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Die Erfindung betrifft ein doppelt wirkendes Überströmventil eines Arbeitszylinders, insbesondere zur Verwendung in einer Master-Slave-Arbeitszylinderanordnung sowie einen Master-Arbeitszylinder.
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Aus dem Stand der Technik sind zur Steuerung von Fluidströmen zwischen benachbarten Räumen mit unterschiedlichem Druck Ventile bekannt, welche in einem Innenraum ein Dichtelement aufweisen, auf das eine äußere Krafteinwirkung vorgenommen wird, wodurch die vorhandene Strömung zwischen Einlass und Auslass steuerbar ist.
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Ventile dieser Art können in Arbeitszylindern zur Erzielung eines Druckausgleichs zwischen benachbarten Kolbenräumen oder auch sogenannten Druckspeichern eingesetzt werden, um auftretende Druckverluste sowie Leckagen forlaufend auszugleichen.
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Die Druckschrift
DE 20 2004 011 532 U1 beschreibt diesbezüglich ein Ventil, in dessen Ventilkammer ein mit Vorspannung angeordneter elastischer Formkörper als Sperrelement angeordnet ist. Zur Bewirkung einer axialen Kraft auf das Sperrelement ist zumindest an einer Seite des Ventils ein von außen mechanisch zu betätigender Stößel vorgesehen. Hierbei handelt es sich um eine konstruktiv einfache und kostengünstige Lösung, wobei der aus einem Elastomer gebildete Sperrkörper bei einer langfristigen Verwendung des Ventils allerdings hohen mechanischen Belastungen standhalten muss.
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Ferner offenbart die Druckschrift
DE 10 2004 044 832 B3 einen Rückflussverhinderer, welcher eine Einlassöffnung, eine Auslassöffnung sowie eine dazwischen angeordnete Leckageöffnung aufweist. Zudem sind zwei Rückschlagventile und ein verschiebbarer Ventilkörper vorhanden. Mittels eines Umgehungskanals, der die beiden Rückschlagventile umgeht, wird ein in der Auslassöffnung vorhandener Überdruck zumindest teilweise auf den Bereich der Einlassöffnung übertragen.
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Aus der Druckschrift
EP 01 42 787 A2 ist zudem ein Ventil bekannt, welches in der Kolbeneinheit eines Hydraulikzylinders angeordnet ist. Die Öffnung des Ventils wird hierbei jeweils mittels eines stirnseitigen Anschlags der beidseitig vorhandenen axial angeordneten Stößel an die Innenflächen der Verschlussteile des Hydraulikzylindes bewirkt.
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Ein wesentlicher Nachteil der bisher bekannten technischen Lösungen besteht jedoch darin, dass die im Zu- und Ablauf vorhandene Strömungsmenge des Fluids, welche den Druckausgleich zwischen den benachbarten Kolbenräumen bestimmt, stets als konstante oder zumindest nicht steuerbare Größe vorliegt. Die verschiedenen vorherrschenden Drücke in den Kolbenräumen und die im Zu- und Ablauf vorhandene Strömungsmenge können zudem im Innenraum des Ventils zu unerwünschten Staudrücken führen.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein doppelt wirkendes Überströmventil eines Arbeitszylinders bereitzustellen, welches eine druckabhängige Steuerung der Strömungsmenge des Fluids ermöglicht, welches eine dauerhafte und zuverlässige Abdichtung des Zu- und Ablaufs sicherstellt und welches kostengünstig und konstruktiv einfach herstellbar ist. Ferner ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Master-Arbeitszylinder aufzuzeigen, der eine druckabhängig steuerbare Überströmung des Fluids ermöglicht.
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Die Aufgabe wird durch die im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ein erfindungsgemäßes doppelt wirkendes Überströmventil eines Arbeitszylinders weist ein Gehäuse, einen ersten Ventilkörper, einen zweiten Ventilkörper, ein erstes Gegenlager, ein zweites Gegenlager sowie ein erstes Federelement und ein zweites Federelement auf.
