EP3120031A1 - Hydraulikantrieb - Google Patents

Hydraulikantrieb

Info

Publication number
EP3120031A1
EP3120031A1 EP15707307.3A EP15707307A EP3120031A1 EP 3120031 A1 EP3120031 A1 EP 3120031A1 EP 15707307 A EP15707307 A EP 15707307A EP 3120031 A1 EP3120031 A1 EP 3120031A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydraulic
valve
hydraulic drive
safety valve
pressure side
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15707307.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Greiner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3120031A1 publication Critical patent/EP3120031A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38—Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/4043—Control of a bypass valve
    • 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
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/40—Flow control
    • F15B2211/41—Flow control characterised by the positions of the valve element
    • F15B2211/411—Flow control characterised by the positions of the valve element the positions being discrete
    • 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
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/40—Flow control
    • F15B2211/415—Flow control characterised by the connections of the flow control means in the circuit
    • F15B2211/41563—Flow control characterised by the connections of the flow control means in the circuit being connected to a pressure source and a return line
    • 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
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/875—Control measures for coping with failures
    • F15B2211/8752—Emergency operation mode, e.g. fail-safe operation mode

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic drive with at least one
  • Hydraulic machine in a hydraulic system having a high pressure side and a low pressure side.
  • the invention further relates to a method for operating such a hydraulic drive.
  • Hybrid drive for a motor vehicle in which a hydraulically operated energy converter and a combustible gas-powered energy converter interact.
  • the object of the invention is to simplify the operation of a hydraulic drive with at least one hydraulic machine in a hydraulic system having a high pressure side and a low pressure side.
  • the task is with a hydraulic drive with at least one
  • Hydraulic machine in a hydraulic system which has a high pressure side and a low pressure side, achieved in that the hydraulic system comprises a normally open safety valve, which allows in an open position, a pressure reduction on the high pressure side.
  • the hydraulic drive is preferably used to drive a motor vehicle.
  • the motor vehicle may comprise only the hydraulic drive for driving. Then one speaks of a pure hydraulic drive.
  • the motor vehicle may be in addition to the Hydraulic drive but also include another drive, for example, an internal combustion engine.
  • a motor vehicle with more than one drive is also referred to as a hybrid drive.
  • a hydraulic drive with an internal combustion engine and a hydraulic drive is also referred to as hydraulic hybrid drive. In the operation of a motor vehicle with the hydraulic drive should be under all
  • Movement of a motor vehicle equipped with the hydraulic drive can be reliably prevented.
  • An error occurs, for example, when the hydraulic machine, or the hydrostat no longer adjust, or can be controlled, regardless of what error of the hydraulic drive, which is also referred to as a hydrostatic drive.
  • the pivoting cradle can no longer be pivoted in the event of a fault.
  • the fault that can lead to a fault may be of a mechanical nature, for example mechanical clamping of the components, and / or of an electrical nature, for example a short circuit in the electrical
  • the error (s) that lead to an error can be used for an uncontrolled pressure build-up on the high pressure side of the
  • Hydraulic machine ensure what is prevented by what through the safety valve in its open position.
  • Hydraulic medium reservoir or a low-pressure accumulator arranged.
  • Hydraulic medium reservoir or in the low pressure accumulator is
  • Hydraulic medium for example hydraulic oil, arranged, which is acted upon by low pressure.
  • the low pressure is for example
  • Ambient pressure The low pressure is significantly lower than a high pressure, which prevails on the high pressure side.
  • a high-pressure accumulator On the high pressure side, for example, a high-pressure accumulator is arranged.
  • the high-pressure accumulator is used for storing and defined discharge of hydraulic energy.
  • a storage valve or accumulator charging valve disposed on the high pressure side between the hydraulic machine and the high-pressure accumulator.
  • the hydraulic drive comprises, for example, two hydraulic machines, one of which is preferably a hydraulic pump, while the other is preferably a hydraulic motor.
  • the hydraulic machines can preferably be operated both as a hydraulic pump and as a hydraulic motor.
  • the preferably operated as a hydraulic pump hydraulic machine is used, for example, to build up pressure in the high-pressure accumulator.
  • About the preferably operated as a hydraulic motor hydraulic machine can in the
  • High-pressure accumulator stored hydraulic energy can be used to drive at least one driven wheel of the vehicle.
  • a preferred embodiment of the hydraulic drive is characterized in that the safety valve is designed as a directly controlled 2/2-way valve with the open position and a closed position or check valve position.
  • the safety valve according to the invention is not a servo valve and, since it only has to ensure a pressure equalization between the high-pressure side and the low-pressure side, can be constructed simply. This has a positive effect on the production costs.
  • a further preferred embodiment of the hydraulic drive is characterized in that the safety valve is associated with the hydraulic machine.
