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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hydraulikkomponente mit einer Ventileinheit für ein Hydrauliksystem und ein Hydrauliksystem mit einer solchen Hydraulikkomponente.
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Herkömmliche Hydraulikkomponenten mit einer Ventileinheit für ein Hydrauliksystem weisen regelmäßig einen Ventilblock und einen Ventilkolben auf. Dabei ist der Ventilkolben entlang einer ersten Bohrung im Ventilblock beweglich gelagert bzw. geführt. Die Ventileinheit ist regelmäßig über einen entsprechenden Anschluss oder Druckleitungen mit druckbehafteter Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbar und derart ausgebildet, dass der Ventilkolben zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung bewegbar ist.
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Dabei ist insbesondere bei der Ausgestaltung der Ventileinheit als Sitzventil die Bohrung regelmäßig als Sackloch ausgebildet, um das Vorsehen unnötiger Dichtelemente vermeiden zu können. Nachteilig hieran ist die Herstellung, da insbesondere für den Innenumfang der Bohrung enge Toleranzen eingehalten werden müssen. Es sind daher auch Ausgestaltungen bekannt, bei denen die Bohrung zunächst durchgängig ausgebildet ist, wobei in diesem Fall entsprechende Dichtelemente vorgesehen sein müssen oder die Bohrung nachträglich durch einen Stopfen oder dergleichen verschlossen wird.
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Solche Dichtelemente führen jedoch regelmäßig zu Hystereseeffekten beim Öffnen und Schließen der Ventileinheit. Dabei können solche Hystereseeffekte insbesondere bei druckabhängiger Steuerung der Ventileinheit unerwünscht sein, da sie den Schaltpunkt der Ventileinheit verschieben können. Zum anderen können sich die Eigenschaften der durch die Dichtelemente hervorgerufene Hystereseänderung mit zunehmenden Verschleiß der Dichtelemente substantiell ändern, was insbesondere bei einer sehr genauen Steuerung der Ventileinheit zu Problemen führen kann, indem der Schaltvorgang entweder zu spät oder zu früh erfolgt.
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Darüber hinaus ergeben sich bei entsprechenden Ventileinheiten regelmäßig Leckagen durch die Endöffnungen der Bohrung. Diese sind selbst unter Einsatz von Dichtelementen kaum zu vermeiden, da sich die Dichteigenschaften der Dichtelemente mit ihrem Verschleiß verschlechtern, wobei mit ansteigendem Lebensalter der Dichtelemente erhöhte Leckageeffekte auftreten. Solche Leckagen führen regelmäßig zu einer Verschmutzung von Bauteilen, welche im Bereich der Hydraulikkomponente vorgesehen sind, mit Hydraulikflüssigkeit. Ferner resultiert die Leckage in einem unerwünschten Verbrauch von Hydraulikflüssigkeit. Folglich sind entsprechende Bauteile regelmäßig zu reinigen, Dichtelemente der Ventileinheit zu wechseln bzw. zu erneuern und Hydraulikflüssigkeit in dem Hydrauliksystem nachzufüllen. All dies ist unter anderem mit hohem Zeit- und Kostenaufwand verbunden und gilt es zu vermeiden.
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Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hydraulikkomponente mit einer Ventileinheit sowie ein entsprechendes Hydrauliksystem bereitzustellen, bei der die oben genannten unerwünschten Effekte weitestgehend unterdrückt oder gar vollkommen vermieden werden können.
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Diese Aufgabe wird durch eine Hydraulikkomponente mit einer Ventileinheit gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Hydrauliksystem gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die erfindungsgemäße Hydraulikkomponente mit Ventileinheit für ein Hydrauliksystem zeichnet sich gegenüber den herkömmlich bekannten Hydraulikkomponenten dadurch aus, dass die erste Bohrung als Durchgangsbohrung durch den gesamten Ventilblock ausgebildet ist und die Hydraulikkomponente eine Auffangeinheit aufweist. Die Auffangeinheit umgibt die beiden Endöffnungen der ersten Bohrung zumindest teilweise und ist dazu ausgebildet, Hydraulikflüssigkeit, welche aus den beiden Endöffnungen der Bohrung austritt, aufzunehmen und abzuleiten.
