DE102021124461B3 - Hydraulic system and method of operating a hydraulic system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem (30) mit einer Reversierpumpe (15), die zwei Förderanschlüsse (23,24) umfasst, über die ein Hydraulikmedium aus einem Tank (20) in entgegengesetzten Förderrichtungen gefördert werden kann, um ein Betätigungselement (10) hydraulisch zu betätigen und um eine Kühlung und/oder Schmierung (2) über einen Versorgungspfad (6) mit Hydraulikmedium zu versorgen, und mit einer Ventilanordnung (25), über die ein Betätigungskolben (3) in einem doppelt wirkenden Betätigungszylinder (12) mit Hydraulikmedium beaufschlagbar ist.Um die Kosten zum Herstellen und/oder Betreiben des Hydrauliksystems (30) zu reduzieren, ist in dem Versorgungspfad ein mit Hilfe eines Schnappfedermechanismus (7) druckgesteuertes Rückschlag-/Durchlassventil (1) angeordnet.The invention relates to a hydraulic system (30) with a reversible pump (15) which has two delivery connections (23, 24) via which a hydraulic medium can be delivered from a tank (20) in opposite delivery directions in order to hydraulically close an actuating element (10). and to supply cooling and/or lubrication (2) with hydraulic medium via a supply path (6), and with a valve arrangement (25) via which hydraulic medium can be applied to an actuating piston (3) in a double-acting actuating cylinder (12). . In order to reduce the costs for manufacturing and/or operating the hydraulic system (30), a non-return/passage valve (1) pressure-controlled with the aid of a snap spring mechanism (7) is arranged in the supply path.
Description
Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem mit einer Reversierpumpe, die zwei Förderanschlüsse umfasst, über die ein Hydraulikmedium aus einem Tank in entgegengesetzten Förderrichtungen gefördert werden kann, um ein Betätigungselement hydraulisch zu betätigen und um eine Kühlung und/oder Schmierung über einen Versorgungspfad mit Hydraulikmedium zu versorgen, und mit einer Ventilanordnung, über die ein Betätigungskolben in einem doppelt wirkenden Betätigungszylinder mit Hydraulikmedium beaufschlagbar ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Hydrauliksystems.The invention relates to a hydraulic system with a reversible pump, which includes two delivery connections, via which a hydraulic medium can be delivered from a tank in opposite delivery directions, in order to hydraulically actuate an actuating element and to provide cooling and/or lubrication via a supply path with hydraulic medium. and with a valve arrangement via which hydraulic medium can be applied to an actuating piston in a double-acting actuating cylinder. The invention also relates to a method for operating such a hydraulic system.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift
Aus den Veröffentlichungen
Aufgabe der Erfindung ist es, die Kosten zum Herstellen und/oder Betreiben eines Hydrauliksystems gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu reduzieren.The object of the invention is to reduce the costs for producing and/or operating a hydraulic system according to the preamble of patent claim 1 .
Die Aufgabe die bei einem Hydrauliksystem mit einer Reversierpumpe, die zwei Förderanschlüsse umfasst, über die ein Hydraulikmedium aus einem Tank in entgegengesetzten Förderrichtungen gefördert werden kann, um ein Betätigungselement hydraulisch zu betätigen und um eine Kühlung und/oder Schmierung über einen Versorgungspfad mit Hydraulikmedium zu versorgen, und mit einer Ventilanordnung, über die ein Betätigungskolben in einem doppelt wirkenden Betätigungszylinder mit Hydraulikmedium beaufschlagbar ist, dadurch gelöst, dass in dem Versorgungspfad ein mit Hilfe eines Schnappfedermechanismus druckgesteuertes Rückschlag-/Durchlassventil angeordnet ist. Das Rückschlag-/Durchlassventil sperrt in Richtung des Betätigungszylinders und öffnet druckabhängig gegen eine Federkraft des Schnappfedermechanismus. Der Schnappfedermechanismus umfasst zum Beispiel mindestens eine Tellerfeder mit einer Tellerfederkennlinie, die nicht linear ist. Mit dem in das Rückschlag-/Durchlassventil integrierten Schnappfedermechanismus wird auf einfache Art und Weise genau eine hydraulische Betätigungsfunktion plus Kühlungs-/Schmierfunktion bereitgestellt. Auf eine externe mechanische Anbindung des Betätigungskolbens kann verzichtet werden. Bei dem Hydraulikmedium handelt es sich zum Beispiel um ein Hydrauliköl, das verkürzt auch als Öl bezeichnet wird. Bei dem Hydraulikmedium kann es sich aber auch um Wasser handeln. Analog kann es sich bei der Reversierpumpe um eine Wasserpumpe handeln. Dabei weist der Schnappfedermechanismus eine nicht lineare Federkennlinie mit einem Hochpunkt auf. Dadurch wird auf einfache Art und