EP2157318A2 - Hydraulikversorgungseinheit - Google Patents

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EP2157318A2
EP2157318A2 EP09165363A EP09165363A EP2157318A2 EP 2157318 A2 EP2157318 A2 EP 2157318A2 EP 09165363 A EP09165363 A EP 09165363A EP 09165363 A EP09165363 A EP 09165363A EP 2157318 A2 EP2157318 A2 EP 2157318A2
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EP
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pressure
supply unit
fluid
valve
unit according
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EP09165363A
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Thomas Busold
Sven Reinbold
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ZF Friedrichshafen AG
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ZF Friedrichshafen AG
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic supply unit, as it can be used in particular in a vehicle to supply a hydraulic consumer having at least one consumption area, with pressurized fluid.
  • Such a system area is formed for example by a gas spring torsional vibration damper arrangement, which is arranged in a drive train of a vehicle and counteracts the occurrence of torsional vibrations in the drive train.
  • gas spring Torsionsschwingungsdämpferan shallen generally with a compressible fluid, so for example air, filled gas spring units, which are loaded in relative rotation between a primary side and a secondary side.
  • a compressible fluid so for example air, filled gas spring units, which are loaded in relative rotation between a primary side and a secondary side.
  • the train or shear load of a drive train then by appropriate displacement or promotion of an incompressible fluid such.
  • a hydraulic supply unit for supplying a hydraulic consumer with at least one consumable area with pressurized fluid, comprising a pressurized fluid source for providing pressurized fluid and a supply valve arrangement for selectively supplying pressurized fluid to at least one consumable area, wherein the pressurized fluid source and the supply valve arrangement are combined to form a structural unit are.
  • the elementary system areas namely the pressure fluid source on the one hand and the supply valve arrangement on the other hand, are combined to form a structural unit.
  • these very closely interacting system areas are also very close to each other and thus the transmission paths and resulting pressure losses or leaks can be kept very low.
  • the combination of these essential system areas to form a unit further makes it possible to accommodate this compact formable unit with comparatively great freedom in a vehicle.
  • the structural unit comprises a plurality of housing elements, on and / or in which components of the pressure fluid source and the supply valve arrangement are provided.
  • the source of pressurized fluid may include a pressurized fluid pump drivable by a drive motor and a pressurized fluid reservoir.
  • a pressurized fluid reservoir ensures that even spontaneous pressurized fluid requirements can be met without having to start up the generally relatively long delay pressurized fluid pump.
  • the pressure fluid pump may be designed as a planetary rotor pump.
  • the pressure fluid reservoir comprises a substantially cylindrical storage housing with a displaceable pressure fluid separating a compressible storage fluid separating piston, which is proposed according to a particularly advantageous embodiment variant that a ratio between a maximum stroke of the separating piston and an inner transverse dimension of the storage enclosure at least 1 amounts to.
  • a ratio between a maximum stroke of the separating piston and an inner transverse dimension of the storage enclosure at least 1 amounts to.
  • the supply valve arrangement in association with each optionally be supplied with pressurized fluid consumption by a fluid control pressure to be adjusted main control valve for establishing and interrupting the connection between a main pressure line and a consumption area and a standing under the control of a control device pilot valve Applying the fluid control pressure to a respective associated main control valve comprises.
  • a pressure reducer be provided for feeding a pilot valve with an inlet pressure below the fluid pressure in the main pressure line ,
  • Each main control valve may include a main control valve spool having two valve closure regions, and it may be further provided that all main control valve spools are slidably received in a common main control valve housing member.
  • each main control valve spool is slidably received in a valve spool opening formed in the main control valve housing member and provided with at least one circumferential groove in an outer peripheral area.
  • each pilot valve comprises a pilot valve slide with two valve closure regions, wherein all pilot valve slide can be slidably received in a common pilot valve housing element.
  • the pressure reducer may include a pressure reducing valve spool having a valve closure portion.
  • the pressure reducing valve spool is slidably received in the pilot valve housing.
  • the pressure fluid pump is provided substantially in a main housing element, wherein it is preferably further provided that the pressure fluid reservoir is supported on the main housing element.
  • the main control valve housing member and the pilot valve housing member are preferably supported on the main housing member.
  • the present invention further relates to a hydraulic system comprising a hydraulic consumer to be supplied with pressurized fluid having at least one consumption area and a hydraulic supply unit according to the invention.
  • Such a hydraulic consumer for example, have two consumption ranges. This can be z. B. be the case when the hydraulic consumer comprises a pressure fluid torsional vibration damper assembly.
  • a hydraulic supply unit 10 can be seen, which can be used in a vehicle to supply pressurized, substantially incompressible fluid, for example oil, to a hydraulic consumer.
  • a hydraulic consumer may, for example, be a gas-spring torsional vibration damper arrangement which, with its system areas for providing damping functionality both in the direction of pull and in the direction of thrust, provides two consumption areas.
  • the inventively constructed hydraulic supply unit 10 is basically constructed as a structural unit, so that this unit can be easily integrated into a vehicle.
  • this hydraulic supply unit comprises a main housing element 12, which may be constructed, for example, of metal and approximately cube-like and in which essentially a pressure fluid pump 14, which will be explained in more detail below, may be provided at a pressure fluid source generally designated 16.
  • the pressurized fluid source 16 further includes a pressure accumulator 18 carried on the main housing member 12.
  • the hydraulic supply unit 10 according to the invention comprises a pilot control valve housing element 10 and a main control valve housing element 22 which are to be fixed to two mutually orthogonal faces of the main housing member 12 with interposition of respective plate-like sealing elements 24 by screw or the like.
  • a drive motor 28 is provided for driving the pressure fluid pump 14 at this.
  • the hydraulic supply unit 10 comprises a fluid container 30, which is connected via a line 32 in connection with a side housing element 34, via which the pressure fluid pump 14 receives fluid and then discharges under pressure, in particular in the direction of pressure accumulator 18.
  • the volume of the fluid container can be designed so that, even taking into account the delivery capacity of the pressure fluid pump 14, the maximum absorption volume of a hydraulic consumer of fluid can be kept ready.
  • the maximum fill level should be about 80 to 90% of the height of the fluid container 30. The remaining free space is used for the separation of air bubbles. If from pressurized fluid consuming system areas fluid is fed back, which may be in the form of leakage flows, return lines below the lowest fluid level should open into the fluid container 30 to avoid the entrainment of air when flowing in fluid.
  • the fluid container 30 may be provided with a filling screen and a vent.
  • the main housing element 12 further comprises an electrical connection region 15, via which the pressure fluid pump 14 can be connected to a drive device.
  • the fluid container 30 lies above the main housing element 12 and thus also above the pressure fluid pump 14 received substantially therein, so that this fluid flows out of the housing Fluid container 30 does not have to suck, but under gravity utilization of the fluid from the fluid container 30 in the direction of the side housing member 34 and can flow over this to the pressure fluid pump 14.
  • the fluid reservoir 30 may be the only reservoir for the supply of pressurized fluid.
  • this fluid container 30 can be replaced by a reservoir provided, for example, by a transmission sump, or to be supplied with fluid from this via a further pump, for example the transmission oil pump, which in turn can then be delivered in the direction of the pressure fluid pump 14.
  • the Fig. 5 shows in a circuit diagram-like representation of the structure of the hydraulic supply unit 10 according to the invention with the pressure fluid pump 14 and this driving drive motor 28.
  • This can be designed as a permanently excited DC breast motor whose speed can be adjusted by varying the voltage applied thereto or medium voltage.
  • a brushless permanent magnet motor is conceivable, which is electrically commutated.
  • the commutation and detection of the rotational position of the rotor thereof can be done electronically by block commutation with Hall sensors, by sensorless block commutation or by sinusoidal commutation.
  • the drive motor 28 Since the pressure accumulator 18 is provided in the hydraulic supply system according to the invention, the drive motor 28 therefore only needs to be operated for a relatively short time in order to charge the pressure accumulator 18 in case of need, the drive motor 28 can in principle be slightly undersized, so that it can also be operated briefly with overload , which makes the assembly of the invention easier and cheaper.
  • the pressure fluid pump 14 Via a suction filter 36 with, for example, parallel-connected check valve 38, the pressure fluid pump 14 receives fluid from a reservoir 40, for example, as already explained above Fluid tank 30 or a transmission oil sump or the like.
  • the pressure fluid pump 14, for example, via the flow channels formed in the main housing member 12 from the pressure fluid in the direction of a main pressure line 42, with which also the pressure accumulator 18 and a pressure sensor 44 is in communication.
  • a non-return valve 46 is assigned to the output side thereof.
  • a pressure relief valve 48 ensures that when the pressure in the main pressure line 42 has reached a predetermined operating pressure, with continued operation of the pressure fluid pump 14, an excessive pressure increase can not take place, but still promoted, but basically no longer needed fluid back to the reservoir 40th can flow back.
  • the pressure sensor 44 may be a combined pressure / temperature sensor, the measuring range should not be too large to obtain a high resolution for targeted control of the drive motor 28 by a drive device.
