DE19605945B4

DE19605945B4 - Vorrichtung zur Druckhaltung in einem als Pulsationsdämpfer wirkenden Hydrospeicher mit Durchlaufcharakteristik

Info

Publication number: DE19605945B4
Application number: DE1996105945
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. Brandenburger
Original assignee: Integral Accumulator GmbH and Co KG
Current assignee: Integral Accumulator GmbH and Co KG
Priority date: 1996-02-17
Filing date: 1996-02-17
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2016-02-18
Also published as: DE19605945A1

Abstract

Vorrichtung zur Druckhaltung in einem als Pulsationsdämpfer wirkenden Hydrospeicher mit Durchlaufcharakteristik in einem mit einer Druckeinstelleinrichtung auf verschiedene Druckniveaus, insbesondere auf einen Spitzendruck, einen normalen Arbeitsdruck und einen vergleichsweise niedrigen Stand-by-Druck einstellbaren Hydraulikkreis mit einem vor dem Zulaufanschluß des Hydrospeichers eingebauten und in Richtung auf diesen öffnenden ersten Rückschlagventil sowie mit einem stromab vom Ablaufanschluß des Hydrospeichers eingebauten entsperrbaren zweiten Rückschlagventil (49,50) den Ablauf aus dem Hydrospeicher selbsttätig sperrt und durch einen vom Druck stromauf vom ersten Rückschlagventil beaufschlagbaren Entsperrkolben (54) entsperrbar ist, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:
a) Dem ersten Rückschlagventil (24,25,26) ist ein weiteres drittes Rückschlagventil (29,30) gleicher Schließrichtung parallel geschaltet, dessen Schließkörper (Kugel 30) von einer Feder (64) in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird und dessen interner Strömungsweg zwischen der in Schließrichtung wirkenden Wirkfläche und der in Öffnungsrichtung wirkenden Wirkfläche eine Drosselstelle (Ringspalt 31a) enthält derart, daß der Schließkörper (Kugel 30) erst bei Überschreiten einer vorbestimmten...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Druckhaltung in einem als Pulsationsdämpfer wirkenden Hydrospeicher mit Durchlaufcharakteristik in einem mit einer Druckeinstelleinrichtung auf verschiedene Druckniveaus, insbesondere auf einen Spitzendruck, einen normalen Arbeitsdruck und einen vergleichsweise niedrigen Stand-by-Druck einstellbaren Hydraulikkreis mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, daß Hydrospeicher neben der Aufgabe der Volumenspeicherung auch häufig die Aufgabe eines Pulsationsdämpfers übernehmen müssen. Sofern der Hydrospeicher nur einen einzelnen dem Zufluß und dem Ablauf von Druckmittel dienenden Anschluß besitzt, wird eine optimale Dämpfung nur in einem vergleichsweise schmalen Frequenzband im Bereich der Eigenfrequenz entfaltet, was man sich anschaulich dadurch erklären kann, daß die Strömungsrichtung des Druckmittels innerhalb jeder einzelnen Pulsation umgekehrt werden muß. Eine Verbesserung des Dämpfungsverhaltens, d. h. eine Verbreiterung des wirksamen Frequenzbandes läßt sich durch eine sogenannte Durchflußcharakteristik erreichen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß für den Zulauf und den Ablauf getrennte Anschlüsse vorgesehen werden. Durch diese Anordnung wird das nachteilge Umkehren der Strömungsrichtung vermieden. Die beiden Anschlüsse könnten direkt und einzeln am Hydrospeicher angebracht sein (z. B. bei sogenannten Schlauch- oder Rohrspeichern nach DE 1 902 217 A1 oder aber sich innerhalb eines einzelnen Anschlußstückes derart befinden, daß der Flüssigkeitsraum des Hydrospeicher oder eine vorgeschaltete Dämpfungskammer zwangsweise durchströmt werden ( DE 1 725 030 B , DE 21 27 718 A , DE 22 54 032 A , DE 37 07 803 A1 , US 3 540 482 , DE 11 86 288 B ).

