WO2008106923A2

WO2008106923A2 - Hydraulisches system

Info

Publication number: WO2008106923A2
Application number: PCT/DE2008/000269
Authority: WO
Inventors: Martin Staudinger; Laurent Ineichen; Marco Grethel; Eric MÜLLER
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Buehl Verwaltungs GmbH; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Priority date: 2007-03-05
Filing date: 2008-02-13
Publication date: 2008-09-12
Anticipated expiration: 2009-09-05
Also published as: DE102008008909A1; CN101627213A; US7975474B2; DE112008000377B4; US20080216471A1; WO2008106923A3; JP5380711B2; DE112008000377A5; JP2010520421A; CN101627213B

Abstract

Hydraulisches System, umfassend eine Pumpe zur Förderung von Hydraulikfluid von einer Saugseite auf eine Druckseite, wobei an der Druckseite ein Druckspeicher angeordnet ist, wobei zwischen Pumpe und Druckspeicher ein hydraulisches Steuerventil angeordnet ist, das mindestens zwei Ventilstellungen hat, wobei die Druckseite der Pumpe in einer ersten Ventilstellung mit dem Druckspeicher verbunden ist und in einer zweiten Ventilstellung von dem Druckspeicher getrennt ist, wobei die Druckseite der Pumpe in der zweiten Ventilstellung über das Steuerventil mit der Saugseite verbunden ist und zwischen einem druckseitigen Ausgang und einer zweiten Rückführfläche des Steuerventils ist eine Blende angeordnet.

Description

Hydraulisches System

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches System, umfassend eine Pumpe zur Förderung von Hydraulikfluid von einer Saugseite auf eine Druckseite, wobei an der Druckseite ein Druckspeicher angeordnet ist sowie ein Steuerventil zur Verwendung in einem derartigen hydraulischen System.

Zur Erzeugung von Hydraulikdruck in einem Kraftfahrzeug gibt es im Stand der Technik grundsätzlich drei verschiedene Ansätze, nämlich indem eine Hydraulikpumpe direkt von einer Brennkraftmaschine angetrieben wird oder indem die Hydraulikpumpe durch einen Elektromotor angetrieben wird, wobei durch die Hydraulikpumpe entweder ein Hydraulikdruckspeicher befüllt wird oder die Hydraulikpumpe bedarfsgerecht geregelt wird. Hydraulische Antriebe finden in Fahrzeugen in vielfältiger Weise Verwendung, beispielsweise zur Betätigung eines Variators eines CVT-Getriebes oder zur Schaltung eines Getriebeautomaten oder dergleichen. Derartige hydraulische Teilsysteme werden nachfolgend als hydraulische Verbraucher bezeichnet, dem gegenüber steht die Druckerzeugungseinheit, die ein eigenständiges hydraulisches System im Sinne dieser Erfindung darstellt.

Gerade bei einem direkten Antrieb einer Pumpe des hydraulischen Systems durch eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine tritt das Problem auf, dass durch die Pumpe eine relativ hohe Wellenleistung beansprucht wird, auch wenn durch den hydraulischen Verbraucher keine Abnahme von Hydraulikfluid erfolgt.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein hydraulisches System anzugeben, dessen Wellenleistung zum Antrieb der Pumpe insbesondere in Betriebsphasen, in denen kein oder nur ein geringer Volumenstrom durch einen Verbraucher abgenommen wird, zu verringern.