  • the safety valve can be assigned to one of two hydraulic machines. But it is also possible, each hydraulic machine an inventive
  • Hydraulic machines the safety valve according to the invention is advantageously associated with a secondary hydraulic machine, which preferably operates as a hydraulic motor.
  • Another preferred exemplary embodiment of the hydraulic drive is characterized in that the safety valve is arranged between a high-pressure line on the high-pressure side and a leakage line of the hydraulic machine.
  • the safety valve is particularly advantageous built into the hydraulic machine or attached to the hydraulic machine.
  • a further preferred embodiment of the hydraulic drive is characterized in that the safety valve comprises a closing body, which is biased into a closed position or check valve position, in which the closing body closes an outlet throttle in a valve piece.
  • the closing body can hydraulically in its closed position or
  • the closing body is preferably biased by spring force, for example by means of a prestressed spring device in its closed position or check valve position.
  • a further preferred embodiment of the hydraulic drive is characterized in that the closing body is partially received and / or guided in a holding body which is clamped between the closing body and an armature.
  • the armature is biased for example by an anchor spring against the holding body with the closing body.
  • the safety valve comprises, for example, a magnetic core and, for example, via a magnetic coil, advantageously electromagnetically or electrically actuated.
  • a further preferred embodiment of the hydraulic drive is characterized in that the holding body has a collar at an end facing the armature, which constitutes a contact surface for a valve spring, which is clamped between the collar and the valve piece.
  • prestressed valve spring is ensured in a simple manner that the closing body releases the outlet throttle in the valve piece, if a
  • Hydraulic drive the object mentioned above is alternatively or additionally achieved in that the safety valve in an error, especially in case of failure "completely no power" automatically opens or is opened by de-energized switching, so that no significant pressure prevails in the hydraulic system
  • Safety valve represents a very cost effective Solution is how safely in an error case, an unwanted movement of a vehicle equipped with the hydraulic drive can be prevented.
  • the invention further relates to a hydraulic machine for a hydraulic drive described above.
  • the hydraulic machine can be traded separately.
  • the invention further relates to a safety valve for a hydraulic drive described above.
  • the safety valve can be traded separately.
  • Figure 1 is a simplified representation of a hydraulic drive of a
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of the safety valve shown in FIG. 2 in its closed position or non-return valve position
  • FIG. 1 shows in simplified form a hydraulic drive 10 of a motor vehicle.
  • the hydraulic drive 10 is drivingly connected to a driven wheel (not shown) in, for example, the drive train of a motor vehicle.
  • the driven wheel may be connected to the hydraulic drive 10 via a differential.
  • the hydraulic drive 10 is in the illustrated
  • Embodiment to a pure hydraulic drive Other than shown, the hydraulic drive 10 but also part of a
  • Hydraulic hybrid powertrain of a motor vehicle Hydraulic hybrid powertrain of a motor vehicle.
  • a hydraulic hybrid drive train also includes another drive as a primary or secondary drive.
  • the further drive is, for example, an internal combustion engine, which is also referred to as an internal combustion engine.
  • the hydraulic drive 10 comprises a first hydraulic machine 11 and a second hydraulic machine 12.
  • the two hydraulic machines 11 and 12 are hydraulically connected to a low-pressure side 13 on the input side.
  • the low pressure side 13 includes a low pressure accumulator 14 with
  • Hydraulic medium which is subjected to low pressure.
  • the low pressure accumulator 14 may also be referred to as a hydraulic medium reservoir.
  • the high-pressure side 16 comprises a high-pressure accumulator 17 with hydraulic medium, which is subjected to high pressure.
  • Hydraulic machines 11 and 12 which are indicated only by rectangles, are for example axial piston machines.
  • the hydraulic machines 11 and 12 can advantageously be operated both as a hydraulic motor and as a hydraulic pump. In one
  • Hydraulikhybridantriebsstrang the hydraulic machine 11 is preferably operated as a hydraulic pump.
  • the hydraulic machine 12 is in the
  • Hydraulikhybridantriebsstrang preferably operated as a hydraulic motor.
  • Valve device 21 is preferably a storage valve or a storage charging valve, which on the high pressure side 16 between the outputs of Hydraulic machines 11 and 12 and the high-pressure accumulator 17 is connected.
  • a rectangle 22 an optional filter device is indicated.
  • the hydraulic machines 11, 12 is preferably a so-called
  • the low pressure side 13 and the high pressure side 16 of the hydraulic drive 10 represent a hydraulic system 25, which in addition to the two hydraulic machines 11, 12, the
  • Low-pressure accumulator 14 the high-pressure accumulator 17 and the valve device 21 comprises a high-pressure line 26 and a leakage line 27.
  • the high pressure line 26 and the leakage line 27 may in the
  • the high pressure line 26 is the
  • High pressure side 16 assigned and acted upon by high pressure.
  • Leakage line 27 is subjected to low pressure or ambient pressure.