Ein anderer Problemkreis ergibt sich in bestimmten Anwendungsfällen dadurch, daß ein Hydrospeicher druckabhängig Flüssigkeit aufnimmt und wieder abgibt und somit als Zeitglied wirkt. Das bedeutet, daß es ohne besondere Vorkehrungen nicht möglich ist, im Kreislauf von Null beginnend einen oberhalb der Gasvorspannung des Hydrospeichers liegenden Druck verzögerungsfrei zu erreichen. Ein solcher verzögerungsfreier Druckausbau ist z. B. in einer Kraftfahrzeughydraulik erwünscht, wenn sogleich nach dem Starten eine Bereitschaftsabfrage auf vorhandenen Druck vorgenommen wird. Gemäß der DE 42 23 765 C1 äßt sich dies durch ein hydraulisches Schaltventil erreichen, welches dem Hydrospeicher vorgeschaltet ist und diesen solange vom Kreislauf trennt, bis der erste benötigte Arbeitsdruck überschritten ist. Hierbei ist vorausgesetzt, daß der normale Arbeitsdruck noch höher liegt und bei diesem Druck das Schaltventil in einer Endstellung quasi außer Funktion ist und das normale Arbeiten des Hydrospeichers nicht weiter beeinflußt. Dieses Schaltventil ist nur für einen einzelnen Flüssigkeitsanschluß vorgesehen und könnte auch in den Zulaufanschluß eines Hydrospeichers mit Durchlaufcharakteristik geschaltet werden, wenn es nur darum ginge, den schnellen Druckanstieg in einem zum Hydrospeicher parallel liegenden Zweig des Kreislaufes zu erzeugen. Leider versagt diese Methode, wenn es darum geht, den den Hydrospeicher selbst beinhaltenden Zweig des Kreislaufes schnell auf Druck zu bringen. Dies ist beispielsweise dann notwendig, wenn in einem Fahrzeug z. B. bei einem Halt vor einer Ampel der Druckerzeuger zur Energieeinsparung auf einen vergleichsweise geringen Stand-by-Druck geschaltet wird und beim Anfahren innerhalb eines Sekundenbruchteils wieder der volle Druck verfügbar sein soll.

Hieraus ergibt sich als Aufgabe der Erfindung, einen Hydrospeicher mit Durchlaufcharakteristik so auszurüsten, daß in einem Hydrospeicherkreislauf mit einer auf Grund vorbestimmter Betriebsparameter auf verschiedene Druckniveaus wie Spitzendruck, normaler Arbeitsdruck und Stand-by-Druck einzustellenden Druckeinstelleinrichtung selbst nach einer Druckabsenkung auf Stand-by-Druck ohne wesentliche zeitliche Verzögerung der normale Arbeitsdruck wieder zur Verfügung gestellt werden kann. Weiterhin soll bei diesem normalen Arbeitsdruck der Druckerzeuger sofort mit dem Hydrospeicher im Sinne einer Pulsationsdämpfung verbunden sein. Diese Verbindung zwischen Druckerzeuger und Hydrospeicher soll auch dann herstellbar sein, wenn auf Grund bestimmter Betriebsparameter der Hydrospeicher auf einen oberhalb des normalen Arbeitsdruckes liegenden Spitzendruck vor dem Zurückschalten auf den Stand-by-Druck aufgeladen worden war. Ausgehend von der trivialen Lösung, das Entleeren des Hydrospeichers mittels eines Rückschlagventils im Zulauf und eines entsperrbaren Rückschlagventils im Ablauf zu verhindern, würde sich bei einem auf den Spitzendruck aufgeladenen Hydrospeicher zwar ein vorschriftsmäßiges Öffnen des entsperrbaren Rückschlagventils ergeben, wenn dieses mit einem entsprechenden Flächenverhältnis ausgerüstet ist (entsperrbare Rückschlagventile mit einem Flächenverhältnis größer als 1 benötigen zusätzlich eine Leckleitung bzw. eine Verbindung zum Tank). Wenn aber ablaufseitig kein oder ein zu langsamer Verbrauch stattfindet, wird es im Hydrospeicher keine Druckabsenkung geben können mit der Folge, daß beim zulaufseitigen Rückschlagventil der Schließdruck höher als der zur Verfügung stehende Öffnungsdruck werden kann und es daher nicht mehr selbsttätig geöffnet werden kann. Der Druckerzeuger kann folglich nicht mit dem Hydrospeicher zwecks Pulsationsdämpfung verbunden werden.

Hieraus ergeben sich die weiteren Aufgaben, auch bei einem auf einen Druck oberhalb des normalen Arbeitsdruckes aufladbaren Hydrospeicher nach einer Druckanhebung vom Stand-by-Druck auf den normalen Arbeitsdruck sofort eine Verbindung zum Druckerzeuger sicher zu stellen und diese Verbindung im Sinne einer guten Pulsationsdämpfung möglichst ungedrosselt aufrecht zu erhalten, bis der Druck wieder abgesenkt wird. Die dazu notwendige Einrichtung soll klein, preiswert, funktionssicher und mit möglichst wenigen Einzelteilen bauen und sich als direkt mit dem Hydrospeicher zu paarendes Bauelement verwirklichen lassen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Diese Lösung hat den Vorteil, daß die Druckhaltung immer in der Höhe des normalen Arbeitdruckes erfolgt. Sollte der Hydrospeicher auf Grund besonderer Betriebsbedingungen auf einen höheren Wert aufgeladen sein, erfolgt erst eine Druckverminderung, bevor das hermetisch dichte Abschließen erfolgt. Dies hat den weiteren Effekt, daß bei erneutem Druckanstieg alle Rückschlagventile geöffnet werden können, da der Schließdruck bzw. durch Wärmeeinwirkung verursachte Druckanstiege nun immer den normalen Arbeitsdruck als Basis haben und nicht den höchst möglichen Spitzendruck, der bei Wärmeeinwirkung sogar überschritten werden könnte. Die Lösung verwendet auch einfache Bauteile, die keiner besonderen Präzision bedürfen. Als Druckeinstelleinrichtung bietet sich zum Beispiel ein Proportional-Druckbegrenzungsventil an, dessen Schaltkommandos aus der Aufbereitung verschiedener Meßgrößen entstehen und bei dem es ohne besonderen Aufwand möglich ist, ein direktes Schalten vom Spitzendruck in den Stand-by-Druck zu verhindern bzw. erst dann zuzulassen, wenn im Hydrospeicher ein Abfall auf den normalen Arbeitsdruck erfolgt ist. Die Lösung hat weiterhin den Vorteil, keine zusätzlichen Leitungen oder Anschlüsse zu benötigen. Insbesondere wird weder für das entsperrbare Rückschlagventil noch für die Druckentlastung eine Leckleitung benötigt. Die Entlastung erfolgt neben jener durch Verbrauch prinzipiell rückwärts in Richtung auf die Druckeinstelleinrichtung. Je nach Höhe des Unterschiedes zwischen Spitzendruck und normalem Arbeitsdruck kann es zweckmäßig sein, die Druckeinstelleinrichtung über eine Zeitrampe den niedrigeren Druck anfahren zu lassen. So wird der Flüssigkeit ausreichend Zeit zum Druckausgleich über die Drosselstelle gelassen, während eine zu plötzlich auftretende Druckdifferenz das Schließen beider ersten und zweiten Rückschlagventile bewirken könnte.

