DE3933551A1

DE3933551A1 - Hydraulikregelkreis fuer parallel angeordnete verbraucher

Info

Publication number: DE3933551A1
Application number: DE19893933551
Authority: DE
Inventors: Robert Stumpf
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1989-10-07
Filing date: 1989-10-07
Publication date: 1991-04-11

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikregelkreis für parallel angeordnete Verbraucher, mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Ein derartiger Hydraulikregelkreis ist bereits durch die DE-OS 17 55 390 bekannt, in dem eine Servolenkeinrich tung und eine Niveauregeleinrichtung parallel geschaltet sind und von einer einzigen Hydraulikpumpe versorgt werden. Ein wesentlicher Nachteil ist, daß die Niveau regeleinrichtung und die Servolenkeinrichtung nur unter einer Ausnahmebedingung gleichzeitig versorgt werden können, bei der das Lenkrad des Fahrzeugs voll einge schlagen ist. In diesem Fall erhöht sich der Druck in der Versorgungsleitung etwas, wodurch ein entsperrbares Rückschlagventil in der Zuleitung der Niveauregelein richtung geöffnet wird, das bei dem geringeren Normal druck in der Versorgungsleitung geschlossen ist. Fällt die Hydraulikpumpe aus, bleibt der Höhenstand des Fahrzeugs erhalten, da Hydraulikflüssigkeit über ein weiteres Rückschlagventil in dem Hydraulikkreis der Niveauregeleinrichtung eingeschlossen ist und der Druck in den Stellzylindern der Hinterradachse über einen Hydraulikspeicher zumindest einige Zeit aufrechterhalten wird. Da das weitere Rückschlagventil dem Hydraulik speicher vorgelagert ist, kann dieser Speicher Druck schwankungen im Druckraum des Arbeitszylinders der Servolenkeinrichtung nicht ausgleichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Konstantdrucknetz parallel geschaltete Verbraucher mit vorrangiger und nachrangiger Versorgung über eine gemeinsame Regelpumpe gleichzeitig zu versorgen und bei Unterversorgung eine Versorgung der Verbraucher mit vorrangiger Versorgung zumindest für einen Notlauf sicherzustellen. Darüber hinaus soll eine kleine Regelpumpe und ein kleiner Hydrospeicher zu verwenden sein.

Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Patent anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Besonders vorteilhaft ist, daß das entsperrbare Rückschlagventil ständig offen ist, wenn die Versorgungsleitung mit etwa konstantem Normaldruck druckbelastet ist. Der von der Regelpumpe auf einen vorgegebenen Druck aufgeladene Hydrospeicher kann deshalb als Puffer zur Versorgung von allen parallel angeordneten Verbrauchern dienen, da es bei entsperrtem Rückschlagventil unerheblich ist, ob die Verbraucher vor oder nach dem entsperrbaren Rückschlag ventil mit der Versorgungsleitung verbunden sind. Bei einer kurzzeitigen oder beispielsweise im Störfall andauernden Unterversorgung von Verbrauchern fällt der Druck in der Versorgungsleitung ab, wodurch das ent sperrbare Rückschlagventil sperrt. Münden die Ver braucher mit vorrangiger Versorgung nach dem ent sperrbaren Rückschlagventil in die Versorgungsleitung, so werden diese Verbraucher auch bei gesperrtem Rück schlagventil von dem Hydrospeicher versorgt. Dies kann bei einem Ausfall beispielsweise der Regelpumpe dazu genutzt werden, um in einem Notlauf selbsttätig Schalt vorgänge oder Sicherungsmaßnahmen an diesen Verbrauchern mit vorrangiger Versorgung vorzunehmen. Die vor dem entsperrbaren Rückschlagventil in die Versorgungsleitung mündenden Verbraucher mit nachrangiger Versorgung sind bei gesperrtem Rückschlagventil von dem Hydrospeicher getrennt, so daß deren Versorgung nicht gesichert ist. Ist die Unterversorgung nur kurzzeitig, so öffnet das entsperrbare Rückschlagventil wieder, wenn der Druck in der Versorgungsleitung auf den Normaldruck angestiegen ist. Bei diesem Zusammenwirken des Hydrospeichers mit der Regelpumpe und dem Abkoppeln der Verbraucher mit nachrangiger Versorgung von dem Hydrospeicher, durch Sperren des Rückschlagventils bei Unterversorgung, kann der Hydrospeicher und die Regelpumpe klein dimensioniert werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel in Prinzipdarstellung,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit zwei entsperrbaren Rückschlagventilen in der Versorgungsleitung, sowie mit je einem Hydro speicher vor und nach den Rückschlagventilen und

