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Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem mit einer durch einen Pumpenmotor in entgegengesetzten Drehrichtungen antreibbaren Reversierpumpe. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Hydrauliksystems.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2018 112 670 A1 ist eine Hydraulikeinrichtung mit einer Pumpe bekannt, die zum einen an eine Kühlmittelleitung zum Versorgen eines ersten Verbrauchers mit Hydraulikmittel zu dessen Kühlung und/oder Schmierung anschließbar ist und an eine Aktivierungsleitung zum Versorgen eines zweiten Verbrauchers mit demselben Hydraulikmittel zu dessen Betätigung anschließbar ist, wobei die Pumpe als Reversierpumpe ausgebildet ist, wobei ein hydraulischer Parksperrenbetätiger, der einen doppelt wirkenden Kolben besitzt, mit Hydraulikmittel zur Parksperrenaktuierung versorgbar ist, wobei der Kolben als Differenzflächenkolben oder als Gleichflächenkolben ausgelegt ist, wobei der Parksperrenbetätiger über eine Rastiervorrichtung lagefestlegbar ist, wobei die Rastiervorrichtung ein federvorgespanntes Blockierelement besitzt, das zum Eingreifen in eine formgegengleiche Ausnehmung bemessen und angeordnet ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, das Bereitstellen verschiedener Volumenströme und/oder Druckniveaus in einem Hydrauliksystem mit einer durch einen Pumpenmotor in entgegengesetzten Drehrichtungen antreibbaren Reversierpumpe zu vereinfachen.
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Die Aufgabe ist bei einem Hydrauliksystem mit einer durch einen Pumpenmotor in entgegengesetzten Drehrichtungen antreibbaren Reversierpumpe dadurch gelöst, dass zwischen dem Pumpenmotor und der Reversierpumpe ein in beiden Drehrichtungen wirksamer und mit einer Kupplungseinrichtung kombinierter Freilauf vorgesehen ist, der bei einem motorseitigen Antrieb schließt, wobei der Freilauf in einem geöffneten Zustand bei einem pumpenseitigen Antrieb geöffnet bleibt. Bei einem pumpenseitigen Antrieb schließt der geöffnete Freilauf nicht. Bei dem Hydraulikmedium handelt es sich zum Beispiel um ein Hydrauliköl, das verkürzt auch als Öl bezeichnet wird. Bei dem Hydraulikmedium kann es sich aber auch um Wasser handeln. Analog kann es sich bei der Reversierpumpe um eine Wasserpumpe handeln. Der mit der Kupplungseinrichtung kombinierte Freilauf wird auch als Free Coaster Freilauf bezeichnet. Derartige Freiläufe werden zum Beispiel in speziellen Fahrrädern verwendet. Die mit dem Pumpenmotor kombinierte Reversierpumpe ist zum Beispiel als Pumpenaktor ausgeführt. In herkömmlichen Pumpenaktoren sind die Reversierpumpe und der Pumpenmotor üblicherweise drehfest miteinander verbunden, um die Reversierpumpe in beiden Drehrichtungen durch den Pumpenmotor antreiben zu können. Bleibt ein derartiger Pumpenaktor aufgrund eines Fehlers, zum Beispiel bei Stromausfall, während einer Betätigung stehen, kann dieser beispielsweise mittels eines Rampenmechanismus stromlos in eine seiner Endlagen bewegt werden. Dabei muss Hydraulikmedium verdrängt werden, so dass die Reversierpumpe und der Pumpenmotor gedreht werden müssen. Aufgrund des damit verbundenen hohen Widerstands wird die Endlage nur langsam erreicht, und der Rampenmechanismus muss entsprechend groß ausgelegt werden. Falls der Widerstand für eine Drehung zu groß ist, muss das Medium in Form von Leckage durch die Reversierpumpe gedrückt werden. Hier liefert der mit der Kupplungseinrichtung kombinierte Freilauf den Vorteil, dass der Freilauf bei einem pumpenseitigen Antrieb öffnet, so dass die Reversierpumpe frei verdreht werden kann, ohne dass der Pumpenmotor mitgedreht werden muss. Erfolgt der Antrieb des Freilaufs motorseitig, so schließt der Freilauf und der Pumpenmotor kann die Reversierpumpe regulär antreiben.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf einen drehfest mit der Reversierpumpe verbundenen Pumpenmitnehmer umfasst, der bei einem pumpenseitigen Antrieb relativ zu einem drehfest mit dem Pumpenmotor verbundenen Kupplungselement verdrehbar ist und der bei einem motorseitigen Antrieb über Mitnehmerverzahnungen, die an dem Kupplungselement und an dem Pumpenmitnehmer vorgesehen sind, drehfest mit dem Kupplungselement verbindbar ist.