DE102006030141A1 - Druckerzeugungsaggregat - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckerzeugungsaggregat (1) zum Bereitstellen eines Volumenstroms zum Antrieb mindestens eines Aktuators (12, 13) mit einem Hydraulikzylinder (2), dessen Kolben (3) mittels eines Antriebs (4) verstellbar ist. Der Kolben unterteilt den Hydraulikzylinder in zwei Kammern (5, 6). Jede Kammer ist mittels einer Druckleitung (8) und einer Rückflussleitung (9) über eine Ventilanordnung (10, 11) mit dem Aktuator verbunden. Die jeweilige Druckleitung ist in einem Bereich (16, 18) mit einer Einrichtung (17, 19) versehen, die einen Fluss des Hydraulikmediums zu der dieser Druckleitung zugeordneten Kammer sperrt. Die jeweilige Rückflussleitung (9) ist in einem Bereich (21, 23) mit einer Einrichtung (22, 24) versehen, die einen Fluss des Hydraulikmediums von der dieser Rücklaufleitung zugeordneten Kammer zum Aktuator sperrt. Durch diese Gestaltung des Aggregats kann bei beiden Bewegungsrichtungen (A, B) des Kolbens (3) ein Volumenstrom im System bereitgestellt werden.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Druckerzeugungsaggregat zum Bereitstellen eines Volumenstroms zum Antrieb mindestens eines Aktuators.
- Derartige Druckerzeugungsaggregate sind aus der Praxis bekannt. Sie finden beispielsweise im Zusammenhang mit einer hydraulischen Bremsanlage oder der Druckversorgung bei automatischen Getrieben von Kraftfahrzeugen Verwendung. Der vom Druckerzeugungsaggregat bereitgestellte Volumenstrom (Volumen pro Zeiteinheit) dient dem Antreiben von Aktuatoren, beispielsweise zwecks Schalten, Wählen, Kuppeln.
- Aus der Praxis ist es bekannt, zur Bereitstellung eines hydraulischen Volumenstroms einen Elektromotor zu verwenden, der mit einer Außenzahnradpumpe verbunden ist. Diese ist wiederum mit einem Tank und einem Hydraulikspeicher verbunden. Durch den Speicher lässt sich hydraulische Energie bevorraten, die dann in kurzer Zeit abrufbar ist. Der Motor muss nicht bei jeder Systemanforderung getätigt werden, da er über den Speicher vom System entkoppelt ist.
- Aus der
DE 196 18 489 C2 ist eine hydraulische Bremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bekannt. Sie weist ein Druckerzeugungsaggregat zum Bereitstellen eines Volumenstroms zum Antrieb zweier Aktuatoren auf, wobei der eine Aktuator ein Hydraulikzylinder für einen Servokraft-Bremsbetrieb und der andere Hydraulikzylinder zum Aufbringen einer Bremskraft auch bei Ausfall der Servokraft vorgesehen ist. Das Druckerzeugungsaggregat weist einen Hydraulikzylinder auf, dessen Kolben mittels eines einen Antrieb darstellenden Bremspedals verstellbar ist. Der Kolben unterteilt den Hydraulikzylinder in zwei Kammern, wobei die eine Kammer über eine Druckleitung mit einem zwangsdurchströmten Drosselventil verbunden ist, das mit dem Hydraulikzylin der für den Servokraft-Bremsbetrieb verbunden ist, und die andere Kammer über eine Druckleitung mit dem anderen, direkt angesteuerten Hydraulikzylinder zum Beaufschlagen der Bremse verbunden ist. - Bei diesem Druckerzeugungsaggregat weist der den Volumenstrom bereitstellende Hydraulikzylinder zwei beim Betätigen des Bremspedals verstellbare Kolben auf. Nur bei einer Bewegung der Kolben in eine Richtung wird ein Volumen für die Anwendung im System, d. h. für die Betätigung der Aktuatoren, bereitgestellt.
- Eine hydraulische Stellvorrichtung zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, ist ferner aus der
EP 0 984 185 A2 bekannt. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Druckerzeugungsaggregat zum Bereitstellen eines Volumenstroms zum Antrieb mindestens eines Aktuators zu schaffen, bei dem in beiden Bewegungsrichtungen des Kolbens ein Volumenstrom dem System bereitgestellt werden kann.
