichtung wird die Betätigungsfunktion alternierend aktiviert. Die Reversierpumpe ist zum Beispiel elektromotorisch in den entgegengesetzten Förderrichtungen antreibbar.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugventilvorrichtung ein Zweidruckventil mit zwei Anschlüssen für die beiden Förderanschlüsse der Reversierpumpe und mit einem Tankanschluss umfasst. Das Zweidruckventil stellt die technische Umsetzung einer UND-Verknüpfung im Bereich der Hydraulik dar. Daher wird das Zweidruckventil auch als UND-Ventil bezeichnet. In Abhängigkeit von der Förderrichtung der Reversierpumpe fördert diese Hydraulikmedium aus dem Tank über den gemeinsamen Ansauganschluss des Ansaugventils, der mit dem Tankanschluss des Zweidruckventils verbunden ist.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugventilvorrichtung zwei Rückschlagventile für die beiden Förderanschlüsse umfasst. Die beiden Rückschlagventile ersetzen das vorab beschriebene Zweidruckventil.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskolben in dem doppelt wirkenden Betätigungszylinder mit einer Wegüberwachung ausgestattet ist. Die Wegüberwachung umfasst mindestens einen geeigneten Wegsensor, mit welchem die Position beziehungsweise der Weg des Betätigungskolbens in dem Betätigungszylinder erfasst wird. Die Wegüberwachung wird vorteilhaft genutzt, um die Reversierpumpe nach einem Betätigungsvorgang abzuschalten, sobald der Betätigungskolben eine seiner Endstellungen oder Endlagen erreicht hat.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskolben parallel zu einer Bewegungsrichtung eine Abmessung aufweist, die etwa halb so groß wie die entsprechende Abmessung des Betätigungszylinders ist, der an seinen entgegengesetzten Enden zwei Druckanschlüsse aufweist. Über die Druckanschlüsse an den entgegengesetzten Enden des Betätigungszylinders kann der Betätigungskolben an entgegengesetzten Kolbenflächen mit Hydraulikdruck beaufschlagt werden, um eine gewünschte Betätigung zu initiieren. Der Betätigungskolben weist eine größere axiale Ausdehnung als herkömmliche Betätigungszylinder auf. Größenverhältnisse der Abmessungen des Betätigungskolbens in dem Betätigungszylinder sind vorteilhaft so ausgelegt, dass die Druckanschlüsse nicht von dem Betätigungskolben verdeckt werden. Die Druckanschlüsse können an axialen Endflächen des Betätigungszylinders vorgesehen sein. Die Druckanschlüsse können aber auch radial außen an dem Betätigungszylinder vorgesehen sein.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungszylinder einen ersten Steuerabgang, der in einer ersten Endstellung des Betätigungskolbens freigegeben wird, und einen zweiten Steuerabgang aufweist, der in einer zweiten Endstellung des Betätigungskolbens vollständig freigegeben beziehungsweise vollständig mit einem druckbeaufschlagten Raum verbunden wird. Durch die Anordnung der Steuerabgänge und die axiale Abmessung des Betätigungskolbens in dem Betätigungszylinder wird sichergestellt, dass immer nur einer der Steuerabgänge freigegeben wird, wenn der Betätigungskolben in dem Betätigungszylinder eine seiner Endstellungen einnimmt. So können die Steuerabgänge vorteilhaft genutzt werden, um das Umschaltventil anzusteuern. Gemäß einem weiteren Aspekt ist zwischen dem Betätigungskolben und dem Betätigungszylinder ein Spalt, insbesondere ein Ringspalt, vorgesehen. Über den Spalt zwischen dem Betätigungszylinder und dem Betätigungskolben ist der jeweils nicht mit dem Druckraum verbundene Steuerabgang mit dem nicht druckbeaufschlagten Druckanschluss verbunden. So wird sichergestellt, dass das Umschaltventil seine Umschaltbewegungen ausführen kann.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil als 4/2-Wegeventil ausgeführt ist, das über den ersten und den zweiten Steuerabgang angesteuert ist. So wird auf einfache Art und Weise mit nur einem passiven Ventil, das zusätzlich zu dem Zweidruckventil vorgesehen ist, ein kostengünstiges Hydrauliksystem mit der gewünschten Funktionalität bereitgestellt.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Umschaltventil und/oder ein Ansaugventil für ein vorab beschriebenes Hydrauliksystem. Die Ventile sind separat handelbar.
