EP3802397A1 - Hydrauliksystem, hydraulikeinheit, fahrzeug, verfahren und verwendung - Google Patents

Hydrauliksystem, hydraulikeinheit, fahrzeug, verfahren und verwendung

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Publication number
EP3802397A1
EP3802397A1 EP19728003.5A EP19728003A EP3802397A1 EP 3802397 A1 EP3802397 A1 EP 3802397A1 EP 19728003 A EP19728003 A EP 19728003A EP 3802397 A1 EP3802397 A1 EP 3802397A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydraulic
hydraulic cylinder
dad
net
branch
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19728003.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Bauer
Nicolas GROO
Sebastian FELLHAUER
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.)
Argo Hytos Group AG
Original Assignee
Argo Hytos Group AG
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 Argo Hytos Group AG filed Critical Argo Hytos Group AG
Publication of EP3802397A1 publication Critical patent/EP3802397A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60G17/04—Spring characteristics, e.g. mechanical springs and mechanical adjusting means fluid spring characteristics
    • B60G17/056—Regulating distributors or valves for hydropneumatic systems
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    • B60G17/044—Self-pumping fluid springs
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    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F15B11/16—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors
    • F15B11/17—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors using two or more pumps
    • 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
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    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
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    • B66F9/07586—Suspension or mounting of wheels on chassis

Definitions

  • Hydraulic system hydraulic unit, vehicle, procedures and use
  • the invention relates to a hydraulic system for controlling or regulating a hydraulic cylinder having the features of the preamble of claim 1.
  • a hydraulic system is known, for example, from EP 1 067 296 A1.
  • the invention further relates to a hydraulic unit, a vehicle, a method and a use of the hydraulic unit.
  • the known hydraulic system is used in self-propelled industrial trucks, which are to be operated energy-saving. This will be a
  • the known hydraulic system is concerned with the problem that a second
  • the invention is based on the object to provide a hydraulic system for controlling or regulating a hydraulic cylinder, which is simple, compact and safe.
  • the hydraulic system should be suitable for vehicles with electric drive.
  • the invention is further based on the objects to provide a hydraulic unit, a vehicle, a method and the use of the hydraulic unit.
  • the object is achieved with regard to the hydraulic system by the subject of claim 1.
  • the object is achieved according to the invention by the subject matter of claim 20, with a view to the use of the hydraulic unit by the subject of claim 21, with a view of the vehicle by the subject of claim 22 and with regard to the method by the article of claim 23 solved.
  • the object is achieved by a hydraulic system for controlling or regulating a hydraulic cylinder, the at least one hydraulic cylinder and has at least one hydraulic unit.
  • the hydraulic cylinder can be connected by the hydraulic unit optionally with a pressure source and a tank.
  • the hydraulic system has at least one control or regulating device for controlling or regulating the supply of hydraulic fluid to
  • Hydraulic cylinder on.
  • the control or regulating device forms a first
  • the hydraulic unit forms a second module.
  • the first and second assemblies are structurally separated and fluidly connected.
  • the supply of hydrau lik tension speed to the hydraulic cylinder is mainly controlled or regulated by the control or regulating device from outside the hydraulic unit.
  • the hydraulic unit is rigidly attached to the hydraulic cylinder.
  • the invention has the advantage that the hydraulic device is simple, compact and constructed safe against hose breakage. Due to the simple structure and the division in hydraulic unit and control or regulating device
  • the invention provides that the two modules, which are formed by the control or regulating device and the hydraulic unit, are structurally separated from each other.
  • the structural separation can be achieved for example by a spatial separation and mechanical delimitation of the modules.
  • the two modules for example, in different, separate from each other, in particular from each other
  • the assemblies form mechanically separate and independently manageable, in particular independently mountable units.
  • the hydraulic system according to the invention saves space and allows flexible use of the available space, because a simple control and regulating device can be centrally located, which is connected to one or more decentralized attached to the hydraulic cylinders small, simple hydraulic units. This avoids that a larger space must be provided at a single point of the vehicle.
  • the hydraulic units can each be equipped with pressure accumulators for suspension.
  • the two modules are fluidly connected to each other. This is done, for example, by wires which are the two connect structurally separate modules together.
  • the two assemblies are on the one hand mechanically separated from each other and on the other hand fluidly connected to each other.
  • the hydraulic unit is primarily for the control of the outflow of the hydraulic fluid from the hydraulic cylinder and the control and regulating devices primarily for the control of the inflow of the hydraulic fluid to the
  • Hydraulic cylinder responsible. According to the invention, it is therefore provided that the supply of hydraulic fluid to the hydraulic cylinder can be controlled or regulated predominantly from outside the hydraulic unit by the control or regulating device.
  • Hydraulic cylinder is controlled or regulated mainly from outside the hydraulic unit. A maximum reduction in throttle losses is achieved when the supply of hydraulic fluid, i. the lifting operation is completely controlled from outside the hydraulic unit, wherein
  • a check valve can be integrated into the hydraulic unit.
  • the entire supply control or regulation is done externally. This means that in the extreme case, at least one lifting branch of
  • Hydraulic unit so the intended for the supply of the hydraulic fluid area of the hydraulic unit, free of switching elements, control elements and
  • Predominantly means that insignificant control activities in the lifting branch of the hydraulic unit, ie in the supply of hydraulic fluid to
  • Hydraulic cylinders are allowed. For example. For example, up to 25%, in particular up to 20%, in particular up to 10%, in particular up to 5%, of the delivery rate for the cylinder stroke within the hydraulic unit can be controlled. At least 75% of the delivery rate is controlled from outside the hydraulic unit by the controller.
  • Hydraulic cylinder is created that is robust, simple and, above all, safe is constructed, because between the hydraulic cylinder and the hydraulic unit can be dispensed with flexible hose connections. This achieves a hose rupture protection.
  • the rigid attachment of the hydraulic unit to the hydraulic cylinder is achieved in that the hydraulic unit is arranged directly on the hydraulic cylinder and fluidly connected thereto. As a result, a hose break is safely excluded at this point. It is also possible that the hydraulic unit of the
  • Hydraulic cylinder is spaced by a gap and the fluid connection is made by solid pieces of pipe that bridge the gap.
  • the assembly of hydraulic unit and hydraulic cylinder is assembled together and removed or replaced together for maintenance purposes.
  • the structurally separate control or regulating device is provided at a different, spatial location of the hydraulic system.
  • the invention has the further advantage that the structurally separate control or regulating device can be coupled and operated with an electric drive of the vehicle.
  • the pressure source preferably comprises at least one switchable or controllable or controllable fluid source.
  • the fluid source is for forming a
  • the hydraulic power is preferably displacement-controlled, ie without the use of throttle devices for flow control.
  • the hydraulic power is controlled or regulated by the connection or adjustment of the fluid source.
  • the hydraulic power is variable by the fluid source, in particular continuously variable or switchable, i. switched on and off.
  • For the connection of the hydraulic power can a
  • Constant pump so a non-adjustable pump, are used, which is switched on or off or. Due to the demand-oriented provision of hydraulic power, a high degree of efficiency is achieved. The at the Resistance control caused by valves throttle losses are avoided.
  • Throttle losses occurs, and a high degree of safety against hose breakage is achieved.
  • the fluid source is on the one hand drive-connected with an electric motor and on the other hand with the
  • Hydraulic cylinder by the hydraulic unit for controlling or regulating the supply of hydrau lik gall speed fluidly connected to the hydraulic cylinder.
  • This embodiment is particularly suitable for higher-level systems that have an electric power source as the main power source for the driving and working functions, such as electric-powered vehicles.
  • the electric motor can be any electric motor that can be used to control or regulate the supply of hydrau lik gall speed fluidly connected to the hydraulic cylinder.
  • a backflow of hydraulic fluid at the hydraulic cylinder to the fluid source is prevented by a valve which is integrated in the hydraulic unit.
  • the valve such as a check valve, has the advantage that when a line break between the control or regulating device and the
  • Hydraulic unit hydraulic fluid can escape from the hydraulic unit or the outlet is limited.
  • the valve is therefore a safety device.
  • the electric motor for power limitation is adjustable so that the maximum positive displacement pressure can be limited. This avoids damage to the system caused by overpressures.
  • the electric motor can be a frequency-controlled
  • the control or regulating device may comprise means for power sharing, for example a flow divider, and / or a valve control or regulation with at least one control or regulating valve.
  • Variable hydraulic resistances are used to control or distribute the hydraulic power.
  • the hydraulic system comprises a hydropneumatic suspension system for leveling a vehicle with at least one accumulator connected to the hydraulic cylinder
  • This embodiment is particularly suitable for the suspension of vehicles having an electric power source as the main power source for the driving and working functions.
  • Pneumatic supply is present (eg for a brake system), the
  • Suspension usually pneumatic, so designed with air bellows. This is z. B. the case of trucks and buses. In some vehicles bump
  • this embodiment can be particularly well coupled with the electric motor to provide the required for the level control of the vehicle hydraulic power.
  • it is about a long-term height control by the hydraulic cylinder to compensate for load changes. So it does not depend on a particular dynamic and a good response of the scheme. Rather, a hydropneumatic suspension and attitude control is created, which is inexpensive, energy efficient and safe and can be accommodated in the vehicle to save space. In the future, as part of the electrification of vehicles and functions with the (partial) omission of the hydraulic from these
  • At least two position control circuits are provided, each having a hydraulic unit, each having a hydraulic cylinder and optionally each a pressure accumulator. Both Position control circuits are coupled to a common drive unit.
  • the drive unit has an electric motor provided with a single fluid source, for example a single pump, or with a multiple fluid source for the two position control circuits, for example with a plurality of pumps with one
  • This embodiment is particularly suitable for the suspension of a vehicle axle with 2 wheel suspensions, wherein the suspension is effected by a hydropneumatic suspension system, in particular by the suspension system according to the preceding embodiment.
  • the suspension of a vehicle axle with 2 suspensions can also be done with a single pump, for example. A fixed displacement pump for both suspensions.
  • For the power distribution to the suspension of the pump downstream flow divider may be provided.
  • the power distribution can also be done in other ways. It is also possible to provide several, in particular two electric motors, which are each drive-connected with their own fluid source and the position control circuits separately with
  • the hydraulic unit comprises the following
  • the hydraulic unit comprises a lifting branch between the first port and the fourth port for supplying hydraulic fluid to the
  • Hydraulic cylinder The hydraulic unit further comprises a lowering branch between the second port and the fourth port for discharging
  • Hydraulic fluid from the hydraulic cylinder Hydraulic fluid from the hydraulic cylinder.
  • the Senkzweig preferably branches off from the lifting branch or is fluidly connected to this.
  • the area between the branch and the fourth port or generally between the branch and the hydraulic cylinder temporarily connects the lifting branch to the hydraulic cylinder and temporarily the lowering branch to the hydraulic cylinder, specifically to the fourth connection, depending on whether the lifting operation or the lowering operation takes place. This area, too
  • Called connection branch is flowed through in different directions by hydraulic oil. This embodiment forms a possibility which has been explained above
  • the fourth port includes a double port for a piston side and a rod side of a double-acting hydraulic cylinder with a piston.