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Der Begriff „umgeben“ ist hierbei im Sinne von umfassen oder einmanteln und insbesondere als gegenüber dem Ventilblock leckagefrei abdichten zu verstehen. Damit soll die Auffangeinheit allgemein dazu ausgebildet sein, alle aus den beiden Endöffnungen austretenden Hydraulikflüssigkeit sicher aufzufangen. Als „Ableiten“ ist beispielsweise in einen Rücklauf zum Tank des entsprechenden Hydrauliksystems einspeisen zu verstehen. Hierfür kann die Auffangeinheit auch einen entsprechenden Anschluss zum Ankoppeln an einen vorgesehenen Rücklauf des Hydrauliksystems aufweisen.
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Die Ausbildung der Bohrung als Durchgangsbohrung weist regelmäßig den Vorteil der einfacheren Herstellung auf. Während bei Sacklöchern zwangsläufig Toträume am Fuß des Sacklochs auftreten, welche sich aus der notwendigen Gestalt des Bohrers ergeben, können solche Toträume bei Durchgangsbohrungen vermieden werden. Damit können auch durch entsprechende Toträume hervorgerufene Probleme wie Ablagerungen oder unerwünschte Drücke in diesen sicher vermieden werden.
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Während bei herkömmlichen Systemen mit einer solchen Durchgangsbohrung regelmäßig die Notwendigkeit besteht, entsprechende Dichtelemente vorzusehen, um Leckage an den Endöffnungen der Bohrung zu vermeiden, kann erfindungsgemäß auf entsprechende Dichtelemente verzichtet werden. Dies rührt daher, dass selbst wenn eine entsprechende Leckage durch eine oder die beiden Endöffnungen der ersten Bohrung auftreten sollte, die austretenden Hydraulikflüssigkeit durch die vorgesehene Auffangeinheit sicher aufgenommen und abgeleitet wird. Damit bleibt die aus der Ventileinheit austretende und insbesondere herausleckende Hydraulikflüssigkeit innerhalb des Hydrauliksystems und kann sehr einfach wieder in den vorgesehenen Hydraulikkreislauf eingespeist werden. Durch den möglichen Verzicht auf entsprechende Dichtelemente kann ein Wartungsaufwand für die Hydraulikkomponente erheblich reduziert werden, was insbesondere Kosten erspart. Darüber hinaus können durch Dichtelemente hervorgerufene und im Zweifelsfall sogar von einem Verschleiß der entsprechenden Dichtelemente abhängige Hystereseeffekte bei der Steuerung der Ventileinheit vermieden werden. Dies ermöglicht eine genauere und zuverlässigere Ansteuerung der Ventileinheit und damit der Hydraulikkomponente, als es für herkömmliche Systeme möglich ist.
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Vorteilhafterweise weist die Ventileinheit eine als zweite Bohrung ausgebildete Druckleitung auf. Ferner weist die erste Bohrung wenigstens zwei Abschnitte auf, von denen sich ein erster Abschnitt von der ersten Endöffnung der ersten Bohrung in Richtung der zweiten Endöffnung der ersten Bohrung erstreckt, während sich der zweite Abschnitt von der zweiten Endöffnung der ersten Bohrung in Richtung der ersten Endöffnung der ersten Bohrung erstreckt. Dabei mündet die zweite Bohrung in den ersten oder in den zweiten Abschnitt der ersten Bohrung. Durch das Vorsehen der zweiten Bohrung kann die erfindungsgemäße Ventileinheit besonders einfach mit druckbehafteter Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt werden. Insbesondere umfasst dabei die als zweite Bohrung ausgebildete Druckleitung einen entsprechenden Anschluss, um an andere Elemente eines zu bildenden Hydrauliksystems gekoppelt zu werden. Die Aufteilung der ersten Bohrung in zwei unterschiedliche jeweils von einer der entsprechenden Endöffnungen der ersten Bohrung ausgehende Abschnitte ermöglicht es, die Ausgestaltung der ersten Bohrung besonders variabel zu gestalten und an vorherrschende Anforderungen anzupassen, ohne den strukturellen Aufbau unnötig zu verkomplizieren. Da die erste Bohrung als Durchgangsbohrung ausgebildet ist, kann jeder der beiden Abschnitte der ersten Bohrung weitestgehend unabhängig von dem jeweils anderen Abschnitt ausgehend vor der entsprechend vorgesehenen Endöffnung der ersten Bohrung in den Ventilblock gefräst oder gebohrt werden. Dies ermöglicht eine besonders einfache Bildung der ersten Bohrung.
