-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckspeicher für ein hydraulisches System eines Kraftfahrzeugs sowie ein hydraulisches System umfassend zumindest einen erfindungsgemäßen Druckspeicher.
-
Druckspeicher für hydraulische Systeme eines Kraftfahrzeugs sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Solche Speicher werden zum kurzzeitigen Ausgleich von Ventilleckagen und zur Aufrechterhaltung des Systemdrucks verwendet, um Pumpen kurzzeitig ausschalten zu können und dadurch die Leistungsaufnahme der Pumpe über einen intermittierenden Betrieb zu senken.
-
Ein Druckspeicher ist beispielsweise aus der
DE 10 2014 222 136 A1 bekannt. Dieser umfasst ein im Wesentlichen hohlzylinderförmiges Gehäuse mit zwei volumenveränderlichen Räumen, die durch ein in dem Gehäuse axial beweglich angeordnetes Trennglied räumlich voneinander getrennt und gegeneinander abgedichtet sind, wobei der erste Raum (Fluidraum) mit einer Hydraulikflüssigkeit und der zweite Raum (Gasraum) mit einem Druckgas befüllt ist.
-
Ein weiterer Druckspeicher ist zudem aus der
WO 2008/106920 A1 bekannt.
-
Hydraulische Systeme mit einem Druckspeicher sind jedoch zu wenig dynamisch, da die Pumpe auch in den Druckspeicher fördern muss und somit nicht der gesamte Volumenstrom am Endverbraucher zur Verfügung steht.
-
Des Weiteren sind für hydraulische Systeme direktgesteuerte Druckbegrenzungsventile bekannt. Diese werden bereits vielfältig eingesetzt und haben den Zweck die anderen Komponenten im System vor Überbelastungen zu schützen.
-
In modernen Kraftfahrzeugen ist der vorhandene Bauraum jedoch sehr eingeschränkt.
-
In dieser Hinsicht hat sich herausgestellt, dass weiterhin ein Bedarf besteht einen verbesserten Druckspeicher anzugeben.
-
Vor diesem Hintergrund ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Druckspeicher sowie ein verbessertes hydraulisches System anzugeben, insbesondere einen Druckspeicher anzugeben, mit dem der Bauraum für hydraulische Systeme reduziert werden kann.
-
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Druckspeicher gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie einem hydraulischen System gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 6.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckspeicher für ein hydraulisches System eines Kraftfahrzeugs umfassend ein im Wesentlichen hohlzylindrisches Gehäuse mit zwei volumenveränderlichen Fluidräumen, die durch einen in dem Gehäuse axial beweglich angeordneten Kolben räumlich voneinander getrennt und gegeneinander abgedichtet sind, wobei der Kolben über ein innerhalb des Gehäuses angeordnetes Druckspeicher-Druckelement vorgespannt ist. Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben in seinem Inneren ein Druckbegrenzungsventil aufweist.
-
Durch die Integration des Druckbegrenzungsventils in den Druckspeicher kann der Bauraum für hydraulische Systeme reduziert werden, da der Druckspeicher als Komponente des Systems neben seiner Hauptfunktion zum Bereitstellen eines Volumenstroms auch die Funktion zum Begrenzen eines Systemdrucks erfüllen kann. Je nach Auslegung des Druckspeichers und des Druckbegrenzungsventils, ist mit diesem auch das vom Druckspeicher aufgenommene Volumen steuerbar.
-
Vorteilhafterweise weist der Kolben an seinem zum ersten Fluidraum gerichteten Ende eine Öffnung auf, die von einem innerhalb des Kolbens axial beweglich angeordneten Verschließelement öffen- und verschließbar ist. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass das Verschließelement über ein innerhalb des Kolbens angeordnetes Druckelement, wie beispielsweise eine Druckfeder, vorgespannt ist. Die Vorspannung des Druckelements ist dabei vorteilhafterweise über ein Verstellelement, wie beispielsweise eine Schraube mit axialer Durchgangsbohrung, verstellbar. Als vorteilhafte Verschließelemente sind beispielsweise Kugelkörper oder Kegelkörper einsetzbar.
-
Durch die Wahl der Federsteifigkeit sowie der Vorspannung der Druckfeder kann der Öffnungsdruck für das Druckbegrenzungsventil eingestellt werden. Beim Druckaufbau im System wird sich somit zuerst der Druckspeicher füllen. Ist der maximale Systemdruck und das maximale Volumen des Druckspeichers erreicht, so öffnet das Druckbegrenzungsventil, um den Druck im System konstant zu halten. Bei einer Reduzierung des Drucks schließt nun das Druckbegrenzungsventil bevor anschließend der Druckspeicher entleert und den Systemdruck aufrechterhält.
-
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung zudem ein hydraulisches System für ein Kraftfahrzeug umfassend zumindest einen erfindungsgemäßen Druckspeicher.
-
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante umfasst das hydraulische System zumindest einen zweiten Druckspeicher, wobei dieser einen zu dem ersten Druckspeicher unterschiedlichen Volumenstrom und/oder Systemdruck bereitstellt.
-
Somit kann durch verschiedene Druckbegrenzungsventile die Dynamik im System optimiert werden, da die Druckspeicher bei gleicher Baugröße verschiedene Volumina aufnehmen können. Hierdurch kann der Druckspeicher als Baukasten Komponente genutzt werden und einen breiteren Anforderungsbereich abdecken.
-
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:
- 1 eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Druckspeichers in einer Explosivdarstellung,
- 2 einen Teilbereich des Druckspeichers gemäß 1 in einer Schnittdarstellung, und
- 3 eine Schnittdarstellung des in 1 gezeigten Druckbegrenzungsventils.
