DE102018208004A1

DE102018208004A1 - Hydraulisches System

Info

Publication number: DE102018208004A1
Application number: DE102018208004.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Guender; Ralf Maier; Jan Lukas Bierod; Marco Scholz; Rene Huettl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-05-18
Filing date: 2018-05-22
Publication date: 2019-11-21
Also published as: US20190353289A1; US11204121B2; CN110500342A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches System mit einem Fluidpfad, der zwei Systemkomponenten fluidisch miteinander verbindet und der einen Hydraulikschlauch umfasst. Es ist bekannt, einen Fluidpfad zwischen zwei Systemkomponenten eines hydraulischen Systems, zum Beispiel zwischen einer Pumpe und einem Steuerblock, durch einen einzigen entsprechend dem maximalen Volumenstrom und dem maximalen Druck ausgelegten Hydraulikschlauch zu bilden. Ein Hydraulikschlauch für große Volumenströme und hohe Drücke ist in Vergleich zu einem Hydraulikschlauch für kleinere Volumenströme unverhältnismäßig teuer und hat wegen seines größeren Innen- und Außendurchmessers einen größeren minimalen Biegeradius als ein Hydraulikschlauch für kleine Volumenströme.Um kostengünstig und kompakt bauen zu können, ist bei einem erfindungsgemäßen hydraulischen System der Fluidpfad von mindestens zwei fluidisch parallel zueinander angeordneten Hydraulikschläuchen gebildet.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches System mit einem Fluidpfad, der zwei Systemkomponenten fluidisch miteinander verbindet und der einen Hydraulikschlauch umfasst.
Es ist bekannt, einen Fluidpfad zwischen zwei Systemkomponenten eines hydraulischen Systems, zum Beispiel zwischen einer Pumpe und einem Steuerblock, durch eine einzige entsprechend dem maximalen Volumenstrom und dem maximalen Druck ausgelegte Schlauchleitung zu bilden. Die verbauten Schlauchleitungen variieren je nach Anwendung zwischen geringen Durchflussquerschnitten mit einer dünnen Wandstärke bis zu großen Durchflussquerschnitten mit entsprechend dickeren Wandstärken. Eine Schlauchleitung für große Volumenströme und hohe Drücke ist in Vergleich zu einer Schlauchleitung für kleinere Volumenströme und gleiche Drücke unverhältnismäßig teuer und hat wegen ihres größeren Innen- und Außendurchmessers einen größeren minimalen Biegeradius als eine Schlauchleitung für kleine Volumenströme.
Je größer der Durchflussquerschnitt einer Schlauchleitung ist, desto größer ist die Innenfläche, die von dem Druck beaufschlagt wird, unter dem die durch die Schlauchleitung strömende Flüssigkeit steht. Die auf die Innenwand wirkende Kraft steigt mit zunehmendem Durchflussquerschnitt an. Damit die Wand der Schlauchleitung dieser Kraft widersteht, muss mit zunehmendem Durchflussquerschnitt die Wandstärke zunehmen oder die Armierung widerstandsfähiger werden. Schlauchleitungen mit einem großen Durchflussquerschnitt haben neben dem aus erhöhten Materialeinsatz resultierten Mehrgewicht auch eine größere Steifigkeit und größere Biegeradien. Die Materialbeanspruchung ist in Schlauchleitungen mit einem großen Durchflussquerschnitt stärker, da die von innen wirkenden Kräfte das Material stark belasten. Erhöhter Materialverschleiß ist die Folge.
Durch den hohen Materialeinsatz, die dicken Wandstärken und den damit verbundenen Fertigungsaufwand sind Hydraulikschläuche mit großem Durchflussquerschnitt in der Fertigung erheblich teurer als solche mit kleinem Durchflussquerschnitt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches System mit einem Fluidpfad, der zwei Systemkomponenten fluidisch miteinander verbindet und der einen Hydraulikschlauch umfasst, so auszubilden, dass einerseits die gewünschten Volumenströme zwischen den beiden Systemkomponenten ohne nennenswerten Druckverlust fließen können und andererseits eine kompakte Bauweise und eine kostengünstige Herstellung möglich sind.
