DE102011002692A1 - Hydraulikspeichersystem - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Hydraulikspeichersystem mit einem Hochdruckspeicher (4), einem Niederdruckspeicher (5) und mindestens einem Hydrostaten (6). Um eine unerwünschte Leckage im Betrieb eines Hydraulikspeichersystems zu reduzieren, ist eine Absperrventileinrichtung (10) zwischen den Hochdruckspeicher (4) und den Hydrostaten (6) geschaltet.
Description
- Stand der Technik
- Die Erfindung betrifft ein Hydraulikspeichersystem mit einem Hochdruckspeicher, einem Niederdruckspeicher und mindestens einem Hydrostaten.
- Aus der amerikanischen Offenlegungsschrift
US 2009/0205892 A1 - Offenbarung der Erfindung
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine unerwünschte Leckage im Betrieb eines Hydraulikspeichersystems mit einem Hochdruckspeicher, einem Niederdruckspeicher und mindestens einem Hydrostaten zu reduzieren.
- Die Aufgabe ist bei einem Hydraulikspeichersystem mit einem Hochdruckspeicher, einem Niederdruckspeicher und mindestens einem Hydrostaten dadurch gelöst, dass eine Absperrventileinrichtung zwischen den Hochdruckspeicher und den Hydrostaten geschaltet ist. Die Absperrventileinrichtung vermindert oder verhindert eine Leckage und damit eine unerwünschte Entladung des Hochdruckspeichers über den Hydrostaten in den Niederdruckspeicher. Der Hydrostat kann als Hydraulikpumpe und/oder Hydraulikmotor betrieben werden.
- Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrventileinrichtung ein Rückschlagventil umfasst. Das Rückschlagventil ist in Fließrichtung zum Hochdruckspeicher offen und in Fließrichtung zum Hydrostaten geschlossen.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrventileinrichtung ein Plattenventil mit einer Rückschlagventilfunktion umfasst. Das Plattenventil mit der Rückschlagventilfunktion ist einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Plattenventil einen Führungskolben umfasst, an dem eine Ventilplatte angebracht ist. Die Ventilplatte kann einstückig mit dem Führungskolben verbunden sein. Das Plattenventil ist vorzugsweise als Sitzventil ausgeführt. Es ist vorteilhafterweise nicht notwendig, dass die Führung für den Führungskolben konzentrisch zu einem Ventilsitz angeordnet ist. Dadurch werden die Herstellkosten weiter reduziert.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte begrenzt bewegbar an dem Führungskolben angebracht ist. Die bewegbare Anbringung der Ventilplatte an dem Führungskolben ermöglicht es, Winkelfehler zwischen Ventilsitz und Führung auszugleichen. Der Führungskolben kann zur Anbringung der Ventilplatte ein kugeliges Ende mit oder ohne Bund aufweisen. Das kugelige Ende beziehungsweise der Bund kann von einer Halterung umgriffen werden, die an der Ventilplatte befestigt ist.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte elastisch beziehungsweise flexibel ausgeführt und mit einem Dichtring ausgestattet ist. Die elastische beziehungsweise flexible Ventilplatte ermöglicht einen Ausgleich von Winkelfehlern zwischen Ventilsitz und Führung. Der Dichtring ist im Vergleich zur Ventilplatte relativ hart ausgeführt und dient zur Darstellung des Ventilsitzes.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrventileinrichtung über eine Pilotventileinrichtung vorgesteuert ist. Die Pilotventileinrichtung ermöglicht eine Druckentlastung über mindestens ein Pilotventil. Die Vorsteuerung ermöglicht es, große Strömungsquerschnitte mit einer geringen elektrischen Verlustleistung darzustellen.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pilotventileinrichtung, insbesondere in Abhängigkeit vom Druck in dem Hochdruckspeicher, mindestens eine, mehrere oder jede der folgenden Verbindungen freigibt oder verschließt: eine Verbindung zwischen Hydrostat und Hochdruckspeicher, eine Verbindung zwischen Niederdruckspeicher und Absperrventileinrichtung, eine Verbindung zwischen Hochdruckspeicher und Absperrventileinrichtung. Die Pilotventileinrichtung umfasst zum Beispiel drei 2/2-Wegeventile. Die Pilotventileinrichtung kann aber auch zwei 3/2-Wegeventile oder ein 4/2-Wegeventil umfassen.
- Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Ventileinrichtung für ein Hydraulikspeichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Die Erfindung betrifft insbesondere eine vorab beschriebene Absperrventileinrichtung oder eine vorab beschriebene Pilotventileinrichtung. Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein vorab beschriebenes Plattenventil und/oder ein Pilotventil der Pilotventileinrichtung.
- Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Hydraulikhybridantriebsstrang mit einem vorab beschriebenen Hydraulikspeichersystem. Der Hydraulikhybridantriebsstrang umfasst zum Beispiel eine Brennkraftmaschine, die mechanisch mit dem Hydrostaten des vorab beschriebenen Hydraulikspeichersystems gekoppelt ist.
- 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.
- Kurze Beschreibung der Zeichnung
- Es zeigen:
-
1 eine vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Hydraulikspeichersystems mit einer als Plattenventil ausgeführten Absperrventileinrichtung und die -
2 bis5 verschiedene Ausführungsbeispiele von Plattenventilen, die in dem in1 dargestellten Hydraulikspeichersystem verwendet werden können. - Beschreibung der Ausführungsbeispiele
- In
1 ist ein Hydraulikspeichersystem1 in Form eines Hydraulikschaltplans vereinfacht dargestellt. Das Hydraulikspeichersystem1 umfasst einen Hochdruckspeicher4 , einen Niederdruckspeicher5 und einen Hydrostaten6 . Bei dem Hydrostaten6 handelt es sich vorzugsweise um eine hydraulische Maschine, die als Hydraulikpumpe und/oder als Hydraulikmotor betrieben werden kann. - Eine Absperrventileinrichtung
10 ist so zwischen dem Hochdruckspeicher4 , den Niederdruckspeicher5 und den Hydrostaten6 geschaltet, dass eine unerwünschte Entladung des Hochdruckspeichers4 im Betrieb des Hydraulikspeichersystems1 vermindert beziehungsweise verhindert wird. Die Absperrventileinrichtung10 hat eine Rückschlagventilfunktion zwischen dem Hochdruckspeicher4 und dem Hydrostaten6 . - Die Absperrventileinrichtung
10 hat drei Anschlüsse11 ,12 und13 . An die Anschlüsse11 ,12 ,13 der Absperrventileinrichtung10 ist jeweils eine Leitung15 ,16 ,17 angeschlossen. Bei den Leitungen15 bis17 handelt es sich, wie bei weiteren, im Folgenden genannten Leitungen auch, um Hydraulikleitungen, die als separate Leitungen ausgeführt sein können. Die Leitungen können aber auch in vorhandene Bauteile, wie Gehäusekörper, in Form von Kanälen integriert werden. - Die Absperrventileinrichtung
10 umfasst ein Plattenventil20 mit einem Führungskolben21 , an dem eine Ventilplatte22 mit einer Dichtkante befestigt ist. Die Ventilplatte22 ist durch eine Ventilfeder25 mit ihrer Dichtkante gegen eine Dichtfläche24 vorgespannt, um eine Verbindung zwischen den Leitungen15 ,16 zu unterbrechen. Wenn die Ventilplatte22 mit ihrer Dichtkante von der Dichtfläche24 abhebt, dann wird eine Verbindung zwischen den Leitungen15 ,16 freigegeben. - Durch die Ventilfeder
25 ist die Absperrventileinrichtung10 in ihre dargestellte Schließstellung vorgespannt, in welcher die Ventilplatte22 mit ihrer Dichtkante dichtend an der Dichtfläche24 anliegt. Mit Hilfe der Ventilfeder25 wird eine Rückschlagventilfunktion dargestellt, die ein Öffnen der Ventilplatte22 in Fließrichtung zum Hochdruckspeicher4 ermöglicht. In Fließrichtung zum Hydrostaten6 hin ist die Absperrventileinrichtung10 durch die Ventilfeder25 geschlossen. - Die Absperrventileinrichtung
10 ist durch eine Pilotventileinrichtung30 mit drei Pilotventilen31 ,32 ,33 vorgesteuert. Die Pilotventile31 bis33 sind jeweils als 2/2-Wegeventile ausgeführt. Durch Symbole an den Pilotventilen31 bis33 ist angedeutet, dass diese elektromagnetisch betätigt werden. Die Pilotventile31 bis33 werden in Abhängigkeit vom Druck in dem Hochdruckspeicher4 elektromagnetisch angesteuert. - An das Pilotventil