  • the hydraulic unit is thus particularly compact.
  • a flow-influencing element in particular a diaphragm or a throttle between the third port and the fourth port is arranged, the flow between these two ports is hindered and thereby loses flow energy, whereby the spring movement is attenuated.
  • the Senkzweig may have switching elements and / or control elements for changing the discharge of hydraulic fluid from the hydraulic cylinder. This affects the lowering speed of the hydraulic cylinder.
  • the Senkzweig may have switching elements and / or control elements for changing the discharge of hydraulic fluid from the hydraulic cylinder. This affects the lowering speed of the hydraulic cylinder.
  • Hydraulic cylinder concerns. This does not exclude that the hydraulic unit has switching elements or control elements that the lowering function of the
  • the lowering branch may have at least one switching valve, in particular a proportional seat valve, in particular a corresponding valve as a 2/2-way valve.
  • the lowering branch may have at least one flow-influencing element, in particular a throttle and / or at least one pressure-limiting valve and / or at least one proportional seat valve and / or at least one current regulator.
  • the hydraulic cylinder is mechanically rigidly connected to a wall of the hydraulic unit.
  • the hydraulic cylinder can rest directly on the wall of the hydraulic unit.
  • a gap may be formed between the wall of the hydraulic unit and the hydraulic cylinder.
  • the fourth connection in particular the double connection, can be fluid-connected directly via this wall to the hydraulic cylinder.
  • This embodiment is particularly advantageous because flexible hose connections and thus the risk be reliably avoided by hose break between the hydraulic cylinder and the hydraulic unit. If a gap is formed between the hydraulic cylinder and the wall of the hydraulic unit, this gap can be bridged by a rigid pipe section.
  • Hydraulic unit for a hydropneumatic suspension system for
  • the hydraulic unit has the same connections as the aforementioned embodiment of the hydraulic system.
  • the hydraulic unit is characterized in that the lifting branch,
  • the lifting branch and a connecting branch between the lifting branch and the fourth connection substantially free of switching and control elements for changing the supply of hydraulic fluid to the hydraulic cylinder.
  • the hydraulic unit according to the invention has the advantage that it is simple and compact, wherein in the lifting branch, i. in connection with the lifting function of the hydraulic cylinder little or no throttle losses occur.
  • the control or regulation of the cylinder stroke is done externally by a separate control and regulating device.
  • Senkzweig may have switching and control elements.
  • the hydraulic unit according to the invention is disclosed and claimed as such and in connection with the hydraulic system. It should be noted that the hydraulic unit according to claim 20 in connection with the hydraulic system according to the invention represents a preferred embodiment, to which the hydraulic system is not limited. Other
  • Hydraulic units can be used with the hydraulic system according to the invention.
  • the inventive method for leveling a vehicle uses the hydraulic system according to claim 1.
  • the vehicle is raised by a control of the fluid source, in which the electric motor is driven, wherein when lifting substantially the same Pressure at the fluid source and the hydraulic cylinder is applied.
  • This has the advantage that virtually no throttle losses occur during the stroke of the hydraulic cylinder.
  • a fluid source is made ineffective by opening a diverting branch and thereby an oil circulation.
  • individual consumers or hydraulic cylinders can be controlled separately.
  • the single figure shows a circuit diagram of a hydraulic system according to an embodiment of the invention.
  • the illustrated in the single figure embodiment of a hydraulic system according to the invention can be used as a suspension system in mobile machines specifically for the position control of a vehicle axle, the left and right wheels of the axle can be controlled separately.
  • the hydraulic system is suitable for the suspension of vehicles of all kinds, especially if there is no hydraulic supply (more) or in which an air suspension is not suitable.
  • the invention is not limited to the position control shown in the single figure.
  • the illustrated hydraulic system can be used as axle suspension or Einzelradfederung. Other suspensions that require level control, for example to adjust loading conditions or to adjust ground clearance, are possible.
  • the hydraulic system comprised two position control circuits 29, 30, which are constructed accordingly.
  • the position control circuits 29, 30 can be
  • the invention is not limited to a two-circuit system, but may have a single position control loop or more than two position control circuits, for example, three, four or more
  • Position control loop 30 or all other position control loops.
  • the position control circuit 29 or generally the hydraulic system 10 has a hydraulic cylinder 19a.
  • a hydraulic unit 10 is rigidly fixed, for example screwed or welded.
  • Hydraulic unit 10 is flanged directly on the hydraulic cylinder 19a. The rigidly connected to the hydraulic cylinder 19 a hydraulic unit 10 and the
  • Hydraulic cylinders 19a form a fixed unit.
  • the hydraulic unit 10 has the function of selectively connecting the hydraulic cylinder 19a to a pressure source and a tank 15.
  • the rigid attachment of the hydraulic unit 10 to the hydraulic cylinder 19a increases the safety of the system because closed by the directly flanged hydraulic unit 10 of the suspension circuit and thus a hose or pipe break has no effect on the suspension properties.
  • the position control circuit 29 or generally the hydraulic system 10 has a control or regulating device 31, which serves the supply of
  • Hydra ul ik Brookkeit to control the hydraulic cylinder 19a or regulate.
  • control is also included.
  • the control or regulating device 31 forms a first module and is characterized by a dashed system boundary.
  • the hydraulic unit 10 is also characterized by a dashed system boundary which delimits a second assembly from the first assembly.
  • the system limit means that the control or regulating device 31 is not only functionally separate from the hydraulic unit 10, but also that the two assemblies are structurally separated from each other.
  • the control or regulating device 31 is arranged at a different spatial location of the hydraulic system or the position control circuits 29 and mechanically independent of the hydraulic unit 10th
  • Hydraulic unit 10 and the control or regulating device 31 fluidly connected by a line, in particular pipe, or by a hose connection. Through this fluid connection, the supply of hydraulic ik Finekeit to
  • Hydraulic cylinder 19 a regulated.
  • the supply control takes place predominantly from outside the hydraulic unit 10 by the control or regulating device 31.
  • the hydraulic system is constructed according to the displacement principle, wherein the control or regulating device 31 promotes Ox Hochregeln the position, ie for lifting the hydraulic cylinder 19 a Hydraulic ikillonkeit in the hydraulic cylinder 19 a.
  • the hydraulic system completely dispenses with high control valves. Instead, the controller 31 is used to control.
  • control or regulating device 31 has a switchable or controllable or controllable fluid source 13a.
  • the fluid source 13a is on the one hand drive-connected to an electric motor 23.
  • the fluid source 13a is fluidly connected to the hydraulic unit 10, so that by controlling (on / off or variable) of the electric motor 23, the hydraulic power can be regulated, with which the hydraulic cylinder 19a is supplied via the hydraulic unit 10 with hydraulic fluid.
  • the switchable fluid source 13a may, for example, be a constant-displacement pump, that is to say a pump with a constant displacement volume per revolution.
  • the switchability of the fluid source 13a is usually realized by the drive member which is connected to the fluid source 13a, for example by the electric motor 23.
  • the electric motor 23 connected to the fixed displacement pump is used for the
  • the constant displacement pump may be coupled by a clutch to the electric motor 23 as needed.
  • Other possibilities are conceivable.
  • the electric motor 23 may be implemented as a variable-speed variable-frequency electric motor, so that the stroke speed of the hydraulic cylinder 19a is adjustable.
  • the electric motor 23 has a power / torque limit to limit the maximum positive displacement pressure.
  • the pump is adapted to the electric motor 23 accordingly.
  • the hydraulic power can be provided by a resistance control
  • the hydraulic unit 10 is constructed as follows:
  • the hydraulic unit 10 forms a hydraulic block with a first port 12, which is connected to the fluid source 13 a, specifically connected to the electric motor driven pump or connectable.
  • the hydraulic unit 10 has a second port 14 which fluidly connected to a tank 15 or
  • the tank 15 belongs to the first assembly of the controller 31. Alternatively, a common tank could be used with other systems.
  • a third port 16 of the tank 15 belongs to the first assembly of the controller 31. Alternatively, a common tank could be used with other systems.
  • a third port 16 of the tank 15 belongs to the first assembly of the controller 31. Alternatively, a common tank could be used with other systems.
  • a third port 16 of the tank 15 belongs to the first assembly of the controller 31. Alternatively, a common tank could be used with other systems.
  • Hydraulic unit 10 is connected to a pressure accumulator 17a, for example a
  • Diaphragm memory connected or connectable. Such accumulators are known per se.
  • a fourth port 18 is connected to the hydraulic cylinder 19a. As can be seen in the single figure, the fourth port 18 is directly connected to the
  • Hydraulic cylinder i. connected without intermediate hose connections.
  • the hydraulic unit 10 with a wall of the
  • Hydraulic cylinder 19 directly or generally rigidly connected, wherein the fourth port 18 takes place directly over the wall. This is illustrated in the single figure in that the system boundary (dashed line) of the hydraulic unit 10 coincides with the wall of the hydraulic cylinder 19.
  • the fourth port 18 is designed as a double port, which is connected on the one hand to the piston side and on the other hand to the rod side of the hydraulic cylinder 19a.
  • the rod side or piston side results from the arrangement of the piston 24 in the hydraulic cylinder 19a.
  • the piston 24 may be part of a double-acting hydraulic cylinder. Other pistons or cylinders are possible, for example a plunger cylinder. In the double-acting
  • Hydraulic cylinder can prevail in the annulus, for example, due to a hydraulically biased suspension, a different pressure.
  • the hydraulic unit 10 includes a lifting branch 20 and a Senkzweig 21 and optionally other branches with other functions, such as a suspension branch 33, a connecting branch 34 and a
  • the lifting branch 20 includes those lines or channels of the hydraulic unit 10, through which the hydraulic oil flows exclusively to the hydraulic cylinder 19a.
  • the direction of flow is in a single direction towards the hydraulic cylinder 19a.
  • Hydra ul ik Brookkeit supplied and pressurized so that it can perform the desired lifting function for the position control.
  • the lifting branch 20 comprises the line from the first connection 12, which is connected or connectable to the fluid source 13 a, to the first junction Kl, at which the lowering branch 21 is fluidically connected to the lifting branch 20 or branches off from the lifting branch 20.
  • the check valve 22 is arranged in the lifting branch 20, which prevents
  • the lifting branch 20 is free or at least substantially free of switching devices, control elements or control devices for regulating the
  • the connecting branch 34 is the lifting branch 20 in the flow direction
  • connection branch 34 comprises those lines or channels of the
  • Hydraulic unit 10 which is functional to both the lifting branch 20 and the
  • the connecting branch 34 is therefore characterized in that the hydraulic fluid flows through the lines or channels of the connecting branch 34 in both directions, namely in the direction of
  • the connecting branch 34 comprises those lines which on the one hand during the lifting operation in the feed direction, i. flowed through to the hydraulic cylinder 19 a, and on the other hand are flowed through in the opposite direction in the lowering operation, i. are flowed through by the guided from the hydraulic cylinder 19a from hydraulic oil.
