WO2009065729A1 - Druckspeicher - Google Patents

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WO2009065729A1
WO2009065729A1 PCT/EP2008/064940 EP2008064940W WO2009065729A1 WO 2009065729 A1 WO2009065729 A1 WO 2009065729A1 EP 2008064940 W EP2008064940 W EP 2008064940W WO 2009065729 A1 WO2009065729 A1 WO 2009065729A1
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pressure
accumulator
control chamber
storage space
control
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PCT/EP2008/064940
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Jochen Auchter
Andreas Hempfling
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IHO Holding GmbH and Co KG
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Schaeffler KG
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    • F15B1/02—Installations or systems with accumulators
    • F15B1/04—Accumulators
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    • F15B1/24—Accumulators using a gas cushion; Gas charging devices; Indicators or floats therefor with rigid separating means, e.g. pistons
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
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    • F01L2001/34446—Fluid accumulators for the feeding circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B2201/20—Accumulator cushioning means
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Definitions

  • the invention relates to a pressure accumulator having a housing, a displaceable element disposed within the housing and a force accumulator, wherein the displaceable element has a first pressure surfaces, wherein the first pressure surface and the housing at least partially delimit a reservoir and wherein the displaceable element by pressure medium loading supply the storage space can be moved against the force of the energy storage.
  • Accumulators are used in a variety of applications to take during operation of the application pressure medium, which is supplied by a pressure source, such as a pressure medium pump, and to provide this when needed the application again.
  • Conceivable applications in vehicle technology are, for example, automated transmissions, automatic transmissions, hydraulically actuated, switchable valve train components (rocker arms, support elements, cup or roller tappets), camshaft adjusters, brake systems or the like.
  • Such an accumulator is known, for example, from DE 42 02 905 A1.
  • the accumulator has a formed in a housing made of aluminum, blunt-ended cylinder bore.
  • a longitudinally movable pressure piston is added in the cylinder bore.
  • the breathing chamber is closed by a cap inserted into the cylinder bore.
  • a helical compression spring is also included in the housing. This engages in the pressure piston and is supported with bias on the one hand at the bottom of the pressure piston and on the other hand indirectly via the closure cap on the housing.
  • the pressure spring assists the dispensing of pressure medium received in the reservoir and returns the pressure piston to the initial position in which the reservoir has a minimum volume.
  • the pressure piston is displaced by the pressure spring in the direction of the starting position until the opposing forces acting on the pressure piston are balanced.
  • the pressure medium stored in the reservoir is returned to the hydraulic system.
  • the pressure provided by the pressure accumulator at the beginning of its emptying corresponds to the pressure which prevailed directly before the start of emptying in the hydraulic system.
  • a disadvantage of this embodiment is that the pressure support of the application, which is associated with the pressure accumulator, can not be done on the pressure value out, which prevailed directly before the start of the pressure support in the hydraulic system.
  • the pressure medium pump which is assigned to the hydraulic system, must be designed for the peak requirements of the applications. Especially in applications in which no approximately constant load prevails, but short-term demand peaks, the pressure medium pump must be designed for this, whereby the pressure medium pump for the vast majority of the operation is oversized. It would also be conceivable to use a controllable pressure medium pump that promotes according to the current needs of the application pressure medium or provides the required system pressure.
  • the invention has for its object to provide a pressure accumulator, which eliminates the aforementioned disadvantages, with a reliable operation of the application is to be ensured in each phase of operation. It should also be possible to dispense with an oversizing of the pressure medium pump (design to the expected peak loads), as well as the use of variable pressure medium pumps.
  • the object is achieved by the displaceable element having a second pressure surfaces, wherein the second pressure surface and the housing delimit a control space at least partially, wherein the displaceable element can also be moved by pressurizing the control chamber against the force of the energy storage and wherein the pressure accumulator so is formed, that a pressure medium flow is locked within the pressure accumulator between the control room and the storage space at least in the direction of the control room or can be locked.
  • the storage room communicates with a consumer.
  • the storage space can be connected to a consumer.
  • control chamber can be connected without pressure to a tank. It can be provided that the storage space does not communicate with the tank at the same time.
  • control room can be emptied independently of the storage space.
  • control room can be selectively connected to a pressure source or a tank during operation of the application.
  • control means may be provided, wherein the control chamber can be connected by means of the control means selectively to a tank or a pressure source can.
  • a pressure medium loading of the storage space displaces the displaceable element in the same direction as a pressurizing of the control chamber.