  • Main flow valve of the hydraulic machine 11 is no longer working properly. It may happen, for example, that the main flow valve of the hydraulic machine 11 no longer receives power through a connector waste and remains permanently open. However, the main flow valve of the hydraulic machine 11 can also remain incorrectly open by jamming a closing body. About the open main flow valve of the hydraulic machine 11 may cause an undesirable increase in pressure on the high pressure side 16.
  • the safety valve 30 is designed as a 2/2-way valve with an open position shown in Figure 1 and a closed position. In the illustrated open position, the safety valve 30 allows a rapid pressure reduction on the high pressure side 16. For this purpose, the safety valve 30 between the high pressure line 26 and the leakage line 27 in the hydraulic machine 12 is arranged.
  • the safety valve 30 is opened as a simply controlled normally open
  • the safety valve 30 has the task in case of an error "completely no power" to open automatically to ensure that on the high pressure side 16 no significant pressure prevails or can be generated.
  • the safety valve 30 can be opened by suitable control by interrupting the energization. About the open safety valve 30 between the high pressure line 26 and the leakage line 27, the pressure on the high pressure side 16 can be rapidly reduced. The safety valve 30 thus provides a cheap solution to safely in the relevant error cases, an unintentional moving one with the
  • the safety valve 30 of FIG. 2 located in its closed position or non-return valve position is shown in longitudinal section according to one exemplary embodiment.
  • the safety valve 30 shown in Figure 3 comprises a pole tube 32, which has one end in a receiving bore 33 of a
  • Connection plate 34 is screwed.
  • connection plate 34 is integrated, for example, in the hydraulic machine (12 in FIG. 2) of the hydraulic drive 10 in FIG.
  • the connection plate 34 comprises a high-pressure bore 36 which, for example, corresponds to the high-pressure line 26 in FIG.
  • the connection plate 34 further comprises a leakage channel 38, which corresponds for example to the leakage line 27 in FIG.
  • a valve piece 40 with an outlet throttle 41 is clamped between the end of the pole tube 32 and the connecting plate 34.
  • the outlet throttle 41 starts from the high-pressure bore 36 in the connection plate 34.
  • the safety valve 30 further includes a magnetic core 42 disposed in the pole tube 32. Between the valve piece 40 and a the
  • Valve piece 40 facing the end of the magnetic core 42 is a
  • Residual air gap 44 arranged. About the Rest Kunststoffspalteinstellin 44, a residual air gap of the safety valve 30 can be adjusted.
  • the safety valve 30 further comprises an armature 45 which is limited in the direction of a longitudinal axis 47 of the safety valve 30 in the pole tube 32 limited back and forth, that is, in Figure 3 upwards and downwards.
  • an armature spring 46 By an armature spring 46, the armature 45 is biased downward in Figure 3.
  • the armature 45 By energizing a magnetic coil 48, the armature 45, as seen in Figure 3, pulled against the magnetic core 42.
  • the associated magnetic coil 48 is generated by magnetic field lines 48 are induced during energization of the solenoid 48, inter alia, by a taper or constriction 49 of the pole tube 32 in the magnetic core 42 and the armature 45.
  • the armature 45 of the safety valve 30 comprises an armature plunger 50, which bears with its free end against a holding body 52.
  • the holding body 52 engages around and / or guides a closing body 55, which is designed as a ball in FIG. Derr closing body 55 closes in its illustrated in Figure 3
  • the armature 45 presses with the armature plunger 50, the closing body 55 via the holding body 52 in a valve seat which is formed in the valve member 40 at the upper end of the outlet throttle 41.
  • the diameter of the outlet throttle 41 can be chosen to be very small, since in the present case the safety valve 30 only applies to a pressure equalization in the event of a fault.
  • the holding force to be applied by the solenoid 48 is also relatively small, which enables the inexpensive use of a relatively small magnet.
  • the safety valve 30 is energized in normal operation before 25 high pressure is applied in the hydraulic system.
  • the magnetic force is due to the design when holding the outlet throttle 41 due to the electromagnetic principle of action strongest, since the armature 45 is the magnetic core 42 then very close.
  • the residual air gap between the armature 45 and the magnetic core 42 can be set very small by means of the Restletttspalteinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstellinstell
  • the holding body 52 has at its end facing away from the closing body 55 a collar 58.
  • a valve spring 60 is clamped between the collar 58 and the valve piece 40.
  • the biasing force of the valve spring 60 is selected and compared to the biasing force of the armature spring 46 so large that the holding body 52 with the closing body 55 automatically quickly from the
  • Valve piece 40 moves away when the energization of the solenoid 48 is intentionally or unintentionally interrupted.
