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Die Erfindung betrifft eine Druckablassvorrichtung mit einer Ventileinrichtung. Eine derartige Druckablassvorrichtung wird vorzugsweise in einem mobilen Hydraulikantrieb mit einem Hochdruckspeicher verwendet.
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Stand der Technik
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Ein Hydraulikhybridantrieb umfasst zum Beispiel einen Verbrennungsmotor und ein Hydrauliksystem mit einem Hochdruckspeicher. Bei dem Hochdruckspeicher handelt es sich zum Beispiel um einen hydraulischen Blasenspeicher, mit dem bei einem Bremsvorgang kinetische Energie gespeichert werden kann. Die in dem hydraulischen Blasenspeicher gespeicherte kinetische Energie kann bei einem nachfolgenden Anfahrvorgang alternativ oder zusätzlich zu dem Verbrennungsmotor verwendet werden. In einem Servicefall dient die Druckablassvorrichtung mit der Ventileinrichtung dazu, den hydraulischen Druck im Hochdruckbereich gezielt abzubauen.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Druckablassvorrichtung mit einer Ventileinrichtung im Hinblick auf die Funktion, den benötigten Bauraum und/oder die Montage zu optimieren.
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Die Aufgabe ist bei einer Druckablassvorrichtung mit einer Ventileinrichtung dadurch gelöst, dass die Ventileinrichtung mit einer Durchströmbegrenzungseinrichtung kombiniert ist. Die Druckablassvorrichtung dient dazu, einen Fluiddruck, zum Beispiel in einem Servicefall, gezielt abzubauen. Bei dem Fluid handelt es sich vorzugsweise um ein Hydraulikmedium. Daher kann die Druckablassvorrichtung auch als Hydraulikdruckablassvorrichtung bezeichnet werden. Die Durchströmbegrenzungseinrichtung verhindert, dass Fluid, insbesondere Hydraulikmedium, schlagartig entweicht, wenn die Ventileinrichtung geöffnet wird. Durch die erfindungsgemäße Kombination der Ventileinrichtung mit der Durchströmbegrenzungseinrichtung in der Druckablassvorrichtung kann der in einem Hybridfahrzeug zur Verfügung stehende Bauraum besser ausgenutzt werden. Durch das Zusammenfassen der Funktionen der Ventileinrichtung und der Durchströmbegrenzungseinrichtung kann eine ansonsten benötigte separate Durchströmbegrenzungseinrichtung entfallen.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Druckablassvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Druckablassvorrichtung zusätzlich mit einer Dichteinrichtung zur Abdichtung nach außen kombiniert ist. Die Dichteinrichtung dient, insbesondere beim Öffnen der Ventileinrichtung beziehungsweise bei geöffneter Ventileinrichtung, dazu, ein unerwünschtes Entweichen von Fluid, insbesondere von Hydraulikmedium, in die Umgebung zu verhindern. Durch die zusätzliche Dichteinrichtung wird die Funktionalität der Druckablassvorrichtung weiter verbessert.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Druckablassvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Druckablassvorrichtung als Druckablassschraube mit einem Schraubgewinde zur Montage der Druckablassvorrichtung in einem Grundkörper ausgeführt ist, der zur Aufnahme für die Druckablassschraube einen Aufnahmeraum umfasst, der mit einem Niederdruckbereich und einem Hochdruckbereich in Verbindung steht. Das Schraubgewinde dient zum einen dazu, die Druckablassschraube in dem Grundkörper zu montieren. Darüber hinaus dient das Schraubgewinde dazu, die in die Druckablassvorrichtung integrierte Ventileinrichtung zu öffnen beziehungsweise zu schließen. Der Aufnahmeraum ist vorteilhaft als Bohrung in dem Grundkörper ausgeführt. Der Hochdruckbereich enthält Hydraulikmedium, das mit Hochdruck beaufschlagt ist. Der Hochdruckbereich steht vorzugsweise mit einem Hochdruckspeicher in Verbindung. Der Niederdruckbereich enthält Hydraulikmedium, das einen deutlich geringeren Fluiddruck aufweist als der Hochdruckbereich.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Druckablassvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper eine im Hinblick auf die Druckablassschraube axial angeordnete Hochdruckbohrung umfasst, die von einem an einem Ende der Druckablassschraube ausgebildeten Ventilkörper verschlossen ist, wenn die Druckablassschraube in dem Aufnahmeraum angeordnet ist. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Längsachse beziehungsweise Drehachse der Druckablassschraube. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Längsachse beziehungsweise zur Drehachse der Druckablassschraube. Analog bedeutet radial quer zur Längsachse beziehungsweise Drehachse der Druckablassschraube. Die Längsachse beziehungsweise Drehachse der Druckablassschraube fällt vorteilhaft mit einer Längsachse des Aufnahmeraums für die Druckablassschraube zusammen. Der Aufnahmeraum hat, insbesondere wenn er als Bohrung ausgeführt ist, im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders. In einer Schließstellung ist die Druckablassschraube vorzugsweise so in dem Aufnahmeraum angeordnet, dass der Ventilkörper eine Verbindung zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich verschließt. Wenn die Druckablassschraube geöffnet wird, dann wird die Verbindung zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich durch den Ventilkörper geöffnet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Druckablassvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper eine Dichtfläche, eine Beißkante, einen Kugelkörper oder ein flexibles Dichtelement umfasst. Die Dichtfläche kann eben oder als Kegelfläche ausgeführt sein. In der Schließstellung des Ventilkörpers kommt die Dichtfläche dichtend an einer Dichtkante zur Anlage, die an dem Grundkörper vorgesehen ist. Dichtfläche und Dichtkante stellen einen Ventilsitz dar. Die Beißkante kommt in der Schließstellung des Ventilkörpers an einer Dichtfläche zur Anlage, die an dem Grundkörper ausgebildet ist. Der Kugelkörper ist vorteilhaft einstückig mit der Druckablassschraube verbunden. Das flexible Dichtelement ist zum Beispiel aus einem elastomeren Kunststoffmaterial gebildet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Druckablassvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper mit einem Drosselkörper kombiniert ist, der einen Ringspalt begrenzt, der den Niederdruckbereich mit dem Hochdruckbereich verbindet, wenn der Ventilkörper aus einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung verlagert wird. Durch den Ringspalt wird die Durchströmung zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich auf einfache Art und Weise begrenzt. Durch die erfindungsgemäße Kombination des Ventilkörpers mit dem Drosselkörper können zusätzliche Bauteile zur Darstellung der Durchströmbegrenzungseinrichtung entfallen. Über die Abmessungen des Ringspalts kann die Drosselwirkung der Durchströmbegrenzungseinrichtung eingestellt werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Druckablassvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselkörper als Bund an der Druckablassschraube ausgebildet ist. Der Ventilkörper mit dem Drosselkörper ist vorzugsweise an einem Ende der Druckablassschraube ausgebildet. An dem anderen Ende der Druckablassschraube ist vorteilhaft das Schraubgewinde zur Montage der Druckablassvorrichtung in dem Grundkörper ausgebildet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Druckablassvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper eine im Hinblick auf die Druckablassschraube radial angeordnete Niederdruckbohrung umfasst. Die Niederdruckbohrung mündet vorzugsweise in einem mittleren Bereich der Druckablassschraube, vorzugsweise zwischen dem Drosselkörper und dem Schraubgewinde der Druckablassschraube in den Aufnahmeraum. Die Niederdruckbohrung erstreckt sich in radialer Richtung zu dem Aufnahmeraum. Über die Niederdruckbohrung kann der Druck aus dem Hochdruckbereich bei geöffneter Druckablassschraube über den Ringspalt in den Niederdruckbereich abgebaut werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Druckablassvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Abdichtung der Niederdruckbohrung und/oder der Hochdruckbohrung ein O-Ring zwischen der Druckablassschraube und dem Grundkörper angeordnet ist. Der O-Ring ist vorzugsweise so zwischen der Druckablassschraube und dem Grundkörper angeordnet, dass ein unerwünschtes Entweichen von Fluid sowohl aus dem Hochdruckbereich als auch aus dem Niederdruckbereich in die Umgebung verhindert wird.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren mobilen Hydraulikantrieb mit einem Hochdruckspeicher und mit einer vorab beschriebenen Druckablassvorrichtung. Die Druckablassvorrichtung ist in einem Hydrauliksystem des mobilen Hydraulikantriebs zwischen einem Niederdruckspeicher und dem Hochdruckspeicher angeordnet.