  • the storage space is at least connectable to a consumer
  • the control space can be connected to a tank, and the ratio between the minimum flow cross section between the control space and the tank and the minimum flow cross section between the storage space and the consumer is greater , as the ratio between the area of the second printing surface and the area of the first printing surface.
  • the pressure accumulator In one embodiment of the pressure accumulator is provided that within the pressure accumulator no connection between the pantry and the control room exists, i. the storage room and the control room within the pressure accumulator do not communicate with each other.
  • the displaceable element may be formed, for example, as a pressure piston which can be displaced within a housing against the force of a force accumulator designed as a spring element.
  • other forms of energy storage can be used, for example, reversibly deformable body, for example made of elastomers, or gas-filled bubbles. Due to the design of the pressure accumulator with a displaceable element, which partially isolated spaces within the pressure accumulator, these two spaces can be controlled separately, i. filled and / or emptied. Apart from any leakage occurring there is no connection between the rooms. For example, different pressure sources for filling the storage space and the control room can be used.
  • a pressure medium connection between the reservoir and the control chamber can be provided within the pressure accumulator.
  • Print- agent which is supplied to the control room, can get into the storage room via this pressure medium connection.
  • a reverse flow of pressure medium is prevented from the storage space into the control space.
  • This can be realized for example via a pressure medium channel in the pressure piston or the housing of the pressure accumulator, in which a check valve is arranged.
  • the filling of the storage space and the control room can be done solely by the filling of the control room. If the accumulator is emptied, the control room is switched to tank. The storage room empties into the hydraulic system, the control room into the tank without pressure. A transfer of pressure medium from the reservoir into the control chamber is prevented by the check valve.
  • the control space can support the filling of the storage space.
  • the control chamber is also filled with pressure medium during the filling process of the storage space.
  • a force acts on both pressure surfaces of the pressure piston, whereby a higher force is stored in the energy store (the spring element is compressed more strongly).
  • the filled pressure accumulator receives the command to support the application assigned to the accumulator, the control chamber can be emptied independently of the reservoir. That is, while the reservoir is being drained into the application's hydraulic system, thereby assisting the hydraulic system, the control chamber may be vented against atmospheric pressure into a tank.
  • the tank may be the pressure medium reservoir of the application or another buffer.
  • the venting of the control chamber can be done faster than the emptying of the reservoir into the hydraulic system.
  • the entire force that was stored in the energy storage acts on the first pressure surface on the pantry.
  • the pressure at the beginning of the assist process can be reduced by up to a factor of A + A 2
  • A increase, depending on the load that acts on the energy storage at this time.
  • Ai corresponds to the surface area of the first pressure surface and A 2 to the surface area of the second pressure surface. If, for example, a spring element is used as the force store, the pressure at the beginning of the cycle increases
  • the maximum compressed state may be defined, for example, by one or more stops within the housing or the maximum compression travel of the spring.
  • the invention is based on the fact that a displaceable element of the pressure accumulator delimits at least two separate spaces which can be acted upon by pressure medium in the direction of displacement of the element.
  • At least one of the rooms (storage room) is connected or connectable to the hydraulic system of the application.
  • at least one additional space (control chamber) is also subjected to pressure medium during the filling process of the storage space and emptied faster than this during the emptying process of the storage space. This can be done, for example, against atmospheric pressure, in a tank.
  • the control chamber supports the filling process such that the displaceable element is deflected more than would be the case without pressurizing the control chamber.
  • the pressure accumulator By increasing the pressure provided by the pressure accumulator, the pressure accumulator can intercept peak consumption, so that the pressure medium pump can be designed for the normal operation of the application. No excessively sized or regulated pressure medium pumps are required to ensure a functionally reliable and fast response to the pressure medium requirement of the application.
  • a pressure source which acts on the control chamber with pressure medium, for example, the hydraulic system or its pressure medium pump or a separate source, for example, serve a separate pressure medium pump.
  • the pressure accumulator can be completely filled even in operating phases with low system pressure.
  • control means for example a 3/2-way valve in the form of a switching valve (for example a seat valve) or a proportional valve (for example a slide valve).
  • control means for example a 3/2-way valve in the form of a switching valve (for example a seat valve) or a proportional valve (for example a slide valve).
  • two control means come into consideration, whereby one of the control means blocks or releases the connection pressure source -> control room and the other control means the connection control room -> tank.