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Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Innendurchmesser der ersten Bohrung im ersten Abschnitt größer als der Innendurchmesser im zweiten Abschnitt der ersten Bohrung. Durch den variierenden Innendurchmesser der ersten Bohrung ist sowohl eine einfache strukturelle so wie auch funktionelle Aufteilung der ersten Bohrung in die beiden Abschnitte möglich. Beispielsweise kann der breitere der beiden Abschnitte als Hauptströmungsweg für Hydraulikflüssigkeit durch die Ventileinheit vorgesehen sein, während der schmalere der beiden Abschnitte lediglich als Durchgangsmöglichkeit für ein an dem Ventilkolben angreifendes funktionales Element vorgesehen ist. Darüber hinaus kann die Grenzfläche zwischen den beiden Abschnitten als Anschlag für den Ventilkolben fungieren und somit die Bewegung des Ventilkolbens sicher einschränken.
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Vorzugsweise weist der Ventilkolben einen Gleitbereich auf, welcher in seinen Abmessungen und insbesondere in Bezug auf seinen Außendurchmesser passgenau auf den zweiten Abschnitt der ersten Bohrung angepasst ist. Dabei ist der Gleitbereich dazu ausgebildet, während einer Bewegung des Ventilkolbens zwischen der Schließstellung und der Offenstellung der Ventileinheit entlang des zweiten Abschnitts der ersten Bohrung zu gleiten. Passgenau ist hierbei so zu verstehen, dass der Außendurchmesser des Ventilkolbens in seinem Gleitbereich so nah an dem Innendurchmesser der ersten Bohrung im zweiten Abschnitt angenähert, wie dies kosteneffizient unter einer weitgehenden Verringerung der zu erwartenden Leckage zwischen dem Ventilkolben und dem Ventilblock erreicht werden kann, ohne die damit einhergehende Reibung zwischen dem Ventilkolben und dem Ventilblock über ein akzeptables Maß hinaus zu erhöhen. Durch diese Ausgestaltung, wird zumindest die zweite Endöffnung der ersten Bohrung durch den Ventilkolben weitestgehend verschlossen. Damit wird ein über die zu erwartende Leckage hinausgehender Strom von Hydraulikflüssigkeit aus der zweiten Endöffnung der ersten Bohrung vermieden. Durch die zweite Endöffnung der ersten Bohrung kann dabei immer noch beispielsweise über ein funktionales Element, welches an der entsprechenden Seite des Ventilkolbens angebracht ist, Einfluss auf den Ventilkolben ausgeübt werden. Schließlich kann dadurch die Funktionalität der erhaltenen Ventileinheit und damit der Hydraulikkomponente erheblich erhöht werden, ohne unerwünschte Ströme von Hydraulikflüssigkeit durch die zweite Endöffnung der ersten Bohrung zuzulassen.
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Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn der zweite Abschnitt der ersten Bohrung und der Gleitbereich des Ventilkolbens dichtungsfrei ausgebildet sind. Dichtungsfrei ist hierbei in der Art zu verstehen, dass dort keinerlei weitere bzw. zusätzliche Dichtelemente, wie beispielsweise Dichtungsringe vorgesehen sind. Durch den Verzicht auf die weiteren Dichtelemente können entsprechende Hystereseeffekte sowie die Notwendigkeit einer regelmäßigen Wartung der entsprechenden Dichtelemente vermieden werden. Ferner kann eine verschleißbedingte Variation der Ventileigenschaften weitestgehend unterdrückt werden, da auf die besonders verschleißanfälligen Dichtelemente verzichtet wird.