  • the connecting branch 34 connects both the lifting branch 20 and the lowering branch 21 with the hydraulic cylinder 19 a.
  • connection branch 34 is constructed corresponding to the lifting branch 20.
  • the connecting branch 34 is free, in particular substantially free of switching elements or control elements, at least free of switching elements or control elements that significantly influence the hydraulic fluid when it flows to the hydraulic cylinder 19 a.
  • connection branch 34 extends from the first one
  • Hydraulic cylinder 19 a fluidly connect to the hydraulic unit 10.
  • the suspension branch 33 is fluidly connected to the hydraulic cylinder 19a. There are various possibilities for this.
  • the suspension branch 33 as shown in the single figure, with the second node K2
  • the second node K2 is located in
  • the second node K2 forms the branch of the lines to the fourth terminals 18 and generally to the hydraulic cylinder 19a. It is also possible, the suspension branch 33 directly to the
  • the suspension branch 33 comprises a first throttle 25 which is the second
  • Node K2 is downstream.
  • the suspension branch 33 has a pressure accumulator 17a, for example in the form of a diaphragm pressure accumulator. Other accumulators are possible.
  • the Senkzweig 21 includes those lines or channels, which are flowed through only during the lowering of hydraulic oil, which from the
  • Hydraulic cylinder 19a is discharged.
  • the lines of the Senkzweig 21 are flowed through in a single flow direction and indeed in a direction toward the tank 15.
  • the lowering branch 21 has a function of lowering the hydraulic fluid contained in the hydraulic cylinder 19a upon lowering, i.e., lowering.
  • the Senkzweig 21 comprises a line starting from the first
  • the lowering branch 21 has a switching valve 26.
  • the switching valve 26 is a proportional seat valve, which regulates the volume flow from the hydraulic cylinder 19 a to the tank 15. Other valves are possible.
  • the switching valve 26 is preceded by a second throttle 27 in the flow direction.
  • the combination of the switching valve 26 and the second throttle 27 or a diaphragm can be replaced by a correspondingly sized proportional seat valve.
  • a flow regulator can also be used, whereby the discharged volume flow is independent of the pressure in the hydraulic cylinder 19a.
  • This has the advantage that then the volume flow through the current regulator z. B. can be tuned exactly to the flow rate of the pump, so that the lowering as fast as the lifting is done.
  • this has the advantage that when lifting only one side of the dual-circuit system shown in the single figure, the other side (with activated switching valve 26) regardless of the pressure in the two hydraulic cylinders 19a, 19b does not change their position.
  • the pressure limiting branch 35 comprises a bypass line 32, which in the
  • Pressure limiting branch 35 has a pressure limiting valve 28 which opens at excessive pressures in the connecting branch 34 in order to protect the hydraulic cylinder 19 a from damage. Excessive pressures can occur, for example, by impacts that occur when driving over bumps on the
  • Hydraulic cylinder 19a act from the outside.
  • a pressure limiting valve in the control or regulating device 31 may be provided behind the fluid sources 13a, 13b.
  • the fluid sources 13a, 13b may consist of only a single pump with a pressure-compensated flow divider.
  • the lifting branch 20 Apart from the above safety elements of the lifting branch 20 is free of switching or controllable or controllable actuators.
  • the stroke control thus takes place exclusively by the external control or regulating device 31, i. according to the principle of positive displacement control. It is possible that unessential controls are arranged in the lifting branch 20, as long as the control of the hydraulic supply to the hydraulic cylinder 19a predominantly by the external
  • Control or regulating device 31 takes place.
  • the hydraulic system according to the single figure is also characterized by the fact that valves for Hochregeln, i. is completely dispensed with for the extension of the hydraulic cylinder 19 a and instead only the control of the
  • Pump drive (electric motor) is used for this. It can be for the
  • Electric motor can be provided which drives a single pump, two pumps or a double pump or generally more pumps, whereby a further electrical circuit is saved.
  • the two position control circuits 29, 30 are supplied by a single, common control or regulating device 31 with hydraulic fluid.
  • illustrated principle can be used for a single position control loop or multiple position control circuits, for example, for three, four or more position control circuits, with a corresponding number of pumps or a corresponding number of divided volume flows is provided.
  • two pumps are provided, the two
  • Position control circuits 29, 30 are assigned accordingly. Both pumps are driven together by the electric motor 23. Other
  • Hydraulic circuits for synchronizing the hydraulic cylinders 19a, 19b, for example, by series connection or coupled hydraulic motors or flow dividers are known. These circuits can work with the
  • Position control circuits 29, 30 and the displacement control are combined.
  • Space saving the system is characterized in that a very simple hydraulic unit is centrally located and with decentralized to the hydraulic cylinders 19a, 19b mounted small, simple hydraulic units 10, 11 each with
  • Pressure accumulator is connected to the suspension. This avoids that a larger space must be provided at one point of the vehicle.
  • the electric motor 23 is turned on.
  • Hydraulic fluid is conveyed into the hydraulic units 10, 11, in each case through the first connection 12 into the respective lifting branch 20 and connecting branch 34 of the two hydraulic units 10, 11.
  • the fourth connection 18 causes the hydraulic fluid to flow out of the respective lifting branch 20 via the connecting branch 34 promoted in the hydraulic cylinders 19a, 19b.
  • the pistons 24 are extended for lifting the vehicle or the vehicle axle.
  • the two switching valves 26 are energized and opened according to the desired switching position. Depending on the switching position of the two switching valves 26 is a corresponding
  • the electric motor 23 is turned on and the left switching valve 26 is energized. If only the left wheel is to be raised, the electric motor 23 is turned on and, conversely, the right switching valve 26 is energized.
  • the respective lifting function of the other, second wheel or the other, second side is rendered ineffective by opening the lowering branch 21 of the hydraulic unit 10, 11 of the second wheel or the second side.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem zur Steuerung oder Regelung eines Hydraulikzylinders (19a, 19b) mit wenigstens einem Hydraulikzylinder (19a, 19b), wenigstens einer Hydraulikeinheit (10, 11), durch die der Hydraulikzylinder (19a, 19b) wahlweise mit einer Druckquelle und einem Tank (15) verbindbar ist, und wenigstens einer Steuer- oder Regeleinrichtung (31) zur Steuerung oder Regelung der Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit zum Hydraulikzylinder (19a, 19b), die Steuer- oder Regeleinrichtung (31) eine erste Baugruppe und die Hydraulikeinheit (10, 11) eine zweite Baugruppe bilden, die baulich voneinander getrennt und fluidverbunden sind, wobei die Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit zum Hydraulikzylinder (19a, 19b) überwiegend von außerhalb der Hydraulikeinheit (10, 11) durch die Steuer- oder Regeleinrichtung (31) steuerbar bzw. regelbar ist, und wobei die Hydraulikeinheit (10, 11) starr am Hydraulikzylinder (19a, 19b) befestigt ist.

Description

Hydrauliksystem, Hydraulikeinheit, Fahrzeug, Verfahren und Verwendung
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem zur Steuerung oder Regelung eines Hydraulikzylinders mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ein derartiges Hydrauliksystem ist beispielsweise aus EP 1 067 296 Al bekannt. Die Erfindung betrifft ferner eine Hydraulikeinheit, ein Fahrzeug, ein Verfahren und eine Verwendung der Hydraulikeinheit.
Das bekannte Hydrauliksystem wird bei selbstfahrenden Flurförderfahrzeuge eingesetzt, die energiesparend betrieben werden sollen. Dazu wird ein
lastbedingtes Druckpotenzial der Hyd rau likflüssigkeit genutzt. Das bekannte Hydrauliksystem ist mit dem Problem befasst, dass eine zweite
Versorgungspumpe zur Betätigung eines Verbrauchers für eine Nebenfunktion vorgesehen ist. Um die Nebenfunktionen zu steuern, weist das bekannte
Hydrauliksystem einen aufwändigen hydraulischen Steuerkreis auf, der zu
Drosselverlusten führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Hydrauliksystem zur Steuerung oder Regelung eines Hydraulikzylinders anzugeben, das einfach, kompakt und sicher aufgebaut ist. Außerdem soll das Hydrauliksystem für Fahrzeuge mit Elektroantrieb geeignet sein. Der Erfindung liegt ferner die Aufgaben zu Grunde, eine Hydraulikeinheit, ein Fahrzeug, ein Verfahren und die Verwendung der Hydraulikeinheit anzugeben.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit Blick auf das Hydrauliksystem durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Mit Blick auf die Hydraulikeinheit wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 20, mit Blick auf die Verwendung der Hydraulikeinheit durch den Gegenstand des Anspruchs 21, mit Blick auf das Fahrzeug durch den Gegenstand des Anspruchs 22 und mit Blick auf das Verfahren durch den Gegenstand des Anspruchs 23 gelöst.
Konkret wird die Aufgabe durch ein Hydrauliksystem zur Steuerung oder Regelung eines Hydraulikzylinders gelöst, das wenigstens einen Hydraulikzylinder und wenigstens eine Hydraulikeinheit aufweist. Der Hydraulikzylinder ist durch die Hydraulikeinheit wahlweise mit einer Druckquelle und einem Tank verbindbar.
Das Hydrauliksystem weist wenigstens eine Steuer- oder Regeleinrichtung zur Steuerung oder Regelung der Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit zum
Hydraulikzylinder auf. Die Steuer- oder Regeleinrichtung bildet eine erste
Baugruppe. Die Hydraulikeinheit bildet eine zweite Baugruppe. Die erste und zweite Baugruppe sind baulich voneinander getrennt und fluidverbunden. Die Zufuhr von Hydrau likflüssig keit zum Hydraulikzylinder ist überwiegend von außerhalb der Hydraulikeinheit durch die Steuer- oder Regeleinrichtung steuerbar bzw. regelbar. Die Hydraulikeinheit ist starr am Hydraulikzylinder befestigt.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Hydraulikeinrichtung einfach, kompakt und gegen Schlauchbruch sicher aufgebaut ist. Durch den einfachen Aufbau und die Teilung in Hydraulikeinheit und Steuer- oder Regeleinrichtung werden
Drosselverluste beim Hebevorgang vermieden, die im Stand der Technik durch die üblicherweise in die Hydraulikeinheit integrierten Steuerorgane verursacht werden. Diese Steuerorgane sind bei der Erfindung nicht oder in geringerem Umfang erforderlich. Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die beiden Baugruppen, die durch die Steuer- oder Regeleinrichtung und die Hydraulikeinheit gebildet sind, baulich voneinander getrennt sind. Die bauliche Trennung kann beispielsweise durch eine räumliche Trennung und mechanische Abgrenzung der Baugruppen erreicht werden. Dazu können die beiden Baugruppen bspw. in unterschiedlichen, voneinander getrennten, insbesondere voneinander
beabstandeten Gehäusen untergebracht sein. Die Baugruppen bilden mechanisch gesonderte und unabhängig voneinander handhabbare, insbesondere unabhängig voneinander montierbare Baueinheiten.