Anspruch 2 richtet sich auf einen konstanten Drosselquerschnitt.

Anspruch 3 richtet sich auf einen sich wenigstens an einer Stelle verengenden Drosselquerschnitt.

Anspruch 4 bezieht sich auf die Ausbildung des Schließkörpers als Kugel und des die Kugel umgebenden Ringspaltes als Drosselstelle.

Anspruch 5 bezieht sich auf einen zwischen Feder und Schließkörper wirkenden Stößel.

Anspruch 6 richtet sich auf einen Hilfskolben, der von der Feder belastet wird und seinerseits auf den Stößel wirkt.

Anspruch 7 richtet sich darauf, daß auch der Entsperrkolben in Kontakt mit dem Hilfskolben kommen und diesen gegen die Kraft der Feder belasten kann.

Anspruch 8 richtet sich auf eine Hubbegrenzung am Entsperrkolben, die zur Wirkung kommt, bevor der Hilfskolben durch das zweite Rückschlagventil in seine Endlage verschoben wird.

Anspruch 9 bezieht sich auf die räumliche Anordnung von Stößel und Entsperrkolben, die in einem spitzen Winkel zueinander stehen.

Anspruch 10 richtet sich auf eine konische Stirnfläche des Hilfskolbens, auf welcher Stößel und Entsperrkolben senkrecht stehen.

Anspruch 11 richtet sich auf einen hülsenförmigen Schließkörper für das erste Rückschlagventil, welcher in seinem Innern den Schließkörper des dritten Rückschlagventils führt und einen Ventilsitz dafür bildet.

Anspruch 12 bezieht sich auf die Anordnung aller drei Rückschlagventile in einem gemeinsamen, als Anschlußstück für einen Hydrospeicher dienenden Gehäuse.

Anspruch 13 bezieht sich auf die Mündung der Zu- und Ableitung in einer gemeinsamen Dämpfungskammer.

Anspruch 14 bezieht sich auf ein Rohrstück, welches die Zuleitung durch die Dämpfungskammer bis in den Bereich des Flüssigkeitsraumes des Hydrospeichers verlängert.

Anspruch 15 richtet sich auf die Ausbildung des Rohrstückes als Spannstift.