- Diese Aufgabe wird durch ein Druckerzeugungsaggregat mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Somit wird in beiden Kolbenbewegungsrichtungen ein Volumenstrom für das System, demnach für den bzw. für die Aktuatoren bereitgestellt. In der einen Bewegungsrichtung des Kolbens wird Hydraulikflüssigkeit aus der einen ersten Zylinderkammer in die dieser Kammer zugeordnete Druckleitung gefördert, bei gleichzeitigem Nachströmen von Hydraulikflüssigkeit in die andere zweite Zylinderkammer durch die dieser Kammer zugeordnete Rückflussleitung. Beim Bewegen des Kolbens in die entgegengesetzte Richtung strömt Hydraulikflüssigkeit von der zweiten Kammer in die Druckleitung und es fließt Hydraulikflüssigkeit in die erste Kammer über die dieser zugeordnete Rückflussleitung nach.
- Das erfindungsgemäße Druckerzeugungsaggregat findet im Zusammenhang mit einem oder mehreren Aktuatoren für die unterschiedlichsten Anwendungszwecke Verwendung: So beispielsweise für die bereits angesprochene Druckversorgung bei der Automatisierung von KfZ-Getrieben unter dem Aspekt des Schaltens, Wählens, Kuppelns. Weitere Anwendungen sind beispielsweise Doppelkupplungsgetriebe, Servolenkung, Fahrwerksysteme, Bremssysteme, z. B. ABS, ferner Nockenwellenverstellung, Kühlung, Schmierung, sonstige hydraulische Nebenaggregate im Fahrzeug, ferner Anwendungen bei x-y-Wire, z. B. clutch-, brake-, shift-by-wire.
- Aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltung des Druckerzeugungsaggregats ist eine permanente Volumenförderung durch Doppelhub gewährleistet, womit die zeitliche Verfügbarkeit des Systems hoch ist. Es ergibt sich ein Bauraumvorteil durch kleinere Motor- und somit Aggregatbauweise. Auch lässt sich die Dynamik durch eine kleinere Motorbauweise verbessern.
- Vorzugsweise sind mehrere Aktuatoren, insbesondere zwei Aktuatoren vorgesehen. Der jeweilige Aktuator ist vorteilhaft als Stellzylinder ausgebildet, insbesondere mit beidseitig hydraulisch beaufschlagbarem Stellkolben oder einseitig, entgegen Federkraft, hydraulisch beaufschlagbarem Stellkolben. Zum Ansteuern des jeweiligen Aktuators ist ein Ventil vorgesehen, das beispielsweise, je nach Ausbildung des Aktuators als 4/3-Wegeventil oder 3/2-Wegeventil ausgebildet ist. Das jeweilige Ventil ist insbesondere als Magnetventil gestaltet.
- Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die jeweilige Rückflussleitung, zwischen der Ventilanordnung und der Einrichtung, die den Fluss des Hydraulikmediums von der dieser Rückflussleitung zugeordneten Kammer zum Aktuator sperrt, mit einem Hydraulikmedium aufnehmenden Behälter verbunden ist. Der derart vom Hydraulikzylinder getrennte Behälter, der die Funktion eines Vorratsbehälters erfüllt, ermöglicht bei eventuell vorhandener Leckage oder Veränderung des Arbeitspunktes nachgeschalteter Aktuatoren, das Hydraulikmedium nachfließen zu lassen.
- Zweckmäßig sind die beiden Druckleitungen zwischen den Einrichtungen, die den Fluss des Hydraulikmediums zu den Kammern sperren, und der Ventilanordnung zusammengeführt. Auch die beiden Rückflussleitungen sind vorzugsweise zwischen den Einrichtungen, die den Fluss des Hydraulikmediums von den Kammern zu mindestens einem Aktuator sperren, und der Ventilanordnung zusammengeführt. Hierdurch wird erreicht, dass die Druckleitungen und/oder die Rückflussleitungen nur im Bereich der diesen zugeordneten Sperreinrichtungen separat geführt sind und dort die Druckleitungen einerseits und die Rückflussleitungen andererseits zusammengefasst werden können. Dies reduziert den Bauaufwand bei dem erfindungsgemäßen Erzeugungsaggregat signifikant.