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Das Gehäuse setzt sich aus einer Umfassungswandung, einer ersten und einer zweiten axialen Begrenzungswandung zusammen, wobei die beiden Begrenzungswandungen gegenüberliegend angeordnet sind. Die Umfassungswandung bildet gemeinsam mit den Begrenzungswandungen einen Innenraum aus. Vorzugsweise handelt es sich in der Grundform somit um einen grund- und deckseitig jeweils verschlossenen Hohlzylinder.
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Die erste axiale Begrenzungswandung weist eine erste axiale Bohrung auf. Innenseitig bildet die erste axiale Begrenzungswandung eine erste ringförmige Ventillagerfläche aus, welche die erste axiale Bohrung umgibt. Zudem weist die zweite axiale Begrenzungswandung eine entsprechende zweite axiale Bohrung auf und bildet innenseitig eine zweite ringförmige Ventillagerfläche, welche die zweite axiale Bohrung umgibt. Die beiden axialen Bohrungen liegen somit als Durchsetzung der Begrenzungswandungen vor und fungieren erfindungsgemäß als Zu- und Ablauf für das Strömungsfluid. Dabei kann jede der Bohrungen in Abhängigkeit der Betriebsrichtung sowohl als Zulauf in den Innenraum als auch als Ablauf aus dem Innenraum fungieren.
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Der erste Ventilkörper umfasst einen ersten Ventilstößel, einen ersten Ventilteller sowie einen ersten Betätigungswegbegrenzer. Vorzugsweise ist der erste Ventilkörper als einteiliges Bauteil, insbesondere als Drehteil, ausgebildet. Der erste Ventilkörper ist zudem axial verschiebbar angeordnet.
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Der erste Ventilstößel weist einen ersten Ventilstößelkopf und einen ersten Ventilstößelfuß auf, welche sich an den jeweiligen axialen Enden befinden. Der Ventilstößel sitzt mit seinem ersten Ventilstößelfuß auf dem ersten Ventilteller auf. Der erste Ventilstößel durchsetzt die erste axiale Bohrung und ist konisch ausgebildet, wobei der Durchmesser des ersten Ventilstößels beginnend vom ersten Ventilstößelkopf in Richtung des ersten Ventilstößelfußes zunimmt.
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In einer Öffnungsstellung des Überströmventils bildet der erste Ventilstößel gemeinsam mit der ersten axialen Bohrung einen ersten Ringspalt aus. Zur Einnahme der Öffnungsstellung erfolgt eine Bewegung des ersten Ventilkörpers als axiale Verschiebung in Richtung des Innenraums, wobei sich die Breite des ersten Ringspalts aufgrund der Konizität des ersten Ventilstößels bei fortlaufender Bewegung in Richtung Innenraum erhöht. Die Spaltbreite ist daher nicht konstant, sondern von einem Betätigungsweg des ersten Ventilkörpers abhängig, so dass verschiedene Öffnungsgrade realisiert werden können. Aufgrund dessen stellt der Betätigungsweg des ersten Ventilkörpers zugleich ein Maß für die Fluidmenge dar, welche in das Innere des Überströmventils einfließt oder von diesem abfließt.
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Der erste Ventilteller weist eine erste axiale Ringfläche auf, welche den ersten Ventilstößelfuß umgibt. In einer Schließstellung bildet die erste axiale Ringfläche durch einen Kontakt zu der ersten ringförmigen Ventillagerfläche der ersten axialen Begrenzungswandung eine Dichtebene aus. Somit wird ein Fluidstrom in das Überströmventil oder aus diesem heraus in der Schließstellung unterbunden. Zudem liegt der erste Ventilstößelfuß in der Schließstellung an der Innenwandung der ersten axialen Bohrung an, so dass zwischen dem ersten Ventilstößel und der ersten axialen Bohrung kein Ringspalt ausgebildet wird.