Anhand eines in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert.
1 zeigt in einer Seitenansicht einen Hydrospeicher mit einem die Vorrichtung beinhaltenden angeschweißten Gehäuse.
2 zeigt den um einige hydraulische Schaltsymbole ergänzten und um 90° gedrehten Schnitt A-B von 1 in der während des normalen Fahrbetriebs auftretenden Zustand mit geöffneten Rückschlagventilen.
3 zeigt den gleichen Schnitt, jedoch nun in dem sich während des Stand-by-Betriebs einstellenden Zustand mit geschlossenen Rückschlagventilen.
4 zeigt einen Teilschnitt gemäß der Schnittlinie D-C von 1 mit spezieller Ansicht der Dämpfungskammer.
5 zeigt in vergrößerter Darstellung die Anordnung des dritten Rückschlagventils.
Ein Hydrospeicher 1 ist mit einem Gehäuse 2 verschweißt. In dem Gehäuse 2 befinden sich ein Zulaufanschluß P sowie ein Ablaufanschluß A. An den Zulaufanschluß P ist eine von einer nicht näher definierten Druckquelle 3 kommende Druckleitung 4 angeschlossen, von der eine Leitung 5 zu einer Druckeinstelleinrichtung, z. B. einem Proportional-Druckbegrenzungsventil 6 abzweigt. An den Ablaufanschluß A ist eine zu einem nicht näher dargestellten Verbraucher 7 führende Verbraucherleitung 8 angeschlossen. Die Anschlüsse P und A sind mit Abstand voneinander von zwei im stumpfen Winkel zueinander stehenden Gehäuseflächen 9 und 10 ausgehend angeordnet und gehen in Richtung Gehäuseinneres in einen Zulaufkanal 11 und einen im spitzen Winkel dazu verlaufenden Ablaufkanal 12 über. Der Zulaufkanal 11 schneidet eine mittlere Stufe 13d einer mit jeweils abnehmenden Durchmesser von einer gegenüberliegenden Gehäusefläche 14 ausgehenden mehrfach gestuften Zulaufbohrung 13a bis 13e an. Die Stufe 13a ist mit Innengewinde 15 versehen, in welches ein topfförmiger Stopfen 16 mittels einer Dichtung 17 abgedichtet eingeschraubt wird. Der Stopfen 16 besitzt einen sein Gewinde überragenden hülsenförmigen Ansatz 18, der in der Stufe 13b zentrierend geführt ist. Der Stopfen 16 besitzt eine innere Sackbohrung 19, an deren Boden 20 sich eine pilzförmige Federführung 21 abstützt, die zur Führung einer Feder 22 dient. Die Feder 22 wirkt mit ihrem freien Ende auf einen inneren Bohrungsabsatz 23 eines hülsenförmigen Schließkörpers 24, welcher in der Sackbohrung 19 gleitbar geführt ist. Der Schließkörper 24 besitzt eine konische Sitzfläche 25, die an einer Kante der Stufe 13c einen Ventilsitz 26 findet und so ein erstes Rückschlagventil bildet (siehe insbesondere 5). Von der Stirnfläche 27 des Sitzkörpers 24 geht eine gestufte Durchgangsbohrung mit den im Durchmesser zunehmenden Stufen 28a bis 28e aus. Die Stufe 28a bildet an ihrem Übergang zur Stufe 28b einen Ventilsitz 29 für eine als Sitzkörper eines dritten Rückschlagventils dienende Kugel 30, die im Bereich der Stufe 28b einen vergleichsweise engen Ringspalt 31a als Drosselstelle bildet, der sich im Bereich der Stufe 28c zu einem etwas größeren Ringspalt 31b erweitert. Die Kugel 30 wird von einer Feder 32 in Schließrichtung belastet, die sich an einem Absatz 33 der Federführung 21 abstützt und von einem von dort ausgehenden zapfenartigen Ansatz 34 geführt wird, der gleichzeitig als Hubbegrenzung für die Kugel 30 dient. Eine Querbohrung 35 verbindet außerhalb des Hubbereiches der Kugel 30 und zumindest teilweise außerhalb des Bereichs des hülsenförmigen Ansatzes die Stufe 28c mit dem innerhalb der Stufe 13b begrenzten Ringraum 36, von welchem ein zum Hydrospeicher 1 führender Strömungskanal 37 ausgeht. Die Stufe 28a wird von einem im Durchmesser wesentlich geringeren und auf die Kugel 30 einwirkenden Stößel 38a durchdrungen, der sich außerhalb der Stufe 28a im Durchmesser vergrößert als Stößel 38b fortpflanzt, die Stufe 13d durchdringt und in der Stufe 13e gleitbar geführt ist.
Von einer in einem stumpfen Winkel zur Gehäusefläche verlaufenden Gehäusefläche 39 geht eine aus im Durchmesser jeweils abnehmenden Stufen 40a bis 40e bestehende Ablaufbohrung aus. Die Stufe 40a ist mit Innengewinde versehen, in welche ein mittels einer Dichtung 41 abgedichteter Stopfen 42 geschraubt wird, der eine in der Stufe 40b zentrierte Partie 43 besitzt und anschließend an diese Partie 43 zu einer Partie 44 unter Bildung eines Ringraumes 45 in der Stufe 40b abgesetzt ist. Die Partie 44 besitzt ausgehend von ihrer Stirnfläche eine Bohrung 46, die sich zu einer Sackbohrung 47 geringeren Durchmessers verjüngt. In der Sackbohrung 47 ist eine Schließfeder 48 geführt, die auf eine in der Bohrung 46 geführte und als Schließkörpers eines zweiten Rückschlagventils dienende Kugel 49 in Schließrichtung einwirkt. Ein Ventilsitz 50 für die Kugel 49 befindet sich in einem mit einer zentralen Durchgangsbohrung 51 versehenen Einsatzstück 52, welches durch den Stopfen 42 dicht in die Stufe 40c gepreßt wird. Querschlitze 53 ermöglichen einen Strömungsweg vom Ringraum 45 über den Ventilsitz 50 zur Durchgangsbohrung 51, die in die Stufe 40d mündet. Ein einstückig mit einem Entsperrkolben 54 ausgebildeter Stößel 54a durchdringt einen Teil der Stufe 40d und die Durchgangsbohrung 51, so daß er die Kugel 49 in Öffnungsrichtung beaufschlagen kann. Der Entsperrkolben 54 ist gleitbar in der Stufe 40e geführt und durch einen als Hubbegrenzung dienenden Sprengring 55, der am Absatz 56 zwischen den Stufen 40d und 40e anstoßen kann, im Hub begrenzt. Ein Strömungskanal 57 führt vom Ringraum 45 zum Hydrospeicher 1.