Dieses Problem wird gelöst durch ein hydraulisches System, umfassend eine Pumpe zur Förderung von Hydraulikfluid von einer Saugseite auf eine Druckseite, wobei an der Druckseite ein Druckspeicher angeordnet ist, wobei zwischen Pumpe und Druckspeicher ein hydraulisches Steuerventil angeordnet ist, das mindestens zwei Ventilstellungen hat, wobei die Druckseite der Pumpe in einer ersten Ventilstellung mit dem Druckspeicher verbunden ist und in einer zweiten Ventilstellung von dem Druckspeicher getrennt ist, wobei die Druckseite der Pumpe in der zweiten Ventilstellung über das Steuerventil mit der Saugseite verbunden ist und außerdem zwischen einem druckseitigen Ausgang und einer zweiten Rückführfläche des Steuerventils ist eine Blende angeordnet ist. In der zweiten Ventilstellung ist die Pumpe also mittelbar über weitere hydraulische Elemente oder direkt kurzgeschlossen. Die Saug- und Druckseite ist beispielsweise über das Steuerventil direkt mit dem Tank verbunden. Dieses hydraulische System hat dadurch den Vorteil, dass sich ohne elektromagnetische Hilfskraft oder eine elektronische Regelung auskommt.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Ventilstellung des Steuerventils durch den Druck in dem Druckspeicher gesteuert wird. Dadurch bedarf es keiner zusätzlichen beispielsweise e- lektronischen Steuerung bzw. Regelung der Ventilstellung. Das Steuerventil weist dazu vorzugsweise ein die Ventilstellung bestimmendes bewegliches Mittel auf, das zwei entgegengesetzt wirkende Druckflächen unterschiedlicher hydraulisch wirksamer Fläche umfasst, wobei die Druckfläche mit der geringeren hydraulisch wirksamen Fläche mit einer von der Ventilstellung abhängigen Vorspannkraft beaufschlagt ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Steuerventil einen Ventilkolben umfasst, der an seinen axialen Endflächen gegenüberliegende Rückführflächen unterschiedlicher hydraulisch wirksamer Fläche aufweist, wobei die Rückführfläche mit der kleineren Fläche durch die Kraft einer Vorspannfeder beaufschlagt wird, wobei bei einer Bewegung des Ventilkolbens in Richtung der Rückführfläche mit der kleineren Fläche die zweite Ventilstellung und in Richtung der Rückführfläche mit der größeren Fläche die erste Ventilstellung angestrebt wird. Die Stellung des Ventilkolbens ist somit abhängig vom Druck des Druckspeichers.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zwischen dem Steuerventil und dem Druckspeicher eine Drossel, auch als Blende bezeichnet, angeordnet ist und dass die Rückführfläche mit der kleineren Fläche mit dem Druck auf der mit dem Steuerventil verbundenen Seite der Drossel und die Rückführfläche mit der größeren Fläche mit dem Druck auf der mit dem Druckspeicher verbundenen Seite der Drossel beaufschlagt wird. Die Drossel bewirkt einen Druckabfall, so- dass unterschiedliche Drücke auf die beiden Rückführflächen wirken.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die mit dem Steuerventil verbundene Seite der Drossel über ein Rückschlagventil, vorzugsweise ein Rückschlagventil mit Feder, mit dem Tank verbunden ist. Die Federkonstante der Feder steuert -wie auch bei den nachfolgend genannten Rückschlagventilen mit Feder- den Öffnungsdruck des Rückschlagventils. Das Rückschlagventil begrenzt den maximalen Druck in dem hydraulischen System. Vorzugsweise ist dabei weiter vorgesehen, dass die mit dem Steuerventil verbundene Seite der Drossel über ein Rückschlagventil, vorzugsweise ein Rückschlagventil mit Feder, mit der Druckseite der Pumpe verbunden ist. Dieses Rückschlagventil baut Druckspitzen beim Umschalten des Steuerventils ab.

In einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Blende durch ein Rückschlagventil, vorzugsweise ein Rückschlagventil mit Feder, überbrückt ist. Dieses Rückschlagventil erhöht die Durchflussmenge bei hohem Volumenstrom und begrenzt somit die Druckdifferenz an der Blende. Vorzugsweise ist dabei weiter vorgesehen, dass die Druckseite der Pumpe über ein Rückschlagventil, vorzugsweise ein Rückschlagventil mit Feder, mit dem Tank verbunden ist. Dieses Rückschlagventil baut Druckspitzen beim Umschalten des Steuerventils ab.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das hydraulische System in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist und die Pumpe durch eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine dauerhaft, also nicht trennbar durch eine Kupplung, angetrieben wird.

Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch ein Steuerventil zur Verwendung in einem hydraulischen System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuerventil ein die Ventilstellung bestimmendes bewegliches Mittel aufweist, das zwei entgegengesetzt wirkende Druckflächen unterschiedlicher hydraulisch wirksamer Fläche umfasst, wobei die Druckfläche mit der geringeren hydraulisch wirksamen Fläche mit einer von der Ventilstellung abhängigen Vorspannkraft beaufschlagt ist, wobei zwischen einem druckseitigen Ausgang und einer zweiten Rückführfläche des Steuerventils ist eine Blende angeordnet. Dadurch lässt sich ein passives Stellventil (ein Druckregelventil) realisieren, d.h. dass keine elektromagnetische Hilfskraft oder eine elektronische Regelung erforderlich ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Steuerventil einen Ventilkolben umfasst, der an seinen axialen Endflächen gegenüberliegende Rückführflächen unterschiedlicher hydraulisch wirksamer Fläche aufweist, wobei die Rückführfläche mit der kleineren Fläche durch die Kraft einer Vorspannfeder beaufschlagt wird, wobei bei einer Bewegung des Ventilkolbens in Richtung der Rückführfläche mit der kleineren Fläche die zweite Ventilstellung und in Richtung der Rückführfläche mit der größeren Fläche die erste Ventilstellung angestrebt wird.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen: - A -