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Ein weiterer Bestandteil des ersten Ventilkörpers ist der erste Betätigungswegbegrenzer, welcher auf dem ersten Ventilteller aufsitzt. Der erste Betätigungswegbegrenzer ist erfindungsgemäß axial gegenüberliegend zu dem ersten Ventilstößel angeordnet. Der Betätigungswegbegrenzer weist einen ersten Stellkörper auf. Neben dem Stellkörper kann der Betätigungswegbegrenzer noch weitere Bestandteile aufweisen, insbesondere ein Trägerelement, welches den Stellkörper trägt. Vorzugsweise kann es sich bei dem Trägerelement um einen Zapfen und bei dem Stellkörper um eine Buchse handeln, wobei bei einer solchen Ausführung der Zapfen auf dem ersten Ventilteller aufsitzt und wobei die Buchse von dem Zapfen getragen wird. Der Stellkörper ist erfindungsgemäß das einstellbare Element des Betätigungswegbegrenzers, wobei unterschiedliche Einstellmöglichkeiten vorgesehen werden können, beispielsweise durch auswechselbare Stellkörper unterschiedlicher Abmessungen.
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Der Stellkörper definiert durch sein Anschlagen an das erste Gegenlager einen maximalen Betätigungsweg des ersten Ventilkörpers.
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Die genaue Ausbildung des ersten Gegenlagers ist dabei nicht eingeschränkt. Dabei liegt das erste Gegenlager als ein ortsfest im Innenraum des Überströmventils angeordnetes Bauteil vor, welches beispielsweise als eine Zwischenwand ausgebildet sein kann, deren gegenüberliegende Seite zugleich das zweite Gegenlager ausbildet. Insbesondere können die Gegenlager und das Gehäuse gemeinsam als einteiliges Bauteil ausgebildet sein.
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Für die Ausgestaltung und Funktionsweise des zweiten Ventilkörpers gelten die vorherigen Ausführungen hinsichltich des ersten Ventilkörpers in entsprechender Weise. Der zweite Ventilkörper umfasst somit einen zweiten Ventilstößel, einen zweiten Ventilteller sowie einen zweiten Betätigungswegbegrenzer mit analogem Aufbau wie bei dem ersten Ventilkörper.
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Während der grundlegende Aufbau der beiden Ventilkörper erfindungsgemäß übereinstimmt, können jedoch Änderungen im Detail, insbesondere hinsichtlich der Größe der Ventilkörper, der Konizität der Ventilstößel sowie des resultierenden Betätigungsweges, vorgenommen werden, um eine Anpassung an die jeweiligen Rahmenbedingungen zu ermöglichen.
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Des Weiteren sind zwei Federelemente als Bestandteile des erfindungsgemäßen doppelt wirkenden Überströmventils vorgesehen. Das erste Federelement dient zur Beaufschlagung des ersten Ventilkörpers mit einer axialen Kraft in Richtung der Schließstellung, während das zweite Federelement den zweiten Ventilkörper mit einer axialen Kraft in Richtung von dessen Schließstellung beaufschlagt. Die Kraftbeaufschlagung erfolgt somit jeweils in Richtung der axialen Begrenzungswandungen. Damit sind die Federelemente in Öffnungstellung der Ventilkörper gespannt und in Schließstellung entspannt.
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Die Federelemente sind hierbei nicht auf eine spezielle Ausgestaltungsform beschränkt. Neben einer Ausgestaltung der beiden Federelemente als Druckfedern aus Federstahl ist unter anderem auch die Verwendung von Formkörpern aus einem elastischen Werkstoff denkbar.
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Bekannt sind hierbei Gummifedern mit unterschiedlichen Federkennlinien, die auf den jeweiligen Anwendungsfall durch Wahl der zugehörigen Federrate abgestimmt werden.
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Die grundsätzliche Funktionsweise des doppelt wirkenden Überströmventils, nachfolgend verkürzt als Überströmventil bezeichnet, ergibt sich im Falle der Anwendung in einer Master-Slave-Anordnung gemäß der nachfolgenden überblicksartigen Funktionsbeschreibung. Das Überströmventil wird im Kolben oder auch der Kolbenstange angeordnet und hat auf der Seite, die zum druckführenden Kolbenraum des Masterzylinders führt, den Zugang zum Betriebsdruck des Systems. Diese Seite wird in der Funktionsbeschreibung als erste Ventilseite benannt.