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Von Vorteil ist es ferner, wenn die Auffangeinheit einen Behälter und die zweite Bohrung einen Druckleitungsanschluss aufweist. Dabei ist die Ventileinheit zumindest teilweise innerhalb des Behälters angeordnet, wobei wenigstens der Druckleitungsanschluss außerhalb des Behälters liegt. Über den Druckleitungsanschluss kann die Ventileinheit besonders einfach an weitere Elemente eines zu bildenden Hydrauliksystems angeschlossen und mit druckbehafteter Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt werden. Indem die Auffangeinheit einen entsprechenden Behälter aufweist, welcher insbesondere dazu ausgebildet ist, die aus den beiden Endöffnungen der Bohrungen heraustretende Hydraulikflüssigkeit aufzunehmen, wird eine besonders einfache strukturelle und funktionelle Ausgestaltung der Auffangeinheit verwirklicht. Denkbar ist, dass dieser Behälter gleichzeitig zumindest teilweise als Tank des zu bildenden Hydrauliksystems fungieren und oder als Bestandteil eines Rücklaufs des entsprechenden Hydrauliksystems ausgebildet sein. Dies stellt eine besonders einfache, funktionale, kostengünstige und dabei zuverlässige Ausgestaltung dar.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Auffangeinheit dazu ausgebildet ist, Hydraulikflüssigkeit, welche zwischen einer Außenwand des Ventilkolbens und einer Innenwand der Bohrung austritt, aufzufangen und abzuleiten. Damit kann auf weitere Dichtelemente, welche eine Leckage zwischen der Außenwand des Ventilkolbens und der Innenwand der Bohrung unterdrücken sollen, vollkommen verzichtet werden. Dies liegt insbesondere daran, dass entsprechend austretende bzw. herausleckende Hydraulikflüssigkeit bereits durch die Auffangeinheit sicher aufgenommen wird und durch diese wieder dem Hydraulikkreislauf des zu bildenden Hydrauliksystems zugeführt werden kann. Damit kann in Bezug auf das gesamte Hydrauliksystem bzw. die Hydraulikkomponente nicht mehr von einer Leckage im eigentlichen Sinn gesprochen werden kann, da Hydraulikflüssigkeit das Hydrauliksystem nicht verlässt.
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Vorzugsweise entspricht die axiale Länge des Ventilkolbens mindestens der axialen Länge der ersten Bohrung. Zudem sind an den beiden axialen Enden des Ventilkolbens Angriffspunkte vorgesehen, welche dazu ausgebildet sind, dass funktionale Elemente an diese angekoppelt werden. Somit ist es möglich, entlang des Ventilkolbens unterschiedliche Bereiche vorzusehen, welche unterschiedliche Funktionen verwirklichen, und somit die Funktionalität der Ventileinheit deutlich zu erhöhen. Wenn die axiale Länge des Ventilkolbens gerade der axialen Länge der ersten Bohrung entspricht, ergibt sich die Möglichkeit der Bereitstellung wenigstens einer Stellung des Ventilkolbens, in welcher die beiden Endabschnitte des Ventilkolbens gleichzeitig mit den Außenflächen des Ventilblocks abschließen und die Ventileinheit somit eine besonders platzsparende Stellung einnimmt. Sobald die axiale Länge des Ventilkolbens größer als die axiale Länge der ersten Bohrung ist, können mehrere Stellungen des Ventilkolbens verwirklicht werden, in welchen die erste Bohrung entlang ihrer gesamten Länge durch den Ventilkolben belegt ist. Dies ermöglicht es weitere funktionale Bereiche im Ventilkolben vorzusehen, welche sich insbesondere jeweils über die gesamte Länge der Bohrung erstrecken können. Dadurch kann die Funktionalität der erhaltenen Ventileinheit noch weiter erhöht werden. Darüber hinaus ermöglicht ein überstehender Ventilkolben aus der ersten Bohrung einen erleichterten Zugang zum Ventilkolben und somit die Möglichkeit entsprechende funktionale Elemente besonders einfach an den Ventilkolben anzubringen. Über die entsprechend vorgesehenen Angriffspunkte können schließlich eine Vielzahl funktionaler Elemente an den Ventilkolben angekoppelt werden, um so die Funktionalität der Ventileinheit und somit der gesamten Hydraulikkomponente auf vielfältige Weise anzupassen und zu erweitern.