Weise erreicht, dass das Rückschlag-/Durchlassventil erst dann öffnet, wenn der Druck in dem Betätigungszylinder ausreichend groß ist, dass der Hochpunkt der Federkennlinie des Schnappfedermechanismus überschritten wird. Zusätzlich ist das Rückschlag-/Durchlassventil so ausgelegt, dass es erst öffnet, nachdem der Hochpunkt der Federkennlinie durchfahren wurde und das Federkraftniveau geringer als ein Öffnungskraftniveau ist. Ansonsten würde der Druck bei sofortigem Öffnen des Rückschlag-/Durchlassventils zusammenbrechen und der Hochpunkt könnte gegebenenfalls nicht überwunden werden. Mit den beschriebenen Kraftniveaus kann eine gewünschte Schnapperfunktion des druckgesteuerten Rückschlag-/Durchlassventils realisiert werden.The task of a hydraulic system with a reversible pump, which includes two delivery connections, via which a hydraulic medium can be delivered from a tank in opposite delivery directions, in order to hydraulically actuate an actuating element and to supply cooling and/or lubrication via a supply path with hydraulic medium , and with a valve arrangement via which an actuating piston in a double-acting actuating cylinder can be acted upon by hydraulic medium, solved in that a non-return/passage valve pressure-controlled with the aid of a snap-action spring mechanism is arranged in the supply path. The non-return/passage valve blocks in the direction of the actuating cylinder and opens, depending on the pressure, against a spring force of the snap-action spring mechanism. The snap-action spring mechanism comprises, for example, at least one Belleville spring with a Belleville spring characteristic that is non-linear. With the snap spring mechanism integrated into the check/passage valve, exactly one hydraulic actuation function plus cooling/lubricating function is provided in a simple manner. An external mechanical connection of the actuating piston can be dispensed with. The hydraulic medium is, for example, hydraulic oil, which is also referred to as oil for short. However, the hydraulic medium can also be water. Analogously, the reversible pump can be a water pump. The snap spring mechanism has a non-linear spring characteristic with a high point. This achieves in a simple manner that the non-return/passage valve only opens when the pressure in the actuating cylinder is sufficiently high that the high point of the spring characteristic of the snap-action spring mechanism is exceeded. In addition, the check/passage valve is designed in such a way that it only opens after the high point of the spring characteristic has been passed and the spring force level is lower than an opening force level. Otherwise the pressure would collapse if the non-return/passage valve opened immediately and the high point might not be overcome. With the force levels described, a desired snapper function of the pressure-controlled check valve/throughflow valve can be implemented.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Versorgungspfad von einem Kühlanschluss des Betätigungszylinders ausgeht. Der Kühlanschluss ist, bezogen auf eine Längsachse des Betätigungszylinders, vorteilhaft im Wesentlichen mittig angeordnet. Die beiden Förderanschlüsse der Reversierpumpe sind vorteilhaft zwei Druckanschlüssen zugeordnet, die an Enden des Betätigungszylinders vorgesehen sind. Der Betätigungskolben ist vorteilhaft so ausgeführt und in dem Betätigungszylinder hin und her bewegbar angeordnet, dass der Versorgungspfad mit einem der Druckanschlüsse an dem Betätigungszylinder verbunden wird, wenn der Betätigungskolben in dem Betätigungszylinder eine seiner Endstellungen einnimmt. So kann das druckgesteuerte Rückschlag-/Durchlassventil mit dem Schnappfedermechanismus gezielt über die Reversierpumpe mit Druck beaufschlagt werden.A preferred exemplary embodiment of the hydraulic system is characterized in that the supply path starts from a cooling connection of the actuating cylinder. The cooling connection is advantageously arranged essentially centrally in relation to a longitudinal axis of the actuating cylinder. The two delivery connections of the reversible pump are advantageously associated with two pressure connections that are provided at the ends of the actuating cylinder. The actuating piston is advantageous haft constructed and arranged to be movable to and fro in the actuating cylinder such that the supply path is connected to one of the pressure connections on the actuating cylinder when the actuating piston assumes one of its end positions in the actuating cylinder. In this way, the pressure-controlled non-return/passage valve with the snap-action spring mechanism can be pressurized in a targeted manner via the reversible pump.