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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.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Es zeigen:
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1 eine vereinfachte Darstellung eines mobilen Hydraulikantriebs mit einer Druckablassvorrichtung;
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2 eine Druckablassvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt und die
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Figuren ähnliche Darstellungen wie in 2 gemäß weiteren Ausführungsbei- 3 bis 7 spielen.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist ein mobiler Hydraulikantrieb 1 mit zwei angetriebenen Rädern 2 und 3 vereinfacht dargestellt. Der mobile Hydraulikantrieb 1 umfasst einen Verbrennungsmotor 4, der unter Zwischenschaltung eines Hydrauliksystems 10 antriebsmäßig mit den angetriebenen Rädern 2 und 3 verbunden ist.
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Das Hydrauliksystem 10 umfasst einen Pumpenhydrostat 11 und einen Motorhydrostat 12. Die beiden Hydrostaten 11, 12 sind ausgangsseitig hydraulisch mit einem Hochdruckspeicher 15 verbunden. Eingangsseitig sind die beiden Hydrostaten 11, 12 hydraulisch mit einem Niederdruckspeicher 16 verbunden. Der Verbrennungsmotor 4 ist antriebsmäßig mit dem Pumpenhydrostat 11 verbunden. Der Motorhydrostat 12 ist antriebsmäßig mit den angetriebenen Rädern 2, 3 verbunden.
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In einem Servicefall kann der Druck in dem Hochdruckspeicher 15 des Hydrauliksystems 10 über eine Ventileinrichtung 17 gezielt abgelassen werden. Um ein unerwünschtes schlagartiges Entweichen des Drucks zu verhindern, ist die Ventileinrichtung 17 mit einer Durchströmbegrenzungseinrichtung 18 kombiniert.
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In 1 ist durch ein gestricheltes Rechteck 19 angedeutet, das die Ventileinrichtung 17 in einer Druckablassvorrichtung 20 mit der Durchströmbegrenzungseinrichtung 18 kombiniert ist. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung sind die Funktionen der Ventileinrichtung 17 und der Durchströmbegrenzungseinrichtung 18 in der Druckablassvorrichtung 20 zusammengefasst. Dadurch kann der benötigte Bauraum reduziert werden.
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In 2 ist die erfindungsgemäße Druckablassvorrichtung 20 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Längsschnitt dargestellt. Die Druckablassvorrichtung 20 umfasst einen Grundkörper 22 mit einem Aufnahmeraum 23 für eine Druckablassschraube 24.
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Der Aufnahmeraum 23 hat im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders und ist vorteilhaft als Bohrung ausgeführt. Die Druckablassschraube 24 weist an ihrem in 2 oberen Ende ein Schraubgewinde 25 auf. Eine Längsachse der Druckablassschraube 24 fällt mit einer Längsachse des Aufnahmeraums 23 zusammen. Die Längsachse 26 entspricht auch einer Drehachse der Druckablassschraube 24.
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Die Druckablassschraube 24 weist an ihrem in 2 oberen Ende mit dem Schraubgewinde 25 ein Mitnahmeprofil in Vielrundform auf. Das Mitnahmeprofil kann als Innenmehrkant, zum Beispiel Innenvierkant oder Innensechskant, ausgeführt sein. Das Mitnahmeprofil kann auch schlitzförmig, kreuzschlitzförmig oder sternförmig ausgeführt sein.
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Der Aufnahmeraum 23 verbindet einen Niederdruckbereich 28 des Hydrauliksystems 10 aus 1 mit einem Hochdruckbereich 30. Zur Verbindung mit dem Niederdruckbereich 28 weist der Grundkörper 22 eine radiale Niederdruckbohrung 29 auf. Zur Verbindung mit dem Hochdruckbereich 30 weist der Grundkörper 22 eine axiale Hochdruckbohrung 31 auf. Die Hochdruckbohrung 31 hat einen kleineren Durchmesser als der Aufnahmeraum 23.
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In einer in 2 dargestellten Schließstellung der Druckablassschraube 24 ist die Hochdruckbohrung 31 durch einen Ventilkörper 35 verschlossen. Der Ventilkörper 35 ist an dem dem Schraubgewinde 25 abgewandten Ende der Druckablassschraube 24 ausgebildet. Zur Darstellung eines Ventilsitzes ist der Ventilkörper 35 mit einer kegelförmigen Dichtfläche 36 ausgestattet, die an einer Dichtkante dichtend zur Anlage kommt.