  • a pressure filter may be provided on the output side of the pressure fluid pump 14, as described with reference to FIG Fig. 1 and 4 recognizable pressure filter 52 is illustrated. Also, this pressure filter 52 may be arranged in corresponding flow spaces of the main housing member 12. In this pressure filter 52, a bypass valve may be integrated or be connected in parallel thereto, in order to avoid, in particular due to high toughness at low temperature resulting pressure differences in the range of this pressure filter.
  • a hydraulic load 50 for example, the previously mentioned gas spring Torsionsschwingungsdämpferan extract with its two consumption areas 54, 56, to supply the principle with pressurized fluid are.
  • Each of these two consumption areas 54, 56 is assigned to a pilot control valve 58 or 60, for example, which is to be actuated electromagnetically by a drive device, and to a main control valve 62 or 64.
  • Each of the main control valves 62, 64 receives a fluid control pressure from the associated pilot valve 58, 50.
  • the fluid pressure prevailing in the main pressure line 42 is then possibly applied in a reduced manner to the associated consumption area 54, 56.
  • a pressure reducer 66 is provided via which fluid is branched from the main pressure line 42 and at a substantially constant and under pressure in the Main pressure line 42 lying fluid pressure to the pilot valves 58, 60 is performed.
  • this inlet pressure should preferably be below a level below the lower threshold pressure of the main pressure line 42, reaching it after appropriate sensing by the pressure sensor 44 to energize the drive motor 28 and thus to increase the fluid pressure in the main pressure line 42 until reaching the normal operating pressure , d. H. an upper pressure threshold leads.
  • the control of the two pilot valves 58, 60 takes place with the already mentioned control device by utilizing the example of position sensors detected relative positioning of a primary side and a secondary side of a gas spring Torsionsschwingungsdämpferan für or the like. If a fluid control pressure is to be applied to the main control valves 62, 64, the pilot valves 58, 60 are energized. In the non-energized state, a line leading to the main control valves 62 and 64, respectively, is in communication with the reservoir 40, while when energized, the input pressure provided via the pressure reducer 64 is forwarded, if necessary, in a reduced form and leads to a corresponding adjustment of the main control valves 62, 64.
  • Fig. 6 to 9 show an example of an embodiment of a pressure fluid pump 14, here in the form of a planetary rotor pump. It should be noted here that other configurations, for example as a vane pump or the like, can be selected.
  • the planetary rotor pump or pressure fluid pump 14 comprises a shaft 68 mounted in the main housing element 12 by a bearing 66, for example a permeable sliding bearing, which is mounted in its free end region via a further slide bearing 70 in a housing cover 72.
  • a bearing 66 for example a permeable sliding bearing
  • a fluid-tight completion of the shaft 68 with respect to the main housing member 12 is achieved.
  • a fluid-tight seal between the main housing member 12 and the housing cover 73 is achieved by a sealing ring 78.
  • a drive shaft 80 of the drive motor 28 may be coupled to the shaft 68 for rotation by positive locking engagement when the drive motor 28 is secured to the main housing member 12 by, for example, bolting.
  • a rotor or sun gear 82 is rotatably supported on the shaft 68, for example, by a spline toothing, so that this sun gear 82 rotates with the shaft 68 about the axis of rotation A1.
  • a housing recess 84 which is basically circular, the central axis A2 is offset to the axis A1, however, is a ring gear 86th rotatably received.
  • a plurality of substantially cylinder-shaped planetary gears 88 is a plurality of substantially cylinder-shaped planetary gears 88.
  • the eccentric arrangement of the two shafts A1 and A2 produces a circumferential rotation 90 in rotation, which via a formed on an end face of the recess 84 kidney-shaped inlet opening 92nd during rotation of the sun gear 82 absorbs fluid and then emits it during rotation via an outlet opening 94.
  • kidney-shaped openings 92, 94 which are provided in the region of the bottom of the recess 84, corresponding blind openings in the housing cover 72 are opposite, to load the different wheels 82, 86 and 88 on both axial sides substantially equal.
  • the various wheels 82, 86, 88 of the pressure fluid pump 14 may be constructed of sintered steel, for example, while the main housing member 12 may be constructed of, for example, aluminum or to avoid thermally induced change in the gap dimension also made of steel.
  • pilot valves 58, 60 arranged in the pilot valve housing element 20 and also the pressure reducer 66 will be described.
  • Fig. 10 a sectional view of the pilot valve housing member 20 in the region of the pressure reducer 66 and also of the pressure sensor 44.
  • line section 96 of the pressure sensor 44 is in communication with the main pressure line 42nd
  • the pressure reducer 66 includes a pressure reducing valve spool 98, which in an associated opening 100 in the pilot valve housing element 20th slidably received. By a closing element 102 is supported on a biasing spring 104 of the pressure reducing valve 98 in a in the Fig. 10 biased illustrated end position.
  • the pressure reducing valve spool 98 has a cylinder-like valve closure region 106, which produces a more or less strong connection between two conduit regions 108, 110, depending on the axial positioning of the pressure-reducing valve spool 98. In the in Fig. 10 shown state, this connection formed by a gap 112 is maximum.
  • the line section 108 communicates with the main pressure line 42.
  • the line section 110 leads to the two pilot valves 58, 60.
  • a line section 116 leading to an axial end 114 is also in communication with the line leading to the pilot valves 58, 60 and serves for sensing of the prevailing in this line pressure. If this increases, the axial end 114 of the pressure reducing valve spool 98 is acted upon by this pressure reinforced and the pressure reducing valve spool 98 against the biasing action of the spring 104 is displaced.
  • the width of the gap-like intermediate space 112 is reduced, so that the line section 110 is increasingly disconnected from the line section 108, ie the main pressure line 42, and thus the fluid pressure in the line sections 110, 116, ie the line leading to the pilot control valves 58, 60, decreases .
  • the biasing action of the biasing spring 104 By adjusting the biasing action of the biasing spring 104, the pressure level to be applied to the pilot valves 58, 60 can be adjusted. Via conduit sections 118, 120, a return of fluid leaks, for example, to the reservoir 40 can be achieved.
  • Each of these pilot valves 58, 60 includes a generally designated 120 solenoid assembly having a coil 122, the excitation of which leads to the displacement of an anchor portion 124. This acts on a valve spool 126 against the biasing action of a biasing spring 128. In non-energized coil 122, the valve spool 126 of each pilot valve 58, 60 in the in Fig. 11 recognizable positioning shifted to the rightmost position.
  • the valve spool 126 comprises two cylinder-shaped and displaceable in an opening 130 valve end regions 132, 134. In the in Fig. 11 recognizable state, the valve closure portion 134, a connection between two line sections 136, 138 free.
  • the line section 136 leads to the reservoir 40, is therefore generally depressurized.
  • the conduit section 138 leads to the main control valves 62 and 64, respectively, to apply a fluid control pressure thereto.
  • the valve closure portion 132 interrupts in the in Fig. 11 state shown the connection between the line section 138 and a line section 140, via which a connection between the respective pilot valve 58, 60 and the pressure reducer 66, so for example the line section 110 and 118 is made. Is against the biasing action of the biasing spring 128 by energizing the solenoid assembly 120 of the valve slide 126 in the Fig.
  • connection between the line sections 136, 138 decreases, while when this connection is completely interrupted and the valve spool 126 is moved further, the connection between the line section 140, so the input pressure of a respective pilot valve 58 and 60th , and the line section 138, so the leading to a respective main control valve 62 and 64 line increases.
  • the input pressure at the conduit portion 140 can be more or less applied as a fluid control pressure to a respective associated main control valve.
  • an electrical connection region 146 via which in particular the two pilot valves 58, 50 can be brought into drive connection with the drive device.
  • the Fig. 13 and 14 show the structure of the main control valves 62, 64 and their positioning in the main control valve housing element 22. This is in the Fig. 13 viewed from its to be connected to the main housing member 12 end face ago.
  • Each of the main control valves 62, 64 includes, as in section Fig. 14 discernible, a valve spool 150 which is slidably received in an opening 152 in the main control valve housing member 22. This opening 152 is closed by a closure element 154, on which a biasing spring 156 is supported. This biasing spring 156 biases the valve spool 150 in the in the Fig. 14 recognizable positioning ago, in which acts on this no fluid control pressure.
  • An end portion 158 of the valve spool 150 remote from the biasing spring 156 is connected via a conduit portion 160 in communication with a conduit which leads from the associated pilot valve and through which the fluid control pressure is applied.
  • This fluid control pressure acts on the axial end region 158 of the valve slide 150 counter to the biasing action of the biasing spring 156 and shifts the valve spool 150 starting from the in accordance with the size of the applied Fuid Kunststoffbuchs Fig. 15 recognizable positioning to the left.
  • the valve spool 150 has two valve closure regions 162, 164. These are guided displaceably in the opening 152. In the in Fig. 14 As shown, the valve closure region 162 communicates between a conduit section 166 and a housing Line section 168 to. The conduit section 166 is in communication with the non-pressurized reservoir 40. The conduit section 168 connects to the respective expendable area 54 and 56, respectively.
