DE10317854A1

DE10317854A1 - Druckspeicher einer hydraulischen Steuerungsvorrichtung und Verfahren zur Erhöhung der Betriebssicherheit eines Druckspeichers

Info

Publication number: DE10317854A1
Application number: DE2003117854
Authority: DE
Inventors: Carsten Adomeit; Axel Zergiebel; Georg Kruse; Dirk Nicke
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2004-11-04

Abstract

Bei einem Druckspeicher einer hydraulischen Steuerungsvorrichtung mit einem Speichergehäuse, in dem ein Druckgas eingeschlossen ist, das im montierten Zustand zur Druckspeicherung eines Druckmittels der Steuerungsvorrichtung über ein flexibel-bewegliches Trennelement mit dem Druckmittel in Wirkverbindung steht, ist das Speichergehäuse für den Inneneinbau des Druckspeichers in ein Druckmittelgehäuse ausgelegt und als eine einseitig offene Zylinderkartusche ausgebildet, und die Zylinderkartusche mit einer Befestigungsvorrichtung zur Montage an einer Innenwand des Druckmittelgehäuses versehen. DOLLAR A Ein Verfahren zur Erhöhung der Betriebssicherheit eines Druckspeichers, der als Kolbenspeicher mit einem in einem Speichergehäuse eingeschlossenen Druckgas ausgebildet ist, das von einem in dem Speichergehäuse axialbeweglich gelagerten und über ein ringförmiges Dichtelement gegenüber einer Zylinderbohrung abgedichteten Kolben begrenzt wird und im montierten Zustand über den Kolben mit dem Druckmittel einer hydraulischen Steuerungsvorichtung in Wirkverbindung steht, sieht vor, dass die Stillstandszeit der Steuerungsvorrichtung ermittelt wird, und dass bei Erreichen eines vorabbestimmten Zeitgrenzwertes eine Druckversorgung der Steuerungsvorrichtung kurzzeitig in Betrieb gesetzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckspeicher einer hydraulischen Steuerungsvorrichtung, mit einem Speichergehäuse, in dem ein Druckgas eingeschlossen ist, das im montierten Zustand zur Druckspeicherung eines Druckmittels der Steuerungsvorrichtung über ein flexibel-bewegliches Trennelement mit dem Druckmittel in Wirkverbindung steht.
Die Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zur Erhöhung der Betriebssicherheit eines Druckspeichers, der als Kolbenspeicher mit einem in einem Speichergehäuse eingeschlossenen Druckgas ausgebildet ist, das von einem in dem Speichergehäuse axialbeweglich gelagerten und mit einem Dichtelement versehenen Kolben begrenzt wird und im montierten Zustand über den Kolben mit dem Druckmittel einer hydraulischen Steuerungsvorrichtung in Wirkverbindung steht.
Ein Druckspeicher dient in einer hydraulischen Steuerungsvorrichtung zur Speicherung eines mehr oder weniger großen Druckölvolumens unter einem Speicherdruck, der über einem eingeregelten Systemdruck der Steuerungsvorrichtung liegt. Der Druckspeicher ist je nach Anwendung mit einer unterschiedlich hohen Speicherkapazität versehen und dient u.a. zum Ausgleich von Volumenstromänderungen und Druckschwankungen, die durch das Ein- und Ausschalten von Verbrauchern und einer Ölpumpe hervorgerufen werden können. Bei einem intermittierenden Betrieb der Ölpumpe werden die Verbraucher bei abgestellter Ölpumpe vorübergehend über den Druckspeicher mit Drucköl versorgt. Bei einem Ausfall einer permanent angetriebenen Ölpumpe ermöglicht der Druckspeicher den vorübergehenden Weiterbetrieb der Steuerungsvorrichtung, zumindest für die Durchführung von Notfunktionen. Zur Anwendung in einer hydraulischen Steuerungsvorrichtung sind reine Schwingungsdämpfer bekannt, z.B. aus der EP 0 921 049 A2 in Form eines Membrandämpfers und aus der JP 56 073 206 A in Form eines Kolbendämpfers, bei denen Strömungswiderstände eines über enge Strömungskanäle und -bohrungen mit der Umgebung in Verbindung stehenden, mit Luft gefüllten Druckraumes zur Schwingungsdämpfung genutzt werden. Im Gegensatz dazu ist in Druckspeichern ein komprimierbares Druckgas dicht eingeschlossen und steht über ein flexibel-bewegliches Trennelement, z.B. eine elastische Membran oder einen axialbeweglich gelagerten Kolben