Das erfindungsgemäße Hydrauliksystem ist platzsparend und ermöglicht eine flexible Ausnutzung des verfügbaren Bauraums, weil eine einfach Steuer- und Regeleinrichtung zentral untergebracht werden kann, die mit einem oder mehreren dezentral an den Hydraulikzylindern angebrachten kleinen, einfachen Hydraulikeinheiten verbunden ist. Dadurch wird vermieden, dass ein größerer Bauraum an einer einzigen Stelle des Fahrzeuges bereitgestellt werden muss. Die Hydraulikeinheiten können jeweils mit Druckspeichern zur Federung ausgestattet sein.
Für die Steuer- oder Regelfunktion sind die beiden Baugruppen miteinander fluidverbunden. Dies erfolgt beispielsweise durch Leitungen, die die beiden baulich getrennten Baugruppen miteinander verbinden. Mit anderen Worten sind die beiden Baugruppen einerseits mechanisch voneinander getrennt und andererseits fluidtechnisch miteinander verbunden. Dabei ist die Hydraulikeinheit in erster Linie für die Steuerung/Regelung des Abflusses der Hydraulikflüssigkeit vom Hydraulikzylinder und die Steuer- und Regeleinrichtungen in erster Linie für die Steuerung/Regelung des Zuflusses der Hydraulikflüssigkeit zum
Hydraulikzylinder verantwortlich. Erfindungsgemäß ist deshalb vorgesehen, dass die Zufuhr der Hydraulikflüssigkeit zum Hydraulikzylinder überwiegend von außerhalb der Hydraulikeinheit durch die Steuer- oder Regeleinrichtung steuerbar bzw. regelbar ist.
Es ist ausreichend, wenn die Zufuhr der Hydraulikflüssigkeit zum
Hydraulikzylinder überwiegend von außerhalb der Hydraulikeinheit gesteuert bzw. geregelt wird. Eine maximale Verringerung der Drosselverluste wird erreicht, wenn die Zufuhr der Hydraulikflüssigkeit, d.h. der Hebevorgang vollständig von außerhalb der Hydraulikeinheit gesteuert bzw. geregelt wird, wobei
Sicherheitsorgane, bspw. ein Rückschlagventil in die Hydraulikeinheit integriert sein können. Im Extremfall erfolgt die gesamte Zufuhrsteuerung oder -regelung extern. Das bedeutet, dass im Extremfall zumindest ein Hebezweig der
Hydraulikeinheit, also der für die Zufuhr der der Hydraulikflüssigkeit vorgesehene Bereich der Hydraulikeinheit, frei von Schaltorganen, Steuerorganen und
Regelorganen ist.
Andere Bereiche der Hydraulikeinheit, bspw. ein Senkzweig der Hydraulikeinheit, der für den Abfluss der Hydraulikflüssigkeit dient, weisen Schaltorgane,
Steuerorgane und Regelorgane für die Hydraulikflüssigkeit auf.
Überwiegend bedeutet, dass unwesentliche Steueraktivitäten im Hebezweig der Hydraulikeinheit, also bei der Zufuhr der Hydraulikflüssigkeit zum
Hydraulikzylinder, erlaubt sind. Bspw. können bis zu 25%, insbesondere bis 20%, insbesondere bis zu 10%, insbesondere bis zu 5% der Zufuhrleistung für den Zylinderhub innerhalb der Hydraulikeinheit gesteuert werden. Mindestens 75 % der Zufuhrleistung werden von außerhalb der Hydraulikeinheit durch die Steuer- oder Regeleinrichtung gesteuert bzw. geregelt.
Die starre Befestigung der Hydraulikeinheit am Hydraulikzylinder hat den Vorteil, dass eine einheitlich handhabbare Baueinheit aus Hydraulikeinheit und
Hydraulikzylinder geschaffen wird, die robust, einfach und vor allem sicher aufgebaut ist, weil zwischen dem Hydraulikzylinder und der Hydraulikeinheit auf flexible Schlauchverbindungen verzichtet werden kann. Dadurch wird eine Schlauchbruchsicherung erreicht. Bei einer bevorzugten Ausführung wird die starre Befestigung der Hydraulikeinheit am Hydraulikzylinder dadurch erreicht, dass die Hydraulikeinheit direkt am Hydraulikzylinder angeordnet und mit diesem fluidverbunden ist. Dadurch wird ein Schlauchbruch an dieser Stelle sicher ausgeschlossen. Es ist auch möglich, dass die Hydraulikeinheit von dem
Hydraulikzylinder durch einen Spalt beabstandet ist und die Fluidverbindung durch feste Rohrstücke erfolgt, die den Spalt überbrücken.
Die Baueinheit aus Hydraulikeinheit und Hydraulikzylinder wird zusammen montiert und zu Wartungszwecken zusammen ausgebaut bzw. ausgetauscht. Die baulich davon getrennte Steuer- oder Regeleinrichtung ist an einer anderen, räumlichen Stelle des Hydrauliksystems vorgesehen.
Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, dass die baulich gesonderte Steuer- oder Regeleinrichtung mit einem elektrischen Antrieb des Fahrzeugs gekoppelt und betrieben werden kann.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
So umfasst die Druckquelle vorzugsweise wenigstens eine schalt- oder steuer- oder regelbare Fluidquelle. Die Fluidquelle ist zur Bildung einer
Verdrängersteuerung oder -regelung des Hydraulikzylinders Teil der Steuer- oder Regeleinrichtung. Aus energetischen Gründen wird die hydraulische Leistung bevorzugt verdrängergesteuert, also ohne Einsatz von Drosselvorrichtungen zur Volumenstromsteuerung.
Bei der Verdrängersteuerung bzw. der Verdrängerregelung wird die hydraulische Leistung durch die Zuschaltung oder Verstellung der Fluidquelle gesteuert bzw. geregelt. Die hydraulische Leistung ist durch die Fluidquelle veränderbar, insbesondere kontinuierlich veränderbar oder zuschaltbar, d.h. ein- und ausschaltbar. Für die Zuschaltung der hydraulischen Leistung kann eine
Konstantpumpe, also eine nicht-verstellbare Pumpe, verwendet werden, die ein- bzw. zu- oder abgeschaltet wird. Durch die bedarfsgerechte Bereitstellung der hydraulischen Leistung wird ein hoher Wirkungsgrad erreicht. Die bei der Widerstandssteuerung durch Ventile entstehenden Drosselverluste werden vermieden.
Die Verwendung einer Konstantpumpe als Fluidquelle ist besonders bevorzugt, um ein einfaches System zu erhalten, bei dem der Hebevorgang mit geringen
Drosselverlusten erfolgt, und eine hohe Sicherheit gegen Schlauchbruch erreicht wird.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Fluidquelle einerseits mit einem Elektromotor antriebsverbunden und andererseits mit dem
Hydraulikzylinder durch die Hydraulikeinheit zur Steuerung oder Regelung der Zufuhr der Hydrau likflüssig keit zum Hydraulikzylinder fluidverbunden. Diese Ausführungsform ist besonders für übergeordnete Systeme geeignet, die eine elektrische Leistungsbereitstellungsquelle als Haupt-Leistungsquelle für die Fahr- und Arbeitsfunktionen haben, wie beispielsweise Fahrzeuge mit Elektroantrieb. Dabei sind verschiedene Möglichkeiten denkbar. Der Elektromotor kann
batteriegespeist und/oder mit einem Generator verbunden sein, der durch einen Verbrennungsmotor betrieben wird.
Vorzugsweise wird ein Rückfluss von Hydraulikflüssigkeit am Hydraulikzylinder zur Fluidquelle durch ein Ventil verhindert, das in die Hydraulikeinheit integriert ist. Das Ventil, beispielsweise ein Rückschlagventil, hat den Vorteil, dass bei einem Leitungsbruch zwischen der Steuer- oder Regeleinrichtung und der
Hydraulikeinheit keine Hydraulikflüssigkeit aus der Hydraulikeinheit austreten kann bzw. der Austritt begrenzt wird. Das Ventil ist daher ein Sicherheitsmittel.
Vorzugsweise ist der Elektromotor zur Leistungsbegrenzung derart abregelbar, dass der maximale Verdrängerförderdruck begrenzbar ist. Dadurch wird eine Beschädigung des Systems durch Überdrücke vermieden.
Für die Verdrängerregelung kann der Elektromotor ein frequenzgeregelter
Elektromotor mit variabler Drehzahl sein.
Die Steuer- oder Regeleinrichtung kann Mittel zur Leistungsteilung, bspw. ein Stromteiler, und/oder eine Ventilsteuerung oder -regelung mit wenigstens einem Steuer- oder regelnden Ventil umfassen. Dabei werden veränderliche hydraulische Widerstände (Ventile) eingesetzt, um die hydraulische Leistung zu steuern oder zu verteilen. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Hydrauliksystem ein hydropneumatisches Federungssystem zur Niveauregulierung eines Fahrzeugs mit wenigstens einem Druckspeicher, der mit dem Hydraulikzylinder
fluidverbunden ist. Diese Ausführungsform ist besonders für die Federung von Fahrzeugen geeignet, die eine elektrische Leistungsbereitstellungsquelle als Haupt-Leistungsquelle für die Fahr- und Arbeitsfunktionen haben.
Hydropneumatische Federungen werden üblicherweise bei Maschinen
angewendet, auf denen ohnehin schon eine Hydraulikversorgung vorhanden ist.
Bei Maschinen, auf denen keine Hydraulik und stattdessen eine
Pneumatikversorgung vorhanden ist (z. B. für eine Bremsanlage), wird die
Federung üblicherweise pneumatisch, also mit Luftfederbälgen ausgeführt. Dies ist z. B. bei LKWs und Bussen der Fall. In manchen Fahrzeugen stoßen
pneumatische Federungen an ihre Grenzen, z. B. wegen steigender Achslasten, der Wankstabilität, möglicher Regelungsgeschwindigkeit oder auch beim
Energieverbrauch. Unter anderem durch die Elektrifizierung von
Fahrzeugantrieben steigen die Anforderungen bzgl. Lasten (Masse der Batterien) und beim Energieverbrauch. Dadurch rücken hydropneumatische Federungen insbesondere in schweren Elektrofahrzeugen in den Vordergrund, alle o.g.
Eigenschaften können hier sehr gut erfüllt werden.
