DE102019122694A1 - Hydraulic system - Google Patents

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André Palmen
Christian Eberle
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Abstract

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Hydrauliksystem (1) mit einer ersten und einer zweiten elektromotorisch angetriebenen Hydraulikpumpe (2, 3), wobei die erste Hydraulikpumpe (2) eine erste Hydraulikleitung (5) mit einem hydraulischen Fluid (6) versorgt, das mit einem ersten Druck beaufschlagt ist, und die zweite Hydraulikpumpe (3) eine zweite Hydraulikleitung (10) mit dem hydraulischen Fluid (6) versorgt, das mit einem zweiten Druck beaufschlagt ist, wobei der erste Druck höher ist als der zweite Druck, wobei die erste und die zweite Hydraulikleitung (5, 10) über eine dritte Hydraulikleitung (13) verbunden sind, in der ein Drosselventil (14) sowie eine Einrichtung (15) zur Messung eines Volumenstroms angeordnet sind.The present application relates to a hydraulic system (1) with a first and a second electric motor-driven hydraulic pump (2, 3), the first hydraulic pump (2) supplying a first hydraulic line (5) with a hydraulic fluid (6) which is supplied with a first Pressure is applied, and the second hydraulic pump (3) supplies a second hydraulic line (10) with the hydraulic fluid (6), which is subjected to a second pressure, the first pressure being higher than the second pressure, the first and the second hydraulic line (5, 10) are connected via a third hydraulic line (13) in which a throttle valve (14) and a device (15) for measuring a volume flow are arranged.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem zur Vermeidung von Drosselverlusten.The present invention relates to a hydraulic system for avoiding throttle losses.

Durch die zunehmende Bedeutung der Energieeffizienz müssen in hydraulischen Systemen die Verluste minimiert werden. Dies erfordert nicht nur effiziente Komponenten, sondern auch Verschaltungen, die die erzeugte hydraulische Leistung bedarfsgerecht zur Verfügung stellen.Due to the increasing importance of energy efficiency, losses in hydraulic systems must be minimized. This not only requires efficient components, but also interconnections that make the generated hydraulic power available as required.

Werden in einem hydraulischen System mehrere Verbraucher, die jeweils unterschiedliche und variierende Arbeitsdrücke benötigen, mit einem Volumenstrom versorgt, so treten Verluste durch Drosselung des Systemdrucks auf den jeweiligen Arbeitsdruck am Verbraucher und durch Drosselung des überschüssigen Volumenstromes von einem Systemdruckniveau auf ein Tankdruckniveau oder auf ein zweites niedrigeres Druckniveau auf.If several consumers, each requiring different and varying working pressures, are supplied with a volume flow in a hydraulic system, losses occur due to throttling of the system pressure to the respective working pressure at the consumer and due to throttling of the excess volume flow from one system pressure level to a tank pressure level or to a second lower pressure level.

Zur Reduzierung der Verluste sind aus dem Stand der Technik sogenannte „Load Sensing“-Systeme bekannt. So offenbart beispielsweise die DE 20 2011 101 545 U1 ein solches System.In order to reduce the losses, so-called “load sensing” systems are known from the prior art. For example, the DE 20 2011 101 545 U1 such a system.