  • the control means may be, for example, electromagnetically actuated hydraulic valves, such as directional control valves (for example switching or proportional valves), pilot operated check valves or the like.
  • These control means receive control signals from a control unit of the application according to which the pressure accumulator is filled or emptied.
  • a variety of support strategies can be realized.
  • a check valve may be provided in the hydraulic system between the control chamber and the pressure source, which blocks a pressure medium flow from the control chamber in the direction of the pressure source.
  • the pressure medium volume located in the control chamber is trapped until it is connected to a tank.
  • the displaceable element is held in the deflected position, even if the system pressure drops and thus prevents unwanted emptying of the storage space.
  • the pressure support of the pressure accumulator can be activated by simply switching one or more control means.
  • the pressure medium volume is provided, which is stored in the operating phases of the application with low pressure medium consumption in the storage space.
  • the pressure maintained by the pressure accumulator corresponds either to the current system pressure multiplied by a factor which can amount to 1 + A 2 / Ai (embodiment without check valve) or a maximum system pressure present during the filling phase is multiplied by the same factor (embodiment with check valve).
  • the full factor I + A2 / A1 is always present when the full storage capacity of the energy storage has not yet been exhausted, for example.
  • the spring element is not yet compressed to block or the displaceable element is still applied to the attacks.
  • the displaceable element has a third pressure surface which at least partially limits a counter-pressure space, wherein a pressure medium loading of the counterpressure space displaces the displaceable element in the opposite direction, such as a pressure medium loading of the control space or the storage space.
  • a pressure medium loading of the counterpressure space displaces the displaceable element in the opposite direction, such as a pressure medium loading of the control space or the storage space.
  • FIG. 1 shows a hydraulic system, which contains a first embodiment of a pressure accumulator according to the invention
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a pressure accumulator according to the invention
  • Figure 3 shows another hydraulic system containing a further embodiment of a pressure accumulator according to the invention.
  • Figure 1 shows a hydraulic system 1 to a first embodiment of a associated accumulator 2 according to the invention.
  • the hydraulic system 1 has a consumer 3, which can be acted upon by a pressure source, which is designed in the illustrated embodiment as a pressure medium pump 7, via a pressure medium line 4 with pressure medium.
  • a check valve 5a is provided in the pressure medium line 4, which allows a pressure medium flow from the pressure medium pump 7 to the consumer 3, but blocks an opposite pressure medium flow.
  • a tank 6 is provided, from which the pressure medium pump 7 can be supplied with pressure medium and discharged into the pressure medium from the consumer 3.
  • the hydraulic system 1 is associated with an accumulator 2, which comprises a displaceable element designed as a pressure piston 8, a housing and a force accumulator.
  • the pressure piston 8 is disposed within the housing 9 and can be moved against the force of an energy accumulator, in the illustrated embodiment, the energy accumulator is designed as a spring element 23.
  • the pressure piston 8 has two pressure surfaces 10, 11. Together with the housing 9, the first pressure surface 10 delimits a reservoir 12, the first pressure surface 10 delimiting the reservoir 12 in the direction of displacement of the pressure piston 8.
  • the housing 9 and the pressure piston 8 define a control chamber 13, wherein the second pressure surface 11 also limits the control chamber 13 in the direction of displacement of the pressure piston 8.
  • the pressure piston 8 and the housing 9 are formed such that there is no connection between the two chambers 12 and 13 within the pressure accumulator 2. Apart from leakage, no pressure medium exchange between these pressure chambers 12, 13 takes place in this embodiment.
  • the pressure surfaces 10, 11 are arranged offset to one another in the displacement direction of the pressure piston 8, wherein the first pressure surface 10 in the plane which is pierced perpendicularly by the displacement direction of the pressure piston 8, surrounded by the second pressure surface 11.
  • the first Pressure surface 10 is circular and the second pressure surface 11 is annular.
  • the pressure piston 8 By pressurizing the chambers 12, 13, the pressure piston 8 is displaced against the force of the spring element 23, whereby the volume of the spaces 12, 13 increases.
  • the way in which the pressure piston 8 can be displaced against the spring element 23 is limited by stops 14 which are formed inside the housing 9. The stops 14 are arranged such that a connection of the storage space 12 is prevented with the control chamber 13.
  • the spring element 23 is supported, on the one hand, on the side of the pressure piston 8 facing away from the pressure chambers 12, 13 and, on the other hand, on the side of the housing 9 facing away from the pressure chambers 12, 13.