- Die Einrichtungen zum Sperren des Flusses durch die Druckleitungen und Rückflussleitungen können auf unterschiedlichste Art und Weise gestaltet sein. Die Sperrfunktion lässt sich einfach und kostengünstig durch Rückschlagventile bewerkstelligen. Vorteilhaft sind gleichfalls Membranventile oder elektrisch ansteuerbare Sperrventile.
- Der Antrieb zum Verstellen des Kolbens kann unterschiedlich gestaltet sein. Bevorzugt, da ein solcher Antrieb baulich sehr einfach gestaltet sein kann, wird es angesehen, wenn der Antrieb als Elektromotor ausgebildet ist, insbesondere als Elektromotor, der über eine Spindel den Kolben des Hydraulikzylinders bewegt.
- Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, ohne hierauf beschränkt zu sein, anhand der Zeichnung näher erläutert.
- Dabei zeigt:
-
1 ein Systemkonzept, bestehend aus Elektromotor und Hydraulikzylinder, der in beiden Kolbenbewegungsrichtungen Volumenstrom zum Antrieb von Aktuatoren in einem System bereitstellen kann. - Ein durch die strichlierten Linien veranschaulichtes Hydraulikaggregat
1 weist einen Hydraulikzylinder2 , dessen Kolben3 mittels eines Antriebs4 bewegbar ist, auf. Der Kolben3 unterteilt den Hydraulikzylinder2 in eine erste Kammer5 und eine zweite Kammer6 . Der Antrieb4 ist als Elektromotor ausgebildet, der über eine Spindel7 den Kolben3 bewegt. Die eine Bewegungsrichtung des Kolbens3 ist durch den Pfeil A, die entgegengesetzte Bewegungsrichtung des Kolbens3 durch den Pfeil B veranschaulicht. - Jede Kammer
5 ,6 ist mit einer Druckleitung8 und einer Rückflussleitung9 verbunden. Die Druckleitung8 und die Rückflussleitung9 stehen über Magnetventile10 und11 in Fließverbindung mit diesen Magnetventilen zugeordneten Aktuatoren12 und13 . Überdies steht die Rückflussleitung9 in Fließverbindung mit einem Vorratsbehälter14 für Hydraulikflüssigkeit15 . Im Einzelnen ist die hydraulische Verbindung zwischen Hydraulikzylinder2 und den Aktuatoren12 ,13 wie folgt gestaltet:
Die Kammer5 des Hydraulikzylinders2 steht mit einem Abschnitt16 der Druckleitung8 in Verbindung, wobei dieser Abschnitt16 ein Rückschlagventil17 aufweist, das eine Durchströmung von der Kammer5 zu den Aktuatoren12 ,13 erlaubt. Entsprechend ist mit der Kammer6 des Hydraulikzylinders2 ein Abschnitt18 der Druckleitung8 verbunden, wobei dieser Abschnitt18 ein Rückschlagventil19 aufweist, mit Durchströmrichtung von der Kammer6 zu den Aktuatoren12 ,13 . Die beiden Abschnitte16 und18 der Druckleitung8 sind, in Durchflussrichtung der Druckleitung8 , hinter den Rückschlagventilen17 und19 zusammengeführt, zu einem Abschnitt20 der Druckleitung8 . - Die Kammer
5 des Hydraulikzylinders2 ist ferner mit einem Abschnitt21 der Rückflussleitung9 verbunden, wobei dieser Abschnitt21 ein Rückschlagventil22 aufweist, mit Durchströmrichtung der Hydraulikflüssigkeit von den Aktuatoren12 ,13 zur Kammer5 . Entsprechend ist die Kammer6 des Hydraulikzylinders2 mit einem Abschnitt23 der Rückflussleitung9 verbunden, wobei entsprechend der Abschnitt23 ein Rückschlagventil24 aufweist, mit Durchströmrichtung von den Aktuatoren12 ,13 zur Kammer6 . Stromaufwärts der Rückschlagventile22 ,24 sind die Abschnitte21 und23 der Rückflussleitung9 zusammengeführt, zu einem Abschnitt25 der Rückflussleitung9 . Über eine Leitung26 ist der Abschnitt25 der Rückflussleitung9 mit dem Vorratsbehälter14 verbunden, so dass bei eventuell vorhandener Leckage oder Veränderung des Arbeitspunktes der Aktuatoren12 ,13 Hydraulikflüssigkeit15 in die Rückflussleitung9 nachfließen kann. - Aufgrund des Umstandes, dass jede der beiden Kammern