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel mit zwei entsperrbaren Rückschlagventilen und einer Servolenkeinrichtung.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbei spiel ist ein Hydrospeicher 1 in der Versorgungsleitung 2 eines Hydraulikregelkreises angeordnet, der im Normal betrieb von einer Regelpumpe 3 mit etwa konstantem Normaldruck belastet ist. Bei dem Ausführungsbeispiel wird die Regelpumpe 3 von dem Motor eines Kraftfahrzeugs angetrieben. Ebenso kann die Regelpumpe auch von einem anderen Motor angetrieben sein. In einer kurz nach der Regelpumpe 3 mit der Versorgungsleitung 2 verbundenen Nebenrückleitung 4 ist ein Druckbegrenzungsventil 5 vorgesehen, das einen gegenüber dem Normaldruck unkon trollierten Druckanstieg in der Versorgungsleitung verhindert. Die Nebenrückleitung 4 kann wie bei dem Ausführungsbeispiel in eine Rückleitung 6 oder direkt in einen Sammelbehälter 7 münden, aus dem die Regelpumpe 3 Hydraulikflüssigkeit ansaugt. Bei dem Ausführungsbei spiel ist parallel zu dem Druckbegrenzungsventil 5 ein normalerweise geschlossenes 2/2-Schaltventil 8 in der Nebenrückleitung 4 angeordnet, das bei einem Stromaus fall wie dargestellt offen ist. Bei einem Stromausfall, bei dem die Regelpumpe 3 beispielsweise noch läuft, wird somit die von der Regelpumpe 3 geförderte Hydraulik flüssigkeit aus Sicherheitsgründen über das 2/2-Schalt ventil 8 in die Rückleitung 6 und den Sammelbehälter 7 zurückgeleitet. In dem als Konstantdrucknetz ausgelegten Hydraulikregelkreis sind Verbraucher mit vorrangiger Versorgung V(1) bis V(n) und Verbraucher mit nach rangiger Versorgung V(n+1) und V(n+2) in Parallel schaltung zwischen der Versorgungsleitung 2 und der Rückleitung 6 angeordnet. In der Versorgungsleitung 2 ist zwischen den Verbrauchern mit vorrangiger Versorgung und den Verbrauchern mit nachrangiger Versorgung ein entsperrbares Rückschlagventil 9 angeordnet, das ständig offen ist, wenn die Versorgungsleitung 2 mit etwa konstantem Normaldruck druckbelastet ist. Bei dem Ausführungsbeispiel ist zwischen den Verbrauchern V(1) ... V(n), V(n+1), V(n+2) und der Regelpumpe 3, nach der abzweigenden Nebenrückleitung 4, ein Filter 10 in der Versorgungsleitung 2 vorgesehen. Zwischen den Verbrauchern V(1) ...V(n), V(n+1), V(n+2) und dem Filter 10 ist bei dem Ausführungsbeispiel ein weiteres Rückschlagventil 11 in die Versorgungsleitung 2 einge bracht. Als Steuerdruck für das entsperrbare Rück schlagventil 9 wird bei dem Ausführungsbeispiel der Druck zwischen dem weiteren Rückschlagventil 11 und dem Filter 10 verwendet. Bei offenem entsperrbaren Rück schlagventil 9 wirkt der Hydrospeicher 1 als Puffer zur Versorgung von allen parallel angeordneten Verbrauchern V(1) ... V(n), V(n+1), V(n+2), da es bei entsperrtem Rückschlagventil 9 unerheblich ist, ob die Verbraucher V(1) ... V(n), V(n+1), V(n+2) vor oder nach dem Rückschlagventil 9 mit der Versorgungsleitung 2 ver bunden sind. Die Pufferwirkung ist allerdings für die Verbraucher wirkungsvoller, die sich näher an dem Hydrospeicher 1 befinden. Es kann deshalb sinnvoll sein, zur Versorgung mehrerer Verbraucher mit vorrangiger Versorgung den Spitzenbedarf dieser Verbraucher durch mehrere Hydrospeicher zu decken, die nah an diesen Verbrauchern angeordnet sind. Kann der Bedarf einzelner oder mehrerer Verbraucher V(1) ... V(n), V(n+1), V(n+2) nicht gedeckt werden, so fällt der Druck in der Versorgungsleitung 2 unter den Normaldruck ab. In diesem Fall sperrt das entsperrbare Rückschlagventil 9 die Versorgungsleitung 2, wodurch die vor dem entsperrbaren Rückschlagventil 9 in die Versorgungsleitung 2 mündenden Verbraucher V(n+1), V(n+2) mit nachrangiger Versor gung nicht mehr von dem Hydrospeicher 1 versorgt werden können, während die Pufferwirkung des Hydrospeichers 1 für die nach dem entsperrbaren Rückschlagventil 9 in die Versorgungsleitung 2 mündenden Verbraucher V(1) ... V(n) mit vorrangiger Versorgung zunächst erhalten bleibt. Dies kann bei einem Ausfall beispielsweise der Regel pumpe 3 dazu genutzt werden, um in einem Notlauf selbst tätig Schaltvorgänge oder Sicherungsmaßnahmen an den Verbrauchern V(1) ... V(n) mit vorrangiger Versorgung vorzunehmen. Ist die Unterversorgung durch einen kurz zeitigen Spitzenbedarf einzelner oder mehrerer Ver braucher V(1) ... V(n), V(n+1), V(n+2) entstanden, so lädt die Regelpumpe 3 bei einem nachfolgenden ge ringeren Bedarf den Hydrospeicher 1 wieder auf. Außerdem wird der Druck in der Versorgungsleitung 2 auf Normal druck gebracht, so daß das entsperrbare Rückschlagventil öffnet. Der Hydrospeicher 1 wirkt somit wieder für alle parallel geschalteten Verbraucher V(1) ... V(n), V(n+1), V(n+2) als Puffer. Tritt nachfolgend noch mals eine Unterversorgung von Verbrauchern V(1) ... V(n), V(n+1), V(n+2) auf, so werden in der gleichen Weise die Verbraucher V(n+1), V(n+2) mit nachrangiger Versorgung über das entsperrbare Rück schlagventil 9 von dem Hydrospeicher 1 getrennt, um die Versorgung der Verbraucher V(1) ... V(n) mit vorrangiger Versorgung zu verbessern. Bei entsprechender Auslegung des Hydrospeichers 1 und der Regelpumpe 3 kann die Versorgung der Verbraucher V(1) ... V(n) mit vorrangiger Versorgung mit einem kleineren Hydrospeicher und einer kleineren Regelpumpe 3 sichergestellt werden, als es für die sichere Versorgung aller Verbraucher V(1) ... V(n), V(n+1) , V(n+2) erforderlich ist. Der vor dem ent sperrbaren Rückschlagventil 9 in die Versorgungsleitung 2 mündende Verbraucher V(n+1) mit nachrangiger Ver sorgung weist eine hohe Dynamik auf. Wie durch unter brochene Linien 12 angedeutet, können mehrere derartige Verbraucher vorgesehen sein. Verbrauchern V(n+2) mit nachrangiger Versorgung, denen eine niedrigere Priorität zukommt, werden bei dem Ausführungsbeispiel über ein 2/2-Schaltventil 13 an die Versorgungsleitung 2 ange schlossen. Das F2/2-Schaltventil 13 ist ab einem zum Normaldruck kleiner oder gleichen Schwelldruck offen und bei einem gegenüber dem voreingestellten Schwelldruck kleineren Druck in der Versorgungsleitung 2 geschlossen. Mit den unterbrochenen Linien 14 ist angedeutet, daß mehrere Verbraucher V(n+2) über das Schaltventil 13 an die Versorgungsleitung 2 angeschlossen sein können. Es ist auch möglich, mehrere Verbraucher V(n+2) mit nachrangiger Versorgung über je ein dem Schaltventil 13 entsprechendes Schaltventil an die Versorgungsleitung 2 anzuschließen. Dabei können die für das Zu- und Ab schalten von Verbrauchern mit nachrangiger Versorgung und unterschiedlicher Priorität maßgebenden Schwell drücke unterschiedlich sein. Bei unterschiedlichen Schwelldrücken werden die Verbraucher mit niedriger Priorität und hohem Schwelldruck zuerst von der Ver sorgungsleitung 2 getrennt. Verbraucher mit höherer Priorität sind über Wegeventile mit geringerem Schwell druck an die Versorgungsleitung 2 angeschlossen.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind sechs Verbraucher 15, 16, 17, 18, 19, 20 parallel angeordnet. Vier Verbraucher 15, 16, 17, 18 davon sind über je ein Proportional- oder Servoventil 21, 22, 23, 24 mit der von einer nicht dargestellten Regelpumpe mit etwa konstantem Normaldruck belasteten Versorgungslei tung 2 verbunden. Anstelle von Proportional- oder Servorventilen 21, 22, 23, 24 könnten auch z. B. puls breitenmodulierte Schaltventile verwendet werden. In diesem Konstantdrucknetz sind zwei entsperrbare Rück schlagventile 9′, 9′′ angeordnet, die wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel offen sind, wenn die Versorgungs leitung 2 unter Normaldruck steht. Als Steuerdruck für die entsperrbaren Rückschlagventile 9′, 9′′ wird der Druck in der Versorgungsleitung 2 verwendet. Fällt der Druck in der Versorgungsleitung ab, so schließen die Rückschlagventile 9′, 9′′ und trennen die Verbraucher 19, 20 mit vorrangiger Versorgung von der Versorgungsleitung 2.