Diese Aufgabe wird durch ein hydraulisches System gelöst, bei dem der Fluidpfad, der zwei Systemkomponenten fluidisch miteinander verbindet, von mindestens zwei fluidisch parallel zueinander angeordneten Schlauchleitungen gebildet ist. Bei einem erfindungsgemäßen hydraulischen System wird also der zwischen zwei Systemkomponenten fließende Volumenstrom auf eine Anzahl von Teilvolumenströmen aufgeteilt, die der Anzahl der parallel zueinander angeordneten Schlauchleitungen entspricht. Der Durchflussquerschnitt und damit die Innenfläche dieser Schlauchleitungen kann deshalb kleiner sein als der Durchflussquerschnitt einer einzigen Schlauchleitung, durch die der Gesamtvolumenstrom fließt.
Aufgrund der kleinen Innenfläche sind druckbedingte mechanische Stöße auf die Systemkomponenten und die sie tragenden Bauteile, die Beanspruchung des Materials und der Materialverschleiß im Vergleich zur Verwendung einer einzigen Schlauchleitung mit großem Durchflussquerschnitt reduziert. Darüber hinaus können die fluidisch parallel zueinander angeordneten Schlauchleitungen so ausgewählt werden, dass ihre Amplituden beziehungsweise Frequenzen sich gegenseitig überlagern und so auslöschen.
Aufgrund der kleineren minimalen Biegeradien der Schlauchleitungen kann ein erfindungsgemäßes hydraulisches System kompakt gebaut. Die Montage und Handhabung ist erleichtert, da die Schlauchleitungen eine geringe Steifigkeit und hohe Flexibilität haben und wegen der geringen Wandstärke relativ leicht sind. Kostenvorteile ergeben sich dadurch, dass sich die Zahl der Wiederholteile erhöht, da nicht für jeden Volumenstrom eine bestimmte Schlauchgröße vorgesehen werden muss, sondern frei skaliert werden kann. Zum anderen sind Schläuche mit einem geringen Durchflussquerschnitt aufgrund des im Vergleich zu Schläuchen größeren Durchflussquerschnitts einfacheren Fertigungsprozesses und des geringeren Materialaufwands in Summe in der Beschaffung günstiger als die Beschaffung eines Schlauches mit einem großen Durchflussquerschnitt. Dies wirkt sich vor allem aufgrund der vorgeschriebenen regelmäßigen Schlauchwechselzyklen stark auf die Lebensdauerkosten aus.
Die Aufteilung eines Fluidpfades in mehrere parallel zueinander angeordnete Schlauchleitungen ist insbesondere im Hochdruckbereich eines hydraulischen Systems, zum Beispiel zwischen der Druckseite einer Pumpe und einem Steuerblock von Vorteil.
Es ist von Vorteil, wenn zwei fluidisch parallel zueinander angeordneten Schlauchleitungen den gleichen Durchflussquerschnitt haben. Insbesondere ist, wenn mehr als zwei fluidisch parallel zueinander angeordneten Schlauchleitungen vorhanden sind, der Durchflussquerschnitt für alle fluidisch parallel zueinander angeordneten Schlauchleitungen gleich. Somit sind die verwendeten Schlauchleitungen zumindest hinsichtlich des Durchflussquerschnitts und der Dicke und des Aufbaus der Schlauchwand Wiederholteile und damit in der Beschaffung kostengünstig. Unterschiedlich große maximale Volumenströme in unterschiedlichen hydraulischen Systemen können durch die gewählte Anzahl von gleichen Schlauchleitungen eines geringen Durchflussquerschnitts abgedeckt werden. Zum Beispiel werden statt eine 1 Zoll Schlauchleitung wie bisher zwei ½ Zoll Schlauchleitungen oder statt einer 1½ Zoll Schlauchleitung wie bisher werden drei ½ Zoll Schlauchleitungen verwendet.