  • the valve closure region 164 interrupts in the in Fig. 14 state shown the connection between the line section 168 and another line section 170 which is in communication with the main pressure line 42.
  • a further line section 172 can be seen in the main control valve housing element 122, which communicates with the line section 166 and likewise has a connection to the reservoir 40.
  • the switching characteristics can be influenced by configuring the control edges with which the valve termination regions can each interrupt a connection of two line sections.
  • a linear valve characteristic can be generated.
  • a rounded or chamfered transition at the end of a respective valve closure region may contribute to a correspondingly bent valve characteristic.
  • a progressive characteristic curve can be obtained, which is a very fine setting of the pressures to be passed through a respective valve.
  • the apertures receiving the valve spools in their regions in which they cooperate with the valve closure regions may contribute by chamfering or corresponding design to produce a defined, for example, progressive valve characteristic.
  • valve spool or the pressure reducing valve spool may be constructed of aluminum, as well as the two housing elements 20, 22. Furthermore, the valve spool can be hard anodized after turning.
  • FIGS. 15 and 16 show an embodiment of the pressure accumulator 18.
  • This can be constructed with a pressure accumulator housing 180 which has a substantially cylindrical, for example circular cylindrical, peripheral wall 182, on which a closing element 184 is fixed.
  • a separating piston 186 in the direction of the longitudinal axis L of the housing 180 is displaceable.
  • the separating piston 186 separates in the representation of Fig. 15 maximum volume V, in which one Gas, for example air, is arranged, of the pressure fluid contained and connected via a line section 188 to the main pressure line 42 volume.
  • the separating piston 186 is guided in the housing 180 defined by two guide rings 188, 190 located in its axial end region.
  • a sealing ring 192 provides a fluid-tight seal of the volume V with respect to the volume containing pressurized fluid.
  • the separating piston 86 so at maximum expansion of the gas in the volume V in the in Fig. 15 and in Fig. 16 is recognizable positioning in contact with a further closing element 194, gradually escapes the gas by overcoming the sealing member 192, a further ring-like sealing member 196 is provided at the axial end of the separating piston 186.
  • the ratio of the maximum stroke of the separating piston 186 which also essentially corresponds to the length of the circumferential wall 182 or pressure accumulator 18 in the direction of the longitudinal axis L, to be at least 1 to the diameter or to the transverse inner dimension should, but is preferably larger. If correspondingly high pressures can not be stored, that is, if a design for high pressures is not required, then it may be advantageous to design this ratio smaller than 1, ie to form the pressure reservoir 18 with a comparatively large transverse dimension and comparatively short length, so that at the removal of a predetermined pressure fluid volume of the separating piston 186 only has to move comparatively little and thus lower friction losses will occur.
  • a hydraulic supply unit constructed in accordance with the invention which has combined to form a structural unit all relevant system areas which are required to provide and store pressurized fluid even under comparatively high pressure and, if necessary, to deliver it to the consumption areas of a hydraulic consumer.
  • the unit according to the invention can operate completely autonomously, but can advantageously be connected to a fluid reservoir, for example a transmission oil sump, in order to ensure that pressurized fluid can be repeatedly provided over longer periods of operation, with used pressurized fluid or leakage flows then being returned to the closed circuit can.

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Abstract

Eine Hydraulikversorgungseinheit zur Versorgung eine hydraulischen Verbrauchers mit wenigstens einem Verbrauchsbereich mit Druckfluid umfasst eine Druckfluidquelle (16) zur Bereitstellung von Druckfluid und eine Versorgungsventilanordnung (26) zur wahlweisen Zufuhr von Druckfluid zu wenigstens einem Verbrauchsbereich (54, 56), wobei die Druckfluidquelle (16) und die Versorgungsventilanordnung (26) zu einer Baueinheit zusammengefasst sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hydraulikversorgungseinheit, wie sie insbesondere in einem Fahrzeug eingesetzt werden kann, um einen hydraulischen Verbraucher, der zumindest einen Verbrauchsbereich aufweist, mit Druckfluid zu versorgen.
  • In Kraftfahrzeugen existieren verschiedene Systembereiche, die im Betrieb mit Druckfluid zu speisen sind. Ein derartiger Systembereich ist beispielsweise gebildet durch eine Gasfeder-Torsionsschwingungsdämpferanordnung, welche in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs angeordnet ist und dem Entstehen von Drehschwingungen im Antriebsstrang entgegenwirkt. Dazu weisen derartige Gasfeder-Torsionsschwingungsdämpferanordnungen im Allgemeinen mit einem komprimierbaren Fluid, also beispielsweise Luft, gefüllte Gasfedereinheiten auf, die bei Relativdrehung zwischen einer Primärseite und einer Sekundärseite belastet werden. Dabei können beispielsweise für eine Belastung in Zugrichtung und auch für eine Belastung in Schubrichtung voneinander im Wesentlichen unabhängig wirksame Gasfedereinheiten vorgesehen sein, die bei Zug- oder Schubbelastung eines Antriebsstrangs dann durch entsprechende Verdrängung oder Förderung eines inkompressiblen Fluids, wie z. B. Öl, belastet werden und somit eine einer Relativdrehung zwischen der Primärseite und der Sekundärseite entgegenwirkende Gegenkraft aufbauen. Eine derartige Gasfeder-Torsionsschwingungsdämpferanordnung weist also mit ihren zugseitig wirksamen Systembereichen und ihren schubseitig wirksamen Systembereichen grundsätzlich zwei Verbrauchsbereiche auf, die auch zur Beeinflussung des Dämpfungsverhaltens mit im Wesentlichen inkompressiblem, im Allgemeinen unter vergleichsweise hohem Druck stehendem Druckfluid zu speisen sind.
  • Es ist die Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, eine Hydraulikversorgungseinheit zur Versorgung eines hydraulischen Verbrauchers mit wenigstens einem Verbrauchsbereich mit Druckfluid vorzusehen, welche von kompaktem Aufbau ist und somit leicht insbesondere in ein Fahrzeug integriert werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Hydraulikversorgungseinheit zur Versorgung eine hydraulischen Verbrauchers mit wenigstens einem Verbrauchsbereich mit Druckfluid, umfassend eine Druckfluidquelle zur Bereitstellung von Druckfluid und eine Versorgungsventilanordnung zur wahlweisen Zufuhr von Druckfluid zu wenigstens einem Verbrauchsbereich, wobei die Druckfluidquelle und die Versorgungsventilanordnung zu einer Baueinheit zusammengefasst sind.
  • Bei der erfindungsgemäßen Hydraulikversorgungseinheit sind die elementaren Systembereiche, nämlich die Druckfluidquelle einerseits und die Versorgungsventilanordnung andererseits, zu einer Baueinheit zusammengefasst. Dies bedeutet, dass diese sehr eng miteinander in Wechselwirkung stehenden Systembereiche auch sehr nahe beieinander liegen und somit die Übertragungswege und darin entstehende Druckverluste oder Leckagen sehr gering gehalten werden können. Das Zusammenfassen dieser wesentlichen Systembereiche zu einer Baueinheit ermöglicht es weiterhin, diese kompakt gestaltbare Baueinheit mit vergleichsweise großer Freiheit in einem Fahrzeug unterzubringen.
  • Um bei vergleichsweise komplexem, durch die Ausgestaltung der verschiedenen Systembereiche vorgegebenem internen Aufbau das Zusammenfassen zu einer Baueinheit zu unterstützen, wird vorgeschlagen, dass die Baueinheit eine Mehrzahl von Gehäuseelementen umfasst, an oder/und in welchen Komponenten der Druckfluidquelle und der Versorgungsventilanordnung vorgesehen sind.
  • Die Druckfluidquelle kann eine durch einen Antriebsmotor antreibbare Druckfluidpumpe und einen Druckfluidspeicher umfassen. Insbesondere das Vorsehen eines Druckfluidspeichers stellt sicher, dass auch spontane Druckfluidanforderungen erfüllt werden können, ohne dass die im Allgemeinen mit vergleichsweise großer Verzögerung arbeitende Druckfluidpumpe in Betrieb gesetzt werden muss.
  • Beispielsweise kann die Druckfluidpumpe als Planetenrotorpumpe ausgebildet sein.