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Die gegenüberliegende zweite Ventilseite ist über den als Ablauf geschalteten Hauptanschluss des Masterzylinders mit dem Kolbenraum des Slave-Zylinders verbunden und vermag über die in der Endlage des ausgefahrenen Master-Zylinders infolge der mechanischen Öffnung dieser Ventilseite eine mögliche Überströmung durch das doppelt wirkende Ventil, zum Zwecke der Ausgleichsströmung, infolge von Verlustströmungen im Slave-Zylinder.
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Im Einzelnen gilt ergänzend das Nachfolgende: Das Überströmventil ist dabei so angeordnet, dass dessen eine Seite mit dem Kolbenraum und dessen andere Seite mit dem Kolbenstangenraum druckverbunden ist. Die Seite mit der ersten axialen Bohrung, auch als erste Ventilseite bezeichnet, ist dem Kolbenraum und die Seite mit der zweiten axialen Bohrung, auch als zweite Ventilseite bezeichnet, ist dem Kolbenstangenraum zugewandt. Die Beschreibung erfolgt dabei an dem Beispiel des Betriebszustandes, bei dem der Kolbenraum mit Überdruck beaufschlagt ist, nachfolgend auch als druckführende Seite bezeichnet. Der Kolben befindet sich am Führungsverschlussteil und somit in der Endlage, bei der die Kolbenstange maximal ausgefahren ist.
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Auf beiden Seiten des Überströmventils kann mittels einer axialen Verschiebung der jeweiligen Ventilkörper eine Öffnung der jeweiligen Ventilseite erfolgen und somit ein Fluid in den Innenraum des Ventils einströmen oder aus diesem ausströmen. Hierbei kann der Öffnungsgrad der jeweligen Ventilseite druckabhängig eingestellt werden. Die Einstellung erfolgt durch den Austausch der betreffenden Stellkörper oder im Falle der Ausbildung der Stellkörper als axial verstellbare Schraubbuchsen durch deren axiale Verstellung mittels Verschraubung, beispielsweise auf einem inneren Zapfen des betreffenden Betätigungswegbegrenzers.
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Bei der axialen Verschiebung der Ventilkörper in Richtung der Öffnungsstellung wird die zuvor in der Schließstellung jeweils zwischen der axialen Ringfläche des Ventiltellers und der Ventillagerfläche der Begrenzungswandung ausgebildete Dichtebene aufgehoben. Die Verschiebung der Ventilkörper und somit die Öffnung der jeweiligen Ventilseite erfolgt dabei auf der druckführenden Seite durch den hydraulischen Betriebsdruck und auf der als Ablauf dienenden Ventilseite durch eine mechanische Krafteinwirkung, die infolge der stirnseitigen Anlage des Ventilstößels an ein Verschlussteil des Arbeitszylinders auftritt. Im Erläuterungsbeispiel wird der erste Ventilkörper als durch den hydraulischen Betriebdruck und der zweite Ventilkörper mittels des zweiten Ventilstößels mechanisch betätigt.
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Dabei ist die Fluidmenge von der Breite des Ringspalts zwischen der axialen Bohrung und dem Ventilstößel abhängig und somit mittels des Betätigungswegs steuerbar. Die Öffnungsstellung kann daher in verschiedenen Öffnungsgraden vorliegen, wobei der gewünschte Öffnungsgrad der zweiten Ventilseite durch den Betätigungsweg durch den Anschlag des zweiten Ventilstößels fest vorbestimmt ist. Dagegen ist der Öffnungsgrad der ersten Ventilseite von dem Druck Fluids abhängig.
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Ferner ist der Öffnungsgrad der ersten Ventilseite durch den Betätigungsweg bestimmt, wobei der maximale Betätigungsweg durch den ersten Betätigungswegbegrenzer festgelegt ist. Durch die konstruktive Festlegung des Betätigungsweges mittels des Stellkörpers kann die maximale überströmende Fluidmenge pro Zeiteinheit voreingestellt werden.
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Der Betätigungsweg für den ersten Ventilkörper wird unter Beachtung dessen so eingestellt, dass der Durchstrom der Ausgleichsmenge durch das Überströmventil möglichst verlustarm erfolgen kann.