Durch die bauliche und funktionale Trennung der Hydraulikeinheit und der Steuer- oder Regeleinrichtung lässt sich diese Ausführungsform besonders gut mit dem Elektromotor koppeln, um die für die Niveauregulierung des Fahrzeuges erforderliche hydraulische Leistung bereitzustellen. Bei dieser Ausführungsform geht es um eine langfristige Höhenregelung durch den Hydraulikzylinder zum Ausgleich von Beladungsänderungen. Es kommt also nicht auf eine besondere Dynamik und ein gutes Ansprechverhalten der Regelung an. Vielmehr wird eine hydropneumatische Federung und Lageregelung geschaffen, die kostengünstig, energieeffizient und sicher ist und platzsparend im Fahrzeug untergebracht werden kann. In Zukunft ist im Rahmen der Elektrifizierung von Fahrzeugen und Funktionen auch mit dem (teilweisen) Wegfall der Hydraulik aus diesen
Fahrzeugen zu rechnen. Diese Ausführungsform trägt dieser Entwicklung
Rechnung und ermöglicht dann immer noch hydropneumatische Federungen.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform sind wenigstens zwei Lageregelungskreise vorgesehen, die jeweils eine Hydraulikeinheit, jeweils einen Hydraulikzylinder und optional jeweils einen Druckspeicher aufweisen. Beide Lageregelungskreise sind mit einem gemeinsamen Antriebsaggregat gekoppelt. Das Antriebsaggregat weist einen Elektromotor auf, der mit einer einzelnen Fluidquelle, bspw. einer einzelnen Pumpe, oder mit einer Mehrfachfluidquelle für die beiden Lageregelungskreise, bspw. mit mehreren Pumpen mit einer
gemeinsamen Antriebswelle verbunden ist. Diese Ausführungsform ist besonders für die Federung einer Fahrzeugachse mit 2 Radaufhängungen geeignet, wobei die Federung durch ein hydropneumatisches Federungssystem, insbesondere durch das Federungssystem nach der vorstehenden Ausführungsform erfolgt. Die Federung einer Fahrzeugachse mit 2 Radaufhängungen kann auch mit einer einzigen Pumpe, bspw. einer Konstantpumpe, für beide Radaufhängungen erfolgen. Für die Leistungsverteilung auf die Radaufhängungen kann ein der Pumpe nachgeschalteter Stromteiler vorgesehen sein. Die Leistungsverteilung kann auch auf andere Weise erfolgen. Es ist auch möglich, mehrere, insbesondere zwei Elektromotoren vorzusehen, die jeweils mit einer eigenen Fluidquelle antriebsverbunden sind und die Lageregelungskreise gesondert mit
Hydraulikflüssigkeit versorgen.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Hydraulikeinheit folgende
Komponenten:
- wenigstens einen ersten Anschluss für eine Fluidquelle;
- wenigstens einen zweiten Anschluss für einen Tank;
- optional wenigstens einen dritten Anschluss für einen Druckspeicher;
- wenigstens einen vierten Anschluss für einen Hydraulikzylinder;
Die Hydraulikeinheit umfasst einen Hebezweig zwischen dem ersten Anschluss und den vierten Anschluss zur Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit zum
Hydraulikzylinder. Die Hydraulikeinheit umfasst ferner einen Senkzweig zwischen dem zweiten Anschluss und dem vierten Anschluss zur Abfuhr von
Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikzylinder.
Der Senkzweig zweigt vorzugsweise vom Hebezweig ab bzw. ist mit diesem fluidverbunden. Der Bereich zwischen der Abzweigung und dem vierten Anschluss bzw. allgemein zwischen der Abzweigung und dem Hydraulikzylinder verbindet temporär den Hebezweig mit dem Hydraulikzylinder und temporär den Senkzweig mit dem Hydraulikzylinder, konkret mit dem vierten Anschluss, je nachdem ob der Hebevorgang oder der Senkvorgang stattfindet. Dieser Bereich, auch
Verbindungszweig genannt, wird in unterschiedlichen Richtungen von Hydrauliköl durchströmt. Diese Ausführungsform bildet eine Möglichkeit, das vorstehend erläuterte
Federungssystem zu realisieren. Andere Ausführungen sind möglich.
Vorzugsweise umfasst der vierte Anschluss einen Doppelanschluss für eine Kolbenseite und eine Stangenseite eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinders mit einem Kolben. Die Hydraulikeinheit ist dadurch besonders kompakt.
Wenn ein strömungsbeeinflussendes Element, insbesondere eine Blende oder eine Drossel zwischen dem dritten Anschluss und dem vierten Anschluss angeordnet ist, wird der Volumenstrom zwischen diesen beiden Anschlüssen behindert und verliert dadurch an Strömungsenergie, wodurch die Federbewegung gedämpft wird.
Der Senkzweig kann Schaltelemente und/oder Regelelemente zur Änderung der Abfuhr von Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikzylinder aufweisen. Dadurch wird die Senkgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders beeinflusst. Zur Klarstellung wird darauf hingewiesen, dass die bauliche und funktionale Trennung zwischen Hydraulikeinheit und Steuer- und Regeleinrichtung die Hubfunktion des
Hydraulikzylinders betrifft. Dies schließt nicht aus, dass die Hydraulikeinheit Schaltelemente bzw. Regelelemente aufweist, die die Senkfunktion des
Hydraulikzylinders betreffen.
Der Senkzweig kann wenigstens ein Schaltventil, insbesondere ein Proportional- Sitzventil, insbesondere ein entsprechendes Ventil als 2/2 Wegeventil aufweisen. Der Senkzweig kann wenigstens ein strömungsbeeinflussendes Element, insbesondere eine Drossel und/oder wenigstens ein Druckbegrenzungsventil und/oder wenigstens ein proportional-Sitzventil und/oder wenigstens einen Stromregler aufweisen.
Vorzugsweise ist der Hydraulikzylinder mit einer Wand der Hydraulikeinheit mechanisch starr verbunden. Dabei kann der Hydraulikzylinder unmittelbar an der Wand der Hydraulikeinheit anliegen. Alternativ kann zwischen der Wand der Hydraulikeinheit und dem Hydraulikzylinder ein Spalt ausgebildet sein.
Wenn der Hydraulikzylinder unmittelbar an der Wand der Hydraulikeinheit anliegt, kann der vierte Anschluss, insbesondere der Doppelanschluss, direkt über diese Wand mit dem Hydraulikzylinder fluidverbunden sein. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, weil flexible Schlauchverbindungen und damit die Gefahr von Schlauchbruch zwischen dem Hydraulikzylinder und der Hydraulikeinheit sicher vermieden werden. Wenn zwischen dem Hydraulikzylinder und der Wand der Hydraulikeinheit ein Spalt ausgebildet ist, kann dieser Spalt durch ein starres Rohrstück überbrückt sein.
Zusätzlich zu dem Hydrauliksystem wird im Rahmen der Erfindung eine
Hydraulikeinheit für ein hydropneumatisches Federungssystem zur
Niveauregulierung eines Fahrzeugs beansprucht. Damit wird die Einheit als solches, das heißt unabhängig von dem Hydraulikzylinder und weiteren
Komponenten des Federungssystems bzw. allgemeines Hydrauliksystems offenbart und beansprucht. Die Hydraulikeinheit weist dieselben Anschlüsse wie die vorstehend genannte Ausführungsform des Hydrauliksystems auf. Zusätzlich ist die Hydraulikeinheit dadurch gekennzeichnet, dass der Hebezweig,
insbesondere der Hebezweig und ein Verbindungszweig zwischen dem Hebezweig und dem vierten Anschluss, im Wesentlichen frei von Schalt- und Regelelementen für die Änderung der Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit zum Hydraulikzylinder ist.
Die erfindungsgemäße Hydraulikeinheit hat den Vorteil, dass diese einfach und kompakt aufgebaut ist, wobei im Hebezweig, d.h. im Zusammenhang mit der Hubfunktion des Hydraulikzylinders keine oder nur geringe Drosselverluste auftreten. Die Steuerung bzw. Regelung des Zylinderhubs erfolgt extern durch eine gesonderte Steuer- und Regeleinrichtung.
Andere Bereiche der Hydraulikeinheit, bspw. der Senkzweig können Schalt- und Regelelemente aufweisen.
Die erfindungsgemäße Hydraulikeinheit wird als solche und im Zusammenhang mit dem Hydrauliksystem offenbart und beansprucht. Dabei wird darauf hingewiesen, dass die Hydraulikeinheit gemäß Anspruch 20 im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Hydrauliksystem eine bevorzugte Ausführungsform darstellt, auf die das Hydrauliksystem nicht eingeschränkt ist. Andere
Hydraulikeinheiten können mit dem erfindungsgemäßen Hydrauliksystem verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Niveauregulierung eines Fahrzeuges verwendet das Hydrauliksystem nach Anspruch 1. Bei dem Verfahren wird das Fahrzeug durch eine Regelung der Fluidquelle angehoben, bei welcher der Elektromotor angesteuert wird, wobei beim Anheben im Wesentlichen derselbe Druck an der Fluidquelle und am Hydraulikzylinder anliegt. Dies hat den Vorteil, dass man praktisch keine Drosselverluste beim Hub des Hydraulikzylinders auftreten.
Vorzugsweise wird bei mehreren Fluidquellen eine Fluidquelle durch Öffnen eines Senkzweiges und dadurch eines Ölumlaufs wirkungslos gemacht. Dadurch können einzelne Verbraucher bzw. Hydraulikzylinder gesondert angesteuert werden.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die beigefügte schematische Zeichnung mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
In dieser zeigt die einzige Figur einen Schaltplan eines Hydrauliksystems nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
Das in der einzigen Figur dargestellte Ausführungsbeispiel eines Hydrauliksystems nach der Erfindung kann als Federungssystem in mobilen Arbeitsmaschinen eingesetzt werden und zwar konkret für die Lageregelung einer Fahrzeugachse, wobei das linke und das rechte Rad der Achse getrennt geregelt werden können. Das Hydrauliksystem ist für die Federung von Fahrzeugen aller Art geeignet, insbesondere wenn bei diesen keine Hydraulikversorgung (mehr) vorhanden ist oder bei denen eine Luftfederung nicht geeignet ist. Die Erfindung ist nicht auf die in der einzigen Figur gezeigte Lageregelung eingeschränkt. Konkret kann das dargestellte Hydrauliksystem als Achsfederung oder Einzelradfederung verwendet werden. Andere Federungen, die eine Niveauregulierung beispielsweise zum Anpassen von Beladungszuständen oder zur Einstellung der Bodenfreiheit erfordern, sind möglich.