  • Weiter kann vorgesehen sein, dass der Druckfluidspeicher ein im Wesentlichen zylindrisches Speichergehäuse mit einem darin verschiebbaren Druckfluid von einem komprimierbaren Speicherfluid trennenden Trennkolben umfasst, wobei gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsvariante vorgeschlagen wird, dass ein Verhältnis zwischen einem maximalen Hub des Trennkolbens und einer Innenquerabmessung des Speichergehäuses mindestens 1 beträgt. Dies bedeutet, dass mit bezogen auf die Innenquerabmessung, also beispielsweise den Durchmesser bei kreisrunder Ausgestaltung, länglicher Formgebung des Speichergehäuses ein vergleichsweise großes Speichervolumen bereitgestellt werden kann und auch hohe Drücke ohne der Gefahr einer durch eine Verformung nach radial außen induzierten Fehlfunktion des Druckfluidspeichers gespeichert werden können.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird vorgeschlagen, dass die Versorgungsventilanordnung in Zuordnung zu jedem wahlweise mit Druckfluid zu versorgenden Verbrauchsbereich ein durch einen Fluidsteuerdruck zu verstellendes Hauptsteuerventil zum Herstellen und Unterbrechen der Verbindung zwischen einer Hauptdruckleitung und einem Verbrauchsbereich sowie ein unter der Ansteuerung einer Ansteuervorrichtung stehendes Vorsteuerventil zum Anlegen des Fluidsteuerdrucks an ein jeweils zugeordnetes Hauptsteuerventil umfasst.
  • Um dabei sicherzustellen, dass unabhängig von den in der Hauptdruckleitung bei Druckfluidabgabe entstehenden Druckschwankungen im Bereich eines Vorsteuerventils mit einem konstanten Eingangsdruck gearbeitet werden kann, wird weiter vorgeschlagen, dass ein Druckminderer vorgesehen ist zum Speisen eines Vorsteuerventils mit einem unter dem Fluiddruck in der Hauptdruckleitung liegenden Eingangsdruck.
  • Jedes Hauptsteuerventil kann einen Hauptsteuerventilschieber mit zwei Ventilabschlussbereichen umfassen, und es kann weiter vorgesehen sein, dass alle Hauptsteuerventilschieber in einem gemeinsamen Hauptsteuerventilgehäuseelement verschiebbar aufgenommen sind.
  • Um eine durch Druckbelastungen möglicherweise induzierte Verklemmung oder Beeinträchtigung der Bewegung eines Hauptsteuerventilschiebers zu vermeiden, wird weiter vorgeschlagen, dass jeder Hauptsteuerventilschieber in einer in dem Hauptsteuerventilgehäuseelement ausgebildeten Ventilschieberöffnung verschiebbar aufgenommen ist und in einem Außenumfangsbereich mit wenigstens einer Umfangsnut versehen ist.
  • Weiter kann vorgesehen sein, dass jedes Vorsteuerventil einen Vorsteuerventilschieber mit zwei Ventilabschlussbereichen umfasst, wobei alle Vorsteuerventilschieber in einem gemeinsamen Vorsteuerventilgehäuseelement verschiebbar aufgenommen sein können.
  • Der Druckminderer kann einen Druckminderventilschieber mit einem Ventilabschlussbereich umfassen.
  • Um den Aufbau der erfindungsgemäßen Hydraulikversorgungseinheit möglichst kompakt zu halten, wird weiter vorgeschlagen, dass der Druckminderventilschieber in dem Vorsteuerventilgehäuse verschiebbar aufgenommen ist.
  • Da die Druckfluidquelle mit ihrer Druckfluidpumpe einen zentralen Bereich bei der erfindungsgemäßen Hydraulikversorgungseinheit bildet, wird weiter vorgeschlagen, dass die Druckfluidpumpe im Wesentlichen in einem Hauptgehäuseelement vorgesehen ist, wobei vorzugsweise weiter vorgesehen ist, dass der Druckfluidspeicher an dem Hauptgehäuseelement getragen ist.
  • Das Hauptsteuerventilgehäuseelement und das Vorsteuerventilgehäuseelement sind vorzugsweise am Hauptgehäuseelement getragen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Hydrauliksystem, umfassend einen mit Druckfluid zu versorgenden hydraulischen Verbraucher mit wenigstens einem Verbrauchsbereich und eine erfindungsgemäße Hydraulikversorgungseinheit.
  • Ein derartiger hydraulischer Verbraucher kann beispielsweise zwei Verbrauchsbereiche aufweisen. Dies kann z. B. dann der Fall sein, wenn der hydraulische Verbraucher eine Druckfluid-Torsionsschwingungsdämpferanordnung umfasst.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
  • Fig. 1
    eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Hydraulikversorgungseinheit;
    Fig. 2
    eine perspektivische Darstellung der Hydraulikversorgungseinheit der Fig. 1 im zusammengefügten Zustand;
    Fig. 3
    eine Ansicht der in Fig. 2 gezeigten Hydraulikversorgungseinheit in Blickrichtung III in Fig. 2;
    Fig. 4
    eine Ansicht der in Fig. 2 gezeigten Hydraulikversorgungseinheit in Blickrichtung IV in Fig. 2;
    Fig. 5
    eine schaltplanartige Darstellung einer Versorgungsventilanordnung der erfindungsgemäßen Hydraulikversorgungseinheit;
    Fig. 6
    eine Längsschnittansicht einer als Planetenrotorpumpe ausgebildeten Fluidpumpe;
    Fig. 7
    eine Prinzip-Querschnittsansicht einer Planetenrotorpumpe;
    Fig. 8
    das Detail VIII in Fig. 6 vergrößert;
    Fig. 9
    eine Prinzip-Axialansicht einer Planetenrotorpumpe mit einem Rotor und einem Einlassbereich und einem Auslassbereich;
    Fig. 10
    eine Schnittansicht eines Vorsteuerventilgehäuseelements, geschnitten im Bereich eines Druckminderers;
    Fig. 11
    eine Schnittansicht eines Vorsteuerventilgehäuseelements, geschnitten im Bereich eines Vorsteuerventils;
    Fig. 12
    eine teilweise geschnitten dargestellte Draufsicht auf ein Vorsteuerventilgehäuseelement mit zwei Vorsteuerventilen und einem Druckminderer,
    Fig. 13
    eine stirnseitige Ansicht eines Hauptsteuerventilgehäuseelements mit zwei Hauptsteuerventilen;
    Fig. 14
    eine Schnittdarstellung des Hauptsteuerventilgehäuseelements der Fig. 13, geschnitten längs einer Linie XIV-XIV in Fig. 13;
    Fig. 15
    eine Längsschnittansicht eines Druckspeichers; und
    Fig. 16
    das Detail XVI in Fig. 15 vergrößert.
  • In den Fig. 1 bis 4 ist in verschiedenen Darstellungen eine Hydraulikversorgungseinheit 10 erkennbar, die in einem Fahrzeug dazu eingesetzt werden kann, unter Druck stehendes, im Wesentlichen inkompressibles Fluid, also beispielsweise Öl, zu einem hydraulischen Verbraucher zu speisen. Ein derartiger hydraulischer Verbraucher kann beispielsweise eine Gasfeder-Torsionsschwingungsdämpferanordnung sein, die mit ihren Systembereichen zum Bereitstellen einer Dämpfungsfunktionalität sowohl in Zugrichtung als auch in Schubrichtung zwei Verbrauchsbereiche bereitstellt.
  • Die erfindungsgemäß aufgebaute Hydraulikversorgungseinheit 10 ist grundsätzlich als eine Baueinheit aufgebaut, so dass diese Baueinheit leicht in ein Fahrzeug integriert werden kann. Als zentralen Bestandteil umfasst diese Hydraulikversorgungseinheit ein Hauptgehäuseelement 12, das beispielsweise aus Metall und näherungsweise würfelartig aufgebaut sein kann und in welchem im Wesentlichen eine nachfolgend noch detaillierter erläuterte Druckfluidpumpe 14 einer allgemein mit 16 bezeichneten Druckfluidquelle vorgesehen sein kann. Die Druckfluidquelle 16 umfasst weiterhin einen Druckspeicher 18, der an dem Hauptgehäuseelement 12 getragen ist. Weiter umfasst die erfindungsgemäß Hydraulikversorgungseinheit 10 ein Vorsteuerventilgehäuseelement 10 und ein Hauptsteuerventilgehäuseelement 22, die an zwei zueinander orthogonal stehenden Stirnflächen des Hauptgehäuseelements 12 unter Zwischenlagerung jeweiliger plattenartiger Dichtungselemente 24 durch Schraubverbindung oder dergleichen festzulegen sind.
  • In dem Vorsteuerventilgehäuseelement 20 und dem Hauptsteuerventilgehäuseelement 22 sind wesentliche Systembereiche einer Versorgungsventilanordnung 26 untergebracht, welche nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 5 detailliert erläutert wird.
  • An der dem Druckspeicher 18 entgegengesetzt liegenden Seitenfläche des Hauptgehäuseelements 12 ist an diesem ein Antriebsmotor 28 zum Antrieb der Druckfluidpumpe 14 vorgesehen. Ferner umfasst die Hydraulikversorgungseinheit 10 einen Fluidbehälter 30, der über eine Leitung 32 in Verbindung mit einem Seitengehäuseelement 34 ist, über welches die Druckfluidpumpe 14 Fluid aufnimmt und dann unter Druck insbesondere in Richtung Druckspeicher 18 abgibt.