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement in einer axialen Richtung relativ zu dem Pumpenmitnehmer verlagerbar ist, um die Mitnehmerverzahnungen bei einem motorseitigen Antrieb miteinander in Eingriff zu bringen, wobei das Kupplungselement durch eine Freilauffedereinrichtung in eine Freilaufstellung vorgespannt ist, in der sich die Mitnehmerverzahnungen nicht in Eingriff befinden. So wird ebenfalls auf einfache Art und Weise sichergestellt, dass sich die Reversierpumpe relativ zu dem Pumpenmotor frei verdrehen kann.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement eine Ausrückverzahnung aufweist, die im unbetätigten Zustand des Freilaufs in eine Ausrückverzahnung eines Ausrückelements eingreift. Die Ausrückverzahnungen sind vorteilhaft nicht selbsthemmend ausgeführt. Über die ineinander greifenden Ausrückverzahnungen wird der Freilauf zum Antreiben der Reversierpumpe durch den Pumpenmotor in beiden Drehrichtungen geschlossen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrückelement mit einer Reibeinrichtung kombiniert ist, die ein Verdrehen des Ausrückelements nur bei Überschreiten eines bestimmten Drehmoments erlaubt. Wird der Motor eingeschaltet, dann wird nach einem gewissen Anlaufvorgang das bestimmte Drehmoment überschritten bis das Kupplungselement in axialer Richtung relativ zu dem Pumpenmitnehmer verlagert wird, um die Mitnehmerverzahnungen in Eingriff zu bringen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass Zähne der Mitnehmerverzahnungen mit einem Hinterschnitt versehen sind, der so ausgeführt ist, dass die Mitnehmerverzahnungen bei einem motorseitigen Antrieb so weit zusammengezogen werden, dass die Ausrückverzahnungen vollständig außer Eingriff gezogen werden. So werden vorteilhaft reibungsbedingte Vibrationen und/oder Geräusche im Betrieb der Reversierpumpe vermieden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrückelement, abgesehen von der Reibeinrichtung, frei verdrehbar ist. Frei verdrehbar bedeutet im Hinblick auf das Ausrückelement, dass das Ausrückelement nicht gestellfest oder gehäusefest angebunden ist. Das ist vorteilhaft, weil es vorkommen kann, dass die Mitnehmerverzahnungen in einer Zahnauf-Zahn-Stellung zusammengedrückt werden und dies zu einer Selbsthemmung führen würde, wenn sich das Ausrückelement nicht verdrehen könnte. Um dies zu verhindern, kann es gegen den Widerstand der Reibeinrichtung so lange mitgedreht werden, bis die Mitnehmerverzahnungen in Eingriff gebracht werden können. Um dies zu erleichtern, sind Zahnköpfe der Mitnehmerverzahnungen besonders vorteilhaft angewinkelt und/oder dachförmig ausgeführt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reversierpumpe in dem Hydrauliksystem nur mit passiven Ventilen hydraulisch mit dem Tank verschaltet ist. Auf ein aktives Ventil kann vorteilhaft verzichtet werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenausgänge der Reversierpumpe mit einem Betätigungszylinder verbunden sind, der als doppelt wirkender Hydraulikzylinder mit einem Betätigungskolben ausgeführt ist, der mechanisch mit einer Rampenanordnung gekoppelt ist, die zwei Rampen umfasst, die mit einem durch eine Federeinrichtung vorgespannten Rastelement zusammenwirken. Die Pumpenausgänge der Reversierpumpe sind hydraulisch jeweils mit einem der Druckanschlüssen des Hydraulikzylinders verbindbar, während der jeweils andere Druckanschluss in den Tank entlastet wird. So wird auf einfache Art und Weise eine Betätigung, zum Beispiel einer Kupplung, insbesondere einer Klauenkupplung, oder einer Parksperre ermöglicht. Das durch die Federeinrichtung vorgespannte Rastelement stellt zusammen mit der Rampenanordnung einen Rastmechanismus dar, durch welchen der Betätigungskolben mechanisch über die Federeinrichtung in eine seiner Endstellungen bewegt wird.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch eine Pumpenanordnung mit einem Pumpenmotor, einer Reversierpumpe und einem mit einer Kupplungseinrichtung kombinierten Freilauf für ein vorab beschriebenes Hydrauliksystem. Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch nur einen mit einer Kupplungseinrichtung kombinierten Freilauf für eine derartige Pumpenanordnung. Die genannten Teile sind separat handelbar.