Von den fluidisch parallel zueinander angeordneten Schlauchleitungen können die einen eine erste Länge und andere eine zweite Länge haben. Dabei sind die unterschiedlichen Längen so aufeinander abgestimmt, dass sich von einer Pumpe erzeugte Druckpulsationen und sich am Ort der Zusammenführung der Teilfluidpfade hinsichtlich Amplitude und Phasenlage überlagernde Druckpulsationen auslöschen. Insbesondere bei Pumpen - seien dies nun Konstantpumpen oder Verstellpumpen -, die mit einer weitgehenden konstanten Drehzahl angetrieben werden, ist eine solche Auslegung der Schlauchleitungslängen von Vorteil. Denn dann wird die Druckpulsation für den kompletten Volumenstrom-, und Druckbereich vermindert oder sogar ganz beseitigt. Dabei ist die eine Leitung eine halbe Wellenlänge der zu dämpfenden Pulsation länger als die andere Leitung. Wird die Pumpe mit unterschiedlichen Drehzahlen zum Beispiel von einem in seiner Drehzahl regelbaren oder steuerbaren Elektromotor angetrieben, so kann es auch dabei einen typischen Betriebspunkt des Systems oder auch einen Betriebspunkt, an dem bei gewissen Komponenten des Systems Resonanzen erzeugt werden, geben. Ein solcher Betriebspunkt kann zum Beispiel im Vorfeld vor der bestimmungsgemäßen Verwendung für die jeweilige Anlage ermittelt werden. Dann kann man den Unterschied in der Länge der Leitungen so wählen, dass in dem Betriebspunkt die Druckpulsation gedämpft oder ausgelöscht wird.
Aus Kostengründen kann es von Vorteil sein, innerhalb eines erfindungsgemäßen hydraulischen Systems eine hydraulische Komponente mit nur einem Hochdruckanschluss, zum Beispiel eine Pumpe mit nur einem Hochdruckanschluss einzusetzen, wie sie ansonsten in großen Stückzahlen verwendet wird. Es ist dann ein Adapter vorhanden, der einen ersten Anschluss, an dem eine erste Schlauchleitung der mindestens zwei fluidisch parallel zueinander angeordneten Schlauchleitungen befestigt ist, und einen zweiten Anschluss, an dem eine zweite Schlauchleitung der mindestens zwei fluidisch parallel zueinander angeordneten Schlauchleitungen befestigt ist, sowie einen dritten Anschluss aufweist, der mit einem Anschluss einer Systemkomponente verbunden ist, und wobei der erste Anschluss, der zweite Anschluss und der dritte Anschluss des Adapters über Kanäle innerhalb des Adapters miteinander verbunden sind.
Der Adapter kann für zumindest einen seiner Anschlüsse einen SAE-Flansch umfassen, so dass er über diesen Anschluss mit einer Systemkomponente, zum Beispiel einer Pumpe, mit einem SAE-Flanschbild verbunden werden kann.
Der Adapter ist bevorzugt ein Adapterblock. Vorteilhafterweise befinden sich der erste Anschluss und der zweite Anschluss in derselben Anschlussfläche des Adapterblocks.
Wird eine Systemkomponente für das erfindungsgemäße hydraulische System ohnehin neu konzipiert, so kann es günstig sein, wenn die Systemkomponente einen ersten Anschluss, an dem eine erste Schlauchleitung der mindestens zwei fluidisch parallel zueinander angeordneten Schlauchleitungen befestigt ist, und einen zweiten Anschluss aufweist, an dem eine zweite Schlauchleitung der mindestens zwei fluidisch parallel zueinander angeordneten Schlauchleitungen befestigt ist.
Die prinzipielle Ausbildung eines hydraulischen Fluidpfades zwischen zwei Systemkomponenten eines erfindungsgemäßen hydraulischen Systems sowie Adapter für unterschiedliche Anzahlen von fluidisch parallel zueinander angeordneten Schlauchleitungen sind in der Zeichnung dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnung wird die Erfindung nun näher erläutert.
Es zeigen

1 eine prinzipielle Anordnung von zwei fluidisch parallel zueinander angeordneten Schlauchleitungen zwischen zwei Systemkomponenten eines hydraulischen Systems,
2 einen Adapter zur Anbindung zweier fluidisch parallel zueinander angeordneter Schlauchleitungen an eine Systemkomponente und,
3 einen Adapter zur Anbindung dreier fluidisch parallel zueinander angeordneter Schlauchleitungen an eine Systemkomponente.