31 sind zwei Leitungen35 ,36 angeschlossen. Die Leitung35 geht von der Leitung15 aus. In die Leitung36 mündet die Leitung16 . Von der Leitung36 führt eine Leitung37 zum Hochdruckspeicher4 . An das Pilotventil32 sind die Leitung36 und eine Leitung38 angeschlossen. Die Leitung38 geht in die Leitung17 über. Eine Leitung39 geht von den Leitungen17 und38 aus. An das Pilotventil33 ist die Leitung39 und eine Leitung40 angeschlossen, die zum Niederdruckspeicher5 führt. - Die Absperrventileinrichtung
10 funktioniert wie folgt. Wenn der Druck im Hochdruckspeicher4 gleich groß wie oder größer als am Hydrostaten6 ist, dann bleibt das Plattenventil20 geschlossen. Wenn der Druck am Hydrostaten6 größer als im Hochdruckspeicher4 ist, dann öffnet das Plattenventil20 in Abhängigkeit von der Vorspannkraft der Ventilfeder25 selbsttätig. - Die Pilotventileinrichtung
30 mit den drei Pilotventilen31 bis33 funktioniert wie folgt. In den dargestellten Stellungen der Pilotventile31 bis33 bleibt das Plattenventil20 sicher geschlossen, wenn der Druck im Hochdruckspeicher4 größer als oder gleich groß wie am Hydrostaten6 ist. Bei Druckgleichheit erzeugt die Ventilfeder25 die notwendige Schließkraft. - In einem Abstellfall, das heißt, wenn der Hydrostat
6 nicht mehr angetrieben wird, dann wird der Druck am Hydrostaten6 früher oder später auf Niederdruckniveau abgesunken sein. In diesem Fall kann das Plattenventil20 aufgrund der resultierenden Hydraulikkräfte nicht schalten. Daraufhin kann mit dem Pilotventil31 die Leitung35 beziehungsweise15 zum Hydrostaten6 vorgespannt werden. Dann herrscht am Plattenventil20 Druckgleichheit und die Voraussetzung für ein Öffnen des Plattenventils20 ist geschaffen. - Zum Öffnen des Plattenventils
20 werden die beiden Pilotventile32 und33 bestromt. Dadurch fällt der Druck in einem Federraum, in welchem die Ventilfeder25 angeordnet ist, ab. Aufgrund der resultierenden Hydraulikkräfte öffnet das Plattenventil20 . Die Ventilfeder25 ist dabei so schwach ausgelegt, dass ein Öffnen des Plattenventils20 sicher erfolgt. - Zum Schließen des Plattenventils
20 werden die Pilotventile32 und33 zurückgeschaltet. Dadurch wird ein Druckanstieg im Federraum bewirkt und das Plattenventil20 schließt durch Federkraft. Die Pilotventile32 und33 können in einem 3/2-Wegeventil zusammengefasst werden. Die Pilotventile31 ,32 und33 können auch zusammengefasst werden. - Das in
1 dargestellte Plattenventil20 hat den Vorteil, dass die Führung für den Führungskolben21 nicht genau konzentrisch zu dem Ventilsitz ausgeführt werden muss. Dadurch können die Herstellkosten reduziert werden. Alternative Ausführungsformen von Plattenventilen50 ,60 und70 sind in den2 bis4 dargestellt. - Das in
2 dargestellte Plattenventil50 hat einen Führungskolben51 , an welchem eine flexible, gegebenenfalls elastische Ventilplatte52 angebracht ist. An der flexiblen beziehungsweise elastischen Ventilplatte52 ist ein harter Dichtring53 mit einer Dichtkante angebracht, die dichtend an einer Dichtfläche54 anliegt. Durch den harten Dichtring53 wird die Dichtfunktion sichergestellt. Die flexible beziehungsweise elastische Ventilplatte52 ermöglicht einen Ausgleich von Winkelfehlern zwischen Ventilsitz und Führung. - Das in
3 dargestellte Plattenventil60 umfasst einen Führungskolben61 , an dem eine Ventilplatte62 begrenzt bewegbar angebracht ist. An der Ventilplatte62 ist eine Dichtkante ausgebildet, die dichtend an einer Dichtfläche64 anliegt. Zur bewegbaren Aufhängung der Ventilplatte62 ist an dem Führungskolben61 ein Bund65 ausgebildet, von welchem ein halbkugelförmiges Ende66 ausgeht, das der Ventilplatte62 zugewandt ist. An der Ventilplatte62 ist eine Halterung68 befestigt, die den Bund65 umgreift. Die Ventilplatte62 weist im Bereich des halbkugelförmigen Endes66 des Führungskolbens61 eine Vertiefung auf, die eine Bewegung der Ventilplatte62 relativ zu dem halbkugelförmigen Ende66 ermöglicht. Die Halterung68 kann unter Vorspannung an dem Bund65 anliegen. - Das in