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Systems;

Fig. 2 das Hydraulikventil gemäß Fig. 1 in einer zweiten Ventilstellung;

Fig. 3 eine Skizze eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen hydraulischen Systems;

Fig. 4 eine Weiterbildung des Beispieles aus Figur 3.

Fig. 1 zeigt eine Schaltskizze eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen hydraulischen Systems 1. Dieses umfasst eine Pumpe 2, die durch eine Brennkraftmaschine 3 angetrieben wird. Der Antrieb erfolgt beispielsweise, indem eine Antriebswelle der Pumpe 2 durch eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 3 direkt oder indirekt angetrieben wird. Beispielsweise kann die Antriebswelle 4 unmittelbar mit der Kurbelwelle verbunden sein, kann aber e- benso z. B. durch ein Zahnradgetriebe oder ein Umschlingungsgetriebe durch die Kurbelwelle angetrieben werden. Sobald die Brennkraftmaschine 3 in Betrieb ist, wird die Pumpe 2 angetrieben. Die Pumpe 2 umfasst eine Saugseite 5 und eine Druckseite 6. Die Saugseite 5 der Pumpe 2 ist mit einem drucklosen Tank 23 für das Hydraulikfluid verbunden. Unter "drucklos" wird hier verstanden, dass der Tank unter Umgebungsdruck stehen kann, aber auch bei einem geschlossenen hydraulischen System unter einem höheren oder niedrigeren Druck als der Umgebungsdruck stehen kann. Auf der Saugseite 5 in die Pumpe 2 hineinströmendes bzw. angesaugtes Hydraulikfluid erfährt durch die Pumpe 2 eine Druckerhöhung auf der Druckseite 6, wobei ein Volumenstrom Q an Hydraulikfluid durch die Pumpe 2 strömt. Auf der Druckseite 6 der Pumpe 2 ist eine druckseitige Verzweigung 7 angeordnet. Hier verzweigt die Druckseite 6 in eine Ventileingangsleitung 8 und eine Ableitung 9. Die Ventileingangsleitung 8 ist mit einem pumpenseitigen Eingang 10 eines Steuerventils 11 verbunden. Das Steuerventil 11 umfasst mehrere hydraulische Eingänge und mehrere hydraulische Ausgänge, die abhängig von der Stellung eines verschiebbaren Ventilkolbens 12 miteinander verbunden oder voneinander getrennt sein können. Die Funktion des Steuerventils 11 wird nachfolgend näher beschrieben. Ein druckseitiger Ausgang 13 ist über eine Blende (Drossel) 14 mit einem hydraulischen Verbraucher 15 verbunden. Der hydraulische Verbraucher kann beispielsweise ein Parallelschaltgetriebe, ein automatisiertes Schaltgetriebe, ein in der Übersetzung veränderliches Getriebe (continuously variable transmission, CVT)₁ ein Getriebeautomat oder dergleichen sein. Zwischen der Blende 14 und dem hydraulischen Verbraucher 15 ist ein Druckspeicher 16 angeordnet. In dem Druckspeicher 16 herrscht ein Druck ps. Der Druckspeicher 16 kann beispielsweise in bekannter Art und Weise ein gegen Federkraft arbeitender Kolben oder der- gleichen sein. Der Druckspeicher 16 ist mit einer Stichleitung 17 mit der hydraulischen Leitung 18 zwischen Blende 14 und hydraulischem Verbraucher 15 verbunden. Zwischen der Blende 14 und dem druckseitigen Ausgang 13 ist eine Verzweigungsstelle 19 angeordnet, die mit der Ableitung 9 verbunden ist. In der Ableitung 9 ist ein Rückschlagventil 20 angeordnet, dass öffnet, wenn die Druckdifferenz zwischen der Druckseite 6 der Pumpe 2 und der Verzweigungsstelle 19 einen vorgegebenen Wert überschreitet. Das Rückschlagventil ist, wie auch die nachfolgend genannten Rückschlagventile, durch eine Feder belastet. Die Feder drückt einen Ventilschieber, z.B. eine Kugel, in einen Ventilsitz. Die Federkonstante der Feder bestimmt den Öffnungsdruck. Das Rückschlagventil öffnet daher in Öffnungsrichtung erst bei Überschreiten einer bestimmten Druckdifferenz auf beiden Seiten des Rückschlagventils und sperrt in Sperrrichtung unabhängig von der Druckdifferenz. Die Öffnungsrichtung der Rückschlagventile ist die aus Richtung des dargestellten Schenkels in Richtung des Kreises, bei dem Rückschlagventil 20 also in Richtung des Tanks. In der Ableitung 9 ist eine weitere Verzweigung 21 angeordnet, die die Ableitung 9 über ein weiteres Rückschlagventil 22 mit einem drucklosen Tank 23 verbindet.