-
In 1 ist eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Druckspeichers 1 für ein hydraulisches System eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Der Druckspeicher 1 wird in der vorliegend dargestellten Ausführungsvariante im Wesentlichen von einem hohlzylindrisch ausgebildeten Gehäuse 2, einem Druckspeicher-Druckelement 3 und einem Kolben 4 mit einer Kolbendichtung 5 gebildet. Das Druckspeicher-Druckelement 3 ist vorliegend eine Druckfeder, über die der Kolben 4 vorgespannt ist. Wie anhand der Darstellung in 1 erkennbar, weist der Kolben 4 für die Kolbendichtung 5 eine auf seiner äußeren Mantelfläche verlaufende Umfangsnut 6 auf.
-
Das im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildete Gehäuse 2 weist zwei volumenveränderliche Fluidräume 7, 8 auf, die durch den im Gehäuse 2 axial beweglich angeordneten Kolben 4 räumlich voneinander getrennt und mittels der Kolbendichtung 5 gegeneinander abgedichtet sind (2).
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kolben 4 in seinem Inneren ein Druckbegrenzungsventil 9 aufweist. Durch die Integration des Druckbegrenzungsventils 9 in den Druckspeicher 1 kann der Bauraum für hydraulische Systeme reduziert werden, da der Druckspeicher 1 als Komponente des Systems neben seiner Hauptfunktion zum Bereitstellen eines Volumenstroms auch die Funktion zum Begrenzen eines Systemdrucks erfüllen kann. Je nach Auslegung des Druckspeichers und des Druckbegrenzungsventils, ist über das Druckbegrenzungsventil 9 auch das vom Druckspeicher 1 aufgenommene Volumen steuerbar.
-
Zur Ausbildung des Druckbegrenzungsventils 9 weist der Kolben 4 an seinem zum ersten Fluidraum 7 gerichteten Ende eine Öffnung 10 auf, die von einem innerhalb des Kolbens 4 axial beweglich angeordneten Verschließelement 11, das in der vorliegend dargestellten Ausführungsvariante von einer Kugel gebildet, öffen- und verschließbar ist. Alternativ kann als Verschließelement auch ein Kegelkörper (nicht dargestellt) verwendet werden.
-
Wie insbesondere in den 2 und 3 dargestellt, ist die Kugel 11 über ein innerhalb des Kolbens 4 angeordnetes Druckelement 12, wie beispielsweise eine Druckfeder, vorgespannt. Die Vorspannung der Druckfeder 12 ist in der vorliegend dargestellten Ausführungsvariante über ein Verstellelement 13, das in Form einer Schraube mit axialer Durchgangsbohrung 14 ausgeführt ist, verstellbar.
-
Durch die Wahl der Federsteifigkeit der Druckfeder 12 sowie der Vorspannung der Druckfeder 12 kann der Öffnungsdruck für das Druckbegrenzungsventil 1 eingestellt werden.
-
Bei einem Druckaufbau in einem hydraulischen System eines Kraftfahrzeugs wird sich zuerst der Druckspeicher 1 füllen. Dabei ist in dem ersten Fluidraum 7 eine hydraulische Flüssigkeit zugegen. Die hydraulische Flüssigkeit wird im Druckspeicher 1 unter Druck gespeichert, wobei beim Entladen des Druckspeichers 1 hydraulische Energie abgegeben wird. Beim Befüllen des Druckspeichers 1 komprimiert der Flüssigkeitsdruck der hydraulischen Flüssigkeit das Druckspeicher-Druckelement 3. Ist der maximale Systemdruck und das maximale Volumen des Druckspeichers 1 erreicht, so öffnet das Druckbegrenzungsventil 9, um den Druck im System konstant zu halten. Hierbei übt der Druck der hydraulischen Flüssigkeit eine Kraft auf die Kugel 11 aus. Diese Kraft, die auf die Kugelfläche wirkt, steht der Federkraft der Druckfeder 12 des Druckbegrenzungsventils 9 entgegen. Ist die Federkraft größer als der Druck der hydraulischen Flüssigkeit, bleibt das Druckbegrenzungsventil 9 geschlossen. Übersteigt der Druck hingegen die eingestellte Federkraft der Druckfeder 12 so öffnet das Druckbegrenzungsventil 9. Bei einer Reduzierung des Drucks schließt nun das Druckbegrenzungsventil 9 bevor anschließend der Druckspeicher 1 entleert und den Systemdruck aufrechterhält. Hierzu wird die hydraulische Flüssigkeit aus dem Druckspeicher 1 entnommen. Das Druckspeicher-Druckelement 3 bewegt den Kolben 4 sodann in seine Ausgangsstellung zurück.
-
Die Erfindung ist nicht auf die in den unabhängigen Ansprüchen definierten Merkmalskombinationen beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal der unabhängigen Ansprüche weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern ist der unabhängige Anspruch lediglich als ein erster Formulierungsversuch für die vorliegende Erfindung zu verstehen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Druckspeicher
- 2
- Gehäuse
- 3
- Druckspeicher-Druckelement
- 4
- Kolben
- 5
- Kolbendichtung
- 6
- Umfangsnut
- 7
- erster Fluidraum
- 8
- zweiter Fluidraum
- 9
- Druckbegrenzungsventil
- 10
- Öffnung
- 11
- Verschließelement
- 12
- Druckelement
- 13
- Verstellelement
- 14
- Bohrung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102014222136 A1 [0003]
- WO 2008/106920 A1 [0004]