Durch die beiden vor den entsperrbaren Rückschlag ventilen 9′, 9′′ in der Versorgungsleitung 2 angeordneten Hydrospeicher 1′, 1′′ wird der Bedarf der Verbraucher 15, 16, 17, 18 mit nachrangiger Versorgung noch für eine gewisse Zeit gedeckt. Den beiden Verbrauchern 19, 20 mit vorrangiger Versorgung ist je ein nach dem betreffenden Rückschlagventil 9′ oder 9′′ in der Versorgungsleitung 2 angeordneter Hydrospeicher 1′′′, 1 ^IV zugeordnet, der jeweils so ausgelegt ist, daß bei kurzzeitigem Druck abfall in der Versorgungsleitung 2 der Bedarf des betreffenden Verbrauchers 19, 20 gedeckt ist bzw. bei einem Ausfall, z. B. der Regelpumpe, in einem Notlauf Schaltvorgänge beispielsweise für Sicherungsmaßnahmen ausgeführt werden können. Liegt der Normaldruck in der Versorgungsleitung 2 an, sind die Rückschlagventile 9′, 9′′ geöffnet, so daß alle Hydrospeicher 1′, 1′′, 1′′′, 1 ^IV als Puffer für die Verbraucher 15, 16, 17, 18, 19, 20 wirken.

