EP1067294A2 - Filterumleitung eines hydraulischen Systems - Google Patents

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EP1067294A2
EP1067294A2 EP00113963A EP00113963A EP1067294A2 EP 1067294 A2 EP1067294 A2 EP 1067294A2 EP 00113963 A EP00113963 A EP 00113963A EP 00113963 A EP00113963 A EP 00113963A EP 1067294 A2 EP1067294 A2 EP 1067294A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydraulic fluid
temperature
pump
consumers
filter unit
Prior art date
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Withdrawn
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EP00113963A
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English (en)
French (fr)
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EP1067294A3 (de
Inventor
Dieter Hildebrand
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ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/04—Special measures taken in connection with the properties of the fluid
    • F15B21/045—Compensating for variations in viscosity or temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/04—Special measures taken in connection with the properties of the fluid
    • F15B21/041—Removal or measurement of solid or liquid contamination, e.g. filtering

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic system for Filtering of hydraulic fluid according to the generic term of Claim 1.
  • Such systems for filtering hydraulic fluid are often used in drives which are hydraulic Have consumers as well as pumps or hydraulic controls, which, in order to ensure the function, a certain one Need purity of the hydraulic fluid.
  • a pump both a hydraulic control and the hydrostatic unit and the lubrication of the transmission takes over need in the start-up state with still cold Hydraulic fluid sufficient pressure and amount of hydraulic fluid, to supply consumers and a specific one Purity of the hydraulic fluid, which is necessary when operating the actuator at operating temperature is necessary because at this The viscosity of the hydraulic fluid is lower and is therefore a contamination of the hydraulic fluid May cause more harm to consumers.
  • DE 195 39 759 A1 discloses a hydraulic system for filtering hydraulic fluid, in which a Pump delivers hydraulic fluid to a filter, whereby this Filter is biased with a spring element. Increases due to increased viscosity of the hydraulic fluid, the flow resistance the hydraulic fluid through the filter, so the pressure in front of the filter element increases and exceeds this pressure a certain value, which by the spring element is set, the hydraulic fluid on Filter element flow past directly to consumers. This ensures that in the start-up state with cold hydraulic fluid sufficient pressure and quantity Will be available to consumers, however, if contaminated the flow resistance of the filter element Filter element increased so that even at operating temperature with lower viscosity of the hydraulic fluid the hydraulic fluid is no longer filtered.
  • the present invention is based on the object a hydraulic system for filtering hydraulic fluid to create, in which when starting with cold hydraulic fluid sufficient pressure and volume for consumers is provided and when operating at operating temperature the filtering of the hydraulic fluid is guaranteed is.
  • a pump delivers hydraulic fluid a filter unit and flows from this filter unit filtered to consumers.
  • a pressure opening is opened through which Hydraulic fluid directly from the pump to the consumers can flow.
  • the opening of the passage is marked with Helped by an element that is either its volume or its shape due to a change in temperature changed. This can be, for. B. also act as flaps, which is opened by a temperature-dependent element or be closed.
  • a solution according to the invention is created in that the filter element via a Spring force is pressed against the pressure medium supply, whereby the spring force exceeds the force that can arise by placing hydraulic fluid on a dirty filter element works.
  • a defined temperature of the hydraulic fluid in its Shape changed so that the filter element against the spring force is moved so that the pressure medium supply Hydraulic fluid can reach consumers directly.
  • the temperature-dependent element must be a very large one Apply force to overcome the spring force.
  • a valve located between the pump and the filter unit a valve, the slide of which an element that has its volume and / or shape above the Temperature changes, is moved. This changes the volume or shape of the temperature-dependent element when the pressure medium temperature drops, so that the slide the valve is moved so that pressure medium from the Pump can flow directly to consumers.
  • a temperature-dependent element which a large hysteresis between its expansion and contraction behavior has one side of the slide over such a temperature-dependent element can be connected and the other side of the slide is on a spring element support. This ensures that by heating the temperature-dependent element expands or changed its shape and the slide against the spring force shifts, as the temperature and thus contracting the temperature dependent element Spring force the slide against the change in volume or shape of the temperature-dependent element.
  • the invention ensured that when cold Hydraulic fluid and thus when starting with a cold drive the consumers, preferably a controller, and a hydrostatic unit, and components to be lubricated of a power-split transmission sufficient pressure and amount of hydraulic fluid is available and at Hydraulic fluid at operating temperature and therefore lower Viscosity hydraulic fluid always over the filter element reaches consumers and thus a required one Purity of the hydraulic fluid is not undercut.
  • the material of the filter element can be reduced to lower pressures be interpreted, since it is guaranteed that when cold the pressure element the filter element is bypassed and thus the filter element is exposed to lower pressure loads is.
  • the only figure shows a valve, which with consumers a drive as well as a pump and a filter unit communicates.
  • a temperature dependent Element 1 integrated in a slide 2 that due to falling temperature on temperature dependent Element 1 is the volume of the temperature-dependent element 1 reduced and thus the slide 2 with the help of a Spring force of the spring 3 is shifted so that a connection to the pump 6 with a connection to the consumers 5 is connected and hydraulic fluid directly from the pump can flow to consumers.
  • the surface 8 with Hydraulic fluid via the connection to the pump 7 with the Pressure of the pump and the surface 9 via the connection to Pump 4 is pressurized by the pump, rise these pressure-dependent forces on each other, so that the Slider 2 is free from these hydraulic forces.
  • the current temperature receives the hydraulic fluid from the pump can be provided be that from the connection to the pump 7 hydraulic fluid Via a throttle point directly into the pressure medium reservoir flows back and thus a permanent exchange the hydraulic fluid on the temperature-dependent element 1 takes place.
  • the valve unit consists of a good temperature-conducting Material and is arranged in the drive that the housing of the valve unit the current pressure medium temperature records, it is ensured that the temperature-dependent Element 1 always with the current pressure medium temperature is flowing around.