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Das auf der druckführenden Seite des Überströmventils einströmende Fluid tritt aus dem Innenraum des Ventils erst dann wieder aus, wenn die als Ablauf dienende Ventilseite durch die mechanische Öffnung den Abstrom in einen benachbarten Kolbenraum ermöglicht.
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Bei einem Druckausfall bewegen sich die beiden Ventilkörper aufgrund der axialen Kraftbeaufschlagung der Federelemente in die Schließstellung, so dass sich das Überströmventil auf beiden Ventilseiten verschließt.
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Das doppelt wirkende Überströmventil eines Arbeitszylinders weist insbesondere die nachfolgenden Vorteile auf.
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Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, dass erfindungsgemäß nicht nur eine druckabhängige, sondern auch einstellbare Steuerung der Strömungsmenge des Fluids erfolgen kann. Dies wird durch das Zusammenwirken der konischen Ausbildung der Ventilstößel und der somit einstellbaren Breite des Ringspalts mit der Einstellbarkeit des maximalen Betätigungswegs bedingt.
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Vorteilhaft ist diesbezüglich zudem, dass Staudrücke im Überströmventil verhindert werden. Um den Staudruck während des Ablaufs der Ausgleichsmenge aus dem Innenraum des Überströmventils zu minimieren, kann eine Ermittlung der für die einströmende Fluidmenge benötigten ablaufseitigen Spaltbreite, welche einer zugehörigen axialen Verschiebung des ablaufseitigen Ventilkörpers entspricht, vorgenommen werden. Die somit gewählte Breite des Ringspalts stellt dann einen ausreichenden Flächenabschnitt bereit, um in einem gegebenen Zeitintervall die einströmende Fluidmenge weitestgehend ohne Änderung der Strömungsgeschwindigkeit über den Ablauf abzuführen.
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Vorteilhaft ist dabei, dass die maximalen Betätigungswege des ersten Ventilkörpers und des zweiten Ventilkörpers erfindungsgemäß separat einstellbar sind, so dass die beiden Ventilseiten über verschiedene Öffnungsgrade an die Anforderungen der vorhandenen Betriebsfälle angepasst werden können. Ferner kann die Strömungscharakteristik des Fluids durch den Grad der Konizität der Ventilstößel zielgerichtet festgelegt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der erste und zweite Stellkörper als Wechselbuchse ausgebildet.
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Die Wechselbuchsen werden an zylindrischen Trägerelementen der Betätigungswegbegrenzer angeordnet, insbesondere auf diese aufgesteckt und verklemmt, so dass diese eine feste Lageposition einnehmen und durch ein Anschlagen an dem jeweiligen Gegenlager einen maximalen Betätigungsweg für die Ventilkörper definieren. Wechselbuchsen mit einer längeren axialen Erstreckung führen zu einem früheren Anschlag und somit zu einem kürzeren Betätigungsweg und damit zu einem geringeren möglichen Fluidstrom. Umgekehrt führen Wechselbuchsen mit einer geringeren axialen Erstreckung letztlich zu einem größeren möglichen Fluidstrom.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der erste und zweite Stellkörper als axial verstellbare Schraubbuchse ausgebildet.
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Die Schraubbuchsen der beiden Betätigungswegbegrenzer weisen zu diesem Zweck vorzugsweise ein Innengewinde auf, welche auf die mit einem Außengewinde versehenen Trägerelemente aufgeschraubt werden. Je nach Einschraubtiefe ist somit ein variabler maximaler Betätigungsweg und in der Folge eine variabler maximaler Fluidstrom vorgebbar.
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Die Anpassung an verschiedene Betriebszustände kann daher besonders einfach herbeigeführt werden und ist zudem reversibel. Ebenso ist es möglich, für die beiden Ventilkörper verschiedene Einschraubtiefen und somit verschiedene maximale Betätigungswege einzustellen.
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Der erste und zweite Ventilstößel sind gemäß einer nächsten vorteilhaften Weiterbildung ausgehend von dem jeweligen Ventilstößelfuß progressiv konisch. Die Neigung der Oberfläche des Ventilstößels erhöht sich somit in Richtung des Ventilstö-ßelkopfes zunehmend.