mit dem Druckmittel (Hydrauliköl) der Steuerungsvorrichtung in Wirkverbindung. Hierdurch ergibt sich bei einer Erhöhung des Versorgungsdruckes des Druckmittels unter Komprimierung des Druckgases eine Erhöhung des Speichervolumens für das Druckmittel. Bei Kolbenspeichern kann eine zumeist als O-Ring ausgebildete Kolbendichtung bei längeren Stillstandszeiten in Verbindung mit verharztem Hydrauliköl an den Dichtflächen des Speichergehäuses festkleben und bei der Wiederinbetriebnahme beschädigt und damit undicht werden. Nach dem Stand der Technik sind Druckspeicher als externe Speichereinheiten ausgebildet, bei denen das Druckgas, begrenzt durch ein flexibel-bewegliches Trennelement, in ein weitgehend geschlossenes Speichergehäuse eingeschlossen ist, und die zumeist über eine Rohrverschraubung in die jeweilige Steuerungsvorrichtung eingebunden sind. Da an externe Bauteile neben einer Korrosionsbeständigkeit auch ästhetische Mindestanforderungen (Qualitätsanmutung) gestellt werden, führt dies außer einem erhöhten Platzbedarf und einem hohen Systemgewicht zu einem relativ hohen Fertigungsaufwand. Des weiteren ist durch die verschraubungsbedingten Leckagemöglichkeiten eine zusätzliche Fehlerquelle gegeben.
Es ist daher das Problem der vorliegenden Erfindung, einen Druckspeicher vorzuschlagen, der preiswerter herzustellen ist und eine größere Betriebsicherheit bietet. Des weiteren soll ein Verfahren angegeben werden, mit dem die Betriebssicherheit eines als Kolbenspeicher ausgebildeten Druckspeichers erhöht werden kann.
Das Problem den Druckspeicher betreffend wird erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass das Speichergehäuse für den Inneneinbau des Druckspeichers in ein Druckmittelgehäuse ausgelegt und als eine einseitig offene Zylinderkartusche ausgebildet ist, und dass die Zylinderkartusche mit einer Befestigungsvorrichtung zur Montage an einer Innenwand des Druckmittelgehäuses versehen ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Druckspeichers sind in den Unteransprüchen 2 bis 17 aufgeführt.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Speichergehäuses als eine einseitig offene Zylinderkartusche steht das eingeschlossene Druckgas im montierten Zustand, d.h. nach der Montage an der Innenwand eines ohnehin vorhandenen Druckmittelgehäuses, das z.B. das Gehäuse einer elektrohydraulischen Steuereinheit sein kann, auf der offenen Seite verschraubungsfrei über das flexibel-bewegliche Trennelement mit dem Druckmittel (Hydrauliköl) der hydraulischen Steuerungsvorrichtung in Wirkverbindung. Hierdurch entfällt die Fehlerquelle einer möglichen Leckage einer zusätzlichen Leitungsverschraubung. Durch den erfindungsgemäßen Inneneinbau des Druckspeichers wird auch eine Behandlung der Außenflächen des Speichergehäuses zwecks Korrosionsschutz und für eine bei externen Bauteilen erforderliche Qualitätsanmutung weitgehend überflüssig. Durch die erfindungsgemäßen Merkmale ergibt sich somit eine Erhöhung der Betriebssicherheit und eine Senkung der Produktionskosten des Druckspeichers. Des weiteren hat die Integration des Druckspeichers in das Druckmittelgehäuse eine Verringerung des Systemgewichts der gesamten hydraulischen Steuerungsvorrichtung zur Folge.
Die Zylinderkartusche kann eine druckflexible Wand aufweisen, d.h. preiswert aus dünnem Blech oder einem Kunststoffmaterial tiefgezogen werden. In diesem Fall braucht die Zylinderkartusche nur für die Aufnahme des Befülldruckes des Druckgases ausgelegt zu sein. Zur Übertragung der von dem Druckgas und dem Druckmittel während des Betriebes auf die Wand der Zylinderkartusche ausgeübten Druckkräfte ist jedoch eine Montage des Druckspeichers in einer angepassten Vertiefung bzw. Sackbohrung an der Innenwand des Druckmittelgehäuses erforderlich. Ohne eine wesentliche Verformung der Zylinderkartusche werden die auftretenden Druckkräfte dann über die druckflexible Wand auf die Bohrungswand des Druckmittelgehäuses übertragen und von dieser aufgenommen.