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Abstract

Eine Pumpe fördert Druckflüssigkeit über ein Filterelement zu den Verbrauchern. Um bei kalter Druckflüssigkeit mit entsprechend höherer Viskosität das Filterelement zu schützen und zu gewährleisten, daß den Verbrauchern ausreichend Druckflüssigkeit zur Verfügung steht, wird unterhalb einer zuvor definierten Temperatur die Druckflüssigkeit direkt von der Pumpe und oberhalb einer zuvor definierten Temperatur die Druckflüssigkeit über das Filterelement zu den Verbrauchern geleitet. Hierzu wird über ein temperaturabhängiges Element (1) eine Verbindung von der Pumpe (6) zu den Verbrauchern (5) abhängig von der Temperatur geschaffen oder verschlossen. Damit dieser Vorgang unabhängig vom Druck zwischen der Pumpe und dem Filterelement ist, wird ein Schieber (2) beidseitig mit Druck von der Pumpe beaufschlagt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches System zur Filterung von Druckflüssigkeit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Systeme zur Filterung von Druckflüssigkeit werden häufig in Antrieben eingesetzt, welche hydraulische Verbraucher sowie Pumpen oder hydraulische Steuerungen aufweisen, die, um die Funktion zu gewährleisten, eine bestimmte Reinheit der Druckflüssigkeit benötigen. Vor allem leistungsverzweigte hydrostatische Getriebe, bei welchen eine Pumpe sowohl eine hydraulische Steuerung als auch die hydrostatische Einheit und die Schmierung des Getriebes übernimmt, benötigen im Anfahrzustand bei noch kalter Druckflüssigkeit ausreichend Druck und Menge der Druckflüssigkeit, um die Verbraucher zu versorgen und eine bestimmte Reinheit der Druckflüssigkeit, welche beim Betrieb des Antriebs bei Betriebstemperatur erforderlich ist, da bei diesem Zustand die Viskosität der Druckflüssigkeit geringer ist und somit eine Verunreinigung der Druckflüssigkeit die Verbraucher stärker schädigen kann.
Die DE 195 39 759 A1 offenbart ein hydraulisches System zur Filterung von Druckflüssigkeit, bei welchem eine Pumpe Druckflüssigkeit zu einem Filter fördert, wobei dieser Filter mit einem Federelement vorgespannt ist. Steigt infolge erhöhter Viskosität der Druckflüssigkeit der Durchflußwiderstand der Druckflüssigkeit durch den Filter, so erhöht sich der Druck vor dem Filterelement und übersteigt dieser Druck einen bestimmten Wert, welcher durch das Federelement eingestellt ist, so kann die Druckflüssigkeit am Filterelement vorbei direkt zu den Verbrauchern fließen. Hierdurch wird zwar gewährleistet, daß im Anfahrzustand mit kalter Druckflüssigkeit ausreichend Druck und Menge den Verbrauchern zur Verfügung stehen, jedoch wird bei Verschmutzung des Filterelements der Durchflußwiderstand des Filterelements so erhöht, daß auch bei Betriebstemperatur mit geringerer Viskosität der Druckflüssigkeit die Druckflüssigkeit nicht mehr gefiltert wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches System zur Filterung von Druckflüssigkeit zu schaffen, bei welchem im Anfahrzustand bei kalter Druckflüssigkeit ausreichend Druck und Menge den Verbrauchern zur Verfügung gestellt wird und beim Betrieb mit Betriebstemperatur die Filterung der Druckflüssigkeit gewährleistet ist.
Die Aufgabe wird mit einem, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden, gattungsgemäßen hydraulischen System zur Filterung von Druckflüssigkeit gelöst.