Konkret umfasste das Hydrauliksystem zwei Lageregelungskreise 29, 30, die entsprechend aufgebaut sind. Die Lageregelungskreise 29, 30 können
unterschiedlich aufgebaut sein. Die Erfindung ist nicht auf ein Zweikreissystem eingeschränkt, sondern kann einen einzigen Lageregelungskreis oder mehr als zwei Lageregelungskreise aufweisen, bspw. drei, vier oder mehr
Lageregelungskreise. Die nachstehenden Erläuterungen im Zusammenhang mit dem ersten Lageregelungskreis 29 gelten analog für den zweiten
Lageregelungskreis 30 bzw. alle weiteren Lageregelungskreise. Hinsichtlich der Bezugszeichen von entsprechenden Komponenten der Lageregelungskreise wird auf die Bezugszeichenliste verwiesen. Der Lageregelungskreis 29 bzw. allgemein das Hydrauliksystem 10 weist einen Hydraulikzylinder 19a auf. Am Hydraulikzylinder 19a ist eine Hydraulikeinheit 10 starr befestigt, beispielsweise angeschraubt oder angeschweißt. Die
Hydraulikeinheit 10 ist am Hydraulikzylinder 19a direkt angeflanscht. Die starr mit dem Hydraulikzylinder 19a verbundene Hydraulikeinheit 10 und der
Hydraulikzylinder 19a bilden eine feste Baueinheit.
Die Hydraulikeinheit 10 hat die Funktion, den Hydraulikzylinder 19a wahlweise mit einer Druckquelle und einem Tank 15 zu verbinden. Die starre Befestigung der Hydraulikeinheit 10 am Hydraulikzylinder 19a erhöht die Sicherheit des Systems, weil durch die direkt angeflanschte Hydraulikeinheit 10 der Federungskreis geschlossen und somit ein Schlauch- oder Rohrbruch keine Auswirkungen auf die Federungseigenschaften hat.
Der Lageregelungskreis 29 bzw. allgemein das Hydrauliksystem 10 weist eine Steuer- oder Regeleinrichtung 31 auf, die dazu dient, die Zufuhr von
Hydra ul ikflüssigkeit zum Hydraulikzylinder 19a zu steuern oder zu regeln. Wenn nachstehend der Einfachheit halber die Rede von einer Regelung ist, ist auch eine Steuerung umfasst.
Die Steuer- oder Regeleinrichtung 31 bildet eine erste Baugruppe und ist durch eine gestrichelte Systemgrenze gekennzeichnet. Die Hydraulikeinheit 10 ist ebenfalls durch eine gestrichelte Systemgrenze gekennzeichnet, die eine zweite Baugruppe von der ersten Baugruppe abgrenzt. Die Systemgrenze bedeutet, dass die Steuer- oder Regeleinrichtung 31 nicht nur funktional von der Hydraulikeinheit 10 getrennt ist, sondern auch, dass die beiden Baugruppen baulich voneinander getrennt sind. Die Steuer- oder Regeleinrichtung 31 ist an einer anderen räumlichen Stelle des Hydrauliksystems bzw. des Lageregelungskreise 29 angeordnet und mechanisch unabhängig von der Hydraulikeinheit 10.
Wie in der einzigen Figur zu sehen, sind die beiden Baugruppen, d.h. die
Hydraulikeinheit 10 und die Steuer- oder Regeleinrichtung 31 durch eine Leitung, insbesondere Rohrleitung, oder durch eine Schlauchverbindung fluidverbunden. Durch diese Fluidverbindung wird die Zufuhr von Hydraul ikflüssigkeit zum
Hydraulikzylinder 19a geregelt. Die Zufuhrregelung erfolgt dabei überwiegend von außerhalb der Hydraulikeinheit 10 durch die Steuer- oder Regeleinrichtung 31. Mit anderen Worten wird das für den Hub des Hydraulikzylinders 19a erforderliche, druckbelastete Fördervolumen durch die Steuer- oder Regeleinrichtung 31 bereitgestellt. Das Hydrauliksystem ist nach dem Verdrängerprinzip aufgebaut, wobei die Steuer- oder Regeleinrichtung 31 zum Hochregeln der Lage, d.h. zum Anheben des Hydraulikzylinders 19a Hydraul ikflüssigkeit in den Hydraulikzylinder 19a fördert. Damit wird im Wesentlichen die gesamte eingesetzte Energie in mechanische Energie umgewandelt, sodass das Hydrauliksystem sehr
energieeffizient arbeitet. Wie in der einzigen Figur zu sehen, verzichtet das Hydrauliksystem auf Ventile zum Hochregeln vollständig. Stattdessen wird zum Hochregeln die Steuer- oder Regeleinrichtung 31 verwendet.
Dazu weist die Steuer- oder Regeleinrichtung 31 eine schaltbare oder steuerbare oder regelbare Fluidquelle 13a auf.
Die Fluidquelle 13a ist einerseits mit einem Elektromotor 23 antriebsverbunden. Andererseits ist die Fluidquelle 13a mit der Hydraulikeinheit 10 fluidverbunden, sodass durch eine Ansteuerung (Ein/Aus oder variabel) des Elektromotors 23 die hydraulische Leistung geregelt werden kann, mit der der Hydraulikzylinder 19a über die Hydraulikeinheit 10 mit Hydraulikflüssigkeit versorgt wird.
Die schaltbare Fluidquelle 13a kann bspw. eine Konstantpumpe, also eine Pumpe mit einem konstanten Schluckvolumen pro Umdrehung sein. Die Schaltbarkeit der Fluidquelle 13a wird üblicherweise durch das Antriebsorgan realisiert, das mit der Fluidquelle 13a verbunden ist, beispielsweise durch den Elektromotor 23. Dabei wird der mit der Konstantpumpe verbundene Elektromotor 23 für den
Hebevorgang ein- und ausgeschaltet. Alternativ kann die Konstantpumpe durch eine Kupplung mit dem Elektromotor 23 bei Bedarf gekoppelt werden. Andere Möglichkeiten sind denkbar.
Der Elektromotor 23 kann als frequenzgeregelter Elektromotor mit variabler Drehzahl ausgeführt, so dass die Hubgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders 19a einstellbar ist. Der Elektromotor 23 weist eine Leistungs/Drehmomentbegrenzung auf, um den maximalen Verdrängerförderdruck zu begrenzen. Die Pumpe ist entsprechend an den Elektromotor 23 angepasst.
Anstelle der vorstehend beschriebenen Verdrängerregelung kann die hydraulische Leistung durch eine Widerstandsregelung bereitgestellt werden, die
entsprechende Regelventile aufweist. Auch hier gilt, dass die nach dem Prinzip der Widerstandsregelung aufgebaute Steuer- oder Regeleinrichtung (nicht dargestellt) baulich von der Hydraulikeinheit 10 getrennt ist. Die Hydraulikeinheit 10 ist wie folgt aufgebaut:
Die Hydraulikeinheit 10 bildet einen Hydraulikblock mit einem ersten Anschluss 12, der mit der Fluidquelle 13a, konkret mit der elektromotorisch angetriebenen Pumpe verbunden oder verbindbar ist. Die Hydraulikeinheit 10 weist einen zweiten Anschluss 14 auf, der mit einem Tank 15 fluidverbunden oder
fluidverbindbar ist. Der Tank 15 gehört zur ersten Baugruppe der Steuer- oder Regeleinrichtung 31. Alternativ könnte ein gemeinsamer Tank zusammen mit anderen Systemen verwendet werden. Ein dritter Anschluss 16 der
Hydraulikeinheit 10 ist mit einem Druckspeicher 17a, beispielsweise einem
Membranspeicher verbunden oder verbindbar. Derartige Druckspeicher sind an sich bekannt.
Ein vierter Anschluss 18 ist mit dem Hydraulikzylinder 19a verbunden. Wie in der einzigen Figur zu sehen, ist der vierte Anschluss 18 direkt mit dem
Hydraulikzylinder, d.h. ohne zwischengeschaltete Schlauchverbindungen verbunden. Dazu ist die Hydraulikeinheit 10 mit einer Wand des
Hydraulikzylinders 19 direkt bzw. allgemein starr verbunden, wobei der vierte Anschluss 18 direkt über die Wand erfolgt. Dies ist in der einzigen Figur dadurch dargestellt, dass die Systemgrenze (gestrichelte Linie) der Hydraulikeinheit 10 mit der Wand des Hydraulikzylinders 19 übereinstimmt.
Der vierte Anschluss 18 ist als Doppelanschluss ausgeführt, der einerseits mit der Kolbenseite und andererseits mit der Stangenseite des Hydraulikzylinders 19a verbunden ist. Die Stangenseite bzw. Kolbenseite ergibt sich aus der Anordnung des Kolbens 24 im Hydraulikzylinder 19a. Der Kolben 24 kann Bestandteil eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinders sein. Andere Kolben bzw. Zylinder sind möglich, beispielsweise ein Plungerzylinder. Bei dem doppeltwirkenden
Hydraulikzylinder kann im Ringraum, beispielsweise aufgrund einer hydraulisch vorgespannten Federung, ein anderer Druck herrschen.
Die Hydraulikeinheit 10 umfasst einen Hebezweig 20 und ein Senkzweig 21 sowie gegebenenfalls weitere Zweige mit anderen Funktionen, beispielsweise einen Federungszweig 33, einen Verbindungszweig 34 und einen
Druckbegrenzungszweig 35.
Der Hebezweig 20 umfasst diejenigen Leitungen bzw. Kanäle der Hydraulikeinheit 10, durch die das Hydrauliköl ausschließlich zum Hydraulikzylinder 19a strömt. Die Strömungsrichtung erfolgt in einer einzigen Richtung zum Hydraulikzylinder 19a hin. Durch den Hebezweig 20 wird der Hydraulikzylinder 19a mit
Hydra ul ikflüssigkeit versorgt und mit Druck beaufschlagt, so dass dieser die gewünschte Hubfunktion für die Lageregelung durchführen kann.
Der Hebezweig 20 umfasst konkret die Leitung vom ersten Anschluss 12, der mit der Fluidquelle 13a verbunden bzw. verbindbar ist, bis zum ersten Knotenpunkt Kl, an dem der Senkzweig 21 mit dem Hebezweig 20 fluidverbunden ist bzw. vom Hebezweig 20 abzweigt. Wie in der einzigen Figur zu erkennen, ist im Hebezweig 20 nur das Rückschlagventil 22 angeordnet, das verhindert, dass
Hydraulikflüssigkeit aus der Hydraulikeinheit 10 austritt, wenn die Leitung bzw. Schlauchverbindung zwischen der Hydraulikeinheit 10 und der von dieser beabstandet angeordneten Steuer- oder Regeleinrichtung 31 bricht oder undicht ist. Im Übrigen ist der Hebezweig 20 frei oder zumindest im Wesentlichen frei von Schaltorganen, Regelorganen oder Steuerorganen zur Regelung der
Zufuhrleistung.
Der Verbindungszweig 34 ist dem Hebezweig 20 in Strömungsrichtung
nachgeordnet.
Der Verbindungszweig 34 umfasst diejenigen Leitungen bzw. Kanäle der
Hydraulikeinheit 10, die funktional sowohl zum Hebezweig 20 als auch zum
Senkzweig 21 gehören. Der Verbindungszweig 34 zeichnet sich also dadurch aus, dass die Hydraulikflüssigkeit die Leitungen bzw. Kanäle des Verbindungszweiges 34 in beiden Richtungen durchströmen und zwar in Richtung zum
Hydraulikzylinder 19a während des Hebevorganges und in einer Richtung vom Hydraulikzylinder 19a weg während des Senkvorganges. Der Verbindungszweig 34 umfasst diejenigen Leitungen, die einerseits beim Hebevorgang in Zufuhrrichtung, d.h. zum Hydraulikzylinder 19a hin durchströmt werden, und andererseits beim Senkvorgang in entgegengesetzter Richtung durchströmt werden, d.h. von dem aus dem Hydraulikzylinder 19a ab geführten Hydrauliköl durchströmt werden.