Die höchste Effizienz kann jedoch erreicht werden, wenn die Maßnahmen zur Reduzierung der Systemverluste auf das jeweilige konkrete Hydrauliksystem unter Berücksichtigung der Anforderungen der Verbraucher angepasst werden. So schwankt beispielsweise der Volumenstrombedarf von Verbrauchern im Hochdruckbereich sehr stark, so dass systembedingt häufig mehr Volumenstrom im Hochdruckbereich zur Verfügung gestellt wird als benötigt. Dieser überschüssige Volumenstrom wird typischerweise über ein Drosselventil in den Niederdruckbereich abgedrosselt, was mit Verlusten hydraulischer Leistung und Erzeugung von Wärme verbunden ist. Die Neuerung sucht diesen Mangel abzuhelfen.However, the highest efficiency can be achieved if the measures to reduce the system losses are adapted to the respective specific hydraulic system, taking into account the requirements of the consumers. For example, the volume flow requirement of consumers in the high pressure range fluctuates very strongly, so that, due to the system, often more volume flow is made available in the high pressure range than is required. This excess volume flow is typically throttled into the low-pressure range via a throttle valve, which is associated with losses of hydraulic power and generation of heat. The innovation seeks to remedy this deficiency.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Hydrauliksystem zur Vermeidung von Drosselverlusten bereitzustellen.The present invention is therefore based on the object of providing an improved hydraulic system for avoiding throttle losses.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Hydrauliksystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, the object is achieved by a hydraulic system with the features of claim 1.

Die Unteransprüche betreffen jeweils bevorzugte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung, deren jeweilige Merkmale im Rahmen des technisch Sinnvollen frei miteinander kombinierbar sind.The subclaims each relate to preferred configurations or further developments of the present invention, the respective features of which can be freely combined with one another within the scope of what is technically reasonable.

Das erfindungsgemäße Hydrauliksystem umfasst eine erste und eine zweite elektromotorisch angetriebene Hydraulikpumpe, wobei die erste Hydraulikpumpe eine erste Hydraulikleitung mit einem hydraulischen Fluid versorgt, das mit einem ersten Druck beaufschlagt ist, und die zweite Hydraulikpumpe eine zweite Hydraulikleitung mit dem hydraulischen Fluid versorgt, das mit einem zweiten Druck beaufschlagt ist. Dabei ist der erste Druck höher als der zweite Druck, so dass über die erste Hydraulikleitung Abnehmer in einem Hochdruckbereich und über die zweite Hydraulikleitung Abnehmer in einem Niederdruckbereich mit dem hydraulischen Fluid versorgbar sind. Die erste und die zweite Hydraulikleitung sind weiterhin über eine dritte Hydraulikleitung miteinander verbunden, in der ein Drosselventil, vorzugsweise ein schaltbares Drosselventil, sowie eine Einrichtung zur Messung eines Volumenstroms angeordnet ist.The hydraulic system according to the invention comprises a first and a second electric motor-driven hydraulic pump, wherein the first hydraulic pump supplies a first hydraulic line with a hydraulic fluid that is subjected to a first pressure, and the second hydraulic pump supplies a second hydraulic line with the hydraulic fluid, which is supplied with a second pressure is applied. The first pressure is higher than the second pressure, so that consumers in a high pressure area can be supplied via the first hydraulic line and consumers in a low pressure area can be supplied with the hydraulic fluid via the second hydraulic line. The first and second hydraulic lines are also connected to one another via a third hydraulic line, in which a throttle valve, preferably a switchable throttle valve, and a device for measuring a volume flow are arranged.

Der vorliegenden Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, dass über die Einrichtung zur Messung des Volumenstroms in der hydraulischen Leitung, die den Hochdruckbereich des Hydrauliksystems mit dem Niederdruckbereich des Hydrauliksystems verbindet, der Volumenstrom erfassbar und als Signal einer Motorsteuerung zur Verfügung gestellt werden kann, so das die Leistung der elektromotorisch angetriebenen Hydraulikpumpe entsprechend dem aktuellen Bedarf anpassbar ist. Drosselverluste können somit wirkungsvoll reduziert werden. Durch Vermeidung einer Umwandlung von hydraulischer Energie in Wärme kann gleichzeitig die Energieeffizienz gesteigert werden.The present invention is based on the essential knowledge that via the device for measuring the volume flow in the hydraulic line, which connects the high pressure area of the hydraulic system with the low pressure area of the hydraulic system, the volume flow can be recorded and made available as a signal to an engine controller the output of the hydraulic pump driven by an electric motor can be adjusted according to current requirements. Throttle losses can thus be effectively reduced. By avoiding the conversion of hydraulic energy into heat, the energy efficiency can be increased at the same time.