  • Dabei kann das Volumen des Fluidbehälters so ausgelegt sein, dass es, auch unter Berücksichtigung der Förderkapazität der Druckfluidpumpe 14 das maximale Schluckvolumen eines hydraulischen Verbrauchers an Fluid bereithalten kann. Der maximale Füllpegel sollte etwa bei 80 bis 90% der Höhe des Fluidbehälters 30 liegen. Der noch belassene Freiraum dient zur Abscheidung von Luftblasen. Sofern aus Druckfluid verbrauchenden Systembereichen Fluid zurückgespeist wird, was auch in Form von Leckageströmen der sein kann, sollten Rücklaufleitungen unterhalb des geringsten Flüssigkeitsstandes in den Fluidbehälter 30 einmünden, um beim Einströmen von Fluid das Mitreißen von Luft zu vermeiden. Selbstverständlich kann der Fluidbehälter 30 mit einem Einfüllsieb und einer Entlüftung versehen sein.
  • Man erkennt in den Fig. 1 und 3 am Hauptgehäuseelement 12 ferner einen elektrischen Anschlussbereich 15, über welchen die Druckfluidpumpe 14 an eine Ansteuervorrichtung angeschlossen werden kann.
  • Man erkennt in den Fig. 2 bis 4, dass bei einer Einbaupositionierung der Hydraulikversorgungseinheit 10 der Fluidbehälter 30 über dem Hauptgehäuselement 12 und mithin auch über der im Wesentlichen darin aufgenommenen Druckfluidpumpe 14 liegt, so dass diese Fluid aus dem Fluidbehälter 30 nicht ansaugen muss, sondern unter Schwerkraftausnutzung des Fluids aus dem Fluidbehälter 30 in Richtung zu dem Seitengehäuseelement 34 und über dieses zur Druckfluidpumpe 14 strömen kann. Es sei hier darauf hingewiesen, dass bei vollständig autark arbeitenden Systemen der Fluidbehälter 30 das einzige Reservoir für die Bereitstellung von Druckfluid sein kann. Es ist jedoch möglich, dass dieser Fluidbehälter 30 durch ein beispielsweise durch einen Getriebesumpf bereitgestelltes Reservoir ersetzt wird oder aus diesem über eine weitere Pumpe, beispielsweise die Getriebeölpumpe, mit Fluid gespeist wird, welches dann wiederum in Richtung Druckfluidpumpe 14 abgegeben werden kann.
  • Die Fig. 5 zeigt in schaltplanartiger Darstellung den Aufbau der erfindungsgemäßen Hydraulikversorgungseinheit 10 mit der Druckfluidpumpe 14 und dem diese antreibenden Antriebsmotor 28. Dieser kann als permanent erregter Gleichstrom-Brüstenmotor ausgebildet sein, dessen Drehzahl durch Variation der an diesen angelegten Spannung bzw. mittleren Spannung angepasst werden kann. Alternativ ist auch der Einsatz eines bürstenlosen Permanentmagnetenmotors denkbar, der elektrisch kommutiert ist. Die Kommutierung und Erfassung der Drehposition des Rotors desselben kann elektronisch durch Blockkommutierung mit Hall-Sensoren, durch sensorlose Blockkommutierung oder durch sinusförmige Kommutierung erfolgen. Da bei dem erfindungsgemäßen Hydraulikversorgungssystem der Druckspeicher 18 vorgesehen ist, der Antriebsmotor 28 also nur vergleichsweise kurzzeitig betrieben werden muss, um im Bedarfsfalle den Druckspeicher 18 zu laden, kann grundsätzlich der Antriebsmotor 28 etwas unterdimensioniert sein, so dass er auch kurzzeitig mit Überlast zu betreiben ist, was die erfindungsgemäße Baueinheit leichter und kostengünstiger macht.
  • Über einen Saugfilter 36 mit beispielsweise parallel geschaltetem Rückschlagventil 38 nimmt die Druckfluidpumpe 14 Fluid aus einem Reservoir 40 auf, beispielsweise dem vorangehend bereits erläuterten Fluidbehälter 30 oder einen Getriebeölsumpf oder dergleichen. Die Druckfluidpumpe 14 gibt beispielsweise über in dem Hauptgehäuseelement 12 ausgebildete Strömungskanäle das Druckfluid in Richtung zu einer Hauptdruckleitung 42 ab, mit welcher auch der Druckspeicher 18 sowie ein Drucksensor 44 in Verbindung steht. Um bei geladenem Druckspeicher 18 ein Rückströmen bzw. eine rückwirkende Belastung der Druckfluidpumpe 14 zu vermeiden, ist ausgangsseitig dieser ein Rückschlagventil 46 zugeordnet. Ein Druckbegrenzungsventil 48 sorgt dafür, dass dann, wenn der Druck in der Hauptdruckleitung 42 einen vorbestimmten Betriebsdruck erreicht hat, bei weiter andauerndem Betrieb der Druckfluidpumpe 14 ein übermäßiger Druckanstieg nicht stattfinden kann, sondern weiterhin gefördertes, grundsätzlich aber nicht mehr benötigtes Fluid wieder zum Reservoir 40 zurückströmen kann.
  • Der Drucksensor 44 kann ein kombinierter Druck/Temperatur-Sensor sein, dessen Messbereich nicht zu groß sein sollte, um eine hohe Auflösung zur gezielten Ansteuerung des Antriebsmotors 28 durch eine Ansteuervorrichtung zu erhalten.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich anstelle des gezeigten Saugfilters 36 auch ein Druckfilter ausgangsseitig an der Druckfluidpumpe 14 vorgesehen sein kann, wie dies anhand des in den Fig. 1 und 4 erkennbaren Druckfilters 52 veranschaulicht ist. Auch dieser Druckfilter 52 kann in entsprechenden Strömungsräumen des Hauptgehäuseelements 12 angeordnet sein. In diesen Druckfilter 52 kann ein Bypassventil integriert sein bzw. dazu parallelgeschaltet sein, um insbesondere aufgrund zu hoher Zähigkeit bei niedriger Temperatur entstehende Druckdifferenzen im Bereich dieses Druckfilters zu vermeiden.
  • Man erkennt in der Fig. 5 weiter einen hydraulischen Verbraucher 50, beispielsweise die vorangehend bereits angesprochene Gasfeder-Torsionsschwingungsdämpferanordnung mit ihren beiden Verbrauchsbereichen 54, 56, die grundsätzlich mit Druckfluid zu versorgen sind. Jedem dieser beiden Verbrauchsbereiche 54, 56 ist ein beispielsweise elektromagnetisch von einer Ansteuervorrichtung anzusteuerndes Vorsteuerventil 58 bzw. 60 sowie ein Hauptsteuerventil 62 bzw. 64 zugeordnet. Jedes der Hauptsteuerventile 62, 64 empfängt von dem zugeordneten Vorsteuerventil 58, 50 einen Fluidsteuerdruck. Entsprechend dem über die Vorsteuerventile 58, 60 an die jeweils zugeordneten Hauptsteuerventile 62, 64 angelegten Vorsteuerventildruck wird der in der Hauptdruckleitung 42 vorherrschende Fluiddruck dann ggf. in geminderter Weise an den zugeordneten Verbrauchsbereich 54, 56 angelegt.
  • Um die Vorsteuerventile 58, 60 unabhängig von dem in der Hauptdruckleitung 42 vorherrschenden Fluiddruck mit einem im wesentlichen gleichmäßigen Eingangsdruck zu versorgen, ist ein Druckminderer 66 vorgesehen, über welchen Fluid von der Hauptdruckleitung 42 abgezweigt und mit einem im Wesentlichen konstanten und unter dem Druck in der Hauptdruckleitung 42 liegenden Fluiddruck zu den Vorsteuerventilen 58, 60 geführt wird. Dabei sollte dieser Eingangsdruck vorzugsweise unter einem Niveau liegen, das unter dem unteren Schwellendruck der Hauptdruckleitung 42 liegt, dessen Erreichen nach entsprechender Sensierung durch den Drucksensor 44 zum Erregen des Antriebsmotors 28 und somit zum Erhöhen des Fluiddrucks in der Hauptdruckleitung 42 bis zum Erreichen des normalen Betriebsdrucks, d. h. einer oberen Druckschwelle, führt.
  • Die Ansteuerung der beiden Vorsteuerventile 58, 60 erfolgt mit der bereits angesprochenen Ansteuervorrichtung unter Ausnutzung der beispielsweise von Lagesensoren erfassten Relativpositionierung einer Primärseite und einer Sekundärseite einer Gasdfeder-Torsionsschwingungsdämpferanordnung oder dergleichen. Soll an die Hauptsteuerventile 62, 64 ein Fluidsteuerdruck angelegt werden, werden die Vorsteuerventile 58, 60 erregt. Im nicht erregten Zustand ist eine zu den Hauptsteuerventilen 62 bzw. 64 jeweils führende Leitung in Verbindung mit dem Reservoir 40, während bei Erregung der über den Druckminderer 64 bereitgestellte Eingangsdruck ggf. in geminderter Form weitergeleitet wird und zu einer entsprechenden Verstellung der Hauptsteuerventile 62, 64 führt. Diese sind im nicht mit einem Fluidstromsteuerdruck belasteten Zustand so geschaltet, dass, wie in Fig. 5 erkennbar, eine jeweils zu den Verbrauchsbereichen 54 bzw. 56 führende Leitung in Verbindung mit dem Reservoir 40 und somit im Wesentlichen drucklos ist. Erst bei Anlegen eines Fluidsteuerdrucks wird dann die Hauptdruckleitung 52 bzw. der darin anliegende Fluiddruck an die zu den Verbrauchsbereichen 54, 56 führenden Leitungsbereiche angeschlossen.
