DE2933220A1

DE2933220A1 - Hydraulisches druckspeichersystem, insbesondere fuer fahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE2933220A1
Application number: DE19792933220
Authority: DE
Inventors: Glyn Phillip Reginald Farr
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1978-08-17
Filing date: 1979-08-16
Publication date: 1980-02-28
Also published as: JPS5527593A; US4320622A; FR2433658A1; IT1122722B; IT7924974A0; FR2433658B1

Description

PATENTANWÄLTE

WUESTHOFF - ν. PECHMANN - BEHRENS - GOETZ

FKOFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFOKE THB EUKOFEAN FATENT OFFICE MANDATAIKES AGREES FREI l'OFFICE EUROFEEN DES BKEVBTS

1A-52 605

-H-

DK-ING. FKANZ VUESTHOFV DK. FHIL. FREDA VUESTHOFF (1927-1956) DIFL.-ING. GERHARD FULS (19)2-1971) DIFL₁-CHEM-DVE₁FKEIHBKm VON FECBMANN DK.-ING. DIETEK BEHKENS DIFL.-ING.; DIFL-ITIRTSCH₁-INCKUrBKT GOBTZ

D-8000 MÜNCHEN SCHWEIGERSTRASSE 2

Telefon: (089) 66 20 51

TELEGKAM Μ: FKOTECTFATENT

telex: {24070

16. August 1979

Anmelderint

Lucas Industries Limited
Great King Street
Birmingham 19, West Midlands
Großbritannien

Titel

Hydraulisches Druckspeichersystem, insbesondere für Fahrzeugbremsanlagen

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PATENTANWÄLTE

WUESTHOFF-v.PECHMANN-BEHRENS-GOETZ

PROFESSIONAL XErKESENTATIVES BBVOKB THE EUKOPEAN PATENT OFFICE MANDATAIKES AGREES PKES l'OFFICE EUROPEEN DBS BKEVBTS

llK.-iNG. FRANZ VUESTHOFP

DX. PHIL. PREDA νυΕβΤΗΟΡΡ DIPL.-ING. GEKHAKD PULS (19J2-I971) DIPL.-CHBH.DK. E. FKEIHBRK VON PECHMANN DX.-INC. DIETEK BEHRENS DIPL.-ING.; DIPL.--Wm.TJCH.-ING. RUPERT GOBTZ

IA-52 605

293322Q

D-8000 MÜNCHEN 90 SCHWEIGERSTRASSE 2 telefon: (089) 66 20 51 telegramm: protectpatent telex: j 24070

Beschreibung

Hydraulisches Druckspeichersystem, insbesondere für Fahrzeug—Bremsanlagen

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Druckspeichersystem, bei dem ein hydraulischer Druckspeicher mit unter Druck stehendem hydraulischem Fluid durch eine hydraulische Pumpe geladen wird, die hydraulisches Fluid aus einem Behälter ansaugt, und ein in einer Zuleitung zwischen der Pumpe und dem Druckspeicher angeordnetes Entlastungsventil eine Überfüllung des Druckspeichers verhindert und es ermöglicht, daß die Pumpe den Druckspeicher nachfüllt, wenn der darin gespeicherte Druck unter einen gewünschten Mindestwert absinkt. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Entlastungsventile für hydraulische Druckspeichersysteme dieser Art.

Bei einem solchen hydraulischen Druckspeichersystem legt das Entlastungsventil einen Arbeitsbereich für den Druckspeicher fest, in dem die Pumpe leerlaufen oder abgeschaltet werden kann, um eine Überhitzung des hydraulischen Fluides zu vermeiden. Im Idealfall sollte die Pumpe bei einem Maximalwert dee Druckspeicherdruckes außer Betrieb

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sein, so daß kein Fluid umgewälzt wird; bei Leerlauf würde dies für die Pumpe Drehmoment Null bedeuten. Ein solcher Idealfall ist nicht immer verwirklichbar, und es bedeutet gewöhnlich, daß die Pumpe Fluid drucklos umwälzt.