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Bei einem Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Hydrauliksystems ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass die Reversierpumpe bei einem pumpenseitigen Antrieb durch den Freilauf in beiden Drehrichtungen von dem Pumpenmotor entkoppelt wird. Das liefert unter anderem den Vorteil, dass ein Rampenmechanismus eines mit der Reversierpumpe und dem Pumpenmotor ausgestatteten Pumpenaktors kleiner beziehungsweise schwächer ausgelegt werden kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Hydrauliksystems mit einer durch einen Pumpenmotor in entgegengesetzten Drehrichtungen antreibbaren Reversierpumpe, wobei zwischen dem Pumpenmotor und der Reversierpumpe ein in beiden Drehrichtungen wirksamer und mit einer Kupplungseinrichtung kombinierter Freilauf vorgesehen ist; und
- 2 eine schematische Darstellung des mit der Kupplungseinrichtung kombinierten Freilaufs.
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In 1 ist ein Hydrauliksystem 1 mit einem Tank oder Reservoir 2 in Form eines Hydraulikschaltplans dargestellt. Mit einer Reversierpumpe 5 kann Hydraulikmedium aus dem Tank 2 über eine optionale Filtereinrichtung 3 in entgegengesetzten Förderrichtungen gefördert werden. Die optionale Filtereinrichtung 3 umfasst zum Beispiel einen Saugfilter.
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Die Reversierpumpe 5 umfasst zwei Förderanschlüsse 11 und 12. In der ersten Förderrichtung stellt der Förderanschluss 11 einen ersten Pumpenausgang 11 dar. In der zweiten Förderrichtung der Reversierpumpe 5 stellt der Förderanschluss 12 einen zweiten Pumpenausgang 12 dar. Der jeweils andere Förderanschluss 12 und 11 stellt dann einen Pumpeneingang der Reversierpumpe 5 dar.
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Die Reversierpumpe 5 ist durch einen Pumpenmotor 14 in entgegengesetzten Drehrichtungen antreibbar. Bei dem Pumpenmotor 14 handelt es sich vorzugsweise um einen Elektromotor.
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Ein erstes Tank-Rückschlagventil 4 ist zwischen den ersten Pumpenausgang 11 und den Tank 2 geschaltet. Ein zweites Tank-Rückschlagventil 6 ist zwischen den zweiten Pumpenausgang 12 und den Tank 2 geschaltet. Die beiden Tank-Rückschlagventile 4 und 6 sperren jeweils in Richtung Tank 2.
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Ein Kolben 9 ist in einem Betätigungszylinder 10 zwischen zwei Druckanschlüssen hin und her bewegbar. Der Kolben 9 in dem Betätigungszylinder 10 ist betätigungsmäßig mit einem Betätigungselement 13 verbunden.
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In dem Hydrauliksystem 1 kann Hydraulikmedium aus dem Tank 2 über die Filtereinrichtung 3 und eine Verzweigung 16 über den Betätigungszylinder 10 in einen Versorgungsast 18 gefördert werden.
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Zwischen dem Tank 2 und dem Betätigungszylinder 10 sind ausgehend von der Verzweigung 16 das zweite Tank-Rückschlagventil 6, eine Verzweigung 19 parallel dazu das erste Tank-Rückschlagventil 4 und eine Verzweigung 22 angeordnet.
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In dem Versorgungsast 18 sind ausgehend von dem Betätigungszylinder 10 ein optionales Kühl-Rückschlagventil 8 angeordnet. Das Rückschlagventil 8 sperrt in Richtung des Betätigungszylinders 10.
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Über den Versorgungsast 18 wird die Kühlung und/oder Schmierung 7 mit Hydraulikmedium aus dem Tank 2 versorgt. Über den Betätigungszylinder 10 wird das Betätigungselement 13 hydraulisch betätigt. Bei dem Betätigungselement 13 handelt es sich zum Beispiel um ein Teil einer Klauenkupplung oder einer Parksperre.
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Die Reversierpumpe 5 ist antriebsmäßig nicht direkt mit dem Pumpenmotor 14 verbunden, sondern indirekt unter Zwischenschaltung eines mit einer Kupplungseinrichtung 58 kombinierten Freilaufs 60. Der mit der Kupplungseinrichtung 58 kombinierte Freilauf 60 ermöglicht zum einen den Antrieb der Reversierpumpe 5 durch den Pumpenmotor 14 in entgegengesetzten Drehrichtungen. Darüber hinaus ermöglicht der mit der Kupplungseinrichtung kombinierte Freilauf 60 ein freies Verdrehen der Reversierpumpe in beiden Drehrichtungen relativ zu dem Pumpenmotor 14.