Der Verbindungszweig 34 verbindet sowohl den Hebezweig 20 als auch den Senkzweig 21 mit dem Hydraulikzylinder 19a.
Aufgrund der zumindest temporären, funktionalen Zugehörigkeit des
Verbindungszweigs 34 zum Hebezweig 20 kann der Verbindungszweig 34 als Teil des Hebezweigs 20 gesehen werden. Die Ausführungen zum Hebezweig 20 gelten auch für den Verbindungszweig 34. Der Verbindungszweig 34 ist entsprechend zum Hebezweig 20 aufgebaut. Der Verbindungszweig 34 ist frei, insbesondere im Wesentlichen frei von Schaltorganen oder Regelorganen, zumindest frei von Schaltorganen oder Regelorganen, die die Hydraulikflüssigkeit signifikant beeinflussen, wenn diese zum Hydraulikzylinder 19a strömt.
Konkret erstreckt sich der Verbindungszweig 34 ausgehend vom ersten
Knotenpunkt Kl bis einschließlich zu den vierten Anschlüssen 18, die den
Hydraulikzylinder 19a mit der Hydraulikeinheit 10 fluidverbinden.
Der Federungszweig 33 ist mit dem Hydraulikzylinder 19a fluidverbunden. Hierfür bestehen verschiedene Möglichkeiten. Beispielsweise kann der Federungszweig 33, wie in der einzigen Figur gezeigt, mit dem zweiten Knotenpunkt K2
fluidverbunden sein. Der zweite Knotenpunkt K2 befindet sich im
Verbindungszweig 34. Der zweite Knotenpunkt K2 bildet die Verzweigung der Leitungen zu den vierten Anschlüssen 18 bzw. allgemein zum Hydraulikzylinder 19a. Es ist auch möglich, den Federungszweig 33 direkt mit dem
Hydraulikzylinder 19a bzw. dem entsprechenden Arbeitsraum zu verbinden.
Der Federungszweig 33 umfasst eine erste Drossel 25, die dem zweiten
Knotenpunkt K2 nachgeordnet ist. Außerdem weist der Federungszweig 33 einen Druckspeicher 17a, bspw. in der Form eines Membrandruckspeichers auf. Andere Druckspeicher sind möglich.
Der Senkzweig 21 umfasst diejenigen Leitungen bzw. Kanäle, die ausschließlich beim Senkvorgang von Hydrauliköl durchströmt werden, das aus dem
Hydraulikzylinder 19a abgeführt wird. Die Leitungen des Senkzweig 21 werden in einer einzigen Strömungsrichtung durchströmt und zwar in einer Richtung zum Tank 15 hin. Der Senkzweig 21 hat die Funktion, die im Hydraulikzylinder 19a befindliche Hydraulikflüssigkeit beim Absenken, d.h. wenn der Hydraulikzylinder 19a nach unten geregelt wird, abzuführen bzw. teilweise abzuführen. Zur
Änderung der Senkgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders 19a sind im Senkzweig 21 Schaltorgane oder Regelorgane vorgesehen. Da beim Senkvorgang dem System keine elektrische Energie zugeführt wird, sind die auftretenden
Drosselverluste weniger relevant.
Konkret umfasst der Senkzweig 21 eine Leitung ausgehend vom ersten
Knotenpunkt Kl bis einschließlich zum zweiten Anschluss 14, der mit dem Tank 15 verbunden ist bzw. verbindbar ist. Der Senkzweig 21 weist ein Schaltventil 26 auf. Bei dem Schaltventil 26 handelt es sich um ein Proportional-Sitzventil, das den Volumenstrom vom Hydraulikzylinder 19a zum Tank 15 regelt. Andere Ventile sind möglich.
Dem Schaltventil 26 ist eine zweite Drossel 27 in Strömungsrichtung vorgeordnet.
Die Kombination des Schaltventils 26 und der zweiten Drossel 27 bzw. einer Blende kann durch ein entsprechend dimensioniertes Proportional-Sitzventil ersetzt werden. Anstelle der zweiten Drossel 27 kann auch ein Stromregler zum Einsatz kommen, wodurch der abgeführte Volumenstrom unabhängig vom Druck im Hydraulikzylinder 19a ist. Dies hat den Vorteil, dass dann der Volumenstrom durch den Stromregler z. B. genau auf den Volumenstrom der Pumpe abgestimmt werden kann, sodass das Senken genauso schnell, wie das Heben erfolgt. Zudem hat dies den Vorteil, dass beim Anheben nur einer Seite des in der einzigen Figur dargestellten Zweikreissystems die andere Seite (bei aktiviertem Schaltventil 26) unabhängig vom Druck in den beiden Hydraulikzylinder 19a, 19b ihre Position nicht verändert.
Der Druckbegrenzungszweig 35 umfasst eine Bypassleitung 32, die in den
Verbindungszweig 34 und den Senkzweig 21 unter Umgehung des Schaltventils 26 verbindet. Konkret verbindet der Druckbegrenzungszweig 35 den
Verbindungszweig 34 zwischen den beiden Knotenpunkten Kl, K2 mit einer Stelle Senkzweiges 21, die dem Schaltventil 26 nachgeordnet ist. Der
Druckbegrenzungszweig 35 weist ein Druckbegrenzungsventil 28 auf, das bei übermäßigen Drücken im Verbindungszweig 34 öffnet, um den Hydraulikzylinder 19a vor Beschädigung zu schützen. Übermäßige Drücke können beispielsweise durch Stöße auftreten, die beim Überfahren von Unebenheiten auf den
Hydraulikzylinder 19a von außen wirken. Zur Druckabsicherung der Versorgung kann auch ein Druckbegrenzungsventil in der Steuer- oder Regeleinrichtung 31 hinter den Fluidquellen 13a, 13b vorgesehen sein. Andere
Sicherheitsvorkehrungen zum Schutz des Hydraulikzylinders 19a sind ggf.
möglich, bspw. ein Verzicht auf das Druckbegrenzungsventil 28, wenn der maximale Pumpenförderdruck durch eine Abregelung des Elektromotors 23 begrenzt wird und z. B. äußere Kräfte auf den Hydraulikzylinder 19a begrenzt sind. Das in der einzigen Figur dargestellte Ausführungsbeispiel ist nicht abschließend. Andere Verschaltungen sind möglich. Bspw. können die Fluidquellen 13a, 13b aus nur einer einzigen Pumpe mit einem druckkompensierten Stromteiler bestehen.
Abgesehen von den vorstehenden Sicherheitselementen ist der Hebezweig 20 frei von schalt- oder Steuer- oder regelbaren Stellorganen. Die Hubregelung erfolgt somit ausschließlich durch die externe Steuer- oder Regeleinrichtung 31, d.h. nach dem Prinzip der Verdrängersteuerung. Es ist möglich, dass unwesentliche Steuerelemente im Hebezweig 20 angeordnet sind, solange die Regelung der Hydraulikzufuhr zum Hydraulikzylinder 19a überwiegend durch die externe
Steuer- oder Regeleinrichtung 31 erfolgt.
Kostengünstig wird das Hydrauliksystem nach der einzigen Figur auch dadurch, dass auf Ventile zum Hochregeln, d.h. für das Ausfahren des Hydraulikzylinders 19a vollständig verzichtet wird und stattdessen nur die Ansteuerung des
Pumpenantriebes (Elektromotor) dafür verwendet wird. Dabei kann für die
Ansteuerung zweier Lageregelungskreise ein einziger Antriebsmotor bzw.
Elektromotor vorgesehen sein, der eine einzige Pumpe, zwei Pumpen bzw. eine Doppelpumpe oder generell mehrere Pumpen antreibt, wodurch ein weiterer elektrischer Stromkreis eingespart wird.
Die beiden Lageregelungskreise 29, 30 werden durch eine einzige, gemeinsame Steuer- oder Regeleinrichtung 31 mit Hydraulikflüssigkeit versorgt. Das
dargestellte Prinzip kann für einen einzigen Lageregelungskreis oder mehrere Lageregelungskreise, beispielsweise für drei, vier oder mehr Lageregelungskreise verwendet werden, wobei eine entsprechende Anzahl von Pumpen bzw. eine entsprechende Anzahl von geteilten Volumenströmen vorgesehen wird. Im vorliegenden Beispiel sind zwei Pumpen vorgesehen, die den beiden
Lageregelungskreisen 29, 30 entsprechend zugeordnet sind. Beide Pumpen werden gemeinsam von dem Elektromotor 23 angetrieben. Andere
Konstellationen sind möglich.
Hydraulische Schaltungen für den Gleichlauf der Hydraulikzylinder 19a, 19b beispielsweise durch Reihenschaltung oder gekoppelte Hydraulikmotoren oder Stromteiler sind bekannt. Diese Schaltungen können mit den
Lageregelungskreisen 29, 30 und der Verdrängersteuerung kombiniert werden. Platzsparend wird das System dadurch, dass ein sehr einfaches Hydraulikaggregat zentral untergebracht wird und mit dezentral an den Hydraulikzylindern 19a, 19b angebrachten kleinen, einfachen Hydraulikeinheiten 10, 11 jeweils mit
Druckspeichern zur Federung verbunden ist. Dadurch wird vermieden, dass ein größerer Bauraum an einer Stelle des Fahrzeuges bereitgestellt werden muss.
Das in der einzigen Figur gezeigte Hydrauliksystem funktioniert wie folgt:
Zum Anheben der Fahrzeugachse wird der Elektromotor 23 angeschaltet.
Hydra ul ikflüssigkeit wird in die Hydraulikeinheiten 10, 11 gefördert und zwar jeweils durch den ersten Anschluss 12 in den jeweiligen Hebezweig 20 und Verbindungszweig 34 der beiden Hydraulikeinheiten 10, 11. Durch die vierten Anschlüsse 18 wird die Hydraulikflüssigkeit aus dem jeweiligen Hebezweig 20 über den Verbindungszweig 34 in die Hydraulikzylinder 19a, 19b gefördert. Die Kolben 24 werden zum Anheben des Fahrzeugs bzw. der Fahrzeugachse ausgefahren.
Zum Absenken der Fahrzeugachse werden die beiden Schaltventile 26 bestromt und entsprechend der gewünschten Schaltstellung geöffnet. In Abhängigkeit von der Schaltstellung der beiden Schaltventile 26 wird ein entsprechender
Volumenstrom über den Verbindungszweig 34 durch den Senkzweig 21 über den zweiten Anschluss 14 in den Tank 15 zurückgeführt. Die Kolben 24 werden eingefahren und die Fahrzeugachse abgesenkt.