Erfindungsgemäß fördert eine Pumpe Druckflüssigkeit zu einer Filtereinheit und strömt von dieser Filtereinheit gefiltert zu den Verbrauchern. Abhängig von der Temperatur der Druckflüssigkeit wird ein Durchlaß geöffnet, durch welchen Druckflüssigkeit direkt von der Pumpe zu den Verbrauchern fließen kann. Die Öffnung des Durchlasses wird mit Hilfe eines Elements veranlaßt, welches entweder sein Volumen oder seine Form infolge einer Änderung der Temperatur verändert. Hierbei kann es sich z. B. auch um Klappen handeln, welche von einem temperaturabhängigen Element geöffnet oder verschlossen werden. Eine erfindungsgemäße Lösung wird dadurch geschaffen, daß das Filterelement über eine Federkraft an die Druckmittelzuführung gepreßt wird, wobei die Federkraft die Kraft übersteigt, welche entstehen kann, indem Druckflüssigkeit auf ein verschmutztes Filterelement wirkt. Zwischen der Auflage des Filterelements und dem Filterelement befindet sich ein Element, das sich unterhalb einer definierten Temperatur der Druckflüssigkeit in seiner Form so verändert, daß das Filterelement entgegen der Federkraft so bewegt wird, daß von der Druckmittelzuführung Druckflüssigkeit direkt zu den Verbrauchern gelangen kann. Hierbei muß das temperaturabhängige Element eine sehr große Kraft aufbringen, um die Federkraft zu überwinden. In einer weiteren Ausgestaltungsform befindet sich zwischen der Pumpe und der Filtereinheit ein Ventil, dessen Schieber über ein Element, das sein Volumen und/oder seine Form über der Temperatur verändert, bewegt wird. Hierbei verändert sich das Volumen oder die Form des temperaturabhängigen Elements bei sinkender Druckmitteltemperatur, so daß der Schieber des Ventils so verschoben wird, daß Druckmittel von der Pumpe direkt zu den Verbrauchern fließen kann. Bei steigender Druckmitteltemperatur ändert sich das Volumen oder die Form des temperaturabhängigen Elements so, daß der Schieber so verschoben wird, daß der Durchlaß von der Pumpe direkt zu den Verbrauchern wieder verschlossen wird und das Druckmittel bei Betriebstemperatur des Antriebs direkt von der Pumpe über das Filterelement zu den Verbrauchern fließen muß. Somit ist gewährleistet, daß unterhalb einer definierten Temperatur Druckflüssigkeit aber das Filterelement und direkt zu den Verbrauchern fließen kann und oberhalb einer bestimmten Temperatur Druckflüssigkeit von der Pumpe nur über das Filterelement, unabhängig vom Verschmutzungsgrad des Filterelements, zu den Verbrauchern gelangen kann. Vorzugsweise werden die entgegengesetzten Flächen des Schiebers mit Druckflüssigkeit direkt von der Pumpe beaufschlagt, so daß sich die Druckkräfte, welche direkt auf die Flächen des Schiebers wirken, gegenseitig aufheben und der Schieber frei von hydraulischen Kräften ist. Somit kann das temperaturabhängige Element geringer ausgelegt werden, da es nur die Reibungskraft des Schiebers aufbringen muß. Wird ein temperaturabhängiges Element verwendet, welches eine große Hysterese zwischen seinem Ausdehn- und Zusammenziehverhalten aufweist, so kann eine Seite des Schiebers über ein solches temperaturabhängiges Element verbunden sein und die andere Seite des Schiebers sich auf einem Federelement abstützen. Hierdurch ist gewährleistet, daß durch Erwärmen des temperaturabhängigen Elements sich dieses ausdehnt oder seine Form verändert und den Schieber entgegen der Federkraft verschiebt, wobei bei Absinken der Temperatur und somit Zusammenziehen des temperaturabhängigen Elements die Federkraft den Schieber entgegen der Volumen- oder Formänderung des temperaturabhängigen Elements zurückdrückt.