Die Zylinderkartusche kann aber auch eine druckfeste Wand aufweisen. Dies erfordert zwar einen höheren Fertigungsaufwand für die Zylinderkartusche, die in diesem Fall beispielsweise als Dreh- oder Gussteil herstellbar ist, hat aber den Vorteil, dass der Druckspeicher außer in eine Sackbohrung auch in eine Durchgangsbohrung des Druckmittelgehäuses eingesetzt oder ohne eine Bohrung in einem ebenen Abschnitt unmittelbar an der Innenwand des Druckmittelgehäuses befestigt werden kann, da die auftretenden Druckkräfte nunmehr vollständig von der druckfesten Wand der Zylinderkartusche aufgenommen werden.
Das Trennelement des Druckspeichers ist vorteilhaft als eine geschlossene, das Druckgas enthaltende und aus einem elastischen Material, z.B. Gummi, bestehende Blase ausgebildet, die in die Zylinderkartusche eingepresst ist. Im montierten Zustand steht das eingeschlossene Druckgas auf der offenen Seite der Zylinderkartusche über den dortigen Teil der Blase mit dem Druckmittel der hydraulischen Steuerungsvorrichtung in Wirkverbindung, d.h. bei steigendem Hydraulikdruck wird das Druckgas, verbunden mit einer Nachinnenwölbung und Entspannung der Blase, unter Erhöhung des Speichervolumens komprimiert, und bei sinkendem Hydraulikdruck wird das Druckmittel durch eine Expansion des Druckgases, verbunden mit einer Nachaußenwölbung und Dehnung der Blase, aus dem Druckspeicher heraus in die Steuerungsvorrichtung gefördert. Durch die Ausbildung des Trennelementes als geschlossene Blase werden Dichtungsprobleme vermieden und somit eine hohe Betriebssicherheit des Druckspeichers erreicht.
Das Trennelement kann jedoch auch als eine aus einem elastischen Material bestehende Membran ausgebildet sein, die unter Einschluss des Druckgases in die Zylinderkartusche eingepresst ist. Die Wirkungsweise der Membran ist weitgehend identisch zu der Blase, auch wenn das eingeschlossene Druckgas von der Membran nur teilweise begrenzt wird. Im Vergleich zu der Blase ist die Membran einfacher aufgebaut und somit preiswerter herstellbar. Um eine gute Fixierung in der Zylinderkartusche und insbesondere eine sichere Abdichtung des eingeschlossenen Druckgases zu erreichen, ist vorteilhaft eine Spannhülse in die Membran eingearbeitet. Diese Spannhülse kann beispielsweise als Blechring ausgebildet und in die Membran einvulkanisiert sein, so dass sich eine feste und dichte radiale Verpressung zwischen der Membran und der Zylinderkartusche ergibt. Eine derartige Spannhülse kann auch als Befestigungselement in die zuvor beschriebene Blase integriert sein. Zum Schutz des als Blase oder Membran ausgebildeten Trennelementes vor einer Beschädigung kann die Zylinderkartusche nach der Herstellung des Druckspeichers vorübergehend mit einer Schutzkappe verschlossen werden, die vor dem Einbau in das Druckmittelgehäuse entfernt wird.
Als weitere Bauform des erfindungsgemäßen Druckspeichers kommt ein Kolbenspeicher in Frage, bei dem das Trennelement als ein in der Zylinderkartusche axialbeweglich gelagerter Kolben ausgebildet ist, der über mindestens ein ringförmiges Dichtelement gegenüber der Zylinderkartusche abgedichtet und unter Einschluss des Druckgases in die Zylinderkartusche eingesetzt ist. Das Dichtelement ist vorteilhaft als O-Ring ausgebildet, der alternativ entweder in einer äußeren Ringnut des Kolbens angeordnet sein und mit einer als Dichtfläche ausgebildeten Zylinderinnenwand der Zylinderkartusche in Dichtkontakt stehen kann oder in einer inneren Ringnut der Zylinderkartusche angeordnet sein und mit einer als Dichtfläche ausgebildeten Zylinderaußenwand des Kolbens in Dichtkontakt stehen kann. Gegenüber der ersten Variante hat die zweite Variante die Vorteile, dass sich aufgrund der Verwendung einer Außenfläche als Dichtfläche geringere Fertigungskosten ergeben, und dass die Wand der Zylinderkartusche begrenzt druckflexibel ausgebildet sein kann. Bei dem Kolbenspeicher wird bei steigendem Hydraulikdruck der Kolben axial nach innen in die Zylinderkartusche gedrückt und damit das eingeschlossene Druckgas komprimiert und bei sinkendem Hydraulikdruck das Druckmittel über den durch eine Expansion des Druckgases axial nach außen gedrückten Kolben aus dem Druckspeicher heraus in die Steuerungsvorrichtung gefördert. Um hierbei ein vollständiges Herausdrücken des Kolbens und ein Entweichen des Druckgases zu vermeiden weist zweckmäßig der Kolben einen äußeren Ringabsatz und die Zylinderkartusche einen korrespondierenden inneren Ringsteg als äußeren Endanschlag des Kolbens auf. Hierzu kann der innere Ringsteg einfach und kostengünstig durch einen in eine innere Ringnut der Zylinderkartusche eingesetzten Sicherungsring gebildet werden.