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Dabei ist insbesondere an wenigstens einem der vorgesehenen Angriffspunkte des Ventilkolbens ein funktionales Element vorgesehen. Das funktionale Element kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, eine Bewegung des Ventilkolbens zu begrenzen, indem es als Anschlag für den Ventilkolben ausgebildet ist. Ferner kann das funktionale Element zur Bewirkung einer Bewegung des Ventilkolbens, beispielsweise in Form eines manuell betätigbaren Hebels, ausgebildet sein. Ferner kann das funktionale Element auch dazu ausgebildet sein, den Ventilkolben, beispielsweise in Form einer mechanischen Feder, hin zur Schließstellung oder zur Offenstellung des Ventilkolbens vorzuspannen. Dabei ist insbesondere die Kraft und/ oder die Richtung der Vorspannung frei einstellbar, was die Funktionalität des entsprechenden funktionalen Elements deutlich erhöht. Schließlich kann das funktionale Element beispielsweise auch dazu ausgebildet sein, einen Bewegungszustand des Ventilkolbens zu ermitteln, indem es beispielsweise als Sensor ausgebildet ist bzw. eine Abtastung für einen externen Sensor darstellt. Als Bewegungszustand ist hier unter Anderem eine momentane Stellung des Ventilkolbens und/ oder eine Bewegungsgeschwindigkeit bzw. Bewegungsrichtung des Ventilkolbens zu verstehen. Diese Beispiele sind nur einige vorteilhafte Ausgestaltungen eines entsprechenden funktionalen Elements, welche zum Einen strukturell einfach umsetzbar sind und zum Anderen eine deutlich verbesserte Funktionalität der erhaltenen Hydraulikkomponente bewirken.
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Ferner kann die Ventileinheit als Sitzventil ausgebildet sein, während der Ventilblock im Bereich wenigstens einer der beiden Endöffnungen der ersten Bohrung einen entsprechenden Ventilsitz aufweist. Insbesondere weist dabei dann der Ventilkolben wenigstens einen Bereich auf, welcher als Schließbereich bzw. Schließelement dient. Regelmäßig ist der Ventilkolben über ein entsprechendes Vorspannelement derart vorgespannt, dass der Schließbereich hin zum Ventilsitz vorgespannt ist und in einem Ruhezustand der Ventileinheit auf dem Ventilsitz aufliegt, womit die Ventileinheit in einer Schließstellung ist. Sitzventile haben den Vorteil, ein leckagefreies Abschließen der Ventileinheit zu ermöglichen, während sowohl ein Öffnungsvorgang sowie ein Schließvorgang sehr schnell und sicher möglich ist. Dies ermöglicht eine genaue und zuverlässige Ansteuerung der Ventileinheit.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Hydrauliksystem mit einer zuvor beschriebenen Hydraulikkomponente. Damit können die vorstehend beschriebenen Vorteile der entsprechenden Hydraulikkomponenten auch auf das erfindungsgemäße Hydrauliksystem übertragen werden.
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Vorteilhafterweise ist dabei die Auffangeinheit zumindest teilweise als Tank des Hydrauliksystems ausgebildet. Dadurch ist es durch Senken der Gesamtzahl der Elemente, welche das Hydrauliksystem bilden, möglich, den strukturellen Aufbau des gesamten Hydrauliksystems erheblich zu vereinfachen, ohne dessen Funktionalität einzuschränken.
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Im Folgenden wird eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beiliegende Figur beschrieben, wobei
- 1 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hydraulikkomponente zeigt.
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Wie in 1 gezeigt ist, weist die hier beispielhaft gezeigte Hydraulikkomponente 10 eine Ventileinheit 20 sowie eine Auffangeinheit 30 auf. Die Ventileinheit 20 besteht aus einem Ventilblock 22, in welchem eine erste Bohrung 24 und eine zweite Bohrung 26 vorgesehen sind. Die erste Bohrung 24 ist als Durchgangsbohrung ausgebildet und weist eine erste Endöffnung 24a und eine zweite Endöffnung 24c auf. Ausgehend von der ersten Endöffnung 24a erstreckt sich ein erster Abschnitt 24b der ersten Bohrung 24, während sich ausgehend von der zweiten Endöffnung 24c ein zweiter Abschnitt 24d der ersten Bohrung 24 erstreckt.