Entsperrkolben 54 und Stößel 38b reichen mit ihren freien Enden bis in eine mit Gewinde 58 versehene Bohrung 59, in welche ein topfförmiger Stopfen 60 eingeschraubt und mittels einer Dichtung 61 abgedichtet wird. Eine innere Sackbohrung 62 dient zur Führung eines Hilfskolbens 63, der von einer sich in der Sackbohrung 62 abstützenden Feder 64 beaufschlagt ist. Innerhalb des in der Bohrung 59 verbleibenden Raums 65 kann der Hilfskolben 63 mit seiner konischen Stirnfläche 66 in Kontakt mit dem Entsperrkolben 54 und dem Stößel 38b kommen. Eine axiale Bohrung 67 im Hilfskolben 63 hält diesen unter Gleichdruck. Eine Bohrung 68 verbindet den Raum 65 mit dem Zulaufkanal 11.
Wie aus 4 zu ersehen ist, ist ein Flüssigkeitsanschluß 69 des Hydrospeichers 1 direkt einer Dämpfungskammer 70 benachbart. Der Strömungskanal 57 geht unmittelbar von der Dämpfungskammer 70 aus, während der vom Zulauf kommende Strömungskanal 37 durch ein die Dämpfungskammer 70 bis in den Bereich des Flüssigkeitsanschlusses 69 hineinreichendes Röhrchen 71 verlängert ist.
Zur Erläuterung der Funktion sei ausgehend von 2 angenommen, daß die Druckquelle 3 in Betrieb sei, das Proportional-Druckbegrenzungsventil auf den Spitzendruck eingestellt sei und der Verbraucher 7 permanent Druckmittel verbrauche. Das Druckmittel wird dann von der Druckquelle 3 und die Druckleitung 4 zum Druckanschluß P strömen und von dort aus zunächst den Zulaufkanal 11 und die davon abzweigende Bohrung 68 mit dem daran angeschlossen Raum 65 bzw. der Bohrung 67 und die Sackbohrung 62 mit dem gleichen Druck beaufschlagen. Vom Zulaufkanal 11 gelangt das Druckmittel über die Stufen 13d und 13c zum Ventilsitz 26, vom welchem der Schließkörper 24 gegen die Kraft der Feder 22 abgehoben ist und dadurch einen Strömungsquerschnitt freigibt. Gleichzeitig wird auch die Kugel 30 von ihrem Ventilsitz 29 abgehoben und bis in den Bereich der Stufe 28c verschoben, so daß sich ein zweiter Strömungsweg über die Stufen 28a, 28b, 28c und die Querbohrung 35 in den Ringraum 36 ergibt, der seinerseits an den Strömungskanal 37 angeschlossen ist. Der Strömungskanal 37 mündet an sich in der Dämpfungskammer 70, ist jedoch durch ein Röhrchen 71 durch die Dämpfungskammer 70 hindurch so verlängert, daß das Druckmittel direkt in den Flüssigkeitsraum des Hydrospeichers geleitet wird. Die Weiterleitung von dort erfolgt über die Dämpfungskammer 70 und den Strömungskanal 57 in den Ringraum 45 und von dort über die Querschlitze 53 zum Ventilsitz 50. Dort würde das Druckmittel die Kugel 49 an sich in Schließrichtung beaufschlagen. Dies erfolgt jedoch nicht, da die Kugel 49 über den Stößel 54a des Entsperrkolbens 54 entsperrt wird. Der wirksame Querschnitt des Entsperrkolbens 54 ist etwas größer als die wirksame Sitzfläche der Kugel 49. Da der Druck im Raum 65 auch größer ist als der weiter stromab liegende Bereich an der Kugel 49 und außerdem noch die Feder 64 in Öffnungsrichtung auf dem Wege über den Hilfskolben 63 auf den Entsperrkolben 54 wirkt, bleibt die Kugel 49 tatsächlich entsperrt. Ebenfalls über den Hilfskolben 63 wirkt die Feder 64 auch auf den Stößel 38b, der mit seinem Ende 38a die Kugel 30 gegen den Ansatz 34 drückt und somit geöffnet hält. Nachdem das Druckmittel den Ventilsitz 50 passiert hat, gelangt es über die Durchgangsbohrung 51, die Stufe 40d und den Ablaufkanal 12 zum Ablaufanschluß A und von dort über die Verbraucherleitung 8 zum Verbraucher 7. Da alle Rückschlagventile geöffnet sind, kann das Druckmittel ungehindert zirkulieren, und die Pulsationsdämpfung durch den Hydrospeicher 1 wird nicht behindert.
Die Einstellung des Proportional-Druckbegrenzungsventils erfolgt in Abhängigkeit von bestimmten Betriebsparametern, zu denen bei Anwendung in einem Fahrzeug dessen Geschwindigkeit, insbesondere Anfahr- und Stillstandsphasen und ggf. auch der Druck im Hydrospeicher gehören. Der beim Anfahren eines Fahrzeuges benötigte Spitzendruck könnte beispielsweise 180 bar sein. Wenn man ausgehend von diesem Zustand schlagartig den Druck in der Druckleitung auf einen Druck nahe Null, z. B. einen Stand-by-Druck von 5 bar erniedrigen würde, würden alle Rückschlagventile ebenso schlagartig schließen. Dabei ist natürlich vorausgesetzt, daß das Flächenverhältnis zwischen Entsperrkolben 54 und Sitzfläche der Kugel 49 im Bereich zwischen 1,2 bis 2,0 liegt, so daß der Stand-by-Druck keinesfalls zu einer Entsperrung führen könnte. Die Schließbewegung der Kugel 49 überträgt sich im Gegenteil auf den Stößel 54a bzw. den Entsperrkolben 54 und bewegt diesen nach unten. Sofern der Druck im ablaufseitigen Bereich noch eine nennenswerte Größe hat, wird der Entsperrkolben 54 auch durch die Druckdifferenz zwischen der Stufe 40d und dem Raum 65 nach unten bewegt, bis der Sprengring 55 den Hub begrenzt. Bis dahin ist auch der Hilfskolben 63 abwärts bewegt worden, so daß anfangs nicht die Kugel 30 allein gegen die Feder 64 wirken muß. Die Schließbewegung der Kugel 30 wird dadurch in der Anfangsphase erleichtert. In der Endphase der Schließbewegung muß die Kugel 30 aber allein die notwendige Kraft aufbringen, um gegen die Kraft