4 dargestellte Plattenventil70 umfasst einen Führungskolben71 , an dem eine Ventilplatte72 angebracht ist. An der Ventilplatte72 ist eine Dichtkante ausgebildet, mit der die Ventilplatte72 dichtend an einer Dichtfläche74 anliegt. An dem dargestellten Ende des Führungskolbens71 ist zur Anbringung der Ventilplatte72 eine Kugel76 ausgebildet. Die Kugel76 wird von einer Halterung78 umgriffen, die an der Ventilplatte72 befestigt ist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ein begrenztes Verschwenken der Ventilplatte72 relativ zu dem Führungskolben71 ermöglicht. Die Halterung78 kann unter Vorspannung an der Kugel76 anliegen. - In
4 ist der Dichtsitz so dargestellt, dass die Dichtkante an der Ventilplatte72 im Zusammenwirken mit der ebenen Dichtfläche74 einen Dichtsitz ergibt oder darstellt. - In
5 ist ein ähnlicher Ausschnitt wie in4 mit einem Führungskolben81 dargestellt, an dem eine Ventilplatte82 angebracht ist. An der Ventilplatte82 ist eine ebene Dichtfläche83 ausgebildet. Eine Dichtkante84 ist an einem Gehäusekörper85 ausgebildet. Die Dichtkante84 und die Dichtfläche83 stellen einen Dichtsitz86 dar. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- US 2009/0205892 A1 [0002]
Claims (10)
- Hydraulikspeichersystem mit einem Hochdruckspeicher (
4 ), einem Niederdruckspeicher (5 ) und mindestens einem Hydrostaten (6 ), dadurch gekennzeichnet, dass eine Absperrventileinrichtung (10 ) zwischen den Hochdruckspeicher (4 ) und den Hydrostaten (6 ) geschaltet ist. - Hydraulikspeichersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrventileinrichtung (
10 ) ein Rückschlagventil umfasst. - Hydraulikspeichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrventileinrichtung (
10 ) ein Plattenventil (20 ;50 ;60 ;70 ) mit einer Rückschlagventilfunktion umfasst. - Hydraulikspeichersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Plattenventil (
20 ;50 ;60 ;70 ) einen Führungskolben (21 ;51 ;61 ;71 ) umfasst, an dem eine Ventilplatte (22 ;52 ;62 ;72 ) angebracht ist. - Hydraulikspeichersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte (
52 ;62 ;72 ) begrenzt bewegbar an dem Führungskolben (51 ;61 ;71 ) angebracht ist. - Hydraulikspeichersystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte (
52 ) elastisch beziehungsweise flexibel ausgeführt und mit einem Dichtring (53 ) ausgestattet ist. - Hydraulikspeichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrventileinrichtung (
10 ) über eine Pilotventileinrichtung (30 ) vorgesteuert ist. - Hydraulikspeichersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Pilotventileinrichtung (
30 ) mindestens eine, mehrere oder jede der folgenden Verbindungen freigibt oder verschließt: eine Verbindung zwischen Hydrostat (6 ) und Hochdruckspeicher (4 ), eine Verbindung zwischen Niederdruckspeicher (5 ) und Absperrventileinrichtung (10 ), eine Verbindung zwischen Hochdruckspeicher (4 ) und Absperrventileinrichtung (10 ). - Ventileinrichtung für ein Hydraulikspeichersystem (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. - Hydraulikhybridantriebsstrang mit einem Hydraulikspeichersystem (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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- 2011-01-14 DE DE201110002692 patent/DE102011002692A1/de not_active Withdrawn
- 2011-12-30 WO PCT/EP2011/074295 patent/WO2012095271A1/de active Application Filing
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
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Effective date: 20140801 |