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Dabei ist der Innendurchmesser D1 der ersten Bohrung im ersten Abschnitt 24b größer als der Innendurchmesser D2 der ersten Bohrung 24 im zweiten Abschnitt 24d. Die zweite Bohrung 26 ist an einer ersten Endöffnung 26a dazu ausgebildet an weitere Hydraulikkomponenten angekoppelt zu werden, beispielsweise an einen (nicht dargestellten) Hydraulikzylinder. Insbesondere weist die zweite Bohrung 26 an ihrer ersten Endöffnung 26a einen Druckleitungsanschluss auf. An seinem der ersten Endöffnung 26a gegenüberliegenden Ende weist die zweite Bohrung 26 eine zweite Endöffnung 26b auf, welche in den ersten Abschnitt 24b der ersten Bohrung 24 mündet.
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Entlang der ersten Bohrung 24 ist ferner ein beweglich gelagerter Ventilkolben 28 vorgesehen. Der Ventilkolben 28 ist dabei in mehrere Bereiche unterteilt. Zwei Bereiche des Ventilkolbens 28 sind als Ankoppelbereiche 28a, 28d ausgebildet und dienen als Angriffspunkte 28a, 28d für funktionale Elemente (nicht dargestellt). Im vorliegenden Fall greift am ersten Angriffspunkt 28a beispielsweise eine mechanische Feder (nicht dargestellt) an, welche dazu ausgebildet ist, den Ventilkolben 28 hin zu einer Schließstellung (in 1 nach unten) mit einer Kraft zu beaufschlagen. Am zweiten Angriffspunkt 28d des Ventilkolbens 28 ist beispielsweise ein manuell betätigbarer Steuerungshebel (nicht dargestellt) befestigt. Der Steuerungshebel ist dazu ausgebildet, den Ventilkolben entgegen der Kraft der mechanischen Feder in die Offenstellung (in 1 nach oben) zu bewegen, um die Ventileinheit 20 zu öffnen und ein manuell bedingtes Ablaufen von Hydraulikflüssigkeit zu ermöglichen. Neben den beiden Ankoppelbereichen 28a, 28d umfasst der Ventilkolben 28 ferner einen Schließbereich 28b, welcher dazu ausgebildet ist, als Schließelement der Ventileinheit 20 zu fungieren und in der Schließstellung des Ventilkolbens 28 auf den Rand der ersten Endöffnung 24a der ersten Bohrung 24 aufzuliegen, um die Ventileinheit 20 zu verschließen. Mithin bildet die erste Endöffnung 24a einen Ventilsitz.
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Des Weiteren weist der Ventilkolben 28 einen Gleitbereich 28c auf, welcher passgenau auf den zweiten Abschnitt 24d der ersten Bohrung 24 angepasst ist und zwischen der Offenstellung und der Schließstellung des Ventilkolbens 28 entlang des zweiten Abschnitts 24d der ersten Bohrung 24 bewegbar ist. Wie dargestellt, stellen die beiden Ankoppelbereiche 28a und 28d jeweils den Abschluss des Ventilkolbens 28 entlang seiner Längsachse LA dar, während der Schließbereich 28b sowie der Gleitbereich 28c an entsprechenden Abschnitten des Ventilkolbens 28 vorgesehen sind. Die Aufnahmeeinheit 30 weist einen Behälter 32 auf, welcher einen Großteil des Ventilblocks 22 und insbesondere die beiden Endöffnungen 24a, 24c der ersten Bohrung 24 umgibt. Der Behälter 32 ist dazu ausgebildet, Hydraulikflüssigkeit, welche am Ventilkolben 22 vorbei durch eine der beiden Endöffnungen 24a,. 24c herausleckt, aufzunehmen und zu einem Ablauf 34 zu leiten.