  • the valve spring 60 By means of the valve spring 60, a quick opening of the outlet throttle 41 is ensured in a simple manner.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Safety Valves (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikantrieb mit mindestens einer Hydraulikmaschine (11,12) in einem Hydrauliksystem (25), das eine Hochdruckseite (16) und eine Niederdruckseite (13) aufweist. Um den Betrieb eines Hydraulikantriebs zu vereinfachen, umfasst das Hydrauliksystem (25) ein stromlos geöffnetes Sicherheitsventil (30), das in einer Öffnungsstellung (Fig. 1) einen Druckabbau auf der Hochdruckseite ermöglicht.

Description

Beschreibung Titel
Hydraulikantrieb
Die Erfindung betrifft einen Hydraulikantrieb mit mindestens einer
Hydraulikmaschine in einem Hydrauliksystem, das eine Hochdruckseite und eine Niederdruckseite aufweist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Hydraulikantriebs.
Stand der Technik
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 201 1 002 967 A1 ist ein
Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem ein hydraulisch betriebener Energiewandler und ein mit brennbarem Gas betriebener Energiewandler zusammenwirken.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, den Betrieb eines Hydraulikantriebs mit mindestens einer Hydraulikmaschine in einem Hydrauliksystem, das eine Hochdruckseite und eine Niederdruckseite aufweist, zu vereinfachen.
Die Aufgabe ist bei einem Hydraulikantrieb mit mindestens einer
Hydraulikmaschine in einem Hydrauliksystem, das eine Hochdruckseite und eine Niederdruckseite aufweist, dadurch gelöst, dass das Hydrauliksystem ein stromlos geöffnetes Sicherheitsventil umfasst, das in einer Öffnungsstellung einen Druckabbau auf der Hochdruckseite ermöglicht. Der Hydraulikantrieb dient vorzugsweise zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug kann zum Antrieb nur den Hydraulikantrieb umfassen. Dann spricht man auch von einem reinen Hydraulikantrieb. Das Kraftfahrzeug kann zusätzlich zu dem Hydraulikantrieb aber auch einen weiteren Antrieb umfassen, zum Beispiel eine Brennkraftmaschine. Ein Kraftfahrzeug mit mehr als einem Antrieb wird auch als Hybridantrieb bezeichnet. Ein Hydraulikantrieb mit einer Brennkraftmaschine und einem Hydraulikantrieb wird auch als Hydraulikhybridantrieb bezeichnet. Im Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit dem Hydraulikantrieb sollte unter allen
Betriebsbedingungen eine ungewollte Bewegung des Kraftfahrzeugs verhindert werden. Durch das erfindungsgemäße Sicherheitsventil kann in einem Fehlerfall der Druck auf der Hochdruckseite schnell und einfach abgebaut werden.
Dadurch kann eine durch hohen Druck auf der Hochdruckseite bewirkte
Bewegung eines mit dem Hydraulikantrieb ausgestatteten Kraftfahrzeugs sicher verhindert werden.
Ein Fehlerfall tritt beispielsweise auf, wenn sich die Hydraulikmaschine, beziehungsweise der Hydrostat nicht mehr verstellen, beziehungsweise kontrollieren lässt, egal durch welchen Fehler des Hydraulikantriebs, der auch als hydrostatischer Antrieb bezeichnet wird. Bei einer Axialkolbenmaschine mit Schwenkwiege lässt sich in einem Fehlerfall zum Beispiel die Schwenkwiege nicht mehr verschwenken. Der Fehler, der zu einem Fehlerfall führen kann, kann von mechanischer Art, zum Beispiel mechanisches Klemmen der Bauteile, sein, und/oder von elektrischer Art, zum Beispiel ein Kurzschluss in den elektrischen
Komponenten des Hydrostaten oder des hydrostatischen Antriebs, und/oder anderer Art sein. Der oder die Fehler, die zu einem Fehlerfall führen, können für einen unkontrollierten Druckaufbau auf der Hochdruckseite der
Hydraulikmaschine sorgen, was durch was durch das Sicherheitsventil in seiner Öffnungsstellung verhindert wird.
Auf der Niederdruckseite des Hydrauliksystems ist zum Beispiel ein
Hydraulikmediumreservoir oder ein Niederdruckspeicher angeordnet. In dem Hydraulikmediumreservoir oder in dem Niederdruckspeicher ist
Hydraulikmedium, zum Beispiel Hydrauliköl, angeordnet, das mit Niederdruck beaufschlagt ist. Bei dem Niederdruck handelt es sich zum Beispiel um
Umgebungsdruck. Der Niederdruck ist deutlich geringer als ein Hochdruck, der auf der Hochdruckseite herrscht. Auf der Hochdruckseite ist zum Beispiel ein Hochdruckspeicher angeordnet. Der Hochdruckspeicher dient zum Speichern und definiertem Abgeben von Hydraulikenergie. Zu diesem Zweck ist vorteilhaft ein Speicherventil oder Speicherladeventil auf der Hochdruckseite zwischen der Hydraulikmaschine und dem Hochdruckspeicher angeordnet.