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Federkennlinie des Schnappfedermechanismus ab einem Initialkraftniveau, das größer als ein Versorgungskraftniveau ist, bis zu dem Hochpunkt ansteigt und dann auf ein Endkraftniveau abfällt. Somit ist zum Öffnen des Rückschlag-/Durchlassventils zunächst ein hoher hydraulischer Druck erforderlich. Nach Überwindung des Hochpunkts kann das Rückschlag-/Durchlassventil aufgrund der nun geringen Rückstellkraft in der mindestens einen Feder des Schnappfedermechanismus mit einem niedrigeren hydraulischen Druck offengehalten werden. Das Rückschlag-/Durchlassventil schließt erst wieder, wenn der hydraulische Druck in dem Versorgungspfad weiter absinkt, insbesondere unter ein Federkraftniveau am Ende der Federkennlinie, wenn der Versorgungspfad zum Beispiel drucklos ist.Another preferred exemplary embodiment of the hydraulic system is characterized in that the spring characteristic of the snap-action spring mechanism increases from an initial force level that is greater than a supply force level up to the high point and then drops to a final force level. A high hydraulic pressure is therefore initially required to open the check/passage valve. After the high point has been overcome, the non-return/passage valve can be kept open with a lower hydraulic pressure due to the now low restoring force in the at least one spring of the snap-action spring mechanism. The check/passage valve only closes again when the hydraulic pressure in the supply path falls further, in particular below a spring force level at the end of the spring characteristic, for example when the supply path is pressureless.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Endkraftniveau größer als Null aber kleiner als das Versorgungskraftniveau ist. So wird auf einfache Art und Weise eine stabile Versorgung der Kühlung und/oder Schmierung mit Hydraulikmedium sichergestellt.Another preferred embodiment of the hydraulic system is characterized in that the final force level is greater than zero but less than the supply force level. In this way, a stable supply of the cooling and/or lubrication with hydraulic medium is ensured in a simple manner.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Initialkraftniveau so gewählt ist, dass der hydraulische Druck zum Öffnen des Rückschlag-/Durchlassventils größer als ein hydraulischer Druck an einem Ende eines Umschaltweges des Betätigungskolbens in dem Betätigungszylinder aber niedriger als ein zum Umschalten benötigter maximaler Umschaltdruck ist. Als Umschlagweg wird der Weg des Betätigungskolbens bezeichnet, den der Betätigungskolben im Betrieb in dem Betätigungszylinder zwischen seinen Endstellungen zurücklegt. Durch die beanspruchten Maßnahmen wird sichergestellt, dass das Rückschlag-/Durchlassventil, das auch als Kühlrückschlagventil bezeichnet werden kann, erst nach dem vollständigen Umschalten öffnet, wenn also der Betätigungskolben seine Endstellung erreicht hat beziehungsweise auf Anschlag gedrückt worden ist. Vorteilhaft muss kein höherer Betriebsdruck zur Verfügung gestellt werden als für die reguläre Betätigung erforderlich ist. Das liefert den Vorteil, dass die Reversierpumpe nicht stärker dimensioniert werden muss.Another preferred exemplary embodiment of the hydraulic system is characterized in that the initial force level is selected in such a way that the hydraulic pressure for opening the check/passage valve is greater than a hydraulic pressure at one end of a switching path of the actuating piston in the actuating cylinder but lower than that required for switching is the maximum switching pressure. The envelope path is the path of the actuating piston that the actuating piston travels between its end positions in the actuating cylinder during operation. The claimed measures ensure that the nonreturn/passage valve, which can also be referred to as a cooling nonreturn valve, only opens after complete switching, ie when the actuating piston has reached its end position or has been pressed to the stop. Advantageously, no higher operating pressure has to be made available than is required for regular actuation. This provides the advantage that the reversible pump does not have to be oversized.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Rückschlag-/Durchlassventil mit einem Schnappfedermechanismus, einen Betätigungskolben, einen Betätigungszylinder, eine Reversierpumpe und/oder ein Rückschlagventil für ein vorab beschriebenes Hydrauliksystem. Die genannten Teile sind separat handelbar.The invention also relates to a non-return/passage valve with a snap-action spring mechanism, an actuating piston, an actuating cylinder, a reversible pump and/or a non-return valve for a hydraulic system as described above. The parts mentioned can be traded separately.
