DE19813038B4 - Hydraulic circuit and hydraulic valve - Google Patents
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Abstract
Hydraulikkreis (10) mit einer Hydraulikpumpe (12) und wenigstens zwei von einem von der Hydraulikpumpe (12) erzeugten Hydraulikdruck angetriebenen Verbrauchern (18, 22), wobei die Verbraucher (18, 22) in dem Hydraulikkreis (10) in Serie angeordnet sind und parallel zu wenigstens dem zweiten Verbraucher (22) in einem diesen zweiten Verbraucher (22) überbrückenden Überbrückungskanal (38) ein Schwelldruckventil (40) angeordnet ist, welches von einem an wenigstens dem ersten Verbraucher (18) anliegendem Druck derart steuerbar ist, dass bei einem vorbestimmten ersten Schwelldruck am ersten Verbraucher (18) das Schwelldruckventil (40) den Überbrückungskanal (38) öffnet, dadurch gekennzeichnet, dass ein hydraulikpumpenseitiger Eingang (48) des Schwelldruckventiles (40) gleichzeitig als zusätzlicher Steuereingang derart ausgebildet ist, dass bei einem vorbestimmten zweiten Schwelldruck an diesem hydraulikpumpenseitigen Eingang (48) das Schwelldruckventil (40) den Überbrückungskanal (38) öffnet, nämlich einerseits der Steuereingang (52) des Schwelldruckventiles (40) über eine Steuerleitung (42) von einem an dem ersten Verbraucher (18) herrschenden Druck, insbesondere dem ersten Schwelldruck ansteuerbar ist und...hydraulic circuit (10) with a hydraulic pump (12) and at least two of one driven by the hydraulic pump (12) generated hydraulic pressure Consumers (18, 22), wherein the consumers (18, 22) in the hydraulic circuit (10) are arranged in series and parallel to at least the second Consumers (22) in a second consumer (22) bridging the bypass channel (38) a Schwelldruckventil (40) is arranged, which of a at least the first consumer (18) applied pressure so it is controllable that at a predetermined first threshold pressure at the first consumer (18), the threshold pressure valve (40) the bypass channel (38) opens, characterized in that a hydraulic pump side input (48) of the threshold pressure valve (40) simultaneously as an additional control input is formed such that at a predetermined second threshold pressure at this hydraulic pump-side input (48), the threshold pressure valve (40) the bypass channel (38) opens, namely on the one hand the control input (52) of the threshold pressure valve (40) via a Control line (42) of a prevailing at the first consumer (18) Pressure, in particular the first threshold pressure can be controlled and ...
Description
Die Erfindung betrifft einen Hydraulikkreis mit einer Hydraulikpumpe und wenigstens zwei von einem von der Hydraulikpumpe erzeugten Hydraulikdruck angetriebenen Verbrauchern, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to a hydraulic circuit with a hydraulic pump and at least two of a hydraulic pressure generated by the hydraulic pump driven consumers, according to the preamble of claim 1.
In einem Hydraulikkreis wird üblicherweise ein oder mehrere Verbraucher durch die von einer Hydraulikpumpe erzeugten und vom einem Hydraulikfluid übertragenen Energie angetrieben. Bei mehreren Verbrauchern muss für eine einwandfreie Funktion aller Verbraucher in jedem Lastzustand derselben die Hydraulikpumpe auf die maximale Last bei maximaler Leistung aller Verbraucher ausgelegt sein. Dies ist jedoch teuer und aufwendig und steht üblicherweise in keinem Verhältnis zum Nutzen, da ein Betriebszustand mit gleichzeitig maximaler Leistungsaufnahme aller Verbraucher sehr selten und wenn überhaupt meist nur kurz eintritt.In a hydraulic circuit is usually a or more consumers by the generated by a hydraulic pump and transmitted from a hydraulic fluid Energy powered. With several consumers must be for a perfect function all consumers in each load state of the same hydraulic pump designed for the maximum load at maximum power of all consumers be. However, this is expensive and expensive and usually in no relation for the benefit, since an operating state with at the same time maximum power consumption Of all consumers very rarely and if at all usually occurs only briefly.