Vorzugsweise umfasst die Einrichtung zur Messung des Volumenstroms eine in der dritten Hydraulikleitung angeordnete Messblende sowie einen in einer ersten Bypass-Leitung angeordneten Differenzdrucksensor. So kann die Messung des Volumenstroms über eine Druckdifferenzmessung an der Messblende erfolgen, die nach der allgemeinen Blendengleichung zum Volumenstrom korreliert. Wird beispielsweise der Druckabfall an dieser Messblende zu groß, so erhält die Motorsteuerung diese Information und kann sie für die Einstellung einer geeigneten Pumpendrehzahl berücksichtigen.The device for measuring the volume flow preferably comprises a measuring orifice arranged in the third hydraulic line and a differential pressure sensor arranged in a first bypass line. The volume flow can be measured using a pressure differential measurement at the measuring orifice, which correlates to the volume flow according to the general orifice equation. If, for example, the pressure drop at this measuring orifice becomes too great, the motor control receives this information and can take it into account for setting a suitable pump speed.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante umfasst die Einrichtung, ergänzend zu der in der dritten Hydraulikleitung angeordneten Messblende und dem in der ersten Bypass-Leitung angeordneten Differenzdrucksensor, weiterhin ein in einer zweiten Bypass-Leitung angeordnetes Druckventil, das bei zu hohem Differenzdruck öffnet und einen zur Messblende parallelen Volumenstrom ermöglicht. Dies hat den Vorteil, dass bei einem kurzzeitig hohen Kühlölvolumenstrom der Widerstand an der Einrichtung zur Messung des Volumenstroms begrenzt werden kann und somit die Drosselverluste in diesem Betriebspunkt reduziert werden.In a particularly preferred embodiment variant, the device, in addition to the measuring orifice arranged in the third hydraulic line and the differential pressure sensor arranged in the first bypass line, further comprises a pressure valve arranged in a second bypass line, which opens when the differential pressure is too high and one to the measuring orifice enables parallel volume flow. This has the advantage that, in the case of a briefly high volume flow of cooling oil, the resistance at the device for measuring the volume flow can be limited and thus the throttle losses at this operating point are reduced.

Vorzugsweise ist über die erste Hydraulikleitung eine Kupplung aktuierbar. Alternativ sind über die erste Hydraulikleitung Scheibensätze eines CVT-Getriebes anpressbar und/oder verstellbar. Über die zweite Hydraulikleitung sind vorzugsweise Getriebekomponenten kühl- und/oder schmierbar.A clutch can preferably be actuated via the first hydraulic line. Alternatively, sets of disks of a CVT transmission can be pressed on and / or adjusted via the first hydraulic line. Transmission components can preferably be cooled and / or lubricated via the second hydraulic line.

Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Hydrauliksystem auch für andere hydraulischen Systeme geeignet, in denen ein Hochdruck- und ein Niederdruckbereich existiert und ein überschüssiger Volumenstrom vom Hochdruck- in den Niederdruckbereich abgedrosselt wird.In principle, the hydraulic system according to the invention is also suitable for other hydraulic systems in which there is a high pressure and a low pressure area and an excess volume flow is throttled from the high pressure area to the low pressure area.

Weitere Vorteile und Merkmale des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen, die anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. In dieser zeigen:

  • 1 ein Hydraulikschema einer ersten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems, und
  • 2 ein Hydraulikschema einer zweiten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems.
Further advantages and features of the hydraulic system according to the invention emerge from the following exemplary embodiments, which are explained in more detail with reference to drawings. In this show:
  • 1 a hydraulic scheme of a first embodiment of the hydraulic system according to the invention, and
  • 2 a hydraulic scheme of a second embodiment of the hydraulic system according to the invention.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Figuren lediglich schematischer Natur sind und ausschließlich dem Verständnis der Erfindung dienen. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch sind die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele prinzipiell frei miteinander kombinierbar.It should be noted that the figures are only of a schematic nature and serve exclusively for understanding the invention. The same elements are provided with the same reference symbols. In principle, the different features of the various exemplary embodiments can also be freely combined with one another.