Das Steuerventil 11 umfasst des Weiteren einen tankseitigen Ausgang 24, der unmittelbar mit dem Tank 23 verbunden ist. Die Verzweigung 21 der Ableitung 9 ist mit einem ersten Steuereingang 25 des Steuerventils 11 verbunden. Die hydraulische Leitung 18 zwischen Blende 14 und hydraulischem Verbraucher 15 ist mit einem zweiten Steuereingang 26 des Steuerventils

11 verbunden. Der Ventilkolben 12 weist eine erste Rückführfläche 27 auf, die einem Ringraum 28 zugeordnet ist, der mit dem ersten Steuereingang 25 verbunden ist. Der Ventilkolben

12 weist des Weiteren eine zweite Rückführfläche 29 auf, die mit einem Ringraum 30, der mit dem zweiten Steuereingang 26 verbunden ist, zugeordnet ist. Ein Ringraum 31 ist mit dem tankseitigen Ausgang 24 verbunden, ein Ringraum 32 ist mit dem pumpenseitigen Eingang 10 verbunden, ein Ringraum 39 ist mit der Abzweigung 19 verbunden.

Der Ventilkolben 12 umfasst einen ersten Steuerzylinder 33 und einen zweiten Steuerzylinder 34, die mit einem Verbindungsteil 35 miteinander verbunden sind. Der erste Steuerzylinder 33 umfasst eine erste Steuerkante 36, der zweite Steuerzylinder 34 umfasst eine zweite Steuerkante 37. Der erste Steuerzylinder 33 geht über in einen Zapfen 46, der der gleitenden Lagerung des Ventilkolbens 12 dient. Je nach Stellung des Ventilkolbens 12 besteht eine Verbindung zwischen den Ringräumen 31 und 32 über einen Verbindungskanal bzw. eine Verbindung zwischen den Ringräumen 39 und 32 über einen Verbindungskanal 40. Die Anordnung der Steuerkanten ist so gewählt, dass in einer ersten Ventilstellung I eine Verbindung der beiden Ringräume 31 und 32 besteht, dass also der pumpenseitige Eingang 10 mit dem tankseitigen Ausgang 24 verbunden ist, oder in einer zweiten Ventilstellung Il eine Verbindung zwischen den Ringräumen 32 und 39 besteht, dass also der pumpenseitige Eingang 10 mit dem druckseitigen Ausgang 13 verbunden ist. In Fig. 1 ist die zweite Ventilstellung Il dargestellt, bei der der pumpenseitige Eingang 10 mit dem tankseitigen Ausgang 24 verbunden ist, die Pumpe 2 pumpt also Hydraulikfluid direkt vom Tank 23 in diesen zurück. Die Pumpe 2 ist auf diese Art und Weise kurzgeschlossen, sie arbeitet im Bypassbetrieb. In Fig. 2 ist die erste Ventilstellung I dargestellt, bei der die Verbindung zwischen pumpenseiti- gem Eingang 10 und tankseitigem Ausgang 24 gesperrt ist und die Verbindung zwischen dem pumpenseitigen Eingang 10 und druckseitigem Ausgang 13 geöffnet ist. Die Pumpe 2 pumpt nun also Hydraulikfluid in Richtung des hydraulischen Verbrauchers 15 und in den Druckspeicher 16. Bei diesem Vorgang sorgt die Blende 14 dafür, dass der Druck auf der Pumpenseite der Blende 14 größer ist als der Druck auf der dem hydraulischen Verbraucher 15 bzw. dem Druckspeicher 16 zugewandten Seite der Blende 14. Dies hat zur Folge, dass der Druck im Ringraum 28, der auf die erste Rückführfläche 27 wirkt, höher ist als der Druck im Ringraum 30, der auf die zweite Rückführfläche 29 wirkt. Zudem wird der Steuerkolben 12 durch eine Vorlastfeder 41 in die in Fig. 2 dargestellte Ventilstellung gedrückt. Das Steuerventil umfasst des Weiteren einen der Vorlastfeder 41 zugeordneten Ringraum 42, der über eine Leckageleitung 43 mit dem Tank 23 verbunden ist. Die erste Rückfuhrfläche 27 hat eine hydraulisch wirksame Fläche A1 , die zweite Rückführfläche 29 hat eine hydraulisch wirksame Fläche A2. Die hydraulisch wirksame Fläche A2 der zweiten Rückführfläche 29 ist größer als die hydraulisch wirksame Fläche A1 der ersten