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Der Ablauf 34 ist an einen Rücklauf eines nicht näher dargestellten Hydrauliksystems angeschlossen. Alternativ dazu kann auch der Behälter 32 als Tank eines entsprechenden Hydrauliksystems fungieren, sodass der Ablauf 34 als Zuflussleitung zu einer Pumpe des Hydrauliksystems ausgebildet ist. Als aus dem Ventilblock 22 austretende Hydraulikflüssigkeit sind im Wesentlichen alle auch noch so kleinen Ströme hydraulischer Flüssigkeit zu verstehen, welche zwischen dem Ventilkolben 28 und der ersten Bohrung 24 aus der Ventileinheit 20 in den Behälter 32 austreten. Dazu zählen sowohl unterschiedliche Leckageströme wie auch gewollte Ablaufströme, welche sich in der Offenstellung des Ventilkolbens 28 bilden.
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Im vorliegenden Fall ist die Hydraulikkomponente mit Ventileinheit im Wesentlichen als Hydraulikkomponente mit Überdruckventil ausgebildet. Die Funktionsweise stellt sich wie folgt dar.
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Ist die Hydraulikkomponente 10 in einem entsprechenden Hydrauliksystem verbaut, kann über die zweite Bohrung 26 als Druckleitung druckbehaftete Hydraulikflüssigkeit in die erste Bohrung 24 und insbesondere deren ersten Abschnitt 24b fließen. Ein sich aufbauender Druck in der Hydraulikflüssigkeit in der ersten Bohrung 24 wirkt entgegen der Federkraft der mechanischen Feder (in 1 nach oben) und hebt bei ausreichendem Druck den Ventilkolben 28 und insbesondere den Schließbereich 28b des Ventilkolbens 28 vom Rand der ersten Endöffnung 24a, welcher als Ventilsitz fungiert, ab. Damit kann bei entsprechendem Druck in der ersten Bohrung 24 druckbehaftete Hydraulikflüssigkeit in den Behälter 32 der Auffangeinheit 30 abfließen und schließlich über den Ablauf 34 beispielsweise in den nicht gezeigten Tank des Hydrauliksystems zurückgeführt werden. Durch die passgenau Anpassung des Gleitbereichs 28c des Ventilkolbens 28 an den zweiten Abschnitt 24d der ersten Bohrung 24, ist eine Leckage aus der ersten Bohrung durch die zweite Endöffnung 24c minimiert, jedoch nicht völlig beseitigt. Druckbehaftete Hydraulikflüssigkeit, welche dementsprechend auch im geschlossenen Zustand der Ventileinheit 20 zwischen dem Ventilkolben 28 und dem Ventilblock 22 aus der Ventileinheit 20 herausleckt, wird jedoch ebenfalls durch den Behälter 32 und somit durch die Auffangeinheit 30 aufgefangen und kann damit durch den Ablauf 34 zurück zum Tank geleitet werden.
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Sollte der hydraulische Druck in der ersten Bohrung 24 nicht ausreichen, um die Kraft der mechanischen Feder zu überwinden, und dennoch ein Öffnen der Ventileinheit 20 erwünscht sein, kann über den am zweiten Angriffspunkt 28d angreifenden manuell betätigbaren Steuerungshebel mit einer entsprechenden Kraft auf den Ventilkolben 28 eingewirkt werden, um entgegen der Federkraft ein manuelles Öffnen der Ventileinheit 20 hervorzurufen. Damit ist es einfach möglich einen Notablass für die Hydraulikflüssigkeit umzusetzen.
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Der zur Öffnung des Überdruckventils 20 notwendige Hydraulikdrucks hängt insbesondere von den Eigenschaften der am ersten Angriffspunkt angreifenden mechanischen Feder 28, ihrer Vorspannung sowie einem Verhältnis der beiden Innendurchmesser der ersten Bohrung 24 in ihren beiden Abschnitten 24b und 24d ab, und ist über diese frei einstellbar.