In 1 ist ein Hydraulikschema einer ersten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems 1 dargestellt.In 1 is a hydraulic diagram of a first embodiment of the hydraulic system according to the invention 1 shown.

Das Hydrauliksystem 1 umfasst eine erste und eine zweite Hydraulikpumpe 2, 3, die über einen Elektromotor 4 elektromotorisch angetrieben werden. Die erste Hydraulikpumpe 2 versorgt dabei eine erste Hydraulikleitung 5 mit einem hydraulischen Fluid 6, das in einem Reservoir 7 vorliegt. Hierzu ist die erste Hydraulikpumpe 2 mit dem Reservoir 7 über eine erste Zuführleitung 8 verbunden. Zwischen der Zuführleitung 8 und dem Reservoir 7 weist das Hydrauliksystem 1 weiterhin eine Filtereinheit 9 auf. Weiterhin weist das Hydrauliksystem 1 eine zweite Hydraulikleitung 10 auf, die von der zweiten Hydraulikpumpe 3 mit dem hydraulischen Fluid 6 über eine zweite Zuführleitung 11 versorgt wird.The hydraulic system 1 includes first and second hydraulic pumps 2 , 3 that have an electric motor 4th be driven by an electric motor. The first hydraulic pump 2 supplies a first hydraulic line 5 with a hydraulic fluid 6th that is in a reservoir 7th present. The first hydraulic pump is used for this 2 with the reservoir 7th via a first feed line 8th connected. Between the feed line 8th and the reservoir 7th instructs the hydraulic system 1 also a filter unit 9 on. Furthermore, the hydraulic system 1 a second hydraulic line 10 on by the second hydraulic pump 3 with the hydraulic fluid 6th via a second feed line 11 is supplied.

Die erste Hydraulikleitung 5 ist dabei mit einem ersten Druck und die zweite Hydraulikleitung 10 mit einem zweiten Druck beaufschlagt, wobei der erste Druck höher als der zweite Druck ist. Über die erste Hydraulikleitung 5 sind Abnehmer 12 in einem Hochdruckbereich und über die zweite Hydraulikleitung 10 in einem Niederdruckbereich mit dem hydraulischen Fluid 6 versorgbar. So ist beispielsweise über die erste Hydraulikleitung 5 als Abnehmer 12 eine Kupplung aktuierbar. Alternativ sind über die erste Hydraulikleitung 5 als Abnehmer 12 Scheibensätze eines CVT-Getriebes anpressbar und/oder verstellbar. Über die zweite Hydraulikleitung 10 sind als Abnehmer 12 beispielsweise Getriebekomponenten kühl- und/oder schmierbar.The first hydraulic line 5 is with a first pressure and the second hydraulic line 10 applied to a second pressure, the first pressure being higher than the second pressure. Via the first hydraulic line 5 are buyers 12 in a high pressure area and via the second hydraulic line 10 in a low pressure area with the hydraulic fluid 6th supplyable. For example, via the first hydraulic line 5 as a buyer 12 a clutch can be actuated. Alternatively, you can use the first hydraulic line 5 as a buyer 12 Disk sets of a CVT transmission can be pressed on and / or adjusted. Via the second hydraulic line 10 are as buyers 12 For example, transmission components can be cooled and / or lubricated.