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Infolgedessen kann die Breite des jeweiligen Ringspalts und dementsprechend die in einem Zeitintervall ein- oder ausströmende Fluidmenge in einem progessiven Verhältnis variiert werden. Mit zunehmenden Betätigungsweg steigt die überströmbare Fluidmenge pro Zeiteinheit nicht linear, sondern progressiv.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist zudem ein Master-Arbeitszylinder, welcher eine Zylindereinheit mit Verschlussteilen sowie eine Kolbeneinheit aufweist. Durch die Kolbeneinheit wird ein erster und ein zweiter Arbeitsraum gebildet.
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Kennzeichnend für den Master-Arbeitszylinder ist, dass die Kolbeneinheit ein doppelt wirkendes Überströmventil aufweist, wie es in den vorhergehenden Abschnitten beschrieben ist.
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Das doppelt wirkende Übertromventil verbindet den ersten und zweiten Arbeitsraum miteinander und ermöglicht eine Steuerung der Strömungsmenge zwischen diesen. Es sind in der Master-Slave-Anordnung die Arbeitszylinder hydraulisch so geschaltet, dass der Kolbenstangenraum des Master-Arbeitszylinders mit dem Kolbenraum des Slave-Zylinders verbunden ist.
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Die Grundfunktion dieser Kopplung zweier Arbeitszylinder besteht in der zeitgleichen Ausfahrbewegung der beiden Kolbenstangen, so dass zu gleichen Zeiten gleiche Ausfahrweganteile zurückgelegt werden.
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Da allerdings in jedem System Verlustströmungen auftreten, ist dieser angedachte Ansatz nur dann einzuhalten, wenn die Verluste ausgeglichen werden. Hierbei ist das doppelt wirkende Überströmventil die erforderliche dazwischen geschaltete Funktionseinheit.
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Hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise des doppelt wirkenden Überströmventils als Teil eines Master-Arbeitszylinders wird auf die Erläuterungen in den vorherigen Beschreibungsabschnitten verwiesen.
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Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel anhand von
- 1 teilweise geschnittene Ansicht des doppelt wirkenden Überströmventils,
- 2 teilweise geschnitte Ansicht des Master-Arbeitszylinders mit einem doppelt wirkenden Überströmventil
näher erläutert.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des doppelt wirkenden Überströmventils 10 in einer teilweise geschnittenen Ansicht.
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Das Überströmventil 10 weist ein Gehäuse 20, einen ersten und zweiten Ventilkörper 30; 40, ein erstes und zweites Gegenlager 50; 60 sowie ein erstes und zweites Federelement 70; 80 auf.
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Das Gehäuse 20 setzt sich aus einer Umfassungswandung 21 und zwei sich gegenüberliegenden axialen Begrenzungswandungen 22; 23 zusammen, wobei die Umfassungswandung 21 mit den Begrenzungswandungen 22; 23 im Ausführungsbeispiel mittels jeweils einer Gewindepaarung 24 lösbar verbunden ist. Es wird somit ein Innenraum 25 ausgebildet, welcher im gewählten Ausführungsbeispiel durch eine Zwischenwandung zweigeteilt ist. Die beiden Teilabschnitte des Innenraums 25 sind vorliegend mittels eines Kanals 92 verbunden, der die Zwischenwandung durchsetzt, so dass eine durchgängige Strömung des Fluids ermöglicht wird.
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Die beiden axialen Begrenzungswandungen 22; 23 weisen je eine axiale Bohrung 26; 28 auf und bilden innenseitig jeweils eine, die axiale Bohrung umgebende, ringförmige Ventillagerfläche 27; 29 aus.
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Der erste Ventilkörper 30 ist vorliegend einteilig ausgebildet und in einen ersten Ventilstößel 31, einen ersten Ventilteller 32 und einen ersten Betätigungswegbegrenzer 33 unterteilbar. Der erste Ventilstößel 31 weist einen ersten Ventilstößelkopf 34 und einen ersten Ventilstößelfuß 35 auf und durchsetzt die erste axiale Bohrung 26. Erfindungsgemäß ist der erste Ventilstößel 31 konisch ausgebildet, wobei sich der Durchmesser des Ventilstößels 31 in Richtung des Ventilstößelfußes 35 erhöht.