Bei einem Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Hydrauliksystems ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass ein hydraulischer Druck in dem Versorgungspfad auf ein normales Kühldruckniveau abfällt, sobald das Rückschlag-/Durchlassventil geöffnet ist. Sobald das Rückschlag-/Durchlassventil, das auch als Kühlrückschlagventil bezeichnet werden kann, geöffnet ist, fällt der Druck im Kühlsystem auf das normale Kühldruckniveau ab. Somit wird zum Offenhalten des Rückschlag-/Durchlassventils kein höherer Druck benötigt als in herkömmlichen Hydrauliksystemen. Die Kühl- und/oder Schmierfunktion kann in diesem Zustand ab- und zugeschaltet werden. Zum Zuschalten wird nur initial kurz ein erhöhter Druck benötigt.In a method for operating a hydraulic system as described above, the object specified above is alternatively or additionally achieved in that a hydraulic pressure in the supply path drops to a normal cooling pressure level as soon as the non-return/passage valve is opened. As soon as the check/pass valve, which can also be referred to as the cooling check valve, is open, the pressure in the cooling system drops to the normal cooling pressure level. Thus, no higher pressure than in conventional hydraulic systems is required to keep the check/passage valve open. The cooling and/or lubricating function can be switched on and off in this state. An increased pressure is only initially required for switching on.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlag-/Durchlassventil bei einem Druckabfall schließt und den Versorgungspfad von einem Betätigungskreislauf abtrennt. Bei Druckabfall schließt das Rückschlag-/Durchlassventil und trennt den Kühlkreislauf vom Betätigungskreislauf, so dass mit diesem, wie in herkömmlichen Hydrauliksystemen, die Betätigungsfunktion ausgeführt werden kann. Auf einen mechanischen Schnappmechanismus und auch auf dessen Axialweganpassung an den Kolbenweg kann vorteilhaft verzichtet werden, da der beanspruchte Schnappfedermechanismus rein druckgesteuert beziehungsweise kraftgesteuert funktioniert.A preferred exemplary embodiment of the method is characterized in that the non-return/passage valve closes when there is a drop in pressure and separates the supply path from an actuating circuit. If the pressure drops, the non-return/passage valve closes and separates the cooling circuit from the actuating circuit, so that the actuating function can be carried out with it, as in conventional hydraulic systems. A mechanical snap mechanism and also its adjustment of the axial path to the piston path can advantageously be dispensed with, since the claimed snap spring mechanism functions purely under pressure control or under force control.
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. Es zeigen:
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1 ein Hydrauliksystem mit einer Reversierpumpe zur hydraulischen Betätigung eines Betätigungselements mit einem Versorgungspfad zur Darstellung einer Kühlungs- und/oder Schmierfunktion, in welchem ein mit Hilfe eines Schnappfedermechanismus druckgesteuertes Rückschlag-/Durchlassventil angeordnet ist; und -
2 ein Federkraft-Weg-Diagramm zu dem Schnappfedermechanismus.
-
1 a hydraulic system with a reversible pump for hydraulically actuating an actuating element with a supply path for performing a cooling and/or lubricating function, in which a non-return/passage valve pressure-controlled with the aid of a snap spring mechanism is arranged; and -
2 a spring force-displacement diagram for the snap spring mechanism.