Der Hydraulikantrieb umfasst zum Beispiel zwei Hydraulikmaschinen, von denen eine vorzugsweise eine Hydraulikpumpe darstellt, während die andere vorzugsweise einen Hydraulikmotor darstellt. Die Hydraulikmaschinen können vorzugsweise sowohl als Hydraulikpumpe als auch als Hydraulikmotor betrieben werden. Die vorzugsweise als Hydraulikpumpe betriebene Hydraulikmaschine dient zum Beispiel zum Druckaufbau in dem Hochdruckspeicher. Über die vorzugsweise als Hydraulikmotor betriebene Hydraulikmaschine kann die im
Hochdruckspeicher gespeicherte Hydraulikenergie verwendet werden, um mindestens ein angetriebenes Rad des Fahrzeugs anzutreiben.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydraulikantriebs ist dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsventil als direkt gesteuertes 2/2-Wegeventil mit der Öffnungsstellung und einer Schließstellung oder Rückschlagventilstellung ausgeführt ist. Das erfindungsgemäße Sicherheitsventil ist kein Servoventil und kann, da es lediglich einen Druckausgleich zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite sicherstellen muss, einfach aufgebaut sein. Das wirkt sich positiv auf die Herstellkosten aus.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydraulikantriebs ist dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsventil der Hydraulikmaschine zugeordnet ist. Das Sicherheitsventil kann einer von zwei Hydraulikmaschinen zugeordnet sein. Es ist aber auch möglich, jeder Hydraulikmaschine ein erfindungsgemäßes
Sicherheitsventil zuzuordnen. Bei Hydrauliksystemen mit zwei
Hydraulikmaschinen ist das erfindungsgemäße Sicherheitsventil vorteilhaft einer sekundären Hydraulikmaschine zugeordnet, die vorzugsweise als Hydraulikmotor arbeitet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydraulikantriebs ist dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsventil zwischen einer Hochdruckleitung auf der Hochdruckseite und einer Leckageleitung der Hydraulikmaschine angeordnet ist. Über das Sicherheitsventil kann der Hochdruck auf der Hochdruckseite schnell und einfach in die Leckageleitung abgebaut werden. Das Sicherheitsventil ist besonders vorteilhaft in die Hydraulikmaschine eingebaut oder an die Hydraulikmaschine angebaut.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydraulikantriebs ist dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsventil einen Schließkörper umfasst, der in eine Schließstellung oder Rückschlagventilstellung vorgespannt ist, in welcher der Schließkörper eine Ablaufdrossel in einem Ventilstück verschließt. Der Schließkörper kann hydraulisch in seine Schließstellung oder
Rückschlagventilstellung vorgespannt sein. Der Schließkörper ist bevorzugt durch Federkraft, zum Beispiel mit Hilfe einer vorgespannten Federeinrichtung, in seine Schließstellung oder Rückschlagventilstellung vorgespannt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydraulikantriebs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper teilweise in einem Haltekörper aufgenommen und/oder geführt ist, der zwischen dem Schließkörper und einem Anker eingespannt ist. Der Anker ist zum Beispiel durch eine Ankerfeder gegen den Haltekörper mit dem Schließkörper vorgespannt. Das Sicherheitsventil umfasst zum Beispiel einen Magnetkern und wird, zum Beispiel über eine Magnetspule, vorteilhaft elektromagnetisch beziehungsweise elektrisch betätigt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydraulikantriebs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper an einem dem Anker zugewandten Ende einen Bund aufweist, der eine Anlagefläche für eine Ventilfeder darstellt, die zwischen dem Bund und dem Ventilstück eingespannt ist. Durch die
vorgespannte Ventilfeder wird auf einfache Art und Weise sichergestellt, dass der Schließkörper die Ablaufdrossel in dem Ventilstück freigibt, wenn eine
Bestromung der Magnetspule unterbrochen wird.
Bei einem Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen
Hydraulikantriebs ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass das Sicherheitsventil in einem Fehlerfall, insbesondere im Fehlerfall„komplett kein Strom", automatisch öffnet oder durch stromlos Schalten geöffnet wird, so dass in dem Hydrauliksystem kein signifikanter Druck mehr herrscht. Das erfindungsgemäße Sicherheitsventil stellt eine sehr kostengünstige Lösung dar, wie in einem Fehlerfall sicher eine ungewollte Bewegung eines mit dem Hydraulikantrieb ausgestatteten Fahrzeugs verhindert werden kann.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Hydraulikmaschine für einen vorab beschriebenen Hydraulikantrieb. Die Hydraulikmaschine ist separat handelbar.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Sicherheitsventil für einen vorab beschriebenen Hydraulikantrieb. Das Sicherheitsventil ist separat handelbar.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Es zeigen:
Figur 1 eine vereinfachte Darstellung eines Hydraulikantriebs eines
Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitsventil in einer Öffnungsstellung;
Figur 2 das Sicherheitsventil aus Figur 1 in einer Schließstellung oder
Rückschlagventilstellung und
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel des in Figur 2 in seiner Schließstellung oder Rückschlagventilstellung dargestellten Sicherheitsventils im
Längsschnitt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist ein Hydraulikantrieb 10 eines Kraftfahrzeugs vereinfacht dargestellt. Der Hydraulikantrieb 10 ist zum Beispiel im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs antriebsmäßig mit einem angetriebenen Rad (nicht dargestellt) verbunden. Das angetriebene Rad kann zum Beispiel über ein Differenzial antriebsmäßig an den Hydraulikantrieb 10 angebunden werden. Bei dem Hydraulikantrieb 10 handelt es sich im dargestellten
Ausführungsbeispiel um einen reinen Hydraulikantrieb. Anders als dargestellt, kann der Hydraulikantrieb 10 aber auch Teil eines
Hydraulikhybridantriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sein.