Rückführfläche 27, da der Zapfen 46 keine in axialer Richtung des Ventilkolbens 12 wirksame Fläche aufweist. Da die Vorlastfeder 41 den Ventilkolben 12 in Richtung der in Fig. 2 dargestellten Ventilstellung drückt, addiert sich die Kraft der Vorlastfeder 41 zu der von der ersten Rückführfläche 27 ausgeübten Druckkraft, die der durch die zweite Steuerfläche 29 bewirkten Druckkraft entgegensteht. Bei einem in Ruhe befindlichen Ventilkolben 12 ist also die Summe aus der Kraft der Vorlastfeder 41 und der durch die erste Rückführfläche 27 ausgeübten Kraft gleich der durch die zweite Rückführfläche 29 ausgeübten Kraft. Der Ventilkolben 12 liegt in den jeweiligen Stellungen am Anschlag, erst kurz bevor die Umschaltpunkte erreicht sind liegt kurzzeitig ein Kräftegleichgewicht an. Wird der Druckspeicher 16 gefüllt, so steigt der Druck im System an, so dass sowohl der Druck vor als auch nach der Blende 14 ansteigt. Dadurch steigen aber auch die auf die Rückführflächen 27 und 29 wirkenden Drücke an. Ab einem bestimmten Systemdruck überwiegt die durch die zweite Rückführfläche 29 bewirkte Kraft die Summe der Kräfte aus der Kraft der Vorlastfeder 41 und der durch die erste Rückführfläche 27 bewirkte Kraft, da die hydraulische Fläche A2 der zweiten Rückführfläche 29 größer ist als die hydraulische Fläche A1 der ersten Rückführ- fläche. Dadurch bewegt sich der Ventilkolben 12 in die in Fig. 1 dargestellte Lage. Wird durch den hydraulischen Verbraucher 15 nun Hydraulikfluid aus dem Druckspeicher 16 entnommen, so sinkt der Druck im Druckspeicher 16 ab. Unterschreitet der Druck ein gewisses Maß, wird die Summe aus der auf die kleinere hydraulische Fläche A1 ausgeübten Druckkraft und der Kraft der Vorlastfeder 41 größer als die auf die größere hydraulische Fläche A2 ausgeübten Kraft, so dass sich der Ventilkolben 12 wieder in die in Fig. 2 dargestellt Lage bewegt. Das Steuerventil 11 schaltet auf diese Weise druckgesteuert zwischen einem Bypassbetrieb für die Pumpe 2, das ist die Ventilstellung II, die in Fig. 1 gezeigt ist, und einem Pumpenbetrieb, bei dem Hydraulikfluid den Druckspeicher 16 bzw. zum hydraulischen Verbraucher 15 gefördert wird, das ist die in Fig. 2 dargestellte Ventilstellung I, um. Der Schaltdruck ist nur abhängig vom Verhältnis der hydraulisch wirksamen Flächen A1 und A2 sowie von der Federkonstanten der Vorlastfeder 41 , kann also beliebig an die jeweils vorherrschenden Druckverhältnisse an- gepasst werden. Die Steuerkanten 36 und 37 bzw. die Anordnung der Steuerzylinder 33 und 34 ist so gewählt, dass niemals eine Verbindung der drei Ringräume 31 , 32 sowie 39 gleichzeitig herrscht. Dadurch gibt es eine Zwischenstellung, bei der keine Verbindung zwischen den Ringräumen 31 und 32 bzw. 32 und 39 besteht. Diese Zwischenstellung würde ohne weitere Maßnahmen zu einem schlagartigen Druckanstieg auf der Druckseite 6 der Pumpe 2 führen. Um diesen schlagartigen Druckanstieg abzubauen ist das Rückschlagventil 20 vorgesehen. Dieses baut die kurzzeitig auftretende Druckspitze zur Verbraucherseite ab. Um den insgesamt im System aufbaubaren Druck zu begrenzen ist zudem das Rückschlagventil 22 vorgesehen. Dieses öffnet, sobald der Druck am druckseitigen Ausgang 13 des Steuerventils 11 einen Maximalwert überschreitet. Öffnet das Rückschlagventil 20 bei einem geringeren Druck als das Rückschlagventil 22, so öffnen beide auch dann, wenn der Druck an der Druckseite der Pumpe 2 den durch den Öffnungsdruck des Rückschlagventils 22 vorgegebenen Maximaldruck überschreitet.