  • Die Fig. 6 bis 9 zeigen ein Beispiel einer Ausgestaltung einer Druckfluidpumpe 14, hier in Form einer Planetenrotorpumpe. Es sei hier darauf hingewiesen, dass auch andere Ausgestaltungen, beispielsweise als Flügelzellenpumpe oder dergleichen, gewählt werden können.
  • Die Planetenrotorpumpe bzw. Druckfluidpumpe 14 umfasst eine in dem Hauptgehäuseelement 12 durch ein Lager 66, beispielsweise ein Permagleit-Gleitlager, gelagerte Welle 68, die in ihrem freien Endbereich über ein weiteres Gleitlager 70 in einem Gehäusedeckel 72 gelagert ist. Durch einen in der Fig. 8 vergrößert erkennbarer Radialwellendichtring 74, der durch einen Sicherungsring 76 axial gehalten ist, wird ein fluiddichter Abschluss der Welle 68 bezüglich des Hauptgehäuseelements 12 erzielt. Ein fluiddichter Abschluss zwischen dem Hauptgehäuseelement 12 und dem Gehäusedeckel 73 wird durch einen Dichtungsring 78 erzielt. Eine Antriebswelle 80 des Antriebsmotors 28 kann beispielsweise durch Formschlusseingriff zur Drehung an die Welle 68 angekoppelt werden, wenn der Antriebsmotor 28 an dem Hauptgehäuseelement 12 beispielsweise durch Verschraubung festgelegt wird.
  • Zwischen den beiden Lagern 66, 70 ist an der Welle 68 beispielsweise durch eine Keilwellenverzahnung ein Rotor bzw. Sonnenrad 82 drehfest getragen, so dass dieses Sonnenrad 82 mit der Welle 68 um die Drehachse A1 rotiert. In einer Gehäuseaussparung 84, die grundsätzlich kreisrund ist, deren Zentralachse A2 zur Achse A1 jedoch versetzt liegt, ist ein Hohlrad 86 drehbar aufgenommen. Zwischen dem Hohlrad 86 und dem Sonnenrad 82 liegt eine Mehrzahl von im Wesentlichen zylinderartig ausgebildeten Planetenrädern 88. Durch die exzentrische Anordnung der beiden Wellen A1 und A2 entsteht ein bei Rotation umlaufender Zwischenraum 90, welcher über eine an einer Stirnfläche der Aussparung 84 gebildete nierenförmige Einlassöffnung 92 bei der Rotation des Sonnenrads 82 Fluid aufnimmt und dieses bei Rotation dann über eine Auslassöffnung 94 abgibt. Diesen nierenförmigen Öffnungen 92, 94, die im Bereich des Bodens der Aussparung 84 vorgesehen sind, liegen entsprechende Blindöffnungen im Gehäusedeckel 72 gegenüber, um die verschiedenen Räder 82, 86 und 88 an beiden axialen Seiten im Wesentlichen gleich zu belasten. Dadurch wird einerseits eine axiale Zentrierung zwischen dem Bodenbereich der Aussparung 84 und dem Gehäusedeckel 72 erzielt, andererseits wird das Ansaug- bzw. Befüllverhalten verbessert.
  • Die verschiedenen Räder 82, 86, 88 der Druckfluidpumpe 14 können beispielsweise aus Sinterstahl aufgebaut sein, während das Hauptgehäuseelement 12 beispielsweise aus Aluminium oder zum Vermeiden von thermisch induzierter Änderung des Spaltmaßes ebenfalls aus Stahl aufgebaut sein kann.
  • Mit Bezug auf die Fig. 10 bis 12 werden im Folgenden die in dem Vorsteuerventilgehäuseelement 20 angeordneten Vorsteuerventile 58, 60 bzw. auch der Druckminderer 66 beschrieben.
  • Man erkennt in der Fig. 10 eine Schnittansicht des Vorsteuerventilgehäuseelements 20 im Bereich des Druckminderers 66 und auch des Drucksensors 44. Über einen im Vorsteuerventilgehäuseelement 20 ausgebildeten Leitungsabschnitt 96 ist der Drucksensor 44 in Verbindung mit der Hauptdruckleitung 42.
  • Der Druckminderer 66 umfasst einen Druckminderventilschieber 98, der in einer zugeordneten Öffnung 100 im Vorsteuerventilgehäuseelement 20 verschiebbar aufgenommen ist. Durch eine an einem Abschlusselement 102 sich abstützende Vorspannfeder 104 ist der Druckminderventilschieber 98 in eine in der Fig. 10 dargestellte Endstellung vorgespannt. Der Druckminderventilschieber 98 weist einen zylinderartig ausgebildeten Ventilabschlussbereich 106 auf, der zwischen zwei Leitungsbereichen 108, 110, je nach axialer Positionierung des Druckminderventilschiebers 98, eine mehr oder weniger starke Verbindung herstellt. In dem in Fig. 10 dargestellten Zustand ist diese durch einen Spalt 112 gebildete Verbindung maximal. Der Leitungsabschnitt 108 steht in Verbindung mit der Hauptdruckleitung 42. Der Leitungsabschnitt 110 führt zu den beiden Vorsteuerventilen 58, 60. Ein zu einem axialen Ende 114 führender Leitungsabschnitt 116 steht ebenfalls in Verbindung mit der zu den Vorsteuerventilen 58, 60 führenden Leitung und dient zur Sensierung des in dieser Leitung vorherrschenden Drucks. Steigt dieser an, so wird das axiale Ende 114 des Druckminderventilschiebers 98 durch diesen Druck verstärkt beaufschlagt und der Druckminderventilschieber 98 entgegen der Vorspannwirkung der Feder 104 verschoben. Dabei verringert sich die Breite des spaltartigen Zwischenraums 112, so dass der Leitungsabschnitt 110 zunehmend vom Leitungsabschnitt 108, also der Hauptdruckleitung 42, abgekoppelt wird und somit der Fluiddruck in den Leitungsabschnitten 110, 116, also der zu den Vorsteuerventilen 58, 60 führenden Leitung, abnimmt. Durch die Einstellung der Vorspannwirkung der Vorspannfeder 104 kann hier das an die Vorsteuerventile 58, 60 anzulegende Druckniveau eingestellt werden. Über Leitungsabschnitte 118, 120 kann eine Rückführung von Fluidleckagen beispielsweise zu dem Reservoir 40 erlangt werden.
  • Die Fig. 11 zeigt eine Schnittdarstellung des Vorsteuerventilgehäuseelements 20 im Bereich eines der Vorsteuerventile 58, 60. Jedes dieser Vorsteuerventile 58, 60 umfasst eine allgemein mit 120 bezeichnete Elektromagnetanordnung mit einer Spule 122, deren Erregung zur Verschiebung eines Ankerbereichs 124 führt. Dieser beaufschlagt einen Ventilschieber 126 entgegen der Vorspannwirkung einer Vorspannfeder 128. Bei nicht erregter Spule 122 ist der Ventilschieber 126 jedes Vorsteuerventils 58, 60 in der in Fig. 11 erkennbaren maximal nach rechts verschobenen Positionierung.
  • Der Ventilschieber 126 umfasst zwei zylinderartig ausgebildete und in einer Öffnung 130 verschiebbare Ventilabschlussbereiche 132, 134. In dem in Fig. 11 erkennbaren Zustand gibt der Ventilabschlussbereich 134 eine Verbindung zwischen zwei Leitungsabschnitten 136, 138 frei. Der Leitungsabschnitt 136 führt dabei zum Reservoir 40, ist im Allgemeinen also drucklos. Der Leitungsabschnitt 138 führt zu den Hauptsteuerventilen 62 bzw. 64, um einen Fluidsteuerdruck an diese anzulegen.
  • Der Ventilabschlussbereich 132 unterbricht in dem in Fig. 11 gezeigten Zustand die Verbindung zwischen dem Leitungsabschnitt 138 und einen Leitungsabschnitt 140, über welchen eine Verbindung zwischen dem jeweiligen Vorsteuerventil 58, 60 und dem Druckminderer 66, also beispielsweise dem Leitungsabschnitt 110 bzw. 118 hergestellt wird. Wird entgegen der Vorspannwirkung der Vorspannfeder 128 durch Erregung der Elektromagnetanordnung 120 der Ventilschieber 126 in der Fig. 11 nach links verschoben, so nimmt die Verbindung zwischen den Leitungsabschnitten 136, 138 ab, während dann, wenn diese Verbindung vollständig unterbrochen ist und der Ventilschieber 126 weiter verschoben wird, die Verbindung zwischen dem Leitungsabschnitt 140, also dem Eingangsdruck eines jeweiligen Vorsteuerventils 58 bzw. 60, und dem Leitungsabschnitt 138, also der zu einem jeweiligen Hauptsteuerventil 62 bzw. 64 führenden Leitung, zunimmt. Auf diese Art und Weise kann entsprechend der Erregung der Elektromagnetanordnung 120 der Eingangsdruck am Leitungsabschnitt 140 mehr oder weniger stark als Fluidsteuerdruck an ein jeweils zugeordnetes Hauptsteuerventil angelegt werden.