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Alternativ zu dem am zweiten Angriffspunkt 28d angreifenden Steuerungshebel, könnte beispielsweise auch eine manuell vorzuspannende Druckfeder vorgesehen sein, über welche sich ein Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils 20 einstellen lässt. Ferner wären auch an einem oder den beiden der Angriffspunkte 28a und 28d Sensoren vorsehbar, welche einen aktuellen Öffnungszustand der Ventileinheit 20 ermitteln und entsprechende Informationen an eine zentrale Steuereinheit weiterleiten.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Ventilkolben 28 mit all seinen genannten Bereichen 28a bis 28d einstückig ausgebildet und aus einem harten und widerstandfähigen Material wie Edelstahl gefertigt. Ebenso ist auch der Ventilblock 22 aus einem entsprechend harten und widerstandsfähigen Material wie Edelstahl gefertigt. Es sind jedoch auch Ausgestaltungen denkbar, in denen der Ventilkolben 28 und/oder der Ventilblock 22 aus mehreren einzelnen miteinander koppelbaren Elementen besteht.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die gesamte gezeigte Hydraulikkomponente 10 mit all ihren Elementen kein einziges separat vorgesehenes Dichtungselement, welches beispielsweise in Form eines aus elastischem Material bestehenden Dichtungsrings ausgebildet sein könnte. Dadurch können durch solche Dichtungselemente regelmäßig hervorgerufene Hystereseeffekte beim Öffnen und Schließen der Ventileinheit 20 sicher vermieden werden. Zudem ändert sich ein Verhalten der erhaltenen Hydraulikkomponente 10 über seine Lebensdauer hinweg nur geringfügig, da auf die sehr verschleißanfälligen und entsprechend Ihrem Verschleiß variable Eigenschaften aufweisende Dichtungselemente vollkommen verzichtet wird. Dies führt zu einer zuverlässigen und weitestgehend wartungsfreien Funktionstauglichkeit der Hydraulikkomponente 10 über ihre gesamte Lebensdauer hinweg und ermöglicht eine genaue und zuverlässige Steuerung der Hydraulikkomponente 10 und ihrer Ventileinheit 20.
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Während im vorliegenden Fall die Auffangeinheit 30 einen Behälter 32 und einen Ablauf 34 aufweist, kann die Auffangeinheit 30 auch direkt als Bestandteil einer Rücklaufleitung oder eines Tanks des entsprechenden Hydrauliksystems ausgebildet sein. Dies würde den Aufbau des erhaltenen Hydrauliksystems erheblich vereinfachen und verkleinern.
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Ferner könnte die Ablaufeinheit 30 auch derart ausgebildet sein, dass eine oder beide Endöffnungen 24a, 24c der ersten Bohrung 24 bei Betrieb des mit der Hydraulikkomponente 10 ausgestatteten Hydrauliksystems unter Öl stehen.
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Durch das Gestatten von „Leckage“ aus der Ventileinheit 20 in die Auffangeinheit 30 ist es möglich, die Hydraulikkomponente 10 sowie das entsprechende Hydrauliksystem gegenüber Druckspitzen abzusichern und beispielsweise ein momentloses Anlaufen eines Hydraulikmotors des Hydrauliksystems zu ermöglichen.
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Zudem können die Kosten für die Passgenauigkeitsanpassung des Ventilkolbens 28 an die erste Bohrung 24 sowie zur Umschaltung des Betriebszustands der Ventileinheit 20 benötigte Kräfte erheblich gesenkt werden, indem die Notwendigkeit der bestmöglichen Unterdrückung von Leckage zwischen dem Ventilkolben 28 und dem Ventilblock 22 hinfällig ist. Damit können sowohl Kosten gespart werden, als auch die Ansprechzeit der Ventileinheit 20 erheblich gesteigert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10:
- Hydraulikkomponente
- 20:
- Ventileinheit
- 22:
- Ventilblock
- 24:
- erste Bohrung
- 24a:
- erste Endöffnung/ Ventilsitz
- 24b:
- erster Abschnitt
- 24c:
- zweite Endöffnung
- 24d:
- zweiter Abschnitt
- 26:
- zweite Bohrung
- 26a:
- erste Endöffnung/ Hydraulikanschluss
- 26b:
- zweite Endöffnung
- 28:
- Ventilkolben
- 28a:
- erster Ankoppelbereich bzw. erster Angriffspunkt
- 28b:
- Schließbereich
- 28c:
- Gleitbereich
- 28d:
- zweiter Ankoppelbereich bzw. zweiter Angriffspunkt
- 30:
- Auffangeinheit
- 32:
- Behälter
- 34:
- Ablauf
- D1:
- erster Innenradius
- D2:
- zweiter Innenradius
- LA:
- Längsachse