Unter dem Begriff "hydraulischer Druckspeicher" wird im Sinne der Erfindung jegliche Druckkammer verstanden, in der hydraulisches Fluid unter hohem Druck gespeichert wird. Eine solche Druckkammer kann beispielsweise die Druckkammer eines hydraulischen Federbeines sein.

Bekannte Entlastungsventile enthalten in Parallelschaltung ein Abschaltventil, das zweckmäßigerweise ein erster, von einer ersten Feder belasteter Steuerkolben ist, und ein Umleitventil, das mit Vorteil von einem zweiten Steuerkolben gebildet wird, der durch eine zweite Feder belastet ist, wobei auf beide Ventile im Druckspeicher herrschender Druck wirkt. Das Abschaltventil bestimmt einen Abschaltpunkt, bei dem es sich schließt, um eine Überfüllung des Druckspeichers zu verhindern, wenn eine von Druckspeicherdruck erzeugte Kraft die Kraft in der ersten Feder übersteigt. Nachdem sich das Abschaltventil geschlossen hat, bewegt sich das Umleitventil gegen die zweite Feder in eine Um— leitstellung, in welcher der Pumpendruck umgeleitet wird, zweckmäßigerweise zum Behälter, bis der Druck im Druckspeicher auf einen Wert entsprechend einem Einschaltpunkt abgesunken ist, bei dem die zweite Feder das Umleitventil in eine Stellung bewegt, in der Pumpendruck in den Druckspeicher nachgefüllt wird, bis der Abschaltpunkt erneut erreicht ist. Sobald die Entlastung eingetreten ist, muß das von der Pumpe kommende Fluid noch zum Behälter zurückgefördert werden, und dadurch wird am Fluid unnötige Arbeit verrichtet, besonders dann, wenn die Pumpe vom Antriebsmotor eines Fahrzeuges angetrieben wird und das Fahrzeug beispielsweise für Hochgeschwindigkeits-Dauerfahrt auf Autobahnen ausgelegt ist.

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Erfindungsgemäß hat bei einem hydraulischen Druckepeicher-Bystem der eingangs beschriebenen Gattung das Entlastungsventil ein Steuerventil und ein auf Druck ansprechendes Nebenventil, das durch Fluiddruck mit Steuerung durch das Steuerventil betätigbar ist, und weist das Steuerventil ein Ventilverschlußglied auf, das zwischen einer ersten Stellung, in der der Druckspeicher vom Nebenventil getrennt ist, so daß Pumpendruck dem Druckspeicher zugeführt wird, und einer zweiten Stellung bewegbar ist, in der Fluiddruck aus dem Druckspeicher oder von der Pumpe auf das Nebenventil wirken kann, um dieses zum Entlasten der Pumpe zu betätigen, und eine einzige Feder, die das Ventilverschlußglied in die erste Stellung vorzuspannen vermag, wobei das Ventilverschlußglied einem vom Druck im Druckspeicher oder der Pumpe abhängigen Steuerdruck ausgesetzt ist und sich abhängig davon in einem Abschaltpunkt gegen die Vorspannkraft der Feder aus der ersten in die zweite Stellung bewegen kann, und wobei diese Vorspannkraft allein einen Einschaltpunkt bestimmt, der bei einem Druckspeicherdruck liegt, der kleiner als der Druck im Druckspeicher in einem Abschaltpunkt ist, und bei dem sich das Ventilverschlußglied aus der zweiten Stellung in die erste Stellung bewegen kann.

Vorzugsweise sind das Steuerventil und das Nebenventil gleichachsig angeordnet und arbeiten sie in einer einzigen Bohrung.

Der Aufbau ist daher verhältnismäßig einfach und raumsparend, und die beweglichen Teile lassen sich gleichachsig anordnen, um ein zuverlässiges Arbeiten des Entlastungsventils sicherzustellen.