  • the spring element is mounted with bias in the pressure accumulator 2, so that the volume of the pressure chambers 12, 13 is minimal at low system pressure. In this initial position, the pressure piston 8 abuts against the housing 9 on its side facing away from the spring element 23.
  • the supply line 15 opens on the one hand downstream of the check valve 5a in the hydraulic system 1 and on the other hand via a first pressure medium connection 24 in the reservoir 12.
  • the control chamber 13 can be selectively connected to a tank 6 or by means of a control line 16 to a pressure source.
  • the control line 16 opens on the one hand upstream of the check valve 5a in the pressure medium line 4 and on the other hand via a second pressure medium connection 25 in the control chamber 13.
  • another pressure source For example, a separate pressure medium pump is used.
  • a control means 17 in the form of a directional control valve 18 is provided.
  • the directional control valve 18 has a pressure port P, a control chamber port A and an exhaust port. Run connection T on.
  • the pressure port P is connected to the pressure medium pump 7 of the hydraulic system 1.
  • the control chamber connection A is connected to the control chamber 13 and the drain connection T to the tank 6. In a first control position of the directional control valve 18, the control chamber connection A is connected to the pressure connection P, while the outflow connection T does not communicate with any of the other connections P, A.
  • control chamber connection A is connected to the discharge connection T, while the pressure connection P does not communicate with any of the other connections T 1 A.
  • a further check valve 5 b may be provided, which is arranged in the control line 16 and prevents backflow of pressure medium from the control chamber 13 to the pressure medium line 4.
  • the directional control valve 18 is in the first position.
  • pressure medium reaches both the supply line 15 in the storage space 12, as well as via the control line 16 in the control chamber 13.
  • the introduced into the reservoir 12 and the control chamber 13 pressure medium acts on the pressure surfaces 10, 11 whereby the pressure piston 8 in Direction of the stops 14 is displaced against the force of the spring element 23, so that the volume of both the pressure chambers 12,13 increases. Decreases the pressure in the hydraulic system 1, for example, due to an increased pressure medium requirement of the consumer 3, so decreases to the same extent, the pressure in the reservoir 12.
  • the initial position is understood to be the state of the pressure piston 8, in which the spring element 23 is maximally relaxed. If the pressure medium volume or pressure required by the consumer 3 exceeds the capacity of the pressure medium pump 7, the directional control valve 18 is transferred to its second control position. In this control position, the control chamber 13 is connected to a tank 6. The under pressure in the control chamber 13 pressure medium is thus connected to atmospheric pressure, whereby a rapid emptying of the control chamber 13 takes place. At the same time, the storage space 12 is emptied into the hydraulic system 1. If the pressure medium emptying of the control chamber 13 so fast that the pressure piston 8 is supported exclusively on the first pressure surface 10 relative to the reservoir 12, the entire force of the Federeiements 23 acts only on the reservoir 12. Thus applies to the pressure p in the Reservoir 12 at the beginning of the emptying process: n _ p a jA + A)
  • the check valve 5a is arranged in the pressure medium line 4 upstream of the supply line 15, it is ensured that the total pressure p and the entire volume of the storage space 12 is the consumer 3 available.
  • the hydraulic system 1 can thus learn by adjusting the second control position on the directional control valve 18, a pressure support that exceeds the support of conventional pressure accumulator by a multiple.
  • the pressure medium pump 7 can be designed for normal operation of the consumer 3, while the consumer 3 short-term required higher pressure medium Volumes or operating pressures can be intercepted by the accumulator 2.
  • a v corresponds to the minimum flow area between the reservoir 12 and the consumer 3.
  • a vent 19 of the spring chamber is provided to pressure medium, which has passed due to leakage between the pressure piston 8 and the housing 9 in the spring chamber to dissipate into the tank 6.
  • FIG. 1 A further embodiment of the pressure accumulator 2 according to the invention is shown in FIG.
  • a connecting line 20 is provided within the pressure piston 8, which connects the reservoir 12 with the control chamber 13 in this embodiment.
  • an additional check valve 5c is provided, which allows a pressure center IfI uss from the control chamber 13 to the reservoir 12, but an opposite Druckstoff- flow locks.
  • the mode of operation of the pressure accumulator 2 essentially corresponds to that of the first embodiment shown in FIG.
  • the reservoir 12 of this embodiment can be filled via the control chamber 13 and the connecting line 20.