Ein Beispiel für einen in jedem Kraftfahrzeug mit Servolenkung oder Hilfskraftlenkung vorhandenen Hydraulikkreis ist eine Zahnstangen-Hydrolenkung, wobei eine Hydraulikpumpe Hydraulikfluid, wie beispielsweise Hydrauliköl, durch einen Drehschieber und Lenkzylinder einer Lenkung pumpt. Hierbei ist jedoch ein konstanter Durchfluss von Hydrauliköl erforderlich, wie beispielsweise 7 Liter pro Minute, wohingegen die von einer Brennkraftmaschine angetriebene Hydraulikpumpe in Abhängigkeit von der Drehzahl unterschiedliche Durchflussraten fördert. Daher wird in einer Servolenkung üblicherweise der Antrieb der Hydraulikpumpe derart dimensioniert, dass bereits bei einer Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine die für die Lenkhilfe beispielsweise erforderlichen 7 Liter pro Minute gefördert werden. Ferner ist zusätzlich in Serie im Hydraulikkreis vor der Lenkung ein Stromregler angeordnet, welcher einen konstanten Durchfluß von beispielsweise 7 Liter pro Minute gewährleistet und eine darüber hinaus geförderte Menge an Hydrauliköl über eine Rücklaufleitung an die Hydraulikpumpe ableitet. Zusätzlich ist üblicherweise parallel zur Lenkung im Hydraulikkreis ein Druckbegrenzungsventil angeordnet.One example for one in each motor vehicle with power steering or power steering existing hydraulic circuit is a rack-and-pinion power steering, wherein a hydraulic pump hydraulic fluid such as hydraulic oil a rotary valve and steering cylinder of a steering pump. Here is However, a constant flow of hydraulic oil is required, such as 7 liters per minute, whereas those of an internal combustion engine driven hydraulic pump as a function of the speed different Promotes flow rates. Therefore is usually in a power steering the drive of the hydraulic pump dimensioned such that already at an idle speed of the engine for the power steering For example, required 7 liters per minute be promoted. Further, in addition arranged in series in the hydraulic circuit before steering a current regulator, which has a constant flow of, for example, 7 liters guaranteed per minute and one about it also funded Amount of hydraulic oil over one Return line derived to the hydraulic pump. In addition, it is usually parallel to the steering arranged in the hydraulic circuit, a pressure relief valve.
Dieses
System hat jedoch den Nachteil, dass der von dem Stromregler über die
Rücklaufleitung abgeleitete
Hydrauliköl-Strom
als Verlustleitung ungenutzt bleibt. Es ist zwar beispielsweise
aus der
So
ist im Stand der Technik ein Hydraulikkreis bekannt (
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Hydraulikkreis derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die oben genannten Nachteile vermieden sind, insbesondere die in einem Hydraulikkreis auftretenden Schwelldrücke optimal berücksichtigt werden können.Of the The present invention is therefore based on the object, a hydraulic circuit in such a way and further develop that the above Disadvantages are avoided, especially in a hydraulic circuit occurring threshold pressures optimal considered can be.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Hydraulikkreis der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.These The object is achieved by a Hydraulic circuit of o. G. Type with the characterized in claim 1 Characteristics solved. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Dazu ist es bei einem Hydraulikkreis der o. g. Art vorgesehen, dass die Verbraucher in dem Hydraulikkreis in Serie angeordnet sind und parallel zu wenigstens einem zweiten Verbraucher in einem diesen zweiten Verbraucher überbrückenden Kanal ein Schwelldruckventil angeordnet ist, welches von einem an wenigstens einem ersten Verbraucher anliegenden Druck derart steuerbar ist, dass bei einem vorbestimmten ersten Schwelldruck am ersten Verbraucher das Schwelldruckventil den Überbrückungskanal öffnet.For this purpose, it is provided in a hydraulic circuit of the type mentioned above that the consumers are arranged in series in the hydraulic circuit and a threshold pressure valve is arranged parallel to at least one second consumer in a channel bridging this second consumer, which alie an at least a first consumer anlie ing pressure is controllable such that at a predetermined first threshold pressure at the first consumer, the threshold pressure valve opens the bypass channel.