Gemäß 1 umfasst ein hydraulisches System eine erste Systemkomponente 10 und eine zweite Systemkomponente 11. Die beiden Systemkomponenten sind durch zwei fluidisch parallel zueinander angeordnete Schlauchleitungen 12 und 13 miteinander verbunden. Das bedeutet, dass ein Flüssigkeitsstrom, der von der einen Systemkomponente zu der anderen Systemkomponente fließt, in zwei Teilströme aufgeteilt ist, wobei der eine Teilstrom durch die Schlauchleitung 12 und der andere Teilstrom durch die Schlauchleitung 13 von der einen Systemkomponente zur anderen Systemkomponente fließt. Die beiden Schlauchleitungen 12 und 13 sind gleich lang und haben denselben Durchflussquerschnitt. Die Summe der beiden Durchflussquerschnitte ist so groß wie der Durchflussquerschnitt einer einzelnen Schlauchleitung, die auf den Durchfluss des maximal auftretenden Volumenstroms ausgelegt ist.
Die beiden Schlauchleitungen 12 und 13 sind jeweils direkt an die Systemkomponenten 10 und 11 angeschlossen. Dazu ein interner Kanal 14 in einer Systemkomponente 10 oder 11 in zwei Zweige aufgeteilt, die als Gewindeanschlüsse 15 in einer Anschlussfläche 16 jeder Systemkomponente 10, 11 ausmünden. Die Schlauchleitungen 12 und 13 tragen an ihren Enden Gewindefittings 17, die in die Gewindeanschlüsse 15 eingeschraubt sind.
Bei der Ausführung gemäß den 2 und 3 sind Schlauchleitungen nicht direkt, sondern über einen Adapter 20 an eine Systemkomponente 21 angeschlossen. Diese hat nur einen in den Figuren nicht näher ersichtlichen Anschluss für die fluidisch parallel angeordneten zu der Systemkomponente 21 führenden Schlauchleitungen. Der Anschluss weist gemäß einer SAE-Anschlussfläche eine zentrale Bohrung für den Fluss des Fluids und vier Gewindebohrungen auf, die in den Ecken eines Rechtecks angeordnet sind und alle vier denselben Abstand von der zentralen Bohrung haben. Auf die SAE-Anschlussfläche der Systemkomponente 21 ist der Adapter 20 aufgesetzt, der als Adapterblock ausgebildet ist und entsprechend der SAE-Anschlussfläche der Systemkomponente 21 in seiner auf der SAE-Anschlussfläche der Systemkomponente aufliegenden Anschlussfläche ein SAE-Flanschbild mit ebenfalls einer zentralen Bohrung, einem die Bohrung umgebenden Dichtring und vier Gewindebohrungen aufweist. Diese Gewindebohrungen 22 gehen durch den Adapterblock 20 hindurch und sind in der der SAE-Anschlussfläche des Adapterblocks gegenüberliegenden Schraubenansetzfläche 23 ersichtlich.
In einer sich zwischen der SAE-Anschlussfläche und der Schraubenansetzfläche 23 erstreckenden Anschlussfläche 24 des Adapterblocks 20 befinden sich mehrere Gewindeanschlüsse 25, die in die zentrale Bohrung des Adapterblocks 20 münden und an die die Schlauchleitungen mit Gewindefittings 17 angeschlossen sind.
Bei der Ausführung nach 2 sind wie bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 zwei Schlauchleitungen 12 und 13 über den Adapter 20 mit der Systemkomponente 21 verbunden. Diese kann zum Beispiel eine Pumpe mit einem Hochdruckanschluss sein, der ein SAE-Flanschbild hat.
Bei der Ausführung nach 3 sind wie bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 zwei Schlauchleitungen 12 und 13 und eine dritte Schlauchleitung 26 über den Adapter 20 mit der Systemkomponente 21 verbunden. Es sind also drei fluidisch parallel zueinander angeordnete Schlauchleitungen vorhanden, wobei sich die Gewindeanschlüsse in einer Reihe hintereinander befinden und diese Reihe senkrecht zur SAE-Anschlussfläche der Systemkomponente ausgerichtet ist.