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In der Öffnungsstellung, welche durch eine axiale Verschiebung des ersten Ventilkörpers 30 in Richtung der Innenseite des Überströmventils 10 einnehmbar ist, wird zwischen dem ersten Ventilstößel 31 und der ersten axialen Bohrung 26 ein erster Ringspalt 36 ausgebildet, dessen Spaltbreite aufgrund der konischen Ausbildung des ersten Ventilkörpers 30 variabel ist und von einem Betätigungsweg des ersten Ventilkörpers 30 abhängig ist.
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Der erste Ventilteller 32 weist gegenüber dem ersten Ventilstößel 31 eine radiale Erweiterung auf, so dass sich um den ersten Ventilstößelfuß 35 herum eine erste axiale Ringfläche ausbildet, welche in einer Schließstellung in Kontakt zu der ersten ringförmigen Ventillagerfläche 27 tritt und dabei eine Dichtebene ausbildet. Zusätzlich ist eine Dichtung 90 im Bereich des ersten Ventiltellers 32 eingebracht, welche in der Schließstellung durch die axiale Krafteinwirkung des ersten Federelements 70 gegen die erste ringförmigen Ventillagerfläche 27 gepresst wird und somit die Abdichtung sicherstellt.
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Der erste Betätigungswegbegrenzer 33 ist dem ersten Ventilstößel 31 axial gegenüberliegend auf dem ersten Ventilteller 32 angeordnet und weist einen ersten Stellkörper 38 auf. Ein Anschlagen des ersten Stellkörpers 38 an das erste Gegenlager 50, welches hierbei durch den diametralen Verbindungssteg der Umfassungswandung 21 gebildet wird, definiert erfindungsgemäß einen maximalen Betätigungsweg des ersten Ventilkörpers 30.
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Im vorliegenden Fall ist der erste Stellkörper 38 als Schraubbuchse ausgeführt, wobei die Schraubbuchse mit einem Innengewinde versehen und auf einen Zapfen mit einem Außengewinde aufgeschraubt ist. Die Einstellung verschiedener maximaler Betätigungswege und somit der Breite des ersten Ringspalts 36 erfolgt dann über die Einschraubtiefe der Schraubbuchse.
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In einem abgewandelten Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, den ersten Stellkörper 38 als Wechselbuchse auszuführen, welche durch deren axiale Länge für die Einstellung verschiedener maximaler Betätigungswege nutzbar ist. Diese kann je nach gewünschter Überströmungsmenge pro Zeiteinheit durch andere Wechselbuchsen anderer axialer Längen ausgetauscht werden.
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Die vorstehenden Erläuterungen zur Ausgestaltung des ersten Ventilkörpers 30 und dessen Bestandteilen gelten im vorliegenden Ausführungsbeispiel in gleicher Weise auch für den zweiten Ventilkörper 40.
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Um den ersten Ventilkörper 30 in Richtung der Schließstellung mit einer axialen Kraft zu beaufschlagen, ist ein erstes Federelement 70 vorgesehen. Für den zweiten Ventilkörper 40 ist ein entsprechendes zweites Federelement 80 vorhanden. Bei einem Druckausfall kann aufgrund der axialen Rückstellkraft ein beidseitiges Verschließen des Überströmventills 10 und eine Abdichtung gegenüber dem ein- oder ausströmenden Fluid bereitgestellt werden. Die Federelemente 70; 80 sind im Ausführungsbeispiel als Druckfeder aus Stahl ausgebildet.
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2 zeigt eine teilweise geschnitte Ansicht eines Master-Arbeitszylinders 100, in dessen Kolbeneinheit 120 ein doppelt wirkendes Überströmventil 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel, wie es anhand der 1 dargestellt wurde, verbaut ist.