Ein Hydraulikhybridantriebsstrang umfasst neben dem Hydraulikantrieb noch einen weiteren Antrieb als primären oder sekundären Antrieb. Bei dem weiteren Antrieb handelt es sich zum Beispiel um eine Brennkraftmaschine, die auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird.
Der Hydraulikantrieb 10 umfasst eine erste Hydraulikmaschine 11 und eine zweite Hydraulikmaschine 12. Die beiden Hydraulikmaschinen 11 und 12 sind eingangsseitig hydraulisch mit einer Niederdruckseite 13 verbunden.
Die Niederdruckseite 13 umfasst einen Niederdruckspeicher 14 mit
Hydraulikmedium, das mit Niederdruck beaufschlagt ist. Der Niederdruckspeicher 14 kann auch als Hydraulikmediumreservoir bezeichnet werden.
Ausgangsseitig sind die Hydraulikmaschinen 11 und 12 mit einer Hochdruckseite 16 verbunden. Die Hochdruckseite 16 umfasst einen Hochdruckspeicher 17 mit Hydraulikmedium, das mit Hochdruck beaufschlagt ist. Bei den
Hydraulikmaschinen 11 und 12, die nur durch Rechtecke angedeutet sind, handelt es sich zum Beispiel um Axialkolbenmaschinen.
Die Hydraulikmaschinen 11 und 12 können vorteilhaft sowohl als Hydraulikmotor als auch als Hydraulikpumpe betrieben werden. In einem
Hydraulikhybridantriebsstrang wird die Hydraulikmaschine 11 bevorzugt als Hydraulikpumpe betrieben. Die Hydraulikmaschine 12 wird in dem
Hydraulikhybridantriebsstrang vorzugsweise als Hydraulikmotor betrieben.
Durch ein Rechteck 21 ist eine Ventileinrichtung angedeutet. Bei der
Ventileinrichtung 21 handelt es sich vorzugsweise um ein Speicherventil oder ein Speicherladeventil, das auf der Hochdruckseite 16 zwischen die Ausgänge der Hydraulikmaschinen 11 und 12 und den Hochdruckspeicher 17 geschaltet ist. Durch ein Rechteck 22 ist eine optionale Filtereinrichtung angedeutet.
Den Hydraulikmaschinen 11, 12 ist vorzugsweise ein sogenanntes
Hauptstromventil (nicht separat dargestellt) zugeordnet. Die Niederdruckseite 13 und die Hochdruckseite 16 des Hydraulikantriebs 10 stellen ein Hydrauliksystem 25 dar, das zusätzlich zu den beiden Hydraulikmaschinen 11, 12, dem
Niederdruckspeicher 14, dem Hochdruckspeicher 17 und der Ventileinrichtung 21 eine Hochdruckleitung 26 und eine Leckageleitung 27 umfasst.
Die Hochdruckleitung 26 und die Leckageleitung 27 können in die
Hydraulikmaschine 12 integriert sein. Die Hochdruckleitung 26 ist der
Hochdruckseite 16 zugeordnet und mit Hochdruck beaufschlagt. Die
Leckageleitung 27 ist mit Niederdruck oder Umgebungsdruck beaufschlagt.
In einem Fehlerfall kann es passieren, dass ein (nicht dargestelltes)
Hauptstromventil der Hydraulikmaschine 11 nicht mehr richtig funktioniert. Es kann zum Beispiel passieren, dass das Hauptstromventil der Hydraulikmaschine 11 durch einen Steckerabfall keinen Strom mehr bekommt und dauernd offen bleibt. Das Hauptstromventil der Hydraulikmaschine 11 kann aber auch durch Verklemmen eines Schließkörpers fehlerhaft offen bleiben. Über das offene Hauptstromventil der Hydraulikmaschine 11 kann es zu einem unerwünschten Druckanstieg auf der Hochdruckseite 16 kommen.