Wenn nur das rechte Rad angehoben werden soll, wird der Elektromotor 23 angeschaltet und das linke Schaltventil 26 bestromt. Wenn nur das linke Rad angehoben werden soll, wird der Elektromotor 23 angeschaltet und umgekehrt das rechte Schaltventil 26 bestromt. Allgemein wird zum Anheben nur eines ersten Rades bzw. nur einer ersten Seite die jeweilige Hubfunktion des anderen, zweiten Rades bzw. der anderen, zweiten Seite durch Öffnen des Senkzweiges 21 der Hydraulikeinheit 10, 11 des zweiten Rades bzw. der zweiten Seite wirkungslos gemacht.
Wenn nur das linke Rad bzw. nur die linke Seite abgesenkt werden soll, wird nur das linke Schaltventil 26 bestromt bzw. umgekehrt bei Absenken nur des rechten Rades bzw. nur der rechten Seite das rechte Schaltventil 26. Bezugszeichenliste
10, 11 Hydraulikeinheit
12 erster Anschluss
13a, 13b Fluidquelle
14 zweiter Anschluss
15 Tank
16 dritter Anschluss
17a, 17b Druckspeicher
18 vierter Anschluss
19a, 19b Hydraulikzylinder
20 Hebezweig
21 Senkzweig
22 Ventil
23 Elektromotor
24 Kolben
25 zweite Drossel
26 Schaltventil
27 erste Drossel
28 Druckbegrenzungsventil
29, 30 Lageregelungskreis
31 Steuer- oder Regeleinrichtung
32 Bypassleitung
33 Federungszweig
34 Verbindungszweig
35 Druckbegrenzungszweig
Kl erster Knotenpunkt
K2 zweiter Knotenpunkt

Claims

ANSPRÜCHE
1. Hydrauliksystem zur Steuerung oder Regelung eines Hydraulikzylinders (19a, 19b) mit
wenigstens einem Hydraulikzylinder (19a, 19b),
wenigstens einer Hydraulikeinheit (10, 11), durch die der Hydraulikzylinder (19a, 19b) wahlweise mit einer Druckquelle und einem Tank (15) verbindbar ist, und
wenigstens einer Steuer- oder Regeleinrichtung (31) zur Steuerung oder Regelung der Zufuhr von Hyd rau likflüssig keit zum
Hydraulikzylinder (19a, 19b),
da d u rch geken nzeich net, dass
die Steuer- oder Regeleinrichtung (31) eine erste Baugruppe und die Hydraulikeinheit (10, 11) eine zweite Baugruppe bilden, die baulich voneinander getrennt und fluidverbunden sind, wobei die Zufuhr von Hydrau likflüssig keit zum Hydraulikzylinder (19a, 19b) überwiegend von außerhalb der Hydraulikeinheit (10, 11) durch die Steuer- oder
Regeleinrichtung (31) steuerbar bzw. regelbar ist, und wobei die
Hydraulikeinheit (10, 11) starr am Hydraulikzylinder (19a, 19b) befestigt ist.
2. Hydrauliksystem nach Anspruch 1
dad u rch geken nzeich net, dass
die Druckquelle wenigstens eine schaltbare oder steuerbare oder regelbare Fluidquelle (13a, 13b) umfasst, die zur Bildung einer Verdrängersteuerung oder -regelung des Hydraulikzylinders (19a, 19b) Teil der Steuer- oder Regeleinrichtung (31) ist.
3. Hydrauliksystem nach Anspruch 2
dad u rch geken nzeich net, dass
die Fluidquelle (13a, 13b) einerseits mit einem Elektromotor (23) antriebsverbunden und andererseits mit dem Hydraulikzylinder (19a, 19b) durch die Hydraulikeinheit (10, 11) zur Steuerung oder Regelung der Zufuhr der Hydraulikflüssigkeit zum Hydraulikzylinder (19a, 19b) fluidverbunden ist.
4. Hydrauliksystem nach Anspruch 3
dad u rch geken nzeich net, dass ein Rückfluss von Hydraulikflüssigkeit vom Hydraulikzylinder (19a, 19b) zur Fluidquelle (13a, 13b) durch ein Ventil (22) verhindert wird, das in die Hydraulikeinheit (10, 11) integriert ist.
5. Hydrauliksystem nach Anspruch 3 oder 4
dad u rch geken nzeich net, dass
der Elektromotor (23) zur Leistungsbegrenzung derart abregelbar ist, dass der maximale Verdrängerförderdruck begrenzbar ist.
6. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5
dad u rch geken nzeich net, dass
der Elektromotor (23) ein frequenzgeregelter Elektromotor mit variabler Drehzahl ist.
7. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6
dad u rch geken nzeich net, dass
die Steuer- oder Regeleinrichtung (31) eine Ventilsteuerung oder -regelung mit wenigstens einem steuernden oder regelnden Ventil umfasst.
8. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7
dad u rch geken nzeich net, dass
das Hydrauliksystem ein hydropneumatisches Federungssystem zur
Niveauregulierung eines Fahrzeugs mit wenigstens einem Druckspeicher (17a, 17b) umfasst, der mit dem Hydraulikzylinder (19a, 19b)
fluidverbunden ist.
9. Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dad u rch geken nzeich net, dass
wenigstens zwei Lageregelungskreise (29, 30) jeweils eine Hydraulikeinheit (10, 11), jeweils einen Hydraulikzylinder (19a, 19b) und optional jeweils einen Druckspeicher (17a, 17b) aufweisen, wobei beide
Lageregelungskreise (29, 30) mit einem gemeinsamen Antriebsaggregat (31) gekoppelt sind, das den Elektromotor (23) aufweist, der mit einer einzelnen Fluidquelle oder mit einer Mehrfachfluidquelle oder mit wenigstens zwei separaten Fluidquellen (13a, 13b) für die beiden
Lageregelungskreise (29, 30) verbunden ist.
10. Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dad u rch geken nzeich net, dass
die Hydraulikeinheit (10, 11) Folgendes umfasst
wenigstens einen ersten Anschluss (12) für eine Fluidquelle (13a, 13b),
wenigstens einen zweiten Anschluss (14) für einen Tank (15), optional wenigstens einen dritten Anschluss (16) für einen Druckspeicher (17a, 17b),
wenigstens einen vierten Anschluss (18) für einen Hydraulikzylinder (19a, 19b)
einen Hebezweig (20) zwischen dem ersten Anschluss (12) und dem vierten Anschluss (18) zur Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit zum Hydraulikzylinder (19a, 19b) und
einen Senkzweig (21) zwischen dem zweiten Anschluss (14) und dem vierten Anschluss (18) zur Abfuhr von Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikzylinder (19a, 19b),
11. Hydrauliksystem nach Anspruch 10
dad u rch geken nzeich net, dass
der vierte Anschluss (18) einen Doppelanschluss für eine Kolbenseite und eine Stangenseite eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinders (19a, 19b) mit einem Kolben (24) umfasst.
12. Hydrauliksystem nach Anspruch 10 oder 11
dad u rch geken nzeich net, dass
wenigstens ein strömungsbeeinflussendes Element, insbesondere eine Blende oder eine Drossel (25) zwischen dem dritten Anschluss (16) und dem vierten Anschluss (18) angeordnet ist.
13. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12
dad u rch geken nzeich net, dass
der Senkzweig (21) Schaltelemente und/oder Regelelemente zur Änderung der Abfuhr von Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikzylinder (19a, 19b) aufweist.
14. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 10 bis 13
dad u rch geken nzeich net, dass der Senkzweig (21) wenigstens ein Schaltventil (26), insbesondere ein Proportional-Sitzventil aufweist.
15. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 10 bis 14
dad u rch geken nzeich net, dass
der Senkzweig (21) wenigstens ein strömungsbeeinflussendes Element, insbesondere eine Drossel (27) aufweist.
16. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 10 bis 15
dad u rch geken nzeich net, dass
parallel zum Senkzweig (21) wenigstens ein Druckbegrenzungsventil (28) angeordnet ist.
17. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 10 bis 16
dad u rch geken nzeich net, dass
der Senkzweig (21) wenigstens einen Stromregler aufweist.
18. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 10 bis 17
dad u rch geken nzeich net, dass
der Hydraulikzylinder (19a, 19b) mit einer Wand der Hydraulikeinheit (10) mechanisch starr verbunden ist.
19. Hydrauliksystem nach Anspruch 18
dad u rch geken nzeich net, dass
der vierte Anschluss (18), insbesondere der Doppelanschluss, direkt, über Wand der Hydraulikeinheit (10) mit dem Hydraulikzylinder (19a, 19b) fluidverbunden ist.
20. Hydraulikeinheit für ein hydropneumatisches Federungssystem zur
Niveauregulierung eines Fahrzeugs mit
wenigstens einem ersten Anschluss (12) für eine Fluidquelle (13a, 13b),
wenigstens einem zweiten Anschluss (14) für einen Tank (15), optional wenigstens einem dritten Anschluss (16) für einen Druckspeicher (17a, 17b),
wenigstens einem vierten Anschluss (18) für einen Hydraulikzylinder (19a, 19b) einem Hebezweig (20) zwischen dem ersten Anschluss (12) und dem vierten Anschluss (18) zur Zufuhr von Hydrau likflüssigkeit zum Hydraulikzylinder (19a, 19b) und
einem Senkzweig (21) zwischen dem zweiten Anschluss (16) und dem vierten Anschluss (18) zur Abfuhr von Hyd rau likflüssig keit aus dem Hydraulikzylinder (19a, 19b),
da d u rch geken nzeich net, dass
der Hebezweig (20), insbesondere der Hebezweig (20) und ein
Verbindungszweig (34) zwischen dem Hebezweig (20) und dem vierten Anschluss (18), im Wesentlichen frei von Schalt- und Regelelementen für die Änderung der Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit zum Hydraulikzylinder (19a, 19b) ist.
21. Verwendung einer Hydraulikeinheit nach Anspruch 20 zur
Niveauregulierung eines Fahrzeugs mit einem hydropneumatischen
Federungssystem.
22. Fahrzeug mit einem Hydrauliksystem nach Anspruch 1 und/oder einer Hydraulikeinheit nach Anspruch 20.
23. Verfahren zur Niveauregulierung eines Fahrzeugs mit einem
Hydrauliksystem nach Anspruch 1, bei dem das Fahrzeug durch eine Regelung der Fluidquelle (13a, 13b) angehoben wird, wobei beim Anheben im Wesentlichen derselbe Druck an der Fluidquelle (13a, 13b) und am Hydraulikzylinder (19a, 19b) anliegt.
24. Verfahren nach Anspruch 23
dad u rch geken nzeich net, dass
bei mehreren Fluidquellen (13a, 13b) eine Fluidquelle (13a, 13b) durch Öffnen des Senkzweiges (21) und dadurch eines Ölumlaufs wirkungslos gemacht wird.
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