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Bei einem Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Hydrauliksystems ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass die Reversierpumpe in einer ersten Förderrichtung in Richtung Kühlung und/oder Schmierung fördert und in einer zweiten Förderrichtung alternierend den Betätigungskolben in dem doppelt wirkenden Betätigungszylinder über das Umschaltventil in entgegengesetzten Betätigungsrichtungen mit Hydraulikmedium beaufschlagt. Über das Umschaltventil wird der Betätigungskolben entweder über einen ersten Druckanschluss auf einer ersten oder über einen zweiten Druckanschluss auf einer zweiten Seite mit Hydraulikmedium aus dem Tank beaufschlagt. Das Umschaltventil wiederum wird über die Steuerabgänge angesteuert. Das Ansteuern des Umschaltventils erfolgt vorteilhaft erst dann, wenn die nach einem Betätigungsvorgang abgeschaltete Reversierpumpe wieder eingeschaltet wird. Dabei wird mit der Wegüberwachung erfasst, wann der Betätigungskolben seine Endstellung eingenommen hat.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reversierpumpe nach einem Betätigungsvorgang ausgeschaltet wird. So wird ein unbeabsichtigtes Umschalten des Umschaltventils verhindert.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Betätigung in eine andere Betätigungsrichtung erst dann eingeleitet wird, wenn die Reversierpumpe nach dem Ausschalten wieder in die zweite Förderrichtung fördert. So wird auf einfache Art und Weise eine komfortable Betätigung ohne zusätzliches aktives Ventil ermöglicht.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines Hydrauliksystems mit einer Reversierpumpe, einem doppelt wirkenden Betätigungszylinder und mit zwei passiven Ventilen; und die
- 2 bis 5 das Hydrauliksystem aus 1 in verschiedenen Betriebszuständen.
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In den 1 bis 5 ist ein Hydrauliksystem 1 in verschiedenen Betriebszuständen in Form eines Hydraulikschaltplans dargestellt. In 1 ist das Hydrauliksystem 1 größer als in den 2 bis 5 dargestellt.
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In 1 sind alle Bezugszeichen eingezeichnet. Im Folgenden wird zunächst das Hydrauliksystem 1 mit Bezug auf 1 beschrieben. In den 2 bis 5 sind nur die jeweils zum Verständnis des dargestellten Betriebszustands benötigten Bezugszeichen eingezeichnet.
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Das Hydrauliksystem 1 umfasst eine Reversierpumpe 2 mit einem in 1 links angeordneten Förderanschluss 3, der auch als erster Förderanschluss bezeichnet wird, und mit einem in 1 rechts angeordneten Förderanschluss 4, der auch als zweiter Förderanschluss bezeichnet wird.
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Die Reversierpumpe 2 mit ihren Förderanschlüssen 3, 4 ist zwischen zwei Verzweigungen 17, 18 in dem Hydrauliksystem 1 angeordnet. Von der Verzweigung 17 erstreckt sich ein Versorgungspfad 19 zu einer Kühlung und/oder Schmierung 8. Von der Verzweigung 18 erstreckt sich ein Betätigungspfad 29 zu einem Umschaltventil 15. Das Umschaltventil 15 gehört zu einer Ventilanordnung 9, die zusätzlich zu dem Umschaltventil 15 ein Ansaugventil 10 umfasst.
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Das Ansaugventil 10 ist als Zweidruckventil mit zwei in 1 gegenüberliegenden Anschlüssen 11 und 12 und einem in 1 unten angeordneten Tankanschluss 13 ausgeführt. Der Tankanschluss 13 steht über eine Ansaugleitung 14 mit einem Ansauganschluss 16 in Verbindung.
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Über den Ansauganschluss 16 kann mit der Reversierpumpe 2 über das Zweidruckventil 10 in entgegengesetzten Förderrichtungen, also in 1 nach links oder nach rechts, Hydraulikmedium aus dem Tank 5 entweder in den Versorgungspfad 19 oder in den Betätigungspfad 29 gefördert werden.
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Der Anschluss 11 des Ansaugventils 14 steht mit der Verzweigung 17 in Verbindung. Der Anschluss 12 des Ansaugventils 10 steht mit der Verzweigung 18 in Verbindung.