  • Über Leitungsabschnitte 142 und 144 können Leckagefluidströme zum Reservoir 40 zurückgeführt werden und somit das Ansammeln von Fluid in drucklosen Räumen, was zu einer Beeinträchtigung der Bewegbarkeit des Ventilschiebers 126 führen könnte, vermieden werden.
  • Man erkennt insbesondere in der Fig. 12 weiterhin einen elektrischen Anschlussbereich 146, über welchen insbesondere die beiden Vorsteuerventile 58, 50 in Ansteuerverbindung mit der Ansteuervorrichtung gebracht werden können.
  • Die Fig. 13 und 14 zeigen den Aufbau der Hauptsteuerventile 62, 64 bzw. deren Positionierung im Hauptsteuerventilgehäuseelement 22. Dabei ist dieses in der Fig. 13 von seiner mit dem Hauptgehäuseelement 12 zu verbindenden Stirnfläche her betrachtet.
  • Jedes der Hauptsteuerventile 62, 64 umfasst, wie im Schnitt der Fig. 14 erkennbar, einen Ventilschieber 150, der in einer Öffnung 152 im Hauptsteuerventilgehäuseelement 22 verschiebbar aufgenommen ist. Diese Öffnung 152 ist durch ein Verschlusselement 154 abgeschlossen, an welchem sich eine Vorspannfeder 156 abstützt. Diese Vorspannfeder 156 spannt den Ventilschieber 150 in die in der Fig. 14 erkennbare Positionierung vor, in welcher auf diesen kein Fluidsteuerdruck einwirkt. Ein von der Vorspannfeder 156 entfernt liegender Endbereich 158 des Ventilschiebers 150 ist über einen Leitungsabschnitt 160 in Verbindung mit einer Leitung, die vom zugeordneten Vorsteuerventil heranführt und über welche der Fluidsteuerdruck angelegt wird. Dieser Fluidsteuerdruck beaufschlagt also den axialen Endbereich 158 des Ventilschiebers 150 entgegen der Vorspannwirkung der Vorspannfeder 156 und verschiebt entsprechend der Größe des anliegenden Fuidsteuerdrucks den Ventilschieber 150 ausgehend von der in Fig. 15 erkennbaren Positionierung nach links.
  • Der Ventilschieber 150 weist zwei Ventilabschlussbereiche 162, 164 auf. Diese sind in der Öffnung 152 verschiebbar geführt. In der in Fig. 14 erkennbaren Positionierung lässt der Ventilabschlussbereich 162 eine Verbindung zwischen einem Leitungsabschnitt 166 und einem Leitungsabschnitt 168 zu. Der Leitungsabschnitt 166 ist in Verbindung mit dem drucklosen Reservoir 40. Der Leitungsabschnitt 168 stellt eine Verbindung zu dem jeweiligen Verbrauchsbereich 54 bzw. 56 her.
  • Der Ventilabschlussbereich 164 unterbricht in dem in Fig. 14 dargestellten Zustand die Verbindung zwischen dem Leitungsabschnitt 168 und einem weiteren Leitungsabschnitt 170, welcher in Verbindung mit der Hauptdruckleitung 42 ist. Dabei erkennt man in Fig. 5, dass beide Hauptsteuerventil 62, 64 gleichermaßen in Verbindung mit der Hauptdruckleitung 42 stehen, so dass, wie dies die Fig. 13 auch zeigt, die beiden Leitungsabschnitte 170, die im Hauptsteuerventilgehäuseelement 22 in Zuordnung zu den beiden Hauptsteuerventilen 62 bzw. 64 vorgesehen sind, miteinander in Verbindung stehen und gemeinsam an die Hauptdruckleitung 42 angebunden werden können.
  • In der Fig. 14 erkennt man einen weiteren Leitungsabschnitt 172 im Hauptsteuerventilgehäuseelement 122, der mit dem Leitungsabschnitt 166 in Verbindung steht und gleichermaßen eine Anbindung an das Reservoir 40 aufweist. Entsprechendes gilt für einen Leitungsabschnitt 174, der ebenfalls mit den Leitungsabschnitten 166 und 172 zusammengefasst ist und somit eine Anbindung an das Reservoir 40 aufweist. Auf diese Art und Weise können die Ventilabschlussbereiche 162, 164 überwindende Leckagefluidströme zurückgeführt werden, und es kann vermieden werden, dass jenseits der beiden Ventilabschlussbereiche 162, 164 jeweils in Toträumen Fluid angesammelt wird, welches eine Bewegung des Ventilschiebers 150 verhindert.
  • Man erkennt in den Fig. 13 und 14 in den Ventilabschlussbereichen 162, 164 an deren Außenumfangsbereich jeweilige nach radial außen offene Umfangsnuten N. Diese Umfangsnuten N bewirken, dass über den Umfang verteilt ein Druckausgleich stattfinden kann, was für den Fall, dass über den Umfang verteilt eine ungleichmäßige Druckbelastung bzw. Fluidleckage im Bereich der Ventilabschlussbereiche 162, 164 auftreten sollte, eine druckbedingte Verklemmung des Ventilschiebers 150 erzeugt wird. Derartige Nuten N können selbstverständlich auch im Druckminderventilschieber 98 vorgesehen sein bzw. in den Ventilschiebern 126 der Vorsteuerventile 58, 60.
  • Bei den verschiedenen Ventilschiebern kann durch Ausgestaltung der Steuerkanten, mit welchen die Ventilabschlussbereiche jeweils eine Verbindung zweier Leitungsabschnitte unterbrechen können, die Schaltcharakteristik beeinflusst werden. Durch rechtwinkligen Übergang kann eine lineare Ventilkennlinie erzeugt werden. Ein gerundeter oder angefaster Übergang am Ende eines jeweiligen Ventilabschlussbereichs kann zu einer entsprechend geknickten bzw. gekrümmten Ventilkennlinie beitragen. Insbesondere kann somit ein progressiver Kennlinienverlauf erhalten werden, der eine sehr feine Einstellung der über ein jeweiliges Ventil weiterzugebenden Drücke. Hierzu ist es beispielsweise auch möglich, an den jeweiligen Ventilschiebern im Bereich der Ventilabschlussbereiche dreieckförmig verlaufende Kerben oder Bohrungen im jeweiligen Gehäuseelement vorzusehen. Auch können die die Ventilschieber aufnehmenden Öffnungen in ihren Bereichen, in welchen sie mit den Ventilabschlussbereichen zusammenwirken, durch Anfasung oder entsprechende Gestaltung zum Erzeugen einer definierten, beispielsweise progressiven Ventilkennlinie beitragen.
  • Die Ventilschieber bzw. auch der Druckminderventilschieber können aus Aluminium aufgebaut sein, ebenso wie die beiden Gehäuseelemente 20, 22. Ferner können die Ventilschieber nach dem Drehen hartanodisiert werden.
  • Die Fig. 15 und 16 zeigen eine Ausgestaltung des Druckspeichers 18. Dieser kann mit einem Druckspeichergehäuse 180 aufgebaut sein, das eine im Wesentlichen zylindrische, beispielsweise kreiszylindrische, Umfangswandung 182 aufweist, an welcher ein Abschlusselement 184 festgelegt ist. In dem Gehäuse 180 ist ein Trennkolben 186 in Richtung der Längsachse L des Gehäuses 180 verschiebbar. Der Trennkolben 186 trennt ein in der Darstellung der Fig. 15 maximales Volumen V, in welchem ein Gas, beispielsweise Luft, angeordnet ist, von dem Druckfluid enthaltenen und über einen Leitungsabschnitt 188 an die Hauptdruckleitung 42 angeschlossenen Volumen. Der Trennkolben 186 ist durch zwei in seinen axialen Endbereich liegende Führungsringe 188, 190 definiert in dem Gehäuse 180 geführt. Ein Dichtungsring 192 sorgt für einen fluiddichten Abschluss des Volumens V bezüglich des Druckfluid enthaltenden Volumens.