Erfindungsgemäß wird gewährleistet, daß bei kalter Druckflüssigkeit und somit im Anfahrvorgang mit kaltem Antrieb den Verbrauchern, vorzugsweise einer Steuerung sowie einer hydrostatischen Einheit, und zu schmierenden Bauteilen eines leistungsverzweigten Getriebes ausreichend Druck und Menge der Druckflüssigkeit zur Verfügung steht und bei Druckflüssigkeit auf Betriebstemperatur und somit geringerer Viskosität Druckflüssigkeit immer über das Filterelement zu den Verbrauchern gelangt und somit eine geforderte Reinheit der Druckflüssigkeit nicht unterschritten wird. Das Material des Filterelements kann auf geringere Drücke ausgelegt werden, da gewährleistet ist, daß in kaltem Zustand der Druckflüssigkeit das Filterelement umgangen wird und somit das Filterelement geringere Druckbelastungen ausgesetzt ist.
Weitere Merkmale der Erfindung sind dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen.
Die einzige Figur zeigt ein Ventil, welches mit Verbrauchern eines Antriebs sowie einer Pumpe und einer Filtereinheit in Verbindung steht. Hierbei ist ein temperaturabhängiges Element 1 so in einem Schieber 2 integriert, daß infolge sinkender Temperatur am temperaturabhängigen Element 1 sich das Volumen des temperaturabhängigen Elements 1 verringert und somit der Schieber 2 mit Hilfe einer Federkraft der Feder 3 verschoben wird, so daß eine Verbindung zur Pumpe 6 mit einer Verbindung zu den Verbrauchern 5 verbunden wird und Druckflüssigkeit direkt von der Pumpe zu den Verbrauchern fließen kann. Indem die Fläche 8 mit Druckflüssigkeit über die Verbindung zur Pumpe 7 mit dem Druck der Pumpe und die Fläche 9 über die Verbindung zur Pumpe 4 mit Druck der Pumpe beaufschlagt ist, heben sich diese druckabhängigen Kräfte gegenseitig auf, so daß der Schieber 2 frei von diesen hydraulischen Kräften ist. Somit ist es möglich, die Kraft der Feder 3 und die Kraft des temperaturabhängigen Elements 1 geringer auszulegen. Erhöht sich die Temperatur am temperaturabhängigen Element 1, so dehnt sich das temperaturabhängige Element 1 aus und der Schieber 2 wird entgegen der Federkraft der Feder 3 so verschoben, daß der Fluß des Druckmittels von der Verbindung zur Pumpe 6 zur Verbindung zu den Verbrauchern 5 unterbrochen wird und somit das Druckmittel von der Pumpe nicht mehr direkt zu den Verbrauchern gelangen kann, sondern nur über das Filterelement zu den Verbrauchern geführt wird. Somit ist gewährleistet, daß, unabhängig vom Verschmutzungsgrad des Filterelements, bei Betriebstemperatur der Druckflüssigkeit die Druckflüssigkeit gefiltert wird. Damit das temperaturabhängige Element 1 immer die aktuelle Temperatur der Druckflüssigkeit von der Pumpe erhält, kann vorgesehen sein, daß von der Verbindung zur Pumpe 7 Druckflüssigkeit Über eine Drosselstelle direkt in das Druckmittelreservoir zurückfließt und somit ein permanenter Austausch der Druckflüssigkeit am temperaturabhängigen Element 1 stattindet. Besteht die Ventileinheit aus einem gut temperaturleitenden Material und ist so im Antrieb angeordnet, daß das Gehäuse der Ventileinheit die aktuelle Druckmitteltemperatur aufnimmt, so ist gewährleistet, daß das temperaturabhängige Element 1 immer mit der aktuellen Druckmitteltemperatur umströmt ist.
Bezugszeichen
1
temperaturabhängiges Element
2
Schieber
3
Feder
4
Verbindung zur Pumpe
5
Verbindung zu den Verbrauchern
6
Verbindung zur Pumpe
7
Verbindung zur Pumpe
8
Fläche
9
Fläche