Für einen solchen Fehlerfall ist in dem Hydrauliksystem 25 ein
erfindungsgemäßes Sicherheitsventil 30 vorgesehen. Das Sicherheitsventil 30 ist als 2/2-Wegeventil mit einer in Figur 1 dargestellten Öffnungsstellung und einer Schließstellung ausgeführt. In der dargestellten Öffnungsstellung ermöglicht das Sicherheitsventil 30 einen schnellen Druckabbau auf der Hochdruckseite 16. Zu diesem Zweck ist das Sicherheitsventil 30 zwischen der Hochdruckleitung 26 und der Leckageleitung 27 in der Hydraulikmaschine 12 angeordnet.
In Figur 2 ist das Sicherheitsventil 30 in seiner Schließstellung oder
Rückschlagventilstellung dargestellt. Durch eine symbolisch dargestellte Feder ist das Sicherheitsventil 30 in seine in Figur 1 dargestellte Öffnungsstellung vorgespannt. Durch elektromagnetische Betätigung beziehungsweise
elektrohydraulische Vorsteuerung kann das Sicherheitsventil 30 aus seiner in Figur 1 dargestellten Öffnungsstellung in seine in Figur 2 dargestellte
Schließstellung oder Rückschlagventilstellung umgeschaltet werden.
Das Sicherheitsventil 30 ist als einfach gesteuertes stromlos geöffnetes
Schaltventil ausgeführt und vorteilhaft in die Hydraulikmaschine 12 eingebaut. Das Sicherheitsventil 30 hat die Aufgabe bei einem Fehlerfall„komplett kein Strom" automatisch zu öffnen, um sicherzustellen, dass auf der Hochdruckseite 16 kein signifikanter Druck mehr herrscht beziehungsweise erzeugt werden kann.
In einem anderen Fehlerfall kann das Sicherheitsventil 30 durch geeignete Ansteuerung durch Unterbrechung der Bestromung geöffnet werden. Über das geöffnete Sicherheitsventil 30 zwischen der Hochdruckleitung 26 und der Leckageleitung 27 kann der Druck auf der Hochdruckseite 16 schnell abgebaut werden. Das Sicherheitsventil 30 stellt somit eine günstige Lösung dar, um in den relevanten Fehlerfällen sicher ein ungewolltes Bewegen eines mit dem
Hydraulikantrieb 10 ausgestatteten Kraftfahrzeugs zu verhindern.
In Figur 3 ist das in seiner Schließstellung oder Rückschlagventilstellung befindliche Sicherheitsventil 30 aus Figur 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel im Längsschnitt dargestellt. Das in Figur 3 dargestellte Sicherheitsventil 30 umfasst ein Polrohr 32, das mit einem Ende in eine Aufnahmebohrung 33 einer
Anschlussplatte 34 eingeschraubt ist.
Die Anschlussplatte 34 ist zum Beispiel in die Hydraulikmaschine (12 in Figur 2) des Hydraulikantriebs 10 in Figur 1 integriert. Die Anschlussplatte 34 umfasst eine Hochdruckbohrung 36, die zum Beispiel der Hochdruckleitung 26 in Figur 1 entspricht. Die Anschlussplatte 34 umfasst des Weiteren einen Leckagekanal 38, der zum Beispiel der Leckageleitung 27 in Figur 1 entspricht.
In der Aufnahmebohrung 33 ist zwischen dem Ende des Polrohr 32 und der Anschlussplatte 34 ein Ventilstück 40 mit einer Ablaufdrossel 41 eingespannt. Die Ablaufdrossel 41 geht von der Hochdruckbohrung 36 in der Anschlussplatte 34 aus. Das Sicherheitsventil 30 umfasst des Weiteren einen Magnetkern 42, der in dem Polrohr 32 angeordnet ist. Zwischen dem Ventilstück 40 und einem dem
Ventilstück 40 zugewandten Ende des Magnetkerns 42 ist eine
Restluftspalteinstellscheibe 44 angeordnet. Über die Restluftspalteinstellscheibe 44 kann ein Restluftspalt des Sicherheitsventils 30 eingestellt werden.
Das Sicherheitsventil 30 umfasst des Weiteren einen Anker 45, der in Richtung einer Längsachse 47 des Sicherheitsventils 30 in dem Polrohr 32 begrenzt hin und her bewegbar ist, das heißt in Figur 3 nach oben und nach unten. Durch eine Ankerfeder 46 ist der Anker 45 in Figur 3 nach unten vorgespannt.
Durch Bestromen einer Magnetspule 48 wird der Anker 45, wie man in Figur 3 sieht, gegen den Magnetkern 42 gezogen. Die zugehörige Magnetspule 48 wird durch Magnetfeldlinien erzeugt, die beim Bestromen der Magnetspule 48 unter anderem durch eine Verjüngung oder Einschnürung 49 des Polrohrs 32 in dem Magnetkern 42 und dem Anker 45 induziert werden.