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In der dargestellten Schließstellung ist eine Verbindung zwischen dem Hochdruckbereich 30 und dem Niederdruckbereich 28 durch den Ventilkörper 35 verschlossen. Wenn die Druckablassschraube 24 in einer Öffnungsrichtung verdreht wird, dann wird die Verbindung zwischen dem Hochdruckbereich 30 und dem Niederdruckbereich 28 durch den Ventilkörper 35 freigegeben.
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Der Ventilkörper 35 ist einstückig mit einem Drosselkörper 40 verbunden. Der Drosselkörper 40 ist als Bund an der Druckablassschraube 24 ausgeführt und begrenzt einen Ringspalt 42. Der Ringspalt 42 hat einen Innendurchmesser, der durch einen Doppelpfeil 43 angedeutet ist. Ein Außendurchmesser des Ringspaltes 42 ist durch einen weiteren Doppelpfeil 44 angedeutet.
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Der Ringspalt 42 dient auf einfache Art und Weise dazu, eine Durchströmbegrenzungseinrichtung darzustellen, die in 1 mit 18 bezeichnet ist. Die Durchströmbegrenzungseinrichtung 18 kann auch als Drossel bezeichnet werden. Das Ende der Druckablassschraube 24 mit dem Schraubgewinde 25 kann auch als Schraubenkopf bezeichnet werden. Der Abschnitt der Druckablassschraube 24 zwischen dem Schraubenkopf mit dem Schraubgewinde 25 und dem Drosselkörper 40 kann auch als Schraubenschaft bezeichnet werden.
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Die Niederdruckbohrung 29 mündet im Bereich des Schraubenschafts in den Aufnahmeraum 23 des Grundkörpers 22. Zur Abdichtung des Aufnahmeraums 23 nach außen ist, in 2 oberhalb der Niederdruckbohrung 29, eine Dichteinrichtung 45 zwischen dem Schraubenschaft der Druckablassschraube 24 und dem Grundkörper 22 angeordnet. Die Dichteinrichtung 45 umfasst einen O-Ring 46, der etwa zur Hälfte in einer Ringnut der Druckablassschraube 24 aufgenommen ist. Radial außen liegt der O-Ring 46 dichtend an dem Grundkörper 22 an.
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In den 3 bis 7 sind unterschiedliche Ausführungsbeispiele der Druckablassschraube 24 jeweils im Längsschnitt durch den Grundkörper 22 dargestellt. Gleiche oder ähnliche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird im Folgenden nur auf die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsbeispielen eingegangen.
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Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Ventilkörper 35 im Unterschied zu dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eine ebene Dichtfläche 53 auf. Die ebene Dichtfläche 53 verschließt die Hochdruckbohrung 31 in dem Grundkörper 22.
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Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ventilkörper 35 mit einer Beißkante 54 ausgestattet. Die Beißkante 54 liegt radial außerhalb der Hochdruckbohrung 31 dichtend an dem Grundkörper 22 an.
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Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ventilkörper 35 als Kugelkörper 55 ausgeführt. Der Kugelkörper 55 hat einen Außendurchmesser, der etwas größer als die Hochdruckbohrung 31 ist.
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Bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der Ventilkörper 35 eine flexibles Dichtelement 56. Das flexible Dichtelement 56 hat die Gestalt einer Kreisringscheibe mit einem rechteckigen Ringquerschnitt. Das flexible Dichtelement 56 ist aus einem elastomeren Kunststoffmaterial gebildet und auf einen Zapfen 58 am freien Ende der Druckablassschraube 24 aufgesteckt.
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Bei dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Druckablassschraube 24, im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen, zwischen dem Schraubenkopf mit dem Schraubgewinde 25 und dem Ventilkörper 35 einen Schraubenschaft mit einem konstanten Außendurchmesser auf. Der die Dichteinrichtung 45 darstellende O-Ring 46 ist teilweise in einer Ringnut aufgenommen, die in dem Grundkörper 22 vorgesehen ist. Radial innen liegt der O-Ring 46 dichtend an dem Schaft der Druckablassschraube 24 an.