Zur Befestigung des Druckspeichers bzw. der Zylinderkartusche in der Wandbohrung des Druckmittelgehäuses können prinzipiell Sicherungselemente, wie z.B. ein Sicherungsring, vorgesehen sein, die nach dem Einlegen der Zylinderkartusche in die Wandbohrung montiert werden. Neben der Verwendung eines weiteren separaten Bauteiles erfordert dies jedoch nachteilig eine aufwendige Bearbeitung der Wandbohrung, beispielsweise die Einarbeitung einer Ringnut in die innere Zylinderwand der Wandbohrung für das Einsetzen eines Sicherungsringes. Daher ist für die Befestigung des Druckspeichers vorteilhaft das Einpressen oder Einschrauben der Zylinderkartusche in die Wandbohrung vorgesehen. Hierzu ist die Zylinderkartusche als Befestigungsvorrichtung an ihrem Außenumfang zumindest abschnittsweise entweder mit einem Übermaßdurchmesser zum Einpressen in die Wandbohrung oder mit einem Außengewinde zum Einschrauben in die Wandbohrung versehen, wobei die Schraubverbindung wegen der einfacheren Herstellung des korrespondierenden Innengewindes in der Wandbohrung bevorzugt bei einer Durchgangsbohrung zur Anwendung kommt.
Zur weiteren Vereinfachung der Montage des Druckspeichers, insbesondere zur Begrenzung des Einpressens oder Einschraubens in eine als Durchgangsbohrung ausgebildete Wandbohrung, ist die Zylinderkartusche zweckmäßig mit einem Anschlagflansch versehen, wobei zur Vermeidung einer Druckmittelleckage oder eines Eindringens des Druckmittels zwischen die Wandbohrung und die Zylinderkartusche vorteilhaft zwischen dem Anschlagflansch und der Innenwand des Druckmittelgehäuses ein Dichtring vorgesehen ist. Der Dichtring kann als Flachdichtring oder als O-Ring ausgebildet sein. Aufgrund seiner höheren Flexibilität ist allerdings ein O-Ring vorzuziehen, zu dessen Aufnahme der Anschlagflansch an der der Innenwand des Druckmittelgehäuses zugewandten Seite vorteilhaft eine Ringnut aufweisen sollte.
Bei einer bohrungslosen Anordnung der dann notwendigerweise mit einer druckfesten Wand versehenen Zylinderkartusche weist diese als Befestigungsvorrichtung an ihrem der Innenwand des Druckmittelgehäuses zugewandten Boden vorteilhaft einen Befestigungsflansch auf, über den die Zylinderkartusche auf einfache Weise mit bekannten Befestigungselementen, wie Schrauben, Nieten oder Klammern, an der Innenwand des Druckmittelgehäuses befestigt werden kann.
Bei der Verwendung eines Druckspeichers in Kolbenbauweise befindet sich der Kolben nach einer längeren Stillstandszeit aufgrund des Druckabfalls in der hydraulischen Steuerungsvorrichtung längere Zeit in seiner entleerten, zumeist durch einen äußeren Endanschlag begrenzten Ruheposition. Die zumeist als O-Ring ausgebildete Kolbendichtung kann dann an den Dichtflächen festkleben und bei der Wiederinbetriebnahme beschädigt werden, wodurch das eingeschlossene Druckgas entweichen kann. Dieses Problem wird erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 16 dadurch gelöst, dass die Stillstandszeit der Steuerungsvorrichtung ermittelt wird, und dass bei Erreichen eines vorab festgelegten Zeitgrenzwertes eine Druckversorgung der Steuerungsvorrichtung kurzzeitig in Betrieb gesetzt wird. Hierdurch wird die Kolbendichtung zusammen mit dem Kolben axial nach innen in die Zylinderkartusche gedrückt und nach dem Abschalten der Druckversorgung und dem nachfolgenden langsamen Druckabfall in dem Druckmittel durch das Druckgas langsam wieder nach außen gedrückt. Dadurch wird das Druckmittel von der Dichtfläche des Speichergehäuses abgestreift, wodurch bei ein Festkleben der Kolbendichtung verhindert und somit die Lebensdauer des Druckspeichers mit einfachen Mitteln deutlich erhöht wird. Bei längerer Stillstandszeit der Steuerungsvorrichtung wird der kurzzeitige Betrieb der Druckversorgung zweckmäßig in regelmäßigen Zeitintervallen wiederholt. Da die für diesen Zweck die Inbetriebnahme einer regulären, für maximalen Druck und maximalen Volumenstrom ausgelegten Ölpumpe weder erforderlich noch energetisch sinnvoll ist, wird zur kurzzeitigen Druckversorgung zweckmäßig eine gegenüber der regulären Ölpumpe deutlich verkleinerte und bevorzugt elektrisch angetriebene Zusatzpumpe verwendet.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, die beispielhaft zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Druckspeichers und des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen.