Ein drittes Ausführungsbeispiel weist gemäß Fig. 3 eine Tandempumpe 25 mit einer Regelpumpe 3′ und einer nicht geregelten Pumpe 3′′ auf. Die nicht geregelte Pumpe 3′′ versorgt eine nur angedeutete Servolenkeinrichtung 26, während die Regelpumpe 3′ eine Versorgungsleitung 2 mit etwa konstantem Normaldruck belastet, bei dem die beiden entsperrbaren Rückschlagventile 9′, 9′′ geöffnet sind. Da die Wirkungsweise der entsperrbaren Rückschlagventile 9′, 9′′ der Wirkungsweise der Rückschlagventile 9′, 9′′ in Fig. 2 entspricht und weitere Bauelemente mit in den Fig. 1 und 2 dargestellten Teilen vergleichbar sind, werden diese Bauelemente mit gleichen Bezugzahlen oder mit gleichen Bezugzahlen und einem hochgestellten Zeichen versehen, so daß auf diese Bauteile nicht näher einzugehen ist. Bei dem Ausführungsbeispiel ist jeweils ein Druckaufnehmer 27, 27′ vor und nach dem Filter 10 an die Versorgungsleitung 2 angeschlossen. Die Temperatur des Sammelbehälters 7 erfaßt ein Temperaturaufnehmer 28. In der Rücklaufleitung 6 ist ein Kühler 29 angeordnet.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele, insbesondere nicht auf die Verwendung an einem Kraft fahrzeug eingeschränkt zu sehen. Wird der Hydraulik regelkreis jedoch an einem Kraftfahrzeug verwendet, so können Verbraucher mit vorrangiger Versorgung beispiels weise eine Servobremse oder eine Einrichtung zur Stabili sierung oder Niveauregelung des Fahrzeugs sein. Ein Verbraucher mit nachrangiger Versorgung ist beispiels weise ein hydrostatischer Lüfter. Für alle Ventile, die mittels Drucksignal Schaltfunktionen übernehmen, und für die Regelpumpe ist der geeignetste Druckabgriff kurz nach dem Filter 10. Die entsperrbaren Rückschlagventile 9, 9′, 9′′ und das Schaltventil 13 können auch als elek trisch geschaltete Ventile ausgeführt sein. Das 2/2-Schaltventil 8 wird in einer Startprozedur auf Durchlaß geschaltet, um einen Kaltstart durch Umgehung des Filters 10 zu verbessern, bis eine Mindesttemperatur erreicht ist. Die Starterleistung wird durch die Umlauf schaltung reduziert, da die Regelpumpe das Hydrauliköl nur auf Umlaufdruck bringt.