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Der Master-Arbeitszylinder 10 ist insbesondere zur Verwendung in einer Master-Slave-Zylinderanordnung vorgesehen. Er weist eine Zylindereinheit 110 mit einem Bodenverschlussteil 111 und einem Führungsverschlussteil 112 sowie eine Kolbeneinheit 120, bestehend aus einem Kolben und einer Kolbenstange, auf. Durch die Kolbeneinheit 120 wird ein erster, kolbenseitiger Arbeitsraum 121 sowie ein zweiter, kolbenstangenseitiger Arbeitsraum 122 ausgebildet. Die beiden Arbeitsräume 121; 122 sind durch das Überströmventil 10 strömungsbedingt verbunden.
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Ein Slave-Arbeitszylinder (hierbei nicht dargestellt) ist mit dessen Kolbenseite über eine Zuführungsleitung an einen kolbenstangenseitigen Hauptanschluss 131 anschließbar. Die am Slave-Arbeitszylinder auftretenden Leckverluste können dann erfindungsgemäß mittels des in der Kolbeneinheit 120 des Master-Arbeitszylinders 100 vorhandenen Überströmventiils 10 ausgeglichen werden. Dies erfolgt, wenn das Adaptionsteil 140 an die Innenwandung des Führungsverschlussteils 112 auftrifft, was einer vollständig ausgefahrenen Kolbenstange entspricht.
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Die kolbenstangenseitige Seite des Überströmventils 10 ist somit mittels einer mechanischen Krafteinwirkung betätigbar.
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Über einen kolbenseitigen Hauptanschluss 130 erfolgt eine Beaufschlagung mit dem Betriebsdruck, wobei die kolbenseitige Seite des Überströmventils 10 über den vorherrschenden hydraulischen Betriebsdruck geöffnet wird. Im Falle des Anschlagens des Adaptionsteiles 140 an die Innenwandung des Führungsverschlussteiles 112 wird eine Öffnungsstellung der kolbenstangenseitigen Seite des Überströmventils 10 durch Eindrücken des Ventilstößels (in 2 ohne Bezugszeichen) bereitgestellt, so dass die kolbenseitig eingeströmte Fluidmenge dann über den kolbenstangenseitigen Hauptanschluss 131 in einen Arbeitsraum des Slave-Arbeitszylinders abströmen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Überströmventil
- 20
- Gehäuse
- 21
- Umfassungswandung
- 22
- erste Begrenzungswandung
- 23
- zweite Begrenzungswandung
- 24
- Gewindepaarung
- 25
- Innenraum
- 26
- erste axiale Bohrung
- 27
- erste ringförmige Ventillagerfläche
- 28
- zweite axiale Bohrung
- 29
- zweite ringförmige Ventillagerfläche
- 30
- erster Ventilkörper
- 31
- erster Ventilstößel
- 32
- erster Ventilteller
- 33
- erster Betätigungswegbegrenzer
- 34
- erster Ventilstößelkopf
- 35
- erster Ventilstößelfuß
- 36
- erster Ringspalt
- 37
- erste axiale Ringfläche
- 38
- erster Stellkörper
- 40
- zweiter Ventilkörper
- 41
- zweiter Ventilstößel
- 42
- zweiter Ventilteller
- 43
- zweiter Betätigungswegbegrenzer
- 44
- zweiter Ventilstößelkopf
- 45
- zweiter Ventilstößelfuß
- 46
- zweiter Ringspalt
- 47
- zweite axiale Ringfläche
- 48
- zweiter Stellkörper
- 50
- erstes Gegenlager
- 60
- zweites Gegenlager
- 70
- erstes Federelement
- 80
- zweites Federelement
- 90
- Dichtung des ersten Ventiltellers
- 91
- Dichtung des zweiten Ventiltellers
- 92
- Kanal
- 100
- Master-Arbeitszylinder
- 110
- Zylindereinheit
- 111
- Bodenverschlussteil
- 112
- Führungsverschlussteil
- 120
- Kolbeneinheit
- 121
- erster Arbeitsraum
- 122
- zweiter Arbeitsraum
- 130
- kolbenseitiger Hauptanschluss
- 131
- kolbenstangenseitiger Hauptanschluss
- 140
- Adaptionsteil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202004011532 U1 [0004]
- DE 102004044832 B3 [0005]
- EP 0142787 A2 [0006]