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In 2 ist der mit der Kupplungseinrichtung 58 kombinierte Freilauf 60 zwischen der Reversierpumpe 5 und dem Pumpenmotor 14 schematisch dargestellt. Der mit der Kupplungseinrichtung 58 kombinierte Freilauf 60 umfasst einen verdrehbaren Pumpenmitnehmer 61 mit einer einseitigen Mitnehmerverzahnung 64. Die Zähne der Mitnehmerverzahnung 64 an dem Pumpenmitnehmer 61 sind mit einem Hinterschnitt ausgeführt. Der Pumpenmitnehmer 61 ist drehfest mit der Reversierpumpe 5 verbunden.
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Ein Kupplungselement 62 der Kupplungseinrichtung 58 ist drehfest mit dem Pumpenmotor 14 verbunden. Das Kupplungselement 62 weist eine Mitnehmerverzahnung 63 auf, die ebenfalls mit einem Hinterschnitt versehen ist. Durch axiale Verlagerung des Kupplungselements 62 kann die Mitnehmerverzahnung 63 mit der Mitnehmerverzahnung 64 in Eingriff gebracht werden.
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Das Kupplungselement 62 ist mit einer Freilauffedereinrichtung 65 kombiniert. Die Freilauffedereinrichtung 65 ist so ausgeführt und angeordnet, dass das Kupplungselement 62 unbetätigt federbelastet außer Eingriff gedrückt wird.
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Das Kupplungselement 62 umfasst darüber hinaus eine nicht selbsthemmende Ausrückverzahnung 66. Ein Ausrückelement 68 ist mit einer Ausrückverzahnung 67 versehen, die im unbetätigten Zustand in die Ausrückverzahnung 66 des Kupplungselements 62 eingreift. Das Ausrückelement 68 ist darüber hinaus mit einer Reibeinrichtung 69 kombiniert, die ein Verdrehen des Ausrückelements 68 nur beim Überschreiten eines bestimmten Drehmoments relativ zu einem Gehäuse oder Gestell erlaubt, das in 2 durch zwei schraffierte Bereiche angedeutet ist.
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Wenn die Reversierpumpe 5 angetrieben wird, so wird der Pumpenmitnehmer 61 angetrieben, der sich frei verdrehen kann, da er federbelastet nicht in Eingriff mit dem Kupplungselement 62 steht.
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Wenn der Pumpenmotor 14 angetrieben wird, so treibt er das Kupplungselement 62 an. Das Kupplungselement 62 wird gegen das Ausrückelement 68 verdreht, da dies aufgrund der Reibeinrichtung 69 nicht mitdreht.
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Über die sich in Eingriff befindlichen Ausrückverzahnungen 66, 67 wird durch die Relativverdrehung von Ausrückelement 68 und Kupplungselement 62 das Kupplungselement 62 axial verlagert, wodurch die Mitnehmerverzahnungen 63, 64 miteinander in Eingriff kommen. Durch die vorgesehenen Hinterschnitte werden die Mitnehmerverzahnungen 63, 64 soweit zusammengezogen, dass die Ausrückverzahnungen 66, 67 vollständig außer Eingriff gezogen werden.
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So wird Reibung, die mit unerwünschten Vibrationen und Geräuschen verbunden ist, verhindert. Wenn der Pumpenmotor stehen bleibt, dann wird die Mitnehmerverzahnung 63 des Kupplungselements 62 wieder außer Eingriff mit der Mitnehmerverzahnung 63 gedrückt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hydrauliksystem
- 2
- Reservoir
- 3
- Filtereinrichtung
- 4
- erstes Tank-Rückschlagventil
- 5
- Reversierpumpe
- 6
- zweites Tank-Rückschlagventil
- 7
- Kühlung und/oder Schmierung
- 8
- Kühl-Rückschlagventil
- 9
- Kolben
- 10
- Betätigungszylinder
- 11
- erster Pumpenausgang/-eingang
- 12
- zweiter Pumpenausgang/-eingang
- 13
- Betätigungselement
- 14
- Pumpenmotor
- 16
- Verzweigung
- 18
- Versorgungsast
- 19
- Verzweigung
- 22
- Verzweigung
- 28
- Rastiervorrichtung
- 29
- Koppelstange
- 30
- Rampenanordnung
- 31
- Rastelement
- 32
- Federeinrichtung
- 58
- Kupplungseinrichtung
- 60
- Freilauf
- 61
- Pumpenmitnehmer
- 62
- Kupplungselement
- 63
- Mitnehmerverzahnung
- 64
- Mitnehmerverzahnung
- 65
- Freilauffedereinrichtung
- 66
- Ausrückverzahnung
- 67
- Ausrückverzahnung
- 68
- Ausrückelement
- 69
- Reibeinrichtung