Beim Start der Brennkraftmaschine, wenn der Druckspeicher 16 noch leer ist, besteht die einzige Kraft, die auf den Ventilkolben 12 wirkt, aus der Federkraft. Dies bedeutet, dass sich der Kolben in der Stellung gemäß Fig. 2 befindet. Die Pumpe 2 fördert somit Hydraulikfluid in den Druckspeicher 16. Das Hydraulikfluid, welches über die Blende 14 fließt, erzeugt eine Druckdifferenz, so dass auf die erste Rückführfläche 27 ein höherer Druck wirkt als auf die zweite Rückführfläche 29. Da die zweite Rückführfläche 29 größer ist als die erste Rückführfläche 27, wird die auf den Ventilkolben wirkende Kraft durch die zweite Rückführfläche 29 bei Maximaldruck größer als die Summe aus Federkraft und der Kraft durch die erste Rückführfläche 27. Der Kolben beginnt sich also in der Darstellung der Figuren 1 und 2 nach links zu verschieben, bis die zweite Steuerkante 37 die Verbindung zwischen Pumpe 2 und dem Druckspeicher 16 schließt. Da in diesem Moment der Volumenstrom an der Blende 14 zu- sammenbricht, lässt auch die Kraft an der ersten Rückführfläche 27 nach, woraufhin der Kolben schlagartig in den linken Anschlag gemäß Fig. 1 läuft und die Pumpe 2 das Hydraulikfluid drucklos im Kreis fördert. Durch Leckage im Hydrauliksystem und/oder Ölverbrauch läuft der Druckspeicher 16 nun so lange leer, bis ein Minimaldruck Pmin erreicht ist. In diesem Moment überwiegt die Summe der Kraft der ersten Rückführfläche 27 und der Feder 41 über die Kraft der zweiten Rückführfläche 29. Der Ventilkolben 12 bewegt sich also wieder nach rechts, bis die Steuerkante 37 in Richtung des Verbrauchers des hydraulischen Systems hin geöffnet wird. In diesem Moment baut sich wieder ein Volumenstrom über die Blende 14 auf, welche eine Druckdifferenz zwischen der ersten Rückführfläche 27 und der zweiten Rückführfläche 29 bewirkt. Die Kraft auf die erste Rückführfläche 27 erhöht sich also schlagartig. Dadurch erfährt der Ventilkolben 12 komplett den rechten Anschlag gemäß Fig. 2 und der Druckspeicher 16 wird gefüllt.

Fig. 3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen hydraulischen Systems. Alternativ zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist statt des Rückschlagventils 20 ein direkt an der Druckseite 6 der Pumpe 2 angeordnetes Rückschlagventil 44 unmittelbar mit dem Tank 23 verbunden. Beim Umschalten des Ventilkolbens 12 entstehende Druckspitzen werden direkt in den Tank 23 abgelassen. Auch so ist die Sicherheit des Systems gegen Überdruck gewährleistet. Das mit dem Tank 23 verbundene Rückschlagventil 22 gemäß der Variante in Fig. 1 ist hier als Rückschlagventil 45 so geschaltet, dass die Druckdifferenz an der Blende 14 auf eine maximale Druckdifferenz beschränkt wird, der überschüssige Volumenstrom bei hohen Drehzahlen wird hierbei aber nicht gegen den Tank 23 abgelassen sondern in den Druckspeicher 16 gefördert. Somit kann bei höheren Drehzahlen der Druckspeicher 16 schneller befüllt werden als dies der Blendenquerschnitt der Blende 14 bei einer gegebenen Druckdifferenz zulassen würde.