Claims

1. Hydraulikregelkreis für parallel angeordnete Verbraucher, mit einem Hydrospeicher und einem entsperrbaren Rückschlagventil in einer Versor gungsleitung, die von einer Regelpumpe mit an nähernd konstantem Normaldruck belastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das entsperrbare Rückschlagventil (9, 9′, 9′′) zwischen dem Hydro speicher (1, 1′′′, 1 ^IV) und der Regelpumpe (3, 3′) sowie zwischen wenigstens einem Verbraucher (V(1) ... (V(n), 19, 19′, 20) mit vorrangiger Versorgung und wenigstens einem Verbraucher (V(n+1), V(n+2), 15, 16, 17, 18) mit nach rangiger Versorgung angeordnet ist, wobei das Rückschlagventil (9, 9′, 9′′) bei Normaldruck in der Versorgungsleitung (2) entsperrt und bei einem gegenüber dem Normaldruck kleineren Druck in der Versorgungsleitung (2) gesperrt ist.

2. Hydraulikregelkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verbraucher (V(n+2)) mit nachrangiger Versorgung ein Schaltventil (13) vorgeschaltet ist, das ab einem Schwelldruck in der Versorgungsleitung (2) offen und bei einem gegen über dem Schwelldruck geringeren Druck in der Versorgungsleitung (2) geschlossen ist.

3. Hydraulikregelkreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwelldruck kleiner oder gleich dem Normaldruck in der Versorgungsleitung (2) ist.

4. Hydraulikregelkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem weiteren Rückschlagventil, das zwischen dem entsperrbaren Rückschlagventil und der Regelpumpe in der Versorgungsleitung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Verbrauchern (V(1), V(n), V(n+1), V(n+2), 15, 19, 19′) und der Regelpumpe (3, 3′) ein Filter (10) in der Versorgungsleitung (2) befindet und das weitere Rückschlagventil (11) zwischen den Ver brauchern (V(1)...V(n), V(n+1), V(n+2), 15, 19, 19′) und dem Filter (10) angeordnet ist.

5. Hydraulikregelkreis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruck für das ent sperrbare Rückschlagventil (9, 9′, 9′′) dem Druck in der Versorgungsleitung (2) unmittelbar nach dem Filter (10) entspricht.

6. Hydraulikregelkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Versorgung der Verbraucher mit vorrangiger Versorgung mehrere Hydrospeicher in der Versorgungsleitung angeordnet sind.

7. Hydraulikregelkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Hydro speicher (1′′′, 1 ^IV) in Parallelschaltung vorgesehen sind, von denen jeweils ein Hydrospeicher (1′′′, 1 ^IV) einer Gruppe von Verbrauchern (19, 19′, 20, 15, 16, 17, 18) mit vorrangiger und nachrangiger Versorgung zugeordnet ist und zwischen diesen Verbrauchern mit vorrangiger Versorgung (19, 19′, 20) und diesen Verbrauchern (15, 16, 17, 18) mit nachrangiger Versorgung dem betreffenden Hydrospeicher (1′′′, 1 ^IV) ein entsperrbares Rückschlagventil (9′, 9′′) in der Versorgungsleitung (2) vorgeschaltet ist.