Mit den fluidisch parallel zueinander angeordneten Schlauchleitungen sind insbesondere Hochdruckbereiche der Systemkomponenten miteinander verbunden, da der Ersatz eines dicken Hochdruckschlauches mit einem großen Durchflussquerschnitt durch mehrere dünnere Hochdruckschläuche mit kleineren, sich bis zu dem großen Durchflussquerschnitt aufaddierenden Durchflussquerschnitten von besonderem Vorteil ist.
Bezugszeichenliste

10: erste Systemkomponente
11: zweite Systemkomponente
12: Schlauchleitung
13: Schlauchleitung
14: interner Kanal in 10 oder 11
15: Gewindeanschlüsse in 10 und 11
16: Anschlussfläche an 10 oder 11
17: Gewindefittings
20: Adapter
21: Systemkomponente
22: Gewindebohrungen
23: Schraubenansetzfläche
24: Anschlussfläche von 20
25: Gewindeanschlüsse an 20
26: Schlauchleitung

Claims

Hydraulisches System mit einem Fluidpfad, der zwei Systemkomponenten (10, 11, 21) fluidisch miteinander verbindet und der eine Schlauchleitung (12, 13, 26) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidpfad von mindestens zwei fluidisch parallel zueinander angeordneten Schlauchleitungen (13, 14, 26) gebildet ist.
Hydraulisches System nach Patentanspruch 1, wobei der Durchflussquerschnitt einer ersten Schlauchleitung (12, 13, 26) von zwei fluidisch parallel zueinander angeordneten Schlauchleitungen (12, 13, 26) genauso groß ist wie der Durchflussquerschnitt einer zweiten Schlauchleitung (12, 13, 26) der zwei fluidisch parallel zueinander angeordneten Schlauchleitungen (12, 13, 26).
Hydraulisches System nach Patentanspruch 2, wobei der Durchflussquerschnitt für alle fluidisch parallel zueinander angeordneten Schlauchleitungen (12, 13, 26) gleich ist.
Hydraulisches System nach Patentanspruch 1, 2 oder 3, wobei zwei fluidisch parallel zueinander angeordneten Schlauchleitungen unterschiedlich lang sind.
Hydraulisches System nach einem vorhergehenden Patentanspruch, wobei ein Adapter (20) vorhanden ist, der einen ersten Anschluss (25), an dem eine erste Schlauchleitung (12, 13) der zwei fluidisch parallel zueinander angeordneten Schlauchleitungen (12, 13) befestigt ist, und einen zweiten Anschluss (25), an dem eine zweite Schlauchleitung (12, 13) der zwei fluidisch parallel zueinander angeordneten Schlauchleitungen (12, 13) befestigt ist, sowie einen dritten Anschluss aufweist, der mit einem Anschluss einer Systemkomponente (21) verbunden ist, und wobei der erste Anschluss, der zweite Anschluss und der dritte Anschluss des Adapters über Kanäle innerhalb des Adapters miteinander verbunden sind.
Hydraulisches System nach Patentanspruch 5, wobei der Adapter (20) für zumindest einen seiner Anschlüsse einen SAE-Flansch umfasst.
Hydraulisches System nach Patentanspruch 5 oder 6, wobei der Adapter (20) ein Adapterblock ist und wobei sich der erste Anschluss und der zweite Anschluss in derselben Anschlussfläche (24) des Adapters (20) befinden.
Hydraulisches System nach einem vorhergehenden Patentanspruch, wobei eine Systemkomponente (10, 11) einen ersten Anschluss (15), an dem eine erste Schlauchleitung (12, 13) der mindestens zwei fluidisch parallel zueinander angeordneten Schlauchleitungen (12, 13) befestigt ist, und einen zweiten Anschluss (15) aufweist, an dem eine zweite Schlauchleitung (12, 13) der mindestens zwei fluidisch parallel zueinander angeordneten Schlauchleitungen (12, 13) befestigt ist.