der Feder 64 auf ihren Ventilsitz 29 zu gelangen. Durch das plötzliche Schließen aller Rückschlagventile wäre davon auszugehen, daß der Druck im Hydrospeicher dem Spitzendruck entspricht. Wenn das System nun erneut auf hohen Druck gebracht wird, erhebt sich die Frage, bei welchem Druck die einzelnen Rückschlagventile wieder öffnen und wann im Sinne einer guten Pulsationsdämpfung eine möglichst freie Zirkulation erreichbar ist. Zweifelsohne wird der normale Betriebsdruck nicht ausreichen, um das erste und dritte Rückschlagventil zu öffnen, obwohl auf das dritte Rückschlagventil, d. h. die Kugel 30 auch die Feder 64 zusätzlich in Öffnungsrichtung wirkt. Das entsperrbare Rückschlagventil mag auf Grund des Flächenverhältnisses zu öffnen sein, wenn der Druck in der Stufe 40d entsprechend tief abgefallen ist und nicht dem Entsperrdruck im Raum 65 entgegenwirkt. Wenn die Entsperrung gelingt, kann sich der Druck im Hydrospeicher 1 über den Verbraucher 7 abbauen. Dies führt jedoch zu einer zeitlichen Verzögerung, da die Größe des Verbrauchs zeitlichen Schwankungen unterliegen kann. Außerdem könnte der Druck im Hydrospeicher durch Temperaturerhöhungen noch höher gestiegen sein, so daß das verzögerungslose Zuschalten noch weniger möglich wäre.
Nach der Erfindung wird eine direkt schlagartige Druckabsenkung vom Spitzendruck auf den Stand-by-Druck oder gar auf Null unterbunden und durch eine zweistufige Druckabsenkung ersetzt. In der ersten Absenkstufe wird der Druck über eine vorbestimmte und ggf. empirisch zu ermittelnde Zeit vom Spitzendruck auf den normalen Betriebsdruck abgesenkt. Unabhängig davon, ob das erste Rückschlagventil sofort schließt und das zweite ablaufseitige Rückschlagventil entsperrt bleibt oder nicht, wird bei einer nicht schlagartigen Druckabsenkung die Druckdifferenz an der Kugel 30 nicht groß genug sein, um sie gegen die Öffnungskraft der Feder 64 auf den Ventilsitz 29 zu bewegen. Statt dessen wird die Kugel 30 etwas im Bereich der Stufen 28c oder 28b verharren, so daß Druckmittel durch den an der Kugel 30 gebildeten Ringspalt rückwärts im Sinne eines Druckausgleichs in das nun unter einem geringeren Druck stehende System 28a, 13c, 13d, 11, P, 4 und 5 strömen kann. Dieser Druckausgleich führt schließlich dazu, daß auch im Hydrospeicher 1 sich der normale Betriebsdruck einstellt. Wenn nun der Druck schlagartig auf den Stand-by-Druck abgesenkt wird, schließen alle Rückschlagventile ebenfalls unverzüglich (siehe auch 3), jedoch bleibt nun nur der normale Betriebsdruck eingesperrt. Wenn beim erneuten Hochfahren des Druckes der Spitzendruck eingestellt wird, macht das Öffnen aller Rückschlagventile überhaupt keine Schwierigkeiten, da ein Drucküberschuß zum Öffnen vorhanden ist. Erfolgt das Hochfahren wieder auf den normalen Arbeitsdruck, wird das entsperrbare Rückschlagventil sofort entsperrt und auch die Kugel 30 wird vom Sitz gehoben, wobei die Feder 64 unterstützend wirkt. Durchfluß und Pulsationsdämpfung sind damit unverzögert gewährleistet. In diesem Zusammenhang ist es bemerkenswert, daß kleinere Durchflußströme allein durch das dritte Rückschlagventil fließen können, zumal die Kugel 30 nach einem gewissen Hub den Bereich der Stufe 28b mit einem relativ engen Ringspalt verläßt und in den Bereich der Stufe 28c mit einem deutlich vergrößerten Ringspalt gelangt. Diese Charakteristik kann dann von Bedeutung sein, wenn die Druckquelle auch auf verschiedene Förderströme einstellbar ist. Erst das Umschalten auf einen größeren Förderstrom würde dann ein Abheben des Schließkörpers 24 mit dem sich dann einstellenden großen Strömungsquerschnitt zur Folge haben. Dadurch wird verhindert, daß der Schließkörper 24 bei kleinen Durchflußströmen nur minimal öffnen würde und möglicherweise etwas instabil würde.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist es nicht notwendig, das dritte Rückschlagventil innerhalb des ersten anzuordnen. Auch eine aufgelöste Bauweise mit völlig getrennten Ventilen ist möglich. Auch die Anordnung der Rückschlagventile in einem spitzen Winkel kann abgeändert werden. Allerdings wird es dann nicht immer möglich sein, eine Feder gemeinsam auf den Entsperrkolben und den Sitzkörper des dritten Rückschlagventils wirken zu lassen. Weiterhin spielt es für den Erfindungsgedanken überhaupt keine Rolle, ob die Schließkörper als Kugel oder Kegel ausgebildet sind oder innerhalb von Schraubeinsätzen oder direkt im Gehäuse angeordnet sind. Auch die Erzeugung der Drosselstelle kann variiert werden. So könnte beispielsweise in einem kegeligen Schließkörper eine zentrale Drosselbohrung vorgesehen sein, deren Rand im Sinne eines Ventilsitzes mit einem Schließkegel oder dergleichen zusammen wirkt. Schließlich ist eine Anordnung aller Rückschlagventile in einem Anschlußblock für einen Hydrospeicher nur dann sinnvoll, wenn die Anschlüsse eng benachbart sind oder ein einzelner Anschluß eine vorgeschaltete Dämpfungskammer besitzt. Bei weit auseinander liegenden Anschlüssen wie bei einem Rohrspeicher, müßte man zu einer gewissen äußeren Verrohrung greifen.
Als Druckeinstelleinrichtung sind neben Proportional-Druckbegrenzungsventilen auch der jeweiligen Druckstufe zugeordnete und einzeln ansteuerbare Druckbegrenzungsventile möglich.