  • Um weiterhin dafür zu sorgen, dass dann, wenn das System deaktiviert ist und kein unter Druck stehendes Druckfluid gespeichert werden soll, der Trennkolben 86 also bei maximaler Expansion des Gases im Volumen V in der in Fig. 15 und in Fig. 16 erkennbaren Positionierung in Anlage an einen weiteren Abschlusselement 194 ist, allmählich das Gas unter Überwindung des Dichtungselements 192 entweicht, ist am axialen Ende des Trennkolbens 186 ein weiteres ringartiges Dichtungselement 196 vorgesehen. Dieses greift bei maximal entspanntem Gasvolumen in eine entsprechende ringartige Aussparung 198 am Abschlusselement 194 ein bzw. liegt an dessen Stirnseite an und wird unter dem Druck, welchen das Gas im Volumen V auf den Trennkolben 186 ausübt, einerseits gegen das Abschlusselement 194 und andererseits gegen die Umfangswandung 182 bzw. auf den Trennkolben 186 gepresst. Somit sorgt der im Volumen V bereitgestellte Gasdruck dafür, dass das Dichtungselement 196 wirksam wird und einen zuverlässigen Abschluss gewährleistet. Somit kann vermieden werden, dass das Dichtungselement 192 mit übermäßig großem Vorspanndruck bereitgestellt wird, um auch bei maximal entspanntem Gasvolumen einen fluiddichten Abschluss zu erzielen, da ein derartiger sehr stark vorgespannter Einbauzustand die freie Bewegbarkeit des Trennkolbens 186 beeinträchtigt.
  • In dem Druckspeicher 18 müssen insbesondere dann, wenn eine Gasfeder-Torsionsschwingungsdämpferanordnung als hydraulischer Verbraucher zu speisen ist, Fluiddrücke von bis zu mehr als 70 bar gespeichert werden. Da dies eine hohe Belastung insbesondere für die Umfangswandung 182 bedeutet, ist es vorteilhaft, den Druckspeicher 18 mit möglichst geringer Querschnittsabmessung, also beispielsweise möglichst geringem Durchmesser, auszugestalten. Um das erforderliche Speichervolumen bereitzustellen, bedeutet dies, dass der Druckspeicher 18 bzw. die Umfangswandung 182 desselben vergleichsweise lang sein wird. Es hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, das Verhältnis des maximalen Hubs des Trennkolbens 186, welcher im Wesentlichen auch der Länge der Umfangswandung 182 bzw. Druckspeichers 18 in Richtung der Längsachse L entspricht, zum Durchmesser bzw. zur Quer-Innenabmessung zumindest 1 betragen sollte, vorzugsweise jedoch größer ist. Sind entsprechend hohe Drücke nicht zu speichern, ist also eine Auslegung auf hohe Drücke nicht erforderlich, so kann es vorteilhaft sein, dieses Verhältnis kleiner als 1 zu gestalten, d. h. den Druckspeicher 18 mit vergleichsweise großer Querabmessung und vergleichsweise geringer Länge zu bilden, so dass bei der Entnahme eines vorbestimmten Druckfluidvolumens der Trennkolben 186 sich nur vergleichsweise wenig verschieben muss und somit auch geringere Reibverluste auftreten werden.
  • Vorangehend wurde eine Erfindungsgemäß aufgebaute Hydraulikversorgungseinheit beschrieben, die zu einer Baueinheit zusammengefasst alle relevanten Systembereiche aufweist, die erforderlich sind, um Druckfluid auch unter vergleichsweise hohem Druck bereitzustellen, zu speichern und erforderlichenfalls an die Verbrauchsbereiche eines hydraulischen Verbrauchers abzugeben. Die erfindungsgemäße Einheit kann völlig autark arbeiten, kann vorteilhafterweise aber an ein Fluidreservoir, beispielsweise einen Getriebeölsumpf, angeschlossen sein, um sicherzustellen dass auch über längere Betriebszeiten hinweg immer wieder Druckfluid bereitgestellt werden kann, wobei verbrauchtes Druckfluid bzw. Leckageströme dann in den geschlossenen Kreislauf zurückgeführt werden können.

Claims (21)

  1. Hydraulikversorgungseinheit zur Versorgung eine hydraulischen Verbrauchers mit wenigstens einem Verbrauchsbereich mit Druckfluid, umfassend eine Druckfluidquelle (16) zur Bereitstellung von Druckfluid und eine Versorgungsventilanordnung (26) zur wahlweisen Zufuhr von Druckfluid zu wenigstens einem Verbrauchsbereich (54, 56), wobei die Druckfluidquelle (16) und die Versorgungsventilanordnung (26) zu einer Baueinheit zusammengefasst sind.
  2. Hydraulikversorgungseinheit nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit eine Mehrzahl von Gehäuseelementen (12, 20, 22, 34) umfasst, an oder/und in welchen Komponenten der Druckfluidquelle (16) und der Versorgungsventilanordnung (26) vorgesehen sind.
  3. Hydraulikversorgungseinheit nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfluidquelle (16) eine durch einen Antriebsmotor (28) antreibbare Druckfluidpumpe (14) und einen Druckfluidspeicher (18) umfasst.
  4. Hydraulikversorgungseinheit nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfluidpumpe (14) als Planetenrotorpumpe ausgebildet ist.
  5. Hydraulikversorgungseinheit nach Anspruch 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Druckfluidspeicher (18) ein im Wesentlichen zylindrisches Speichergehäuse (180) mit einem darin verschiebbaren Druckfluid von einem komprimierbaren Speicherfluid trennenden Trennkolben (186) umfasst.
  6. Hydraulikversorgungseinheit nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis zwischen einem maximalen Hub des Trennkolbens (186) und einer Innenquerabmessung des Speichergehäuses (180) mindestens eins beträgt.
  7. Hydraulikversorgungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsventilanordnung (26) in Zuordnung zu jedem wahlweise mit Druckfluid zu versorgenden Verbrauchsbereich (54, 56) ein durch einen Fluidsteuerdruck zu verstellendes Hauptsteuerventil (62, 64) zum Herstellen und Unterbrechen der Verbindung zwischen einer Hauptdruckleitung (42) und einem Verbrauchsbereich (54, 56) sowie ein unter der Ansteuerung einer Ansteuervorrichtung stehendes Vorsteuerventil (58, 60) zum Anlegen des Fluidsteuerdrucks an ein jeweils zugeordnetes Hauptsteuerventil (62, 64) umfasst.
  8. Hydraulikversorgungseinheit nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckminderer (66) vorgesehen ist zum Speisen eines Vorsteuerventils (58, 60) mit einem unter dem Fluiddruck in der Hauptdruckleitung (42) liegenden Eingangsdruck.
  9. Hydraulikversorgungseinheit nach Anspruch 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass jedes Hauptsteuerventil (62, 64) einen Hauptsteuerventilschieber (150) mit zwei Ventilabschlussbereichen (162, 164) umfasst.
  10. Hydraulikversorgungseinheit nach Anspruch 2 und Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass alle Hauptsteuerventilschieber (150) in einem gemeinsamen Hauptsteuerventilgehäuseelement (22) verschiebbar aufgenommen sind.
  11. Hydraulikversorgungseinheit nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass jeder Hauptsteuerventilschieber (162, 164) in einer in dem Hauptsteuerventilgehäuseelement (22) ausgebildeten Ventilschieberöffnung (152) verschiebbar aufgenommen ist und in einem Außenumfangsbereich mit wenigstens einer Umfangsnut (N) versehen ist.
  12. Hydraulikversorgungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass jedes Vorsteuerventil (58, 60) einen Vorsteuerventilschieber (126) mit zwei Ventilabschlussbereichen (132, 134) umfasst.
  13. Hydraulikversorgungseinheit nach Anspruch 2 und Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass alle Vorsteuerventilschieber (126) in einem gemeinsamen Vorsteuerventilgehäuseelement (20) verschiebbar aufgenommen sind.
  14. Hydraulikversorgungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Druckminderer (66) einen Druckminderventilschieber (98) mit einem Ventilabschlussbereich (106) umfasst.
  15. Hydraulikversorgungseinheit nach Anspruch 13 und Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Druckminderventilschieber (98) in dem Vorsteuerventilgehäuse (20) verschiebbar aufgenommen ist.
  16. Hydraulikversorgungseinheit nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 4 bis 15, sofern auf Anspruch 3 rückbezogen,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfluidpumpe (14) im Wesentlichen in einem Hauptgehäuseelement (12) vorgesehen ist.
  17. Hydraulikversorgungseinheit nach Anspruch 16,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Druckfluidspeicher (18) an dem Hauptgehäuseelement (12) getragen ist.
  18. Hydraulikversorgungseinheit nach Anspruch 16 oder 17 und Anspruch 10 und Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptsteuerventilgehäuseelement (22) und das Vorsteuerventilgehäuseelement (20) an dem Hauptgehäuseelement (12) getragen sind.
  19. Hydrauliksystem, umfassend einen mit Druckfluid zu versorgenden hydraulischen Verbraucher (52) mit wenigstens einem Verbrauchsbereich (54, 56) und eine Hydraulikversorgungseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  20. Hydrauliksystem nach Anspruch 19,
    dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Verbraucher (52) zwei Verbrauchsbereiche (54, 56) aufweist.
  21. Hydrauliksystem nach Anspruch 20,
    dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Verbraucher (52) eine Druckfluid-Torsionsschwingungsdämpferanordnung umfasst.
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