Hierzu zeigen:
1 den Aufbau eines erfindungsgemäßen Druckspeichers in Blasenbauweise in einem Querschnitt,
2 den Aufbau eines erfindungsgemäßen Druckspeichers in Membranbauweise in einem Querschnitt,
3 den Aufbau eines erfindungsgemäßen Druckspeichers in Kolbenbauweise einer ersten Ausführung in einem Querschnitt, und
4 den Aufbau eines erfindungsgemäßen Druckspeichers in Kolbenbauweise einer zweiten Ausführung in einem Querschnitt.
In 1 ist eine erste bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Druckspeichers 1 in montiertem Zustand abgebildet. Der Druckspeicher 1 besteht aus einem Speichergehäuse 2, das als einseitig offene Zylinderkartusche 3 ausgebildet ist. In dem Speichergehäuse 2 ist ein Druckgas 4 dicht eingeschlossen, das von einem Trennelement 5 abgedichtet wird und das über das Trennelement 5 mit dem Druckmittel (Hydrauliköl) 6 einer nicht näher dargestellten hydraulischen Steuerungsvorrichtung in Wirkverbindung steht. Das Trennelement 5 ist vorliegend als eine aus einem elastischen Material, z.B. Gummi, bestehende Blase 7 ausgebildet, in die das Druckgas 4 vollständig eingeschlossen ist, und die zur kraftschlüssigen Befestigung in der Zylinderkartusche 3 eine Spannhülse 8 enthält, die z.B. einvulkanisiert sein kann. Der Druckspeicher 1 ist in eine innere Wandbohrung 9 eines Druckmittelgehäuses 10 der Steuerungsvorrichtung eingesetzt. Die Wandbohrung 9 ist als Sackbohrung 11 ausgeführt, so dass die Wand 12 der Zylinderkartusche 3 druckflexibel ausgebildet sein kann. Zur kraftschlüssigen Befestigung des Druckspeichers 1 in der Wandbohrung 8 weist die Zylinderkartusche 3 in der Nähe der offenen Seite 13 einen als Wulst 14 ausgebildeten Abschnitt mit einem Übermaßdurchmesser 15 auf.
Das eingeschlossene Druckgas 4 steht auf der offenen Seite 13 der Zylinderkartusche 3 über den dortigen Teil der Blase 7 verschraubungsfrei mit dem Druckmittel 6 der hydraulischen Steuerungsvorrichtung in Wirkverbindung, so dass bei steigendem Hydraulikdruck das Druckgas 4, verbunden mit einer Nachinnenwölbung und Entspannung der Blase 7, unter Erhöhung des Speichervolumens komprimiert, und bei sinkendem Hydraulikdruck das Druckmittel 6 durch eine Expansion des Druckgases 4, verbunden mit einer Nachaußenwölbung und Dehnung der Blase 7, aus dem Druckspeicher 1 heraus in die Steuerungsvorrichtung gefördert wird. Durch die Ausbildung des Trennelementes 5 als geschlossene Blase werden Dichtungsprobleme vermieden und somit eine hohe Betriebssicherheit des Druckspeichers 1 erreicht. Mit dem erfindungsgemäßen Inneneinbau des Druckspeichers 1 entfällt die Fehlerquelle einer möglichen Leckage durch eine zusätzliche Leitungsverschraubung und eine Behandlung der Außenflächen des Speichergehäuses 2 zwecks Korrosionsschutz und für eine gewünschte Qualitätsanmutung ist überflüssig. Dadurch ergibt sich eine Erhöhung der Betriebssicherheit und eine Senkung der Produktionskosten des Druckspeichers 1.