Claims (7)

  1. Hydraulisches System zur Filterung von Druckflüssigkeit, bei welchem Druckflüssigkeit von einer Pumpe über eine Filtereinheit zu Verbrauchern gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß, unabhängig von einem Druckniveau vor der Filtereinheit, unterhalb eines zuvor definierten Temperaturniveaus ein Teil der Druckflüssigkeit von der Pumpe direkt zu den Verbrauchern gefördert wird und oberhalb eines bestimmten Druckniveaus die geförderte Druckflüssigkeit über die Filtereinheit zu den Verbrauchern gefördert wird.
  2. Hydraulisches System zur Filterung von Druckflüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Ventil, welches zwischen der Filtereinheit und der Pumpe angeordnet ist, über ein Element (1), dessen Volumen sich in Abhängigkeit der Temperatur ändert, ein Schieber (2) betätigt wird, über welchen entweder eine Pumpe mit einer Filtereinheit oder eine Pumpe mit Verbrauchern verbindbar ist.
  3. Hydraulisches System zur Filterung von Druckflüssigkeit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Element (1), welches sein Volumen in Abhängigkeit der Temperatur ändert, bei Erwärmung einen Schieber (2) gegen eine Federkraft verschiebt und bei sinkender Temperatur die Federkraft den Schieber (2) in Abhängigkeit der Volumenänderung des Elements (1) zurückschiebt.
  4. Hydraulisches System zur Filterung von Druckflüssigkeit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Element (1), welches bei Änderung der Temperatur sein Volumen oder seine Form ändert, mit der Druckflüssigkeit vor der Filtereinheit in Verbindung steht.
  5. Hydraulisches System zur Filterung von Druckflüssigkeit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulischen Kräfte, welche auf den Schieber (2) wirken, sich gegenseitig in ihrer Wirkung auf den Schieber (2) aufheben.
  6. Hydraulisches System zur Filterung von Druckflüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Filterelement von einem temperaturabhängigen Element (1) so bewegt werden kann, daß unterhalb einer zuvor definierten Temperatur Druckflüssigkeit von der Pumpe direkt zu den Verbrauchern gefördert wird und oberhalb einer zuvor definierten Temperatur das Filterelement diesen Durchlaß verschließt und Druckflüssigkeit von der Pumpe durch das Filterelement gefördert wird.
  7. Hydraulisches System zur Filterung von Druckflüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Druckflüssigkeit in einem hydrostatischmechanischen Leistungsverzweigungsgetriebe gefiltert wird.
EP00113963A 1999-07-09 2000-07-01 Filterumleitung eines hydraulischen Systems Withdrawn EP1067294A3 (de)

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DE19932097A DE19932097A1 (de) 1999-07-09 1999-07-09 Hydraulisches System zur Filterung von Druckflüssigkeit
DE19932097 1999-07-09

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EP1067294A2 true EP1067294A2 (de) 2001-01-10
EP1067294A3 EP1067294A3 (de) 2003-06-04

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