Wie anhand von 1 dargestellt, sind die erste und die zweite Hydraulikleitung 5, 10 über eine dritte Hydraulikleitung 13 miteinander verbunden, in der ein Drosselventil 14 sowie eine Einrichtung 15 zur Messung eines Volumenstroms angeordnet sind. In der vorliegend dargestellten Ausführungsvariante ist das Drosselventil 14 ein schaltbares Drosselventil 14 und die Einrichtung 15 zur Messung des Volumenstroms umfasst eine in der dritten Hydraulikleitung 13 angeordnete Messblende 16 sowie einen in einer ersten Bypass-Leitung 17 angeordneten Differenzdrucksensor 18.As with 1 shown are the first and second hydraulic lines 5 , 10 via a third hydraulic line 13 interconnected, in which a throttle valve 14th as well as a facility 15th are arranged to measure a volume flow. In the embodiment variant shown here is the throttle valve 14th a switchable throttle valve 14th and the facility 15th to measure the volume flow comprises one in the third hydraulic line 13 arranged measuring orifice 16 and one in a first bypass line 17th arranged differential pressure sensor 18th .

Die Messung des Volumenstroms erfolgt über eine Druckdifferenzmessung an der Messblende 16, die nach der allgemeinen Blendengleichung zum Volumenstrom korreliert. Wird beispielsweise der Druckabfall an der Messblende 16 zu groß, so erhält die Motorsteuerung (nicht dargestellt) diese Information und kann die Leistung der elektromotorisch angetriebenen Hydraulikpumpe 2 entsprechend dem aktuellen Bedarf anpassen.The volume flow is measured by measuring the pressure difference on the measuring orifice 16 which correlates to the volume flow according to the general orifice equation. For example, the pressure drop across the measuring orifice 16 too large, the engine control (not shown) receives this information and can reduce the output of the hydraulic pump driven by an electric motor 2 adjust according to current needs.

Wie aus der 1 weiter zu entnehmen ist, weist die dritte Hydraulikleitung 13 stromabwärts der Einrichtung 15 ein federbelastetes Rückschlagventil 19 sowie eine weitere Bypass-Leitung 20 mit einer weiteren Filtereinheit 21 auf.As from the 1 can also be seen, the third hydraulic line 13 downstream of the facility 15th a spring-loaded check valve 19th and another bypass line 20th with another filter unit 21st on.

In der zweiten Hydraulikleitung 10 ist ferner eine Kühleinheit 22 angeordnet, um die zusätzlich eine weitere Bypass-Leitung 23 mit einem weiteren federbelasteten Rückschlagventil 24 geführt ist.In the second hydraulic line 10 is also a cooling unit 22nd arranged around the additional bypass line 23 with another spring-loaded check valve 24 is led.

2 zeigt ein Hydraulikschema einer zweiten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems 1. Dieses umfasst im Gegensatz zu der vorhergehenden Ausführungsvariante (1) eine in der dritten Hydraulikleitung 13 angeordnete zweite Bypass-Leitung 25 mit einem Druckventil 26, welches bei zu hohem Differenzdruck öffnet und einen zur Messblende 16 parallelen Volumenstrom ermöglicht. Das Druckventil 26 ist in der vorliegend dargestellten Ausführungsvariante als ein federbelastetes Rückschlagventil ausgebildet. 2 shows a hydraulic diagram of a second embodiment of the hydraulic system according to the invention 1 . In contrast to the previous variant, this includes ( 1 ) one in the third hydraulic line 13 arranged second bypass line 25th with a pressure valve 26th which opens when the differential pressure is too high and one to the measuring orifice 16 enables parallel volume flow. The pressure valve 26th is designed as a spring-loaded check valve in the embodiment variant shown here.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
HydrauliksystemHydraulic system
22
erste Hydraulikpumpefirst hydraulic pump
33
zweite Hydraulikpumpesecond hydraulic pump
44th
ElektromotorElectric motor
55
erste Hydraulikleitungfirst hydraulic line
66th
hydraulisches Fluidhydraulic fluid
77th
Reservoirreservoir
88th
ZuführleitungFeed line
99
FiltereinheitFilter unit
1010
zweite Hydraulikleitungsecond hydraulic line
1111
zweite Zuführleitungsecond feed line
1212
Abnehmercustomer
1313
dritte Hydraulikleitungthird hydraulic line
1414th
DrosselventilThrottle valve
1515th
EinrichtungFacility
1616
MessblendeOrifice plate
1717th
erste Bypass-Leitungfirst bypass line
1818th
DifferenzdrucksensorDifferential pressure sensor
1919th
federbelastetes Rückschlagventilspring-loaded check valve
2020th
Bypass-LeitungBypass line
2121st
FiltereinheitFilter unit
2222nd
KühleinheitCooling unit
2323
Bypass-LeitungBypass line
2424
federbelastetes Rückschlagventilspring-loaded check valve
2525th
zweite Bypass-Leitungsecond bypass line
2626th
DruckventilPressure valve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 202011101545 U1 [0004]DE 202011101545 U1 [0004]