1: Hydrospeicher
2: Gehäuse
3: Druckquelle
4: Druckleitung
5: Leitung
6: Proportional-Druckbegrenzungsventil
7: Verbraucher
8: Verbraucherleitung
9: Gehäusefläche
10: Gehäusefläche
11: Zulaufkanal
12: Ablaufkanal
13a-e: Stufen der Zulaufbohrung
14: Gehäusefläche
15: Innengewinde
16: Stopfen
17: Dichtung
18: Ansatz
19: Sackbohrung
20: Boden
21: Federführung
22: Feder
23: Bohrungsabsatz
24: Schließkörper
25: Sitzfläche
26: Ventilsitz
27: Stirnfläche
28a-e: Stufen der Durchgangsbohrung
29: Ventilsitz
30: Kugel
31a-b: Ringspalt
32: Feder
33: Absatz
34: Ansatz
35: Querbohrung
36: Ringraum
37: Strömungskanal
38a-b: Stößel
39: Gehäusefläche
40a-e: Stufen der Ablaufbohrung
41: Dichtung
42: Stopfen
43: Partie
44: Partie
45: Ringraum
46: Bohrung
47: Sackbohrung
48: Schließfeder
49: Kugel
50: Ventilsitz
51: Durchgangsbohrung
52: Einsatzstück
53: Querschlitze
54: Entsperrkolben
54a: Stößel
55: Sprengring
56: Absatz
57: Strömungskanal
58: Gewinde
59: Bohrung
60: Stopfen
61: Dichtung
62: Sackbohrung
63: Hilfskolben
64: Feder
65: Raum
66: Stirnfläche
67: Bohrung
68: Bohrung
69: Flüssigkeitsanschluß
70: Dämpfungskammer
71: Röhrchen
P: Zulaufanschluß
A: Ablaufanschluß