Der Anker 45 des Sicherheitsventils 30 umfasst einen Ankerstößel 50, der mit seinem freien Ende an einem Haltekörper 52 anliegt. Der Haltekörper 52 umgreift und/oder führt einen Schließkörper 55, der in Figur 3 als Kugel ausgeführt ist. Derr Schließkörper 55 verschließt in seiner in Figur 3 dargestellten
Schließstellung die Ablaufdrossel 41 in dem Ventilstück 40.
Beim Bestromen der Magnetspule 48 drückt der Anker 45 mit dem Ankerstößel 50 den Schließkörper 55 über den Haltekörper 52 in einen Ventilsitz, der in dem Ventilstück 40 am oberen Ende der Ablaufdrossel 41 ausgebildet ist. Der Durchmesser der Ablaufdrossel 41 kann sehr klein gewählt werden, da es im vorliegenden Fall des Sicherheitsventils 30 lediglich um einen Druckausgleich im Fehlerfall gilt.
Demzufolge ist die durch die Magnetspule 48 aufzubringende Haltekraft auch relativ klein, was die kostengünstige Verwendung eines relativ kleinen Magneten ermöglicht. Außerdem wird das Sicherheitsventil 30 im Normalbetrieb bestromt, bevor in dem Hydrauliksystem 25 Hochdruck anliegt. Die Magnetkraft ist konstruktionsbedingt beim Zuhalten der Ablaufdrossel 41 aufgrund des elektromagnetischen Wirkprinzips am stärksten, da der Anker 45 dem Magnetkern 42 dann sehr nahe ist. Der Restluftspalt zwischen dem Anker 45 und dem Magnetkern 42 kann mit Hilfe der Restluftspalteinstellscheibe 44 sehr klein eingestellt werden.
Der Haltekörper 52 weist an seinem dem Schließkörper 55 abgewandten Ende einen Bund 58 auf. Eine Ventilfeder 60 ist zwischen dem Bund 58 und dem Ventilstück 40 eingespannt. Die Vorspannkraft der Ventilfeder 60 ist so gewählt und gegenüber der Vorspannkraft der Ankerfeder 46 so groß, dass sich der Haltekörper 52 mit dem Schließkörper 55 automatisch schnell von dem
Ventilstück 40 weg bewegt, wenn die Bestromung der Magnetspule 48 gewollt oder ungewollt unterbrochen wird. Durch die Ventilfeder 60 wird auf einfache Art und Weise ein schnelles Öffnen der Ablaufdrossel 41 sichergestellt.

Claims

Ansprüche
1. Hydraulikantrieb mit mindestens einer Hydraulikmaschine (11,12) in einem Hydrauliksystem (25), das eine Hochdruckseite (16) und eine
Niederdruckseite (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das
Hydrauliksystem (25) ein stromlos geöffnetes Sicherheitsventil (30) umfasst, das in einer Öffnungsstellung (Fig. 1) einen Druckabbau auf der
Hochdruckseite (16) ermöglicht.
2. Hydraulikantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsventil (30) als direkt gesteuertes 2/2-Wegeventil mit der
Öffnungsstellung (Fig. 1) und einer Schließstellung (Fig. 3) oder
Rückschlagventilstellung (Fig. 2) ausgeführt ist.
3. Hydraulikantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Sicherheitsventil (30) der Hydraulikmaschine (12) zugeordnet ist.
4. Hydraulikantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Sicherheitsventil (30) zwischen einer
Hochdruckleitung (26) auf der Hochdruckseite (16) und einer Leckageleitung (27) der Hydraulikmaschine (12) angeordnet ist.
5. Hydraulikantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Sicherheitsventil (30) einen Schließkörper (55) umfasst, der in eine Schließstellung oder Rückschlagventilstellung vorgespannt ist, in welcher der Schließkörper (55) eine Ablaufdrossel (41) in einem Ventilstück (40) verschließt.
6. Hydraulikantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (30) teilweise in einem Haltekörper (52) aufgenommen und/oder geführt ist, der zwischen dem Schließkörper (30) und einem Anker (45) eingespannt ist.
7. Hydraulikantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (52) an einem dem Anker (45) zugewandten Ende einen Bund (58) aufweist, der eine Anlagefläche für eine Ventilfeder (60) darstellt, die zwischen dem Bund (58) und dem Ventilstück (40) eingespannt ist.
8. Verfahren zum Betreiben eines Hydraulikantriebs (10) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Sicherheitsventil (30) in einem Fehlerfall, insbesondere im Fehlerfall „komplett kein Strom", automatisch öffnet oder durch stromlos Schalten geöffnet wird, so dass in dem Hydrauliksystem (25) kein signifikanter Druck mehr herrscht.
9. Hydraulikmaschine für einen Hydraulikantrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
10. Sicherheitsventil für einen Hydraulikantrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
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