Vorzugsweise ist in der Verbindungsleitung zwischen dem Steuerventil und dem Nebenventil eine Drosselöffnung angeordnet, so daß das Signal zum Entlasten oder Herabsetzen des Pumpendruckes auf atmosphärischen Druck im Abschaltpunkt

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gegeben wird, bevor sich der Pumpendruck verringert, weil Zeit vergeht, bis der zum Betätigen des NebenventilB notwendige Druck aufgebaut werden kann. In ähnlicher Weise erzeugt die Drosseleffnung eine seitliche Verengerung BwiBchen dem Eineohaltpunkt zum Nachfüllen des Druckspeicher β und dem Zeitpunkt, in dem das Hebenventil betätigt wird, damit die Pumpe den Druckspeicher nachfüllen kann.

Vorzugsweise spannt die einzige Feder das Ventilverschlußglied in die erste Stellung gegen den Steuerdruck vor, der in einer Steuerkammer herrscht, in welche Fluid durch ein erstes Einweg-Ventil hinduroh eingepumpt wird, und ist BWiBchen dem Einlaß des ersten Einweg-Ventils und einer mit dem Behälter verbundenen Ablaßöffnung ein zweites Einweg-Ventil angeordnet, das vom Nebenventil im Abachaltpunkt geöffnet wird, so daß das von der Pumpe geförderte Fluid in den Behälter direkt eurüokgeleitet wird.

Im Absohaltpunkt wird von der Pumpe einfach Fluid bei geringem Druck in den Behälter gefördert und aus ihm angesaugt.

Die Pumpe kann vom Entlastungsventil getrennt und mit ihm über eine AuBenaneohlufileitung verbunden sein. Alternativ können die Pumpe und das Entlastungsventil zusammen in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Bei einem solchen Aufbau können das erste und das zweite Einweg-Ventil auch als Ablaß- bzw. Einlaßventil für die Pumpe dienen. Dies hat den Vorteil der Kostensenkung und einer weiteren Verringerung der in der Zeit zwischen den Ab- und Einschaltpunkten am Fluid verrichteten Arbeit, weil die Pumpe ausgeschaltet wird, wenn das Nebenventil das zweite Einweg-Ventil öffnet| folglich wird kein Fluid mehr umgewälzt. Statt dessen wird Über einen sehr kurzen Kanal, in dem nur das zweite Einweg-Ventil angeordnet iet, ein kleines Fluldvolumen abwechselnd in die Pumpkammer angesaugt und aus ihr ausgestoßen·

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Ee ist zweckmäßig, wenn das Ventilverschlußglied einen Bundkolben aufweist, der in einer Bohrung im Gehäuse arbeitet, an einem Ende von der Feder belastet wird und mit axialem Zwieohenabstand angeordnete Bunde aufweist, welche die Verbindung zwischen der Pumpe, dem Nebenventil und dem Druckspeicher steuern.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer kombinierten Entlastungsventil-Pump en-Baugrupp e,

Fig. 2 eine Endansicht derselben Baugruppe,

Fig. 3 den Schnitt 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 den Schnitt 4-4 in Fig. 1,

Fig. 5 den Schnitt 5-5 in Fig. 3 und

Fig. 6 einen Fig. 4 ähnlichen Schnitt durch ein Entlastungsventil zur Verwendung mit einer getrennten Pumpe.

Bei der in Fig. 1 bis 5 dargestellten kombinierten Entlastungsventil-Pumpen-Baugruppe sind eine Pumpe 1, ein Steuerventil 2 und ein auf Druck ansprechendes Nebenventil 3 in einem gemeinsamen Gehäuse 4 angeordnet.

Die Pumpe 1 weist einen Tauchkolben 5 auf, der in einer Bohrung 6 im Gehäuse 4 gegen die Last in einer Feder 7 durch eine exzentrische Steuerkurve 8 hin- und herbewegbar ist, die an einer Querwelle 9 angeordnet ist, welche zweckmäßigerweise durch den Antriebsmotor des Fahrzeuges angetrieben wird.