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Über den Betätigungspfad 29 ist ein nur durch ein Rechteck angedeutetes Betätigungselement 6 hydraulisch betätigbar. Die hydraulische Betätigung erfolgt über einen Betätigungszylinder 20, der als doppelt wirkender Hydraulikzylinder mit zwei Druckanschlüssen 21, 22 ausgeführt ist. Der Druckanschluss 21 wird auch als erster Druckanschluss bezeichnet und ist in 1 links angeordnet. Der Druckanschluss 22 wird auch als zweiter Druckanschluss bezeichnet und ist in 1 rechts angeordnet.
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In dem Betätigungszylinder 20 ist ein Betätigungskolben 30 hin und her bewegbar angeordnet, wie in 1 durch einen Doppelpfeil 32 angedeutet ist, der eine Bewegungsrichtung beziehungsweise zwei entgegengesetzte Bewegungsrichtungen des Betätigungskolbens 30 veranschaulicht.
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Der Betätigungszylinder 20 umfasst des Weiteren zwei Steuerabgänge 23, 24. Der Steuerabgang 23 ist in 1 oben angeordnet, wobei der Steuerabgang 24 in 1 unten an dem Betätigungszylinder 20 angeordnet ist. In axialer Richtung, das heißt parallel zur Bewegungsrichtung 32, ist der Steuerabgang 24 etwas in 1 nach rechts versetzt zu dem Steuerabgang 23 angeordnet.
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In den 1 und 5 befindet sich der Betätigungskolben 30 in einer rechten Endstellung. In den 2 bis 4 befindet sich der Betätigungskolben 30 in einer linken Endstellung.
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In seiner rechten Endstellung gibt der Betätigungskolben 30 den Steuerabgang 23 frei, während der Steuerabgang 24 verschlossen ist. In seiner linken Endstellung gibt der Betätigungskolben 30 den Steuerabgang 24 frei, wobei der Steuerabgang 23 verschlossen bleibt.
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Von dem Steuerabgang 23 erstreckt sich eine Steuerleitung 27 zu einem unteren Steueranschluss des Umschaltventils 15. Von dem Steuerabgang 24 erstreckt sich eine Steuerleitung 28 zu einem oberen Steueranschluss des Umschaltventils 15.
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Eine Druckleitung 25 erstreckt sich von dem Druckanschluss 21 zu einem Anschluss des Umschaltventils 15. Eine Druckleitung 26 erstreckt sich von dem Druckanschluss 22 zu einem weiteren Anschluss des Umschaltventils 15.
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Das Umschaltventil 15 ist als 4/2-Wegeventil ausgeführt, das über den Betätigungspfad 29 mit Hydraulikmedium beaufschlagbar ist. Darüber hinaus ist eine Tankleitung 34 an das Umschaltventil 15 angeschlossen.
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In Abhängigkeit von der Stellung des Umschaltventils 15 steht der Betätigungspfad 29 entweder mit dem Druckanschluss 22 des Betätigungszylinders 20 oder mit dem Druckanschluss 21 des Betätigungszylinders 20 in Verbindung. Über die Steuerabgänge 23 und 24 wird das Umschaltventil 15 passiv angesteuert.
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Der Betätigungskolben 30 ist über eine Betätigungsstange 31 mit dem Betätigungselement 6 gekoppelt. Über eine Wegüberwachung 33 wird die Position beziehungsweise der Weg des Betätigungskolbens 30 in dem Betätigungszylinder 20 erfasst beziehungsweise überwacht.
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Die Betätigung des Betätigungskolbens 30 in die eine oder andere Betätigungsrichtung oder Bewegungsrichtung 32 wird über den Betätigungspfad 20 alternierend über das Umschaltventil 15 aktiviert. Hierbei wird die Wegüberwachung 33 verwendet, um die Reversierpumpe 2 auszuschalten, nachdem ein Betätigungsvorgang abgeschlossen ist.
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Danach kann in der entgegengesetzten Förderrichtung oder gegensinnigen Drehrichtung der Reversierpumpe 2 die Kühlfunktion aktiviert oder deaktiviert werden. Eine Betätigung in der anderen Betätigungsrichtung wird erst dann wieder eingeleitet, wenn die Reversierpumpe 2 wieder in der Betätigungsdrehrichtung bewegt wird, das heißt, in den Figuren von links nach rechts fördert.