5 ,6 des Hydraulikzylinders2 mit der Druckleitung8 und der Rückflussleitung9 verbunden ist und in diesen Leitungen jeweils ein der jeweiligen Kammer zugeordnetes Rückschlagventil angeordnet ist, wird in beiden Bewegungsrichtungen A und B des Kolbens3 ein Volumenstrom für das System bereitgestellt. Die Rückschlagventile stellen dabei sicher, dass das Fluid nicht im Kreis, von einer Kammer in die andere geschoben wird, und trotzdem vom Vorratsbehälter14 Hydraulikflüssigkeit nachfließen kann, um Leckage auszugleichen und Medium für die Verschiebung bereitzustellen. Durch die permanente Volumenförderung durch Doppelhub ergibt sich somit eine sehr hohe Verfügbarkeit des Systems. - Beim Betätigen des Elektromotors
4 und damit der Spindel7 wird der Kolben3 im Hydraulikzylinder2 bewegt, der dann durch die Verdrängung ein entsprechendes Hydraulikvolumen befördert, um mindestens einen Aktuator anzusteuern. - Im Ausführungsbeispiel ist die Ansteuerung der beiden Aktuatoren
12 ,13 veranschaulicht, die als Stellzylinder ausgebildet sind. Der Stellzylinder12 weist einen entgegen der Kraft einer Feder27 beaufschlagbaren Kolben28 auf, wobei die einzige Kammer29 des Aktuators12 mit einer Leitung30 verbunden ist, die zum Magnetventil10 führt. Dieses Magnetventil10 ist mit einem Abschnitt31 der Druckleitung8 verbunden, der mit dem Abschnitt20 der Druckleitung8 verbunden ist. Des Weiteren ist das Magnetventil10 mit einem Abschnitt32 der Rückflussleitung9 verbunden, der mit dem Abschnitt25 der Rückflussleitung9 verbunden ist. Das Magnetventil10 ist somit als 3/2-Wegeventil ausgebildet und gestattet damit im einen Fall die Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit über die Druckleitung8 und die Leitung30 zur Kammer29 und im anderen Fall das Abführen der Hydraulikflüssigkeit aus der Kammer29 durch die Leitung30 und die Rückflussleitung9 . - Der andere Aktuator
13 weist einen beidseitig hydraulisch beaufschlagbaren Kolben33 auf, womit eine erste Kammer34 und eine zweite Kammer35 des Aktuators13 gebildet ist. - Die Kammer
34 steht über eine Leitung36 und die Kammer35 über eine Leitung37 mit dem Magnetventil11 in Verbindung. Das Magnetventil11 ist über einen Abschnitt38 der Druckleitung8 mit dem Abschnitt20 der Druckleitung8 verbunden, ferner ist das Magnetventil11 über einen Abschnitt39 der Rückflussleitung9 mit dem Abschnitt25 der Rückflussleitung9 verbunden. Bei dem Magnetventil11 handelt es sich um ein 4/3-Wegeventil, womit Hydraulikflüssigkeit durch die Druckleitung8 und die Leitungen36 bzw.37 entweder der Kammer34 oder der Kammer35 zugeleitet werden kann, oder aber Hydraulikflüssigkeit aus der Kammer34 oder der Kammer35 über die Leitung36 bzw.37 der Rückflussleitung9 zugeführt werden kann. -
- 1
- Hydraulikaggregat
- 2
- Hydraulikzylinder
- 3
- Kolben
- 4
- Antrieb
- 5
- erste Kammer
- 6
- zweite Kammer
- 7
- Spindel
- 8
- Druckleitung
- 9
- Rückflussleitung
- 10
- Magnetventil
- 11
- Magnetventil
- 12
- Aktuator
- 13
- Aktuator
- 14
- Vorratsbehälter
- 15
- Hydraulikflüssigkeit
- 16
- Abschnitt
- 17
- Rückschlagventil
- 18
- Abschnitt
- 19
- Rückschlagventil
- 20
- Abschnitt
- 21
- Abschnitt
- 22
- Rückschlagventil
- 23
- Abschnitt
- 24
- Rückschlagventil
- 25
- Abschnitt
- 26
- Leitung
- 27
- Feder
- 28
- Kolben
- 29
- Kammer
- 30
- Leitung
- 31
- Abschnitt
- 32
- Abschnitt
- 33
- Kolben
- 34
- erste Kammer
- 35