Das Steuerventil 2 hat ein beim gezeigten Beispiel als Bundkolben ausgebildetes VentilVerschlußglied 10, das in einer zur Bohrung 6 parallelen Bohrung 11 in einem

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Verschlußteil 12 arbeitet, mit dem das offene Ende einer Blindbohrung 13 im Gehäuse 4 verschlossen ist. Das Ventilverschlußglied 10 hat einen ersten Bund 14 von beträchtlicher Läng·, der am äußeren Ende des Ventilverschluß- gliedes 10 endet, und im Abstand davon einen zweiten Bund 1* Ber Bund 15 ist an der Innenseite einer Drosselöffnung 16 in der Wand des Versohlußteils 12 angeordnet, wenn das Ventilverschlußglied 10 durch eine einzige Feder 17 in eine erste Stellung vorgespannt ist, in der es mit dem äußeren Ende des Verechlußteils 12 ungefähr fluchtet. Sie Feder wirkt mit ihrem inneren Ende über ein außen becherförmiges Abstützglied 18 auf das VentilVerschlußglied 10 und stützt sich an ihrem äußeren Ende an einer abgedichteten Endkappe 19 ab.

Sie Bohrung 13 ist gestuft. In einem Abschnitt von größerer Querschnittsfläche der Bohrung 13 sind zwei federbelastete Einweg-Ventile 20 und 21 hintereinander angeordnet, die in entsprechenden Richtungen öffnen und schließen, und das auf Druck ansprechende Nebenventil 3 weist einen Kolben auf, der im inneren Endabschnitt von kleinerer Querschnittsfläche der Bohrung 13 arbeitet und durch eine Feder 36 an einen Anschlag im Gehäuse 4 angepreßt wird.

Zwischen dem Verschlußteil 12 und der Wand der Bohrung 13 ist eine Kammer 23 gebildet, in welche die Drosselöffnung 16 mündet und die über Längs- und Querkanäle 24 und 25 an den dem geschlossenen Ende der Bohrung 13 benachbarten Bohrungsabschnitt angeschlossen ist, so daß der Kolben 22 an diesem Ende dem in der Kammer 23 herrschenden Druck ausgesetzt ist.

Zwischen dem Einweg-Ventil 20 und dem Verschlußteil 12 ist eine Steuerkammer 26 gebildet, die über eine Auslaß-Öffnung 27 an einen Druckspeicher anschließbar ist. Der in der Kammer 26 herrschende Druck wirkt auf das innere Ende des Ventilverschlußgliedes 10.

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An dem der Steuerkurve 6 entgegengesetzten Ende der Bohrung 6 ist eine Pumpenkammer 28 über einen Kanal 30 mit einem Baum 29 zwiechen den beiden Einweg-Ventilen 20 und 21 verbunden.

Die Bohrung 13 ist zwischen dem Kolben 22 und dem Einweg-Ventil 21 von einer Ablaßöffnung 31 durchsetzt, die an einen Behälter für hydraulisches Fluid abschließbar 1st und mit dem Innenraum der Endkappe 19 über einen Innenkanal 32 verbunden ist.

In der gezeichneten normalen, drucklosen Buhestellung sind beide Einweg-Ventile 20 und 21 geschlossen und nimmt das VentilVerschlußglied 10 seine erste Stellung ein, in der der Bund 15 die Steuerkammer 26 von der Droseelöffnung trennt. In dieser Stellung ist die Kammer 23 über einen Kanal 34 im Verschlußteil 12 mit dem Innenraum der Endkappe 19 verbunden, so daß in ihr atmosphärischer Behälterdruck herrscht.

Beim Betätigen der Pumpe 1 wird unter der Wirkung der last in der Feder 7 durch den Ansaughub des Tauchkolbens 5 Fluid aus dem Behälter über das Einweg-Ventil 21, die Kammer bzw. den Baum 29 und den Kanal 30 in die Bohrung angesaugt, wobei das Einweg-Ventil 20 geschlossen bleibt. Mit dem durch die Steuerkurve 6 betätigten Druckhub des Tauchkolbens 5 wird Fluid durch den Kanal 30 zurück, durch das Einweg-Ventil 20 hindurch und über die Steuerkammer in den Druckspeicher gepumpt.