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Das Umschaltventil 15 wird über die Steuerabgänge 23, 24 angesteuert. Je nachdem welcher der beiden Steuerabgänge 23, 24 über den Betätigungszylinder in Abhängigkeit von der jeweiligen Endstellung des Betätigungskolbens 30 mit Druck beaufschlagt wird, wird das Umschaltventil 15 in die eine oder in die andere seiner beiden Schaltstellungen bewegt.
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Durch die Umschaltungen werden die Eingänge des Umschaltventils 15, das heißt, der Betätigungspfad 29 und die Tankleitung 34 direkt oder kreuzweise zu den Druckanschlüssen 21, 22 des Betätigungszylinders 20 durchgeschaltet. Somit wird der Betätigungskolben 30 durch den Förderdruck der Reversierpumpe 2 entweder in die oder in die andere Bewegungsrichtung 32 verlagert.
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Erreicht der Betätigungskolben eine seiner Endstellungen, so wird einer der beiden Steuerabgänge 23, 24 freigegeben und dadurch das Umschaltventil 15 umgeschaltet, so dass bei einer weiteren Druckbeaufschlagung durch die Reversierpumpe 2 nun der Betätigungskolben 30 in die andere Bewegungsrichtung oder Betätigungsrichtung 32 verlagert wird. Es muss also lediglich zum richtigen Zeitpunkt, das heißt bei Erreichen einer Endstellung oder Endlage des Betätigungskolbens 30, die Reversierpumpe 2 in dieser Förderrichtung oder Drehrichtung angehalten werden, um eine einseitige Betätigung abzuschließen.
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In 1 ist durch eine geschwärzte Pfeilspitze in dem Symbol der Reversierpumpe 2 angedeutet, dass die Reversierpumpe 2 in 1 von rechts nach links fördert. Dadurch wird die Kühlung und/oder Schmierung 8 aus dem Tank 5 über das Zweidruckventil 10 und den Versorgungspfad 19 mit Hydraulikmedium versorgt. In diesem Betriebszustand erfolgt keine Betätigung.
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In 2 ist durch ein geschwärztes Pfeilsymbol angedeutet, dass die Reversierpumpe 2 nach rechts in den Betätigungspfad 29 fördert. Die Kühlfunktion ist inaktiv. Der Betätigungskolben 30 wird nach links verlagert. Sobald der Betätigungskolben 30 seine in 2 linke Endstellung erreicht hat, wird die Reversierpumpe 2 abgeschaltet, und zwar bevor das Umschaltventil 15 umgeschaltet wird.
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In 3 ist die Reversierpumpe 2 ausgeschaltet. Die Kühlfunktion ist inaktiv. Der Betätigungskolben 30 steht. Das Umschaltventil 15 steht ebenfalls.
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In 4 fördert die Reversierpumpe 2 nach links. Die Kühlfunktion ist aktiv. Der Betätigungskolben 30 verbleibt in seiner linken Endlage oder Endstellung. Über den vom Betätigungskolben 30 freigegebenen Steuerabgang 24 wird das Umschaltventil 15 in 4 nach unten umgeschaltet.
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In 5 fördert die Reversierpumpe 2 nach rechts. Die Kühlfunktion ist inaktiv. Der Betätigungskolben 30 wird über das in 4 umgeschaltete Umschaltventil 15 nach rechts verlagert. Dann wird die Reversierpumpe 2 abgeschaltet, bevor das Umschaltventil 15 umgeschaltet wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hydrauliksystem
- 2
- Reversierpumpe
- 3
- Förderanschluss
- 4
- Förderanschluss
- 5
- Tank
- 6
- Betätigungselement
- 8
- Kühlung und/oder Schmierung
- 9
- Ventilanordnung
- 10
- Ansaugventilvorrichtung
- 11
- Anschluss
- 12
- Anschluss
- 13
- Tankanschluss
- 14
- Ansaugleitung
- 15
- Umschaltventil
- 16
- Ansauganschluss
- 17
- Verzweigung
- 18
- Verzweigung
- 19
- Versorgungspfad
- 20
- Betätigungszylinder
- 21
- Druckanschluss
- 22
- Druckanschluss
- 23
- Steuerabgang
- 24
- Steuerabgang
- 25
- Druckleitung
- 26
- Druckleitung
- 27
- Steuerleitung
- 28
- Steuerleitung
- 29
- Betätigungspfad
- 30
- Betätigungskolben
- 31
- Betätigungsstange
- 32
- Bewegungsrichtung
- 33
- Wegüberwachung
- 34
- Tankleitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018112670 A1 [0002]