Dies hat den Vorteil, dass von einer Hydraulikpumpe in einem einzigen Hydraulikkreis mehrere Verbraucher antreibbar sind, wobei ein jeweiliger erster Verbraucher bei hohem Energiebedarf einen jeweiligen zweiten Verbraucher abschalten kann, so dass die Hydraulikpumpe lediglich derart dimensioniert sein muss, dass sie eine Vollast an dem oder den ersten Verbrauchern liefern kann. eine Auslegung der Hydraulikpumpe auf einen Vollastzustand, in dem alle Verbraucher deren jeweilige maximale Lastaufnahme beanspruchen, ist somit durch eine primäre Lastpriorität bzw. Bevorzugung des bzw. der ersten Verbraucher entbehrlich.This has the advantage of being a hydraulic pump in a single Hydraulic circuit several consumers are driven, with a respective first consumer with high energy demand a respective second Consumer can turn off, so that the hydraulic pump only must be dimensioned so that they have a full load on the or first consumers can deliver. a design of the hydraulic pump to a full load state, where all consumers are their respective load maximum load, is thus by a primary load priority or preference of the first consumer dispensable.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Verbraucher eine Servolenkung und der zweite Verbraucher beispielsweise ein Lüftermotor. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise ein über den Stromregler ablaufender, überschüssiger Hydraulikstrom, welcher an sich eine Verlustleistung darstellt, durch einen Lüftermotor ausgenutzt, wobei die Servolenkung gegenüber dem Lüftermotor Priorität besitzt. Mit anderen Worten wird der Lüftermotor überbrückt, wenn die Servolenkung in einer Lastspitz die Vollast der einzigen Hydraulikpumpe benötigt.In a preferred embodiment the first consumer is a power steering and the second consumer for example, a fan motor. hereby is an over the current regulator running, excess hydraulic flow, which in itself represents a power loss, by a fan motor exploited, the power steering over the fan motor has priority. In other words, the fan motor is bypassed when the power steering in a load peak the full load of the only hydraulic pump needed.
Der Hydraulikkreis ist beispielsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet und die Hydraulikpumpe ist dabei von einem Antriebsaggregat, insbesondere einer Brennkraftmaschine, angetrieben.Of the Hydraulic circuit is arranged for example in a motor vehicle and the hydraulic pump is of a drive unit, in particular an internal combustion engine, driven.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung sind drei oder mehr Verbraucher in einem einzigen Hydraulikkreis mit einer einzigen, lediglich für eine Vollast des ersten Verbrauchers dimensionierte Hydraulikpumpe dadurch antreibbar, dass zwei oder mehr zweite Verbraucher vorgesehen sind, wobei der Druck am ersten Verbraucher alle jeweiligen Schwelldruckventile der zweiten Verbraucher ansteuert. Bei einem Vollastzustand an dem ersten Verbraucher oder bei Vollastzustand an einem der ersten Verbraucher werden hierbei schlagartig alle zweiten Verbraucher abgeschaltet bzw. überbrückt.In an appropriate training of the invention are three or more consumers in a single Hydraulic circuit with a single, only for a full load of the first consumer dimensioned hydraulic pump thereby drivable that two or more second consumers are provided, the pressure at the first Consumer all respective threshold pressure valves of the second consumer controls. At a full load state at the first consumer or at full load on one of the first consumer will be here abruptly disconnects or bypasses all second consumers.
Eine vorbestimmte Prioritätenaufteilung für die von der Hydraulikpumpe zur Verfügung stehende Antriebsenergie im Hydraulikkreis erzielt man dadurch, dass zwei oder mehr erste Verbraucher und zwei oder mehr zweite Verbraucher vorgesehen sind, wobei jeder Druck eines jeden ersten Verbrauchers wenigstens ein Schwelldruckventil von wenigstens einem zweiten Verbraucher ansteuert.A predetermined prioritization for the from the hydraulic pump available standing drive energy in the hydraulic circuit is achieved by that two or more first consumers and two or more second Consumers are provided, with each pressure of each first Consumer at least one threshold pressure valve of at least one second consumer controls.
Eine kaskadenartige Prioritätsabfolge für die in dem Hydraulikkreis vorhandene Antriebsenergie erzielt man dadurch, dass zwei oder mehr zweite Verbraucher vorgesehen sind, wobei ein Druck wenigstens eines zweiten Verbrauchers gleichzeitig ein Schwelldruckventil wenigstens eines anderen zweiten Verbrauchers steuert. Je nach Zunahme des Lastzustandes bzw. Energiebedarfes der einzelnen Verbraucher, wird einer nach dem anderen mit aufsteigender Priorität abgeschaltet, bis nur noch der oder die prioritätshöchsten ersten Verbraucher, welche reine erste Verbraucher ohne Schwelldruckventil sind, mit Hydraulikenergie versorgt werden. Hierbei ist dann jeder steuernde zweite Verbraucher gleichzeitig ein erster Verbraucher.A cascading priority sequence for the in the hydraulic circuit existing drive energy is achieved by that two or more second consumers are provided, wherein a Pressure of at least one second consumer at the same time a threshold pressure valve controls at least one other second consumer. Depending on the increase the load condition or energy demand of the individual consumers, is turned off one by one with increasing priority, until only one or the highest priority first consumers, which are pure first consumers without threshold pressure valve, with Hydraulic energy to be supplied. Here then everyone is controlling second consumer at the same time a first consumer.