In der Figur 4 wird eine Weiterbildung der Figur 3 gezeigt. Hier ist beispielsweise zu sehen, dass an der Position X der zweite Steuerzylinder 34 gegenüber der Darstellung in der Figur 3 verkürzt ist. Dadurch entfällt dort eine Steuerkante. Außerdem ist dort die zweite Rückführfläche 29 nicht mehr am Ende des Steuerventils 11 angeordnet, sondern sozusagen in das Steuerventil 11 „hineinverlegt" worden. Dieses geschieht in der Weise, dass ein gehäusefester Innenkolben 48 in den Ventilkolben 12 hineinragt. Über eine Querbohrung 47, die ebenfalls in dem Ventilkolben 12 angeordnet ist, wird dann die Stirnseite des Innenkolbens 48 beaufschlagt. Durch diese Maßnahme - die Reduzierung der Rückführfläche 29 - reduziert man das Kraftniveau der Hauptfeder erheblich, ohne dass das gesamte Gleichgewicht des Ventils geändert wird. Mit anderen Worten: Ohne dass der Ventilkolben 12 in seinem Außendurchmesser verändert wird, kann man allein durch Veränderung des Durchmessers des Innenkolbens 48 das Kraftniveau bestimmen.

Eine weitere Optimierung des Ventils 11 besteht in der Entfernung der Steuerkante zwischen der Pumpe 2 und der Blende 14 (siehe Position X). Die Lamelle kann an dieser Stelle nicht mehr verschlossen werden. Schaltet das Ventil nun auf drucklosen Umlauf (wie in der Figur 4 dargestellt), so schließt nur das Rückschlagventil, nicht der Ventilkolben 12, damit der Speicher 16 nicht in den Tank 23 entleert wird. Die Funktion und Anordnung von Blende 14 und Kugel-Feder-Bypass bleiben in Anordnung und Funktion unverändert.

Somit entfällt auch ein Sicherheitsventil (das Rückschlagventil 44 aus der Figur 3 und das Rückschlagventil 20 aus der Figur 1), welche als Druckbegrenzungsventile fungieren, da das System in dieser Form bei Druckerhöhungen im Speicher auf jeden Fall in Richtung Tank öffnet und die Pumpe somit den Speicher nicht zum Bersten bringen kann. Die einzige aktive Steuerkante des Steuerventils 11 ist in diesem Fall öffnend, das heißt ein Verklemmen des Ventilkolbens12 bei Druckerhöhung im Speicher 16 kann ausgeschlossen werden.

Bezuqszeichenliste

Hydraulisches System Pumpe Brennkraftmaschine Antriebswelle Saugseite Druckseite Druckseitige Verzweigung Ventileingangsleitung Ableitung Pumpenseitiger Eingang Steuerventil Ventilkolben Druckseitiger Ausgang Blende Hydraulischer Verbraucher Druckspeicher Stichleitung Hydraulische Leitung Verzweigungsstelle Rückschlagventil Verzweigung Rückschlagventil Tank tankseitiger Ausgang Erster Steuereingang Zweiter Steuereingang Erste Rückführfläche Ringraum Zweite Rückführfläche Ringraum Ringraum Ringraum Erster Steuerzylinder 34 Zweiter Steuerzylinder

35 Verbindungsteil

36 Erste Steuerkante

37 Zweite Steuerkante

38 Verbindungskanal

39 Ringraum

40 Verbindungskanal

41 Vorlastfeder

42 Ringraum

43 Leckageleitung

44 Rückschlagventil

45 Rückschlagventil

46 Zapfen

47 Querbohrung

48 Innenkolben I, Ii Ventilstellung

A1 , A2 Hydraulisch wirksame Fläche

X Position X

Claims

Patentansprüche

1. Hydraulisches System (1), umfassend eine Pumpe (2) zur Förderung von Hydraulikfluid von einer Saugseite (5) auf eine Druckseite (6), wobei an der Druckseite (6) ein Druckspeicher (16) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Pumpe (2) und Druckspeicher (16) ein hydraulisches Steuerventil (11) angeordnet ist, das mindestens zwei Ventilstellungen (I, II) hat, wobei die Druckseite (5) der Pumpe (2) in einer ersten Ventilstellung (I) mit dem Druckspeicher (16) verbunden ist und in einer zweiten Ventilstellung (II) von dem Druckspeicher (16) getrennt ist, wobei die Druckseite (6) der Pumpe (2) in der zweiten Ventilstellung (II) über das Steuerventil (11) mit der Saugseite (5) verbunden ist und zwischen einem druckseitigen Ausgang (13) und einer zweiten Rückführfläche (29) des Steuerventils (11) ist eine Blende (14) angeordnet.