Claims (4)

Hydrauliksystem (1) mit einer ersten und einer zweiten elektromotorisch angetriebenen Hydraulikpumpe (2, 3), wobei die erste Hydraulikpumpe (2) eine erste Hydraulikleitung (5) mit einem hydraulischen Fluid (6) versorgt, das mit einem ersten Druck beaufschlagt ist, und die zweite Hydraulikpumpe (3) eine zweite Hydraulikleitung (10) mit dem hydraulischen Fluid (6) versorgt, das mit einem zweiten Druck beaufschlagt ist, wobei der erste Druck höher ist als der zweite Druck, wobei die erste und die zweite Hydraulikleitung (5, 10) über eine dritte Hydraulikleitung (13), in der ein Drosselventil (14) sowie eine Einrichtung (15) zur Messung eines Volumenstroms angeordnet sind, miteinander verbunden sind.Hydraulic system (1) with a first and a second electric motor-driven hydraulic pump (2, 3), the first hydraulic pump (2) supplying a first hydraulic line (5) with a hydraulic fluid (6) to which a first pressure is applied, and the second hydraulic pump (3) supplies a second hydraulic line (10) with the hydraulic fluid (6) to which a second pressure is applied, the first pressure being higher than the second pressure, the first and the second hydraulic line (5, 10) are connected to one another via a third hydraulic line (13) in which a throttle valve (14) and a device (15) for measuring a volume flow are arranged. Hydrauliksystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung (15) zur Messung des Volumenstroms eine in der dritten Hydraulikleitung (13) angeordnete Messblende (16) sowie einen in einer ersten Bypass-Leitung (17) angeordneten Differenzdrucksensor (18) umfasst.Hydraulic system (1) Claim 1 , wherein the device (15) for measuring the volume flow comprises a measuring orifice (16) arranged in the third hydraulic line (13) and a differential pressure sensor (18) arranged in a first bypass line (17). Hydrauliksystem (1) nach Anspruch 2, wobei die Einrichtung (15) weiterhin ein in einer zweiten Bypass-Leitung (25) angeordnetes Druckventil (26) umfasst.Hydraulic system (1) Claim 2 wherein the device (15) further comprises a pressure valve (26) arranged in a second bypass line (25). Hydrauliksystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei über die erste Hydraulikleitung (5) eine Kupplung aktuierbar ist oder Scheibensätze eines CVT-Getriebes anpressbar und/oder verstellbar sind, und über die zweite Hydraulikleitung (10) Getriebekomponente kühl- und/oder schmierbar sind.Hydraulic system (1) according to one of the preceding claims, wherein a clutch can be actuated via the first hydraulic line (5) or disk sets of a CVT transmission can be pressed and / or adjusted, and the transmission component can be cooled and / or lubricated via the second hydraulic line (10) are.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230340969A1 (en) * 2020-07-21 2023-10-26 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hydraulic system and method for operating a hydraulic system
US11982296B2 (en) * 2020-07-21 2024-05-14 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hydraulic system and method for operating a hydraulic system

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