Lastspitzen und Überlastung des Hydraulikkreises, beispielsweise durch kurzzeitiges oder dauerhaftes Blockieren eines Hydraulikmotors eines jeweiligen zweiten Verbrauchers, sind dadurch vermieden, dass ein hydraulikpumpenseitiger Eingang des Schwelldruckventiles gleichzeitig als zusätzlicher Steuereingang derart ausgebildet ist, dass bei einem vorbestimmten zweiten Schwelldruck an diesem hydraulikpumpenseitigen Eingang das Schwelldruckventil den Überbrückungskanal öffnet.Last tips and overload the hydraulic circuit, for example by short-term or permanent Blocking a hydraulic motor of a respective second consumer, are avoided by having a hydraulic pump side input the Schwelldruckventiles at the same time as an additional control input such is formed such that at a predetermined second threshold pressure at this hydraulic pump-side input the threshold pressure valve opens the bypass channel.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist parallel zu wenigstens einem zweiten Verbraucher ein Rückschlagventil, parallel zur Hydraulikpumpe ein Druckbegrenzungsventil und/oder parallel zu wenigstens einem ersten Verbraucher ein Druckbegrenzungsventil angeordnet.In a preferred embodiment is a check valve parallel to at least one second consumer, parallel to the hydraulic pump, a pressure relief valve and / or parallel to at least a first consumer, a pressure relief valve arranged.
Eine Last- und/oder Drehzahlregelung eines jeweiligen zweiten Verbrauchers erzielt man dadurch, dass parallel zu wenigstens einem zweiten Verbraucher ein elektrisch steuerbares Ventil angeordnet ist.A Load and / or speed control of a respective second consumer one achieves this by having in parallel with at least one second consumer an electrically controllable valve is arranged.
Bei einem Hydraulikventil der o. g. Art ist es vorgesehen, dass der Kolben derart ausgebildet ist, dass er die Bohrung in zwei voneinander getrennte Räume teilt, wobei ein erster Raum von einer ersten Kolbenfläche abgegrenzt mit dem Steuereingang verbunden ist und ein zweiter Raum von einer zweiten Kolbenfläche abgegrenzt mit dem Eingang und, je nach Kolbenstellung, wahlweise mit dem Ausgang verbunden ist, wobei ein Umfang der zweiten Fläche an einer Wandung der Bohrung anschlägt und eine Feder den Kolben in Anschlagrichtung mit Kraft beaufschlagt, wobei die Anordnung derart getroffen ist, dass der Druck am Steuereingang den Kolben mit einer Kraft entgegengesetzt zur Federkraft beaufschlagt, wobei die ersten Fläche, die zweite Fläche und die Feder derart dimensioniert sind, dass der Kolben bei einem ersten vorbestimmten Druck am Steuereingang und/oder bei einem zweiten vorbestimmten Druck am Eingang den zweiten Raum zum Ausgang hin öffnet.at a hydraulic valve of the o. g. Art is it intended that the Piston is designed such that it the bore in two from each other separate rooms divides, wherein a first space delimited by a first piston surface connected to the control input and a second room from one second piston surface delimited with the input and, depending on the piston position, optionally connected to the output, wherein a circumference of the second surface at a Wall of the hole strikes and a spring urges the piston in the abutment direction, the arrangement being such that the pressure at the control input the piston is acted upon by a force opposite to the spring force, where the first surface, the second area and the spring are dimensioned such that the piston at a first predetermined pressure at the control input and / or at a second predetermined pressure at the entrance opens the second room to the exit.