Claims

Vorrichtung zur Druckhaltung in einem als Pulsationsdämpfer wirkenden Hydrospeicher mit Durchlaufcharakteristik in einem mit einer Druckeinstelleinrichtung auf verschiedene Druckniveaus, insbesondere auf einen Spitzendruck, einen normalen Arbeitsdruck und einen vergleichsweise niedrigen Stand-by-Druck einstellbaren Hydraulikkreis mit einem vor dem Zulaufanschluß des Hydrospeichers eingebauten und in Richtung auf diesen öffnenden ersten Rückschlagventil sowie mit einem stromab vom Ablaufanschluß des Hydrospeichers eingebauten entsperrbaren zweiten Rückschlagventil (49,50) den Ablauf aus dem Hydrospeicher selbsttätig sperrt und durch einen vom Druck stromauf vom ersten Rückschlagventil beaufschlagbaren Entsperrkolben (54) entsperrbar ist, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale: a) Dem ersten Rückschlagventil (24,25,26) ist ein weiteres drittes Rückschlagventil (29,30) gleicher Schließrichtung parallel geschaltet, dessen Schließkörper (Kugel 30) von einer Feder (64) in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird und dessen interner Strömungsweg zwischen der in Schließrichtung wirkenden Wirkfläche und der in Öffnungsrichtung wirkenden Wirkfläche eine Drosselstelle (Ringspalt 31a) enthält derart, daß der Schließkörper (Kugel 30) erst bei Überschreiten einer vorbestimmten Druckdifferenz schließt. b) Die Druckeinstelleinrichtung (Proportional-Druckbegrenzungsventil 6) wird so angesteuert, daß die direkte Druckabsenkung von einem oberhalb des normalen Arbeitsdruck liegenden Druck, insbesondere dem Spitzendruck, auf den Stand-by-Druck verhindert wird und durch eine, insbesondere zeitlich verzögerte, Zwischenabsenkung auf den normalen Arbeitsdruck solange ersetzt wird, wie der Druck im Hydrospeicher (1) höher als der normale Arbeitsdruck ist, bei dessen Erreichen dann im wesentlichen ohne Zeitverzögerung der Stand-by-Druck ansteuerbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Ringspalt 31a gebildete Drosselquerschnitt konstant ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der durch den Ringspalt 31a gebildete Drosselquerschnitt beim Hub des Schließkörpers (Kugel 30) in Schließrichtung an mindestens einer Stelle verringert.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper des paralell geschalteten dritten Rückschlagventils (29,30) eine Kugel (30) ist und die Drosselstelle als Ringspalt (31a; 31b) zwischen der Kugel (30) und einer diese mit Spiel umgebenden und führenden Bohrung (Stufe 28b; Stufe 28c) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in Öffnungsrichtung wirkende Feder (64) am Schließglied (Kugel 30) über einen im wesentlichen unter Gleichdruck stehenden Stößel (38a, 38b) angreift.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (64) auf einen ebenfalls im wesentlichen unter Gleichdruck stehenden Hilfskolben (63) wirkt, der seinerseits den Stößel (38b) betätigt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskolben (63) mit dem Entspenkolben (54) in Kontakt kommen kann, derart, daß dieser beim Schließen des entsperrbaren zweiten Rückschlagventils (49,50) den Hilfskolben (63) gegen die Kraft der Feder (64) belastet.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskolben (63) seinen Kontakt mit dem im Hub begrenzten Entspenkolben (54) verliert, bevor der Schließkörper (Kugel 30) des dritten Rückschlagventils (29,30) auf seinem Sitz aufsetzt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Stößel (38b) und Entspenkolben in (54) einem spitzen Winkel zueinander angeordnet sind und stirnseitig mit dem und entgegengesetzt zu dem Hilfskolben (63) in einen gemeinsamen Raum (65) hineinragen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stirnfläche (66) des Hilfskolbens (63) konisch ausgebildet ist, derart, daß Stößel (38b) und Entsperrkolben (54) jeweils senkrecht auf ihr stehen.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Rückschlagventil (24,25,26) einen hülsenförmigen Schließkörper (24) besitzt, der zentrisch innerhalb seiner Sitzfläche (25) eine vom Stößel (38a) mit radialem Abstand durchdrungene Durchgangsbohrung (Stufe 28a) zu einer von der Gegenseite eingebrachten Bohrung (Stufe 28b) größeren Durchmessers besitzt, in welcher der Schließkörper (Kugel 30) des dritten Rückschlagventils (29,30) beweglich angeordnet ist und im Übergangsbereich der Bohrungen (Stufen 28a und 28b) seinen Sitz findet.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle drei Rückschlagventile (24,25,26;49,50;29,30) in einem einzigen, als Anschlußstück für den Hydrospeicher (1) dienenden Gehäuse (2) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die innerhalb des Gehäuses (2) stromab vom ersten (24,25,26) und dritten (29,30) bzw. stromauf vom zweiten (49,50) Rückschlagventil verlaufenden Strömungskanäle (37, 57) in einer mit dem Flüssigkeitsraum des Hydrospeichers (1) direkt kommunizierenden Dämpfungskammer (70) münden.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf in den Flüssigkeitsraum durch ein die Dämpfungskammer (70) nahezu vollständig durchdringendes und den entsprechenden Strömungskanal (37) im Gehäuse (2) verlängerndes Rohrstück (Röhrchen 71) erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (Röhrchen 71) aus einem gerollten, geschlitzten oder verzahnten Spannstift besteht.