Der Druck im Druckspeicher steigt an, bis der gleichgroße Druck in der Steuerkammer 26, der auf das innere Ende des Ventilverschlußgliedes 10 wirkt, in einem Abschaltpunkt bei etwa 70,31 kp/cm ausreioht, um das Ventilverschlußglied 10 gegen die Last in der Feder 17 axial zu bewegen. Durch diese Bewegung wird der Kanal 34 geschlossen, um die Kammer 23 vom Behälter zu trennen.

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Wenn der Druck im Druckspeicher weiter ansteigt, bewegt eich das Ventilverechlußglied 10 gegen die Last in der Feder 17 weiter in derselben Sichtung, bis ein Druck von beispielsweise etwa 95 kp/cm² erreicht ist_f der durch die Steifigkeit und die Vorspannung der Feder 17 im voraus festgelegt ist. Zu diesem Zeitpunkt gibt der Bund 15 die DroBselöffnung 16 frei, über die nun das geschlossene Ende der Bohrung 13 mit der Steuerkammer 26 verbunden wird. Der Kolben 22 wird somit dem Druck im Druckspeicher ausgesetzt, der ihn in der Bohrung 13 vorechiebt, und ein Zapfen 35 am vorderen Ende des Kolbens 22 öffnet das Einweg-Ventil 21. Dies entlastet die Pumpe 1, die danach einfach Fluid aus dem Behälter ansaugt und in ihn zurückfördert, wobei sie nur durch die als ihre Rückstellfeder wirkende Feder 7 belastet wird.

Wegen der Wirkung der Drosselöffnung 16 auf die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 22 des Nebenventils 3 ist es möglich, daß die Pumpe 1 mehrere Druckhübe aueführt, bevor der Kolben 22 das Einweg-Ventil 21 öffnen kann.

Wenn bei Leistungsabgabe der Druck zum Druckspeicher verringert wird, wird das VentilVerschlußglied 10 durch die Feder 17 allmählich zu den Einweg-Ventilen 20 und 21 hin bewegt und nach einer kleinen Wegstrecke verschließt der Bund 15 die Drosselöffnung 16, um die Steuerkammer 26 vom geschlossenen Ende der Bohrung 13 zu trennen. Fluid ist dann in der Kammer 23 und im Längskanal 24 eingeschlossen, um ein Rückkehren des Kolbens 22 in seine Ausgangsstellung zu verhindern, bis ein Einschaltdruck erreicht ist, wenn das Ventilverschlußglied 10 in seine Ausgangsstellung zurückgekehrt ist, in welcher die Kammer 23 über den Baum zwischen den beiden Bunden 14 und 15 und über den Kanal 34 erneut mit dem Behälter verbunden ist. Der Kolben 22 wird dann durch die Feder 36 in seine Ausgangsstellung zurückgetrieben, und das Einweg-Ventil 21 schließt.

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Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ist die eingebaute Pumpe 1 weggelassen. Hit dem kreißringförmigen Pumpenraum 29 in der Bohrung 13 zwischen den beiden Einweg-Ventilen 20 und 21 ist über eine Außenanechlußleitung eine getrennte Pumpe verbunden. Aufbau und Arbeitsweise des in Fig. 6 dargestellten Entlastungsventils sind im übrigen die gleichen wie bei dem in die Baugruppe gemäß Fig. 1 bis 5 eingegliederten. Einander entsprechende Bauteile Bind folglich mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

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Leerseite

Claims

DK.' ING. FRANZ VUESTHOFF PATENTANWÄLTE pjt pHIL PKEDA WUesthoff (1927-19J6) WUESTHOFF-v. PECHMANN -BEHRENS-GOETZ dipl-ing. gerhard puls (.952-1971) DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PECHMANN PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE DR.-ING. DIETER BEHRENS MANDATAIXES AGKtts PRES l'OFFICE EUROPEEN DES BREVETS DJPL.-INC; DIPL1-1TIRTSCH1-INCKUPEKTGOETz O Q ^ 17I ft D-8000 MÜNCHEN 1A-52 605 /CJoJZaU schweigerstrasse2 ■—·~—~——— telefon: (089) 66 20 ji telegramm: protectpatent telex: 524070 Patentansprüche