Dies hat den Vorteil, dass das Hydraulikventil in der Art eines Schwelldruckventiles bei Überschreiten eines ersten vorbestimmten Schwelldruckes am Steuereingang und/oder bei Überschreiten eines zweiten vorbestimmten Schwelldruckes am Eingang schlagartig öffnet. Dieser Öffnungsvorgang kann dabei langsam oder schnell erfolgen. Auf diese Weise steht ein im wesentlichen digitalartig arbeitendes Hydraulikventil zur Verfügung, d. h.: bei vorbestimmten Druckverhältnissen ist das Ventil entweder offen oder geschlossen. Dies ist in vorteilhafter Weise insbesondere zum wahlweisen Überbrücken eines hydraulischen Verbrauchers geeignet.This has the advantage that the hydraulic valve in the manner of a threshold pressure valve when a first predetermined threshold pressure at the control input is exceeded and / or when a second predetermined threshold pressure is exceeded at the input abruptly opens. This opening process can be slow or fast. In this way, a substantially digitally working hydraulic valve is available, ie: at predetermined pressure ratios, the valve is either open or closed. This is suitable in an advantageous manner, in particular for selectively bridging a hydraulic consumer.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Fläche auf einem ersten Kolbenteil und die zweite Fläche auf einem zweiten Kolbenteil ausgebildet, wobei die Kolbenteile mittels einer Kolbenstange voneinander beabstandet und zwischen sich den zweiten Raum bildend miteinander starr verbunden sind.In a preferred embodiment is the first area on a first piston part and the second surface on a second piston part formed, wherein the piston parts by means of a piston rod from each other spaced apart and forming the second space between them are rigidly connected.
Eine platzsparende und kompakte Bauweise erzielt man dadurch, dass im zweiten Kolbenteil ein dritter Raum ausgespart und an einem von der Kolbenstange abgewandten Ende offen zur Aufnahme der Feder ausgebildet ist.A Space-saving and compact design is achieved by the fact that in second piston part a third room recessed and at one of the piston rod facing away from the open end formed for receiving the spring is.
Eine entsprechende Entlüftung des dritten Raumes erzielt man dadurch, dass der dritte Raum eine fluidleitende Verbindung zum zweiten Raum und/oder zu einem Hydraulikfluidtank aufweist.A appropriate ventilation of the third room is achieved by the third room fluid-conducting connection to the second space and / or to a hydraulic fluid tank having.
Einen festen und dichten Ventilsitz erzielt man dadurch, dass die Wandung der Bohrung, an der die zweite Fläche anschlägt, mit einem vorbestimmten Winkel bzgl. der zweiten Fläche ausgebildet ist. Ferner gewährleistet dies, dass die Flächen des Kolbens, welche den zweiten Raum abgrenzen, verschieden groß sind, so dass sich die auf den Kolben durch den Druck am Eingang wirkende Kraft nicht aufhebt, sondern eine vorbestimmte Kraftkomponente in Richtung entgegen der Federkraft aufweist. Dadurch ist in vorteilhafter Weise eine Auslösung bzw. Öffnung des Ventils auch bereits bei Überschreiten des zweiten vorbestimmten Druckes am Eingang sichergestellt, so dass eine Doppelfunktion des Hydraulikventils realisiert ist: 1. Drucküberwachung und Auslösung bzw. Öffnung des Ventils bei einem ersten vorbestimmten Druck am Steuereingang und 2. Durcküberwachung und Auslösung bzw. Öffnung des Ventils bei dem zweiten vorbestimmten Druck am Eingang.a firm and tight valve seat is achieved by the fact that the wall the bore at which abuts the second surface, with a predetermined Angle with respect to the second surface is trained. Furthermore guaranteed this, that the surfaces of the piston, which delimit the second space, are different in size, so that the pressure acting on the piston at the input Force does not cancel, but a predetermined force component in Has direction against the spring force. This is advantageous Way a trigger or opening the valve already on exceeding the second predetermined pressure at the entrance ensures, so that a double function of the hydraulic valve is realized: 1. Pressure monitoring and triggering or opening of the valve at a first predetermined pressure at the control input and 2nd pressure monitoring and triggering or opening of the valve at the second predetermined pressure at the entrance.
Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen inFurther Features, advantages and advantageous embodiments of the invention arise from the dependent ones claims, and from the following description of the invention with reference to the attached Drawings. These show in
Die
in
In
Serie vor der Lenkung ist ein Stromregler
Parallel
zum Hydraulikmotor
Der
Lüfterhydraulikmotor
Daher
ist im Hydraulikkreis parallel zum Lüfterhydraulikmotor
Der
dargestellte Hydraulikkreis ist lediglich beispielhaft mit nur zwei
Verbrauchern
In
der Bohrung
Ein
Umfang der zweiten Fläche
Durch
die schräge
Wandung
Im
Betrieb öffnet
somit das Schwelldruckventil
Der
dritte Raum
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