- zweite Kammer
- 36
- Leitung
- 37
- Leitung
- 38
- Abschnitt
- 39
- Abschnitt
- A
- Bewegungsrichtung des Kolbens
- B
- Bewegungsrichtung des Kolbens
Claims (10)
- Druckerzeugungsaggregat (
1 ) zum Bereitstellen eines Volumenstroms zum Antrieb mindestens eines Aktuators (12 ,13 ) mit einem Hydraulikzylinder (2 ), dessen Kolben (3 ) mittels eines Antriebs (4 ) verstellbar ist, wobei der Kolben (3 ) den Hydraulikzylinder (2 ) in zwei Kammern (5 ,6 ) unterteilt, jede Kammer (5 ,6 ) mittels einer Druckleitung (8 ) und einer Rückflussleitung (9 ) über eine Ventilanordnung (10 ,11 ) mit dem Aktuator (12 ,13 ) verbunden ist, und die jeweilige Druckleitung (8 ) in einem Bereich (16 ,18 ) mit einer Einrichtung (17 ,19 ) versehen ist, die einen Fluss des Hydraulikmediums zu der dieser Druckleitung (8 ) zugeordneten Kammer (5 ,6 ) sperrt, sowie die jeweilige Rückflussleitung (9 ) in einem Bereich (21 ,23 ) mit einer Einrichtung (22 ,24 ) versehen ist, die einen Fluss des Hydraulikmediums von der dieser Rücklaufleitung (9 ) zugeordneten Kammer (5 ,6 ) zum Aktuator (12 ,13 ) sperrt. - Aggregat nach Anspruch 1, wobei mehrere Aktuatoren (
12 ,13 ), insbesondere zwei Aktuatoren (12 ,13 ) vorgesehen sind. - Aggregat nach Anspruch 1 oder 2, wobei der jeweilige Aktuator (
12 ,13 ) als Stellzylinder ausgebildet ist, insbesondere mit beidseitig hydraulisch beaufschlagbarem Stellkolben (33 ) oder einseitig, entgegen der Federkraft, hydraulisch beaufschlagbarem Stellkolben (28 ). - Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die jeweilige Rückflussleitung (
9 ), in einem Bereich (25 ) zwischen der Ventilanordnung (10 ,11 ) und der Einrichtung (22 ,24 ), die den Fluss des Hydraulikmediums von der dieser Rückflussleitung (9 ) zugeordneten Kammer (5 ,6 ) zum Aktuator (12 ,13 ) sperrt, mit einem Hydraulikmedium (15 ) aufnehmenden Behälter (14 ) verbunden ist. - Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die beiden Druckleitungen (
8 ,8 ) zwischen den Einrichtungen (17 ,19 ), die den Fluss des Hydraulikmediums zu den Kammern (5 ,6 ) sperren, und der Ventilanordnung (10 ,11 ) zusammengeführt sind. - Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die beiden Rückflussleitungen (
9 ,9 ) zwischen den Einrichtungen (22 ,24 ), die den Fluss des Hydraulikmediums von den Kammern (5 ,6 ) zu mindestens einem Aktuator (12 ,13 ) zu sperren, und der Ventilanordnung (10 ,11 ) zusammengeführt sind. - Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Einrichtung (
17 ,19 ) zum Sperren des Flusses des Hydraulikmediums in der jeweiligen Druckleitung (8 ) und/oder die Einrichtung (22 ,24 ) zum Sperren des Flusses des Hydraulikmediums in der jeweiligen Rückflussleitung (9 ) als Rückschlagventil (17 ,19 ,22 ,24 ), Membranventil oder elektrisch ansteuerbares Sperrventil ausgebildet ist. - Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Antrieb (
4 ) als Elektromotor ausgebildet ist, insbesondere als Elektromotor, mittels dessen über eine Spindel (7 ) der Kolben (3 ) des Hydraulikzylinders (2 ) beweglich ist. - Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Ventilanordnung (
10 ,11 ) ein oder mehrere Ventile, insbesondere Magnetventile (10 ,11 ) aufweist. - Aggregat nach Anspruch 9, wobei dem jeweiligen Aktuator (
12 ,13 ) ein Ventil (10 ,11 ) zugeordnet ist, das als 3/2-Wegeventil oder 4/3-Wegeventil ausgebildet ist.
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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