1. Hydraulisches Druckspeichersystem, insbesondere für Fahrzeug-Bremsanlagen, bei dem ein hydraulischer Druckspeicher mit unter Druck stehendem hydraulischem Fluid durch eine hydraulische Pumpe geladen wird, die hydraulisches Fluid aus einem Behälter ansaugt, und ein in einer Zuleitung zwischen der Pumpe und dem Druckspeicher angeordnetes Entlastungsventil eine Überfüllung des Druckspeichers verhindert und es ermöglicht, daß die Pumpe den Druckspeicher nachfüllt, wenn der darin gespeicherte Druck unter einen gewünschten Mindestwert absinkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil ein Steuerventil (2) und ein auf Druck ansprechendes Nebenventil (3) hat, das durch Fluiddruck mit Steuerung durch das Steuerventil (2) betätigbar ist, und daß das Steuerventil (2) ein Ventilverschlußglied (10) aufweist, das zwischen einer ersten Stellung, in der der Druckspeicher vom Nebenventil (3) getrennt ist, so daß Pumpendruck dem Druckspeicher zugeführt wird, und einer zweiten Stellung bewegbar ist, in der Fluiddruck aus dem Druckspeicher oder von der Pumpe (1) auf das Nebenventil (3) wirken kann, um dieses zum Entlasten der Pumpe (1) zu betätigen, und eine einzige Feder (17), die das Ventilverschlußglied (10) in die erste Stellung vorzuspannen vermag, wobei das Ventilverschlußglied (10) einem vom Druck im Druckspeicher oder der Pumpe (1) abhängigen Steuerdruck ausgesetzt ist und sich abhängig davon in einem Abschaltpunkt gegen die Vorspannkraft der Feder (17)

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ORIGINAL INSPECTED

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aus der ersten in die zweite Stellung bewegen kann, und wobei diese Vorspannkraft allein einen Einschaltpunkt bestimmt, der bei einem Druckspeieherdruck liegt, der kleiner als der Druck im Druckspeicher in einem Abschaltpunkt ist, und bei dem sich das Ventilverschlußglied (10) aus der zweiten Stellung in die erste Stellung bewegen kann.

2. DruckspeieherByβtem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Steuerventil (2) und das Nebenventil (3) gleichachsig angeordnet sind und in einer einzigen Bohrung (13) arbeiten.

3. Druckspeiehersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung zwischen dem Steuerventil (2) und dem Nebenventil (3) eine Drosselöffnung (16) angeordnet ist.

4. Druckspeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die einzige Feder (17) das Ventilverschlußglied (10) in die erste Stellung gegen den Steuerdruck vorspannt, der in einer Steuerkammer (26) herrscht, in welche Fluid durch ein erstes Einweg-Ventil (20) hindurch eingepumpt wird, und daß zwischen dem Einlaß des ersten Einweg-Ventils (20) und einer mit dem Behälter verbundenen Ablaßöffnung (31) ein zweites Einweg-Ventil (21) angeordnet ist, das vom Nebenventil (3) im Abschaltpunkt geöffnet wird, so daß das von der Pumpe (1) geförderte Fluid in den Behälter direkt zurückgeleitet wird.

5. Druckspeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (1) mit dem Entlastungsventil zusammen in einem gemeinsamen Gehäuse (4) angeordnet ist.

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6. DruckBpeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe vom Entlastungsventil getrennt und mit ihm über eine Außenanschlußleitung verbunden ist.

7. Druckspeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennz eichnet _t daß das Ventil— verschlußglied (10) einen Bundkolben aufweist, der in einer Bohrung (11) im Gehäuse (4) arbeitet, an einem Ende von der Feder (17) belastet wird und mit axialem Zwischenabstand angeordnete Bunde (14,15) aufweist, welche die Verbindung zwischen der Pumpe (1), dem Nebenventil (3) und dem Druckspeicher steuern.

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