In
Ein erster Förderanschluss 23 ist in
Oberhalb der Reversierpumpe 15 ist in
An seinem in
Als dritten Anschluss weist der Betätigungszylinder 12 einen Kühlanschluss 11 auf, der auch als Ausgang des Betätigungszylinders 12 bezeichnet werden kann. Über den Kühlanschluss 11 wird eine Kühlung und/oder Schmierung 2 mit Hydraulikmedium versorgt. Zwischen dem Kühlanschluss 11 und der Kühlung und/oder Schmierung 2 ist ein Rückschlag-/Durchlassventil 1 angeordnet, das in Richtung des Betätigungszylinders 12 sperrt.The
Der Betätigungskolben 3 nimmt in dem in
Ein Druckraum 4, der in
Eine Ventilanordnung 25 umfasst ein erstes Tank-Rückschlagventil 18 und ein zweites Tank-Rückschlagventil 16. Das erste Tank-Rückschlagventil 18 ist über den ersten Förderanschluss 23 der Reversierpumpe 15 mit dem ersten Druckanschluss 5 des Betätigungszylinders 12 verbunden. Das zweite Tank-Rückschlagventil 16 ist über den zweiten Förderanschluss 24 der Reversierpumpe 15 mit dem zweiten Druckanschluss 14 des Betätigungszylinders 12 verbunden.A
Der Betätigungskolben 3 ist über eine Kolbenstange mechanisch mit einem Betätigungselement 10 gekoppelt. Bei dem Betätigungselement 10 handelt es sich zum Beispiel um ein Schaltelement einer Klauenschaltung oder einer Parksperre.The
Die hydraulische Verbindung zwischen dem Kühlanschluss 11 des Betätigungszylinders 12 und der Kühlung- und/der Schmierung 2 stellt einen Versorgungspfad 6 dar, in welchem das Rückschlag-/Durchlassventil 1 mit einem Schnappfedermechanismus 7 kombiniert ist. Der Schnappfedermechanismus 7 umfasst eine beispielhaft angedeutete Tellerfeder 8 mit einer Federkennlinie 9, die in
Die Federkennlinie 9 startet bei s gleich Null bei einem Initialkraftniveau 34. Von dem Initialkraftniveau 34 steigt die Federkennlinie 9 bis zu einem Hochpunkt 36 an. Dann fällt die Federkennlinie 9 von einem Hochpunktkraftniveau 35 zunächst auf ein Versorgungskraftniveau 33, dann auf ein Öffnungskraftniveau 32 und schließlich auf ein Endkraftniveau 31 ab. Ein dem Öffnungskraftniveau 32 zugeordneter Öffnungsweg ist auf der x-Achse mit 42 bezeichnet.The spring characteristic 9 starts at s equal to zero at an
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Rückschlag-/Durchlassventilcheck/passage valve
- 22
- Kühlung und/oder Schmierungcooling and/or lubrication
- 33
- Betätigungskolbenactuating piston
- 44
- Druckraumpressure room
- 55
- erster Druckanschlussfirst pressure port
- 66
- Versorgungspfadsupply path
- 77
- Schnappfedermechanismussnap spring mechanism
- 88th
- Tellerfederdisc spring
- 99
- Federkennliniespring characteristic
- 1010
- Betätigungselementactuator
- 1111
- Kühlanschlusscooling connection
- 1212
- Betätigungszylinderactuating cylinder
- 1313
- Druckraumpressure room
- 1414
- zweiter Druckanschlusssecond pressure port
- 1515
- Reversierpumpereversible pump
- 1616
- zweites Tank-Rückschlagventilsecond tank check valve
- 1717
- Pumpenmotorpump motor
- 1818
- erstes Tank-Rückschlagventilfirst tank check valve
- 1919
- Saugfiltersuction filter
- 2020
- Tanktank
- 2323
- Förderanschlussconveyor connection
- 2424
- Förderanschlussconveyor connection
- 2525
- Ventilanordnungvalve assembly
- 3030
- Hydrauliksystemhydraulic system
- 3131
- EndkraftniveauEnd Force Level
- 3232
- Öffnungskraftniveauopening force level
- 3333
- Versorgungskraftniveausupply power level
- 3434
- Initialkraftniveauinitial force level
- 3535
- Hochpunktkraftniveaupeak force level
- 3636
- Hochpunktpeak
- 4242
- Öffnungswegopening path
Claims (8)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021124461.7A DE102021124461B3 (en) | 2021-09-22 | 2021-09-22 | Hydraulic system and method of operating a hydraulic system |
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---|---|
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Family Applications (1)
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DE102021124461.7A Active DE102021124461B3 (en) | 2021-09-22 | 2021-09-22 | Hydraulic system and method of operating a hydraulic system |
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Citations (4)
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---|---|---|---|---|
DE102014013630A1 (en) | 2014-09-19 | 2016-03-24 | Mann + Hummel Gmbh | Valve for fluid, switching mechanism of a valve, filter for fluid and filter housing of a filter for fluid |
WO2018014976A1 (en) | 2016-07-22 | 2018-01-25 | Gkn Automotive Ltd. | Hydraulic actuator and hydraulic actuating system |
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-
2021
- 2021-09-22 DE DE102021124461.7A patent/DE102021124461B3/en active Active
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