2. Hydraulisches System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilstellung des Steuerventils (11) durch den Druck (pS) in dem Druckspeicher (16) gesteuert wird.

3. Hydraulisches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (11) ein die Ventilstellung (I, II) bestimmendes bewegliches Mittel (12) aufweist, das zwei entgegengesetzt wirkende Druckflächen (27, 29) unterschiedlicher hydraulisch wirksamer Fläche (A1 , A2) umfasst, wobei die Druckfläche (27) mit der geringeren hydraulisch wirksamen Fläche (A1) mit einer von der Ventilstellung abhängigen Vorspannkraft beaufschlagt ist.

4. Hydraulisches System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (11) einen Ventilkolben (12) umfasst, der an seinen axialen Endflächen gegenüberliegende Rückführflächen (27, 29) unterschiedlicher hydraulisch wirksamer Fläche (A1 , A2) aufweist, wobei die Rückführfläche (27) mit der kleineren Fläche (A1) durch die Kraft einer Vorspannfeder (41) beaufschlagt wird, wobei bei einer Bewegung des Ventilkolbens (12) in Richtung der Rückführfläche (27) mit der kleineren Fläche (A1) die zweite Ventilstellung (II) und in Richtung der Rückführfläche (29) mit der größeren Fläche (A2) die erste Ventilstellung (I) angestrebt wird.

5. Hydraulisches System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Steuerventil (11) und dem Druckspeicher (16) eine Drossel (14) angeordnet ist und dass die Rückführfläche (27) mit der kleineren Fläche (A1) mit dem Druck auf der mit dem Steuerventil (11) verbundenen Seite der Drossel (14) und die Rückführfläche (29) mit der größeren Fläche (A2) mit dem Druck auf der mit dem Druckspeicher (16) verbundenen Seite der Drossel (14) beaufschlagt wird.

6. Hydraulisches System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Steuerventil (11) verbundene Seite der Drossel (14) über ein Rückschlagventil (22) mit einem Tank (23) verbunden ist.

7. Hydraulisches System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Steuerventil (11) verbundene Seite der Drossel (14) über ein Rückschlagventil (20) mit der Druckseite (6) der Pumpe (2) verbunden ist

8. Hydraulisches System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (14) durch ein Rückschlagventil überbrückt ist.

9. Hydraulisches System nach Anspruch 5 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckseite (6) der Pumpe (2) über ein Rückschlagventil (44) mit dem Tank (23) verbunden ist.

10. Steuerventil (11) zur Verwendung in einem hydraulischen System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (11) ein die Ventilstellung (I, II) bestimmendes bewegliches Mittel (12) aufweist, das zwei entgegengesetzt wirkende Druckflächen (27, 29) unterschiedlicher hydraulisch wirksamer Fläche (A1 , A2) umfasst, wobei die Druckfläche (27) mit der geringeren hydraulisch wirksamen Fläche (A1) mit einer von der Ventilstellung abhängigen Vorspannkraft beaufschlagt ist und zwischen einem druckseitigen Ausgang (13) und einer zweiten Rückführfläche (29) des Steuerventils (11 ) ist eine Blende (14) angeordnet.

11. Steuerventil (11 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (1 1 ) einen Ventilkolben (12) umfasst, der an seinen axialen Endflächen gegenüberliegende Rückführflächen (27, 29) unterschiedlicher hydraulisch wirksamer Fläche (A1 , A2) aufweist, wobei die Rückführfläche (27) mit der kleineren Fläche (A1 ) durch die Kraft einer Vorspannfeder (41) beaufschlagt wird, wobei bei einer Bewegung des Ventilkolbens (12) in Richtung der Rückführfläche (27) mit der kleineren Fläche (A1) die zweite Ventilstellung (II) und in Richtung der Rückführfläche (29) mit der größeren Fläche (A2) die erste Ventilstellung (I) angestrebt wird.

12. Hydraulisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische System in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist und die Pumpe durch eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine dauerhaft angetrieben wird.