Die in 2 dargestellt zweite bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Druckspeichers 1' unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Ausführung im wesentlichen dadurch, dass das Trennelement 5 nunmehr als Membran 16 ausgebildet ist und die Zylinderkartusche 3' einen Anschlagflansch 17 aufweist. Die Membran 16 ist unter Einschluss des Druckgases 4 in die Zylinderkartusche 3' eingesetzt und mittels der integrierten Spannhülse 8 kraftschlüssig und gasdicht in dieser fixiert. Das Druckgas 4 ist nur teilweise von der Membran 16 umschlossen und zum anderen Teil von der Wand 12 der Zylinderkartusche 3' begrenzt. Um ein Eindringen des Druckmittels 6 zwischen die Zylinderkartusche 3' und die Wandbohrung 9 zu vermeiden, ist zwischen dem Anschlagflansch 17 und der Innenwand 18 des Druckmittelgehäuses 10 ein als Flachdichtring 19 ausgebildeter Dichtring 20 angeordnet. Die Wirkungsweise und die Vorteile des mit der Membran 16 versehenen Druckspeichers 1' nach 2 sind identisch mit denen des mit der Blase 7 ausgerüsteten Druckspeichers 1 nach 1, wobei die Membran 16 preiswerter herstellbar und einfacher montierbar ist.
Als weitere bevorzugte Ausführung zeigt 3 einen Druckspeicher 1'', bei dem das Trennelement 5 als ein in der Zylinderkartusche 3'' axialbeweglich gelagerter Kolben 21 ausgebildet ist. Ein als O-Ring 22 ausgebildetes Dichtelement 23 ist in einer äußeren Ringnut 24 des Kolbens 21 angeordnet und steht mit einer als Dichtfläche ausgebildeten Zylinderinnenwand 25 der Zylinderkartusche 3'' in Dichtkontakt. Der Kolben 21 ist bei der Montage unter Einschluss des Druckgases 4 in die Zylinderkartusche 3'' eingesetzt worden. Die Wandbohrung 9 des Druckmittelgehäuses 10 ist vorliegend als Durchgangsbohrung 26 ausgeführt, so dass die Wand 12' der Zylinderkartusche 3'' nunmehr zur Aufnahme der auftretenden Druckkräfte druckfest ausgeführt ist, wodurch auch Dichtungsprobleme zwischen dem Kolben 21 und der Zylinderkartusche 3'' vermieden werden. Die Zylinderkartusche 3'' weist einen Anschlagflansch 17' auf, der zur Vermeidung einer Leckage an der der Innenwand 18 des Druckmittelgehäuses 10 zugewandten Seite eine Ringnut 26 zur Aufnahme eines O-Rings 27 als Dichtring 20 aufweist. Zur Befestigung des Druckspeichers 1'' in der Wandbohrung 9 ist die Zylinderkartusche 3'' in der Nähe des Anschlagflansches 17' mit einem Außengewinde 28 und die Wandbohrung 9 mit einem korrespondierenden Innengewinde 29 versehen. Als äußerer Anschlag des Kolbens 21 weist dieser einen äußeren Ringabsatz 30 und die Zylinderkartusche 3'' einen korrespondierenden inneren Ringsteg 31 auf, der durch einen in eine innere Ringnut 32 der Zylinderkartusche 3'' eingesetzten Sicherungsring 33 gebildet wird.
Bei steigendem Hydraulikdruck wird der Kolben 21 des Druckspeichers 1'' axial nach innen in die Zylinderkartusche 3'' gedrückt und damit das eingeschlossene Druckgas 4 unter Erhöhung des Speichervolumens komprimiert. Bei sinkendem Hydraulikdruck wird das Druckmittel 6 über den durch eine Expansion des Druckgases 4 axial nach außen gedrückten Kolben 21 aus dem Druckspeicher 1'' heraus in die Steuerungsvorrichtung gefördert, wobei durch den äußeren Anschlag ein vollständiges Herausdrücken des Kolbens 21 und ein Entweichen des Druckgases 4 verhindert wird. Durch die Verwendung des starren Kolbens 21 als Trennelement 5 ergibt sich gegenüber den Druckspeichern 1 und 1' eine höhere Robustheit gegenüber chemischen und mechanischen Beschädigungen. Die Gefahr einer Beschädigung des Dichtelementes 23 durch ein Festkleben an der als Dichtfläche wirksamen Zylinderinnenwand 25 der Zylinderkartusche 3'' kann dadurch vermieden werden, dass bei längerer Stillstandszeit eine Druckversorgung der hydraulischen Steuerungsvorrichtung in regelmäßigen Zeitintervallen kurzzeitig in Betrieb gesetzt wird.
Als vorteilhafte Variante des Druckspeichers 1'' nach 3 ist in 4 ein ähnlicher Druckspeicher 1''' abgebildet, bei dem das als O-Ring 35 ausgebildete Dichtelement 23 in einer inneren Ringnut 36 der Zylinderkartusche 3''' angeordnet ist und mit einer als Dichtfläche ausgebildeten Zylinderaußenwand 37 des verlängerten Kolbens 21' in Dichtkontakt steht. Hierdurch ergibt sich gegenüber dem Druckspeicher 1'' nach 3, bei dem eine Bohrungsinnenfläche, nämlich die Zylinderinnenwand 25 der Zylinderkartusche 3'', als Dichtfläche zu bearbeiten ist, bei gleicher Dichtungswirkung ein wesentlicher Kostenvorteil dadurch, dass nunmehr eine Außenfläche, nämlich die Zylinderaußenwand 37 des Kolbens 21', als Dichtfläche zu bearbeiten ist, was wesentlich einfacher, schneller, und insgesamt kostengünstiger durchführbar ist. Die Wand 12' der Zylinderkartusche 3''' kann nunmehr auch begrenzt druckflexibel ausgebildet sein. Im weiteren Unterschied zu dem vorgenannten Beispiel ist der Druckspeicher 1''' vorliegend auf einem geschlossenen und weitgehend ebenen Abschnitt 38 der Innenwand 18 des Druckmittelgehäuses 10 befestigt und hierzu an seinem Boden (39) mit einem Befestigungsflansch (40) versehen. Der Druckspeicher 1''' befindet sich nun vollständig innerhalb des Druckmittelgehäuses (10).

1: Druckspeicher
1': Druckspeicher
1'': Druckspeicher
1''': Druckspeicher
2: Speichergehäuse
3: Zylinderkartusche
3': Zylinderkartusche
3'': Zylinderkartusche
3''': Zylinderkartusche
4: Druckgas
5: Trennelement
6: Druckmittel, Hydrauliköl
7: Blase
8: Spannhülse
9: Wandbohrung
10: Druckmittelgehäuse
11: Sackbohrung
12: Wand
12': Wand
13: offene Seite
14: Wulst
15: Übermaßdurchmesser
16: Membran
17: Anschlagflansch
17': Anschlagflansch
18: Innenwand
19: Flachdichtring
20: Dichtring
21: Kolben
21': Kolben
22: O-Ring
23: Dichtelement
24: äußere Ringnut
25: Zylinderinnenwand
26: Durchgangsbohrung
27: Ringnut
28: O-Ring
29: Außengewinde
30: Innengewinde
31: äußerer Ringabsatz
32: Ringsteg
33: Ringnut
34: Sicherungsring
35: O-Ring
36: innere Ringnut
37: Zylinderaußenwand
38: ebener Abschnitt
39: Boden
40: Befestigungsflansch

Claims

Druckspeicher einer hydraulischen Steuerungsvorrichtung, mit einem Speichergehäuse, in dem ein Druckgas eingeschlossen ist, das im montierten Zustand zur Druckspeicherung eines Druckmittels der Steuerungsvorrichtung über ein flexibel-bewegliches Trennelement mit dem Druckmittel in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichergehäuse (2) für den Inneneinbau des Druckspeichers (1, 1', 1'', 1''') in ein Druckmittelgehäuse (10) ausgelegt und als eine einseitig offene Zylinderkartusche (3, 3', 3'', 3''') ausgebildet ist, und dass die Zylinderkartusche (3, 3', 3'', 3''') mit einer Befestigungsvorrichtung zur Montage an einer Innenwand (18) des Druckmittelgehäuses (10) versehen ist.
Druckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderkartusche (3, 3') eine druckflexible Wand (12) aufweist und für die Übertragung von Druckkräften zur Montage in eine angepasste Vertiefung bzw. Sackbohrung (11) an der Innenwand (18) des Druckmittelgehäuses (10) vorgesehen ist.
Druckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderkartusche (3'') eine druckfeste Wand (12') aufweist und zur Montage in einer Durchgangsbohrung (26) der Innenwand (18) des Druckmittelgehäuses (10) vorgesehen ist.
Druckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderkartusche (3''') eine druckfeste Wand (12') aufweist und zur Montage auf einem geschlossenen und weitgehend ebenen Abschnitt (38) der Innenwand (18) des Druckmittelgehäuses (10) vorgesehen ist.
Druckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (5) als eine geschlossene, das Druckgas (4) enthaltende und aus einem elastischen Material bestehende Blase (7) ausgebildet ist, und dass die Blase (7) in die Zylinderkartusche (3) eingepresst ist.
Druckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (5) als eine aus einem elastischen Material bestehende Membran (16) ausgebildet ist, und dass die Membran (16) unter Einschluss des Druckgases (4) in die Zylinderkartusche (3') eingepresst ist.
Druckspeicher nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in das Trennelement (5) zur kraftschlüssigen Befestigung in der Zylinderkartusche (3, 3') eine Spannhülse (8) eingearbeitet ist.
Druckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (5) als ein in der Zylinderkartusche (3'', 3''') axialbeweglich gelagerter Kolben (21, 21') ausgebildet ist, und dass der Kolben (21, 21') über mindestens ein ringförmiges Dichtelement (23) gegenüber der Zylinderkartusche (3'', 3''') abgedichtet und unter Einschluss des Druckgases (4) in die Zylinderkartusche (3'', 3''') eingesetzt ist.
Druckspeicher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (23) in einer äußeren Ringnut (24) des Kolbens (21) angeordnet ist und mit einer als Dichtfläche ausgebildeten Zylinderinnenwand (25) der Zylinderkartusche (3'') in Dichtkontakt steht.
Druckspeicher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (23) in einer inneren Ringnut (36) der Zylinderkartusche (3''') angeordnet ist und mit einer als Dichtfläche ausgebildeten Zylinderaußenwand (37) des Kolbens (21') in Dichtkontakt steht.
Druckspeicher nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (21, 21') einen äußeren Ringabsatz (31) und die Zylinderkartusche (3'', 3''') einen korrespondierenden inneren Ringsteg (32) als äußeren Endanschlag des Kolbens (21, 21') aufweisen.
Druckspeicher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Ringsteg (32) durch einen in eine innere Ringnut (33) der Zylinderkartusche (3'', 3''') eingesetzten Sicherungsring (34) gebildet wird.
Druckspeicher nach einem der Ansprüche 5 bis 12 und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderkartusche (3, 3') als Befestigungsvorrichtung an ihrem Außenumfang zumindest abschnittsweise mit einem Übermaßdurchmesser (15) zum Einpressen in die Wandbohrung (9) versehen ist.
Druckspeicher nach einem der Ansprüche 5 bis 12 und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderkartusche (3'') als Befestigungsvorrichtung an ihrem Außenumfang zumindest abschnittsweise mit einem Außengewinde (29) zum Einschrauben in die Wandbohrung (9) versehen ist.
Druckspeicher nach einem der Ansprüche 5 bis 14 und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderkartusche (3', 3'') mit einem Anschlagflansch (17, 17') versehen ist, und dass zwischen dem Anschlagflansch (17, 17') und der Innenwand (18) des Druckmittelgehäuses (10) ein Dichtring (20) vorgesehen ist.
Druckspeicher nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagflansch (17') an der der Innenwand (18) des Druckmittelgehäuses (10) zugewandten Seite eine Ringnut (27) zur Aufnahme eines O-Ringes (28) als Dichtring (20) aufweist.
Druckspeicher nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderkartusche (3''') als Befestigungsvorrichtung an ihrem der Innenwand (18) des Druckmittelgehäuses (10) zugewandten Boden (39) mit einem Befestigungsflansch (40) versehen ist.
Verfahren zur Erhöhung der Betriebssicherheit eines Druckspeichers, der als Kolbenspeicher mit einem in einem Speichergehäuse (2) eingeschlossenen Druckgas (4) ausgebildet ist, das von einem in dem Speichergehäuse (2) axialbeweglich gelagerten und über ein ringförmiges Dichtelement (23) gegenüber einer Zylinderbohrung abgedichteten Kolben (21, 21') begrenzt wird und im montierten Zustand über den Kolben (21, 21') mit dem Druckmittel (6) einer hydraulischen Steuerungsvorrichtung in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Stillstandszeit der Steuerungsvorrichtung ermittelt wird, und dass bei Erreichen eines vorabbestimmten Zeitgrenzwertes eine Druckversorgung der Steuerungsvorrichtung kurzzeitig in Betrieb gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der kurzzeitige Betrieb der Druckversorgung bei längerer Stillstandszeit in regelmäßigen Zeitintervallen wiederholt wird.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass zur kurzzeitigen Druckversorgung eine gegenüber einer regulären Ölpumpe verkleinerte und bevorzugt elektrisch angetriebene Zusatzpumpe verwendet wird.