  • an additional hydraulic valve can be arranged in the supply line 15, by means of which the storage space 12 can optionally be separated from the hydraulic system 1 or connected to it. If the pressure accumulator 2 is emptied, a lower pressure prevails in the control chamber 13 than in the control chamber 13. 12. Thus closes the check valve 5 c, whereby emptying of the storage space 12 is prevented in the tank 6
  • the connecting line including the check valve 5c may also be arranged in the housing 9.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a pressure accumulator 2 according to the invention.
  • This essentially corresponds to the first embodiment from FIG. 1.
  • the spring chamber is rather formed as a counter-pressure chamber 21, which can be filled with pressure medium.
  • the directional control valve 18 is provided in this embodiment with an additional counterpressure port G, which communicates with the counterpressure space 21.
  • the control chamber connection A is connected to the pressure connection P, while the counterpressure connection G communicates with the outflow connection T.
  • the control chamber A In a second control position of the directional control valve 18, the control chamber A is connected to the drain port T, while the pressure port P communicates with the counterpressure port G.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Druckspeicher (2) mit einem Gehäuse (9), einem innerhalb des Gehäuses (9) angeordneten verlagerbaren Element (10) und einem Kraftspeicher (23), wobei das verlagerbare Element (8) eine erste Druckfläche (10) aufweist, wobei die erste Druckfläche (10) und das Gehäuse (9) einen Vorratsraum (12) zumindest teilweise begrenzen und wobei das verlagerbare Element (8) durch Druckmittelbeaufschlagung des Vorratsraums (12) gegen die Kraft des Kraftspeichers (23) verschoben werden kann.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Druckspeicher
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Druckspeicher mit einem Gehäuse, einem innerhalb des Gehäuses angeordneten verlagerbaren Element und einem Kraftspeicher, wobei das verlagerbare Element eine erste Druckflächen aufweist, wobei die erste Druckfläche und das Gehäuse einen Vorratsraum zumindest teilweise begrenzen und wobei das verlagerbare Element durch Druckmittelbeaufschla- gung des Vorratsraums gegen die Kraft des Kraftspeichers verschoben werden kann.
Hintergrund der Erfindung
Druckspeicher werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, um während des Betriebs der Anwendung Druckmittel, welches von einer Druckquelle, beispielsweise einer Druckmittelpumpe, geliefert wird, aufzunehmen und dieses bei Bedarf der Anwendung wieder zur Verfügung zu stellen. Denkbare Anwendungen in der Fahrzeugtechnik sind beispielsweise automatisierte Getrie- be, Automatgetriebe, hydraulisch betätigte, schaltbare Ventiltriebskomponenten (Schlepphebel, Abstützelemente, Tassen- oder Rollenstößel), Nockenwel- lenversteller, Bremssysteme oder dergleichen.
Ein derartiger Druckspeicher ist beispielsweise aus der DE 42 02 905 A1 be- kannt. Der Druckspeicher besitzt eine in einem Gehäuse aus Aluminium ausgebildete, stumpf endende Zylinderbohrung. In der Zylinderbohrung ist ein längsbewegbarer Druckkolben aufgenommen. Dieser trennt einen Druckmittel aufnehmenden, volumenveränderbaren Vorratsraum, der innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist, von einer mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden ausgebildet ist, von einer mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Atmungskammer. In den Vorratsraum mündet eine Anschlussbohrung, durch welche Druckmittel heranführbar ist. Die Atmungskammer ist durch einen in die Zylinderbohrung eingefügten Verschlussdeckel verschlossen. In dem Gehäuse ist außerdem eine schraubenförmige Druckfeder aufgenommen. Diese greift in den Druckkolben ein und ist mit Vorspannung einerseits am Boden des Druckkolbens und andererseits mittelbar über den Verschlussdeckel am Gehäuse abgestützt. Die Druckfeder unterstützt die Abgabe von in dem Vorratsraum aufgenommenem Druckmittel und stellt den Druckkolben in die Ausgangsstel- lung zurück, in der der Vorratsraum ein minimales Volumen aufweist.
Ist die Kraft, die auf den Druckkolben wirkt und aus dem im Hydrauliksystem herrschenden Druck resultiert, größer als die dieser entgegenwirkenden Kraft der Druckfeder, so füllt sich der Druckspeicher. Dabei wird der Druckkolben innerhalb des Gehäuses gegen die Kraft der Druckfeder verlagert, wodurch das Volumen des Vorratsraums ansteigt.
Sinkt der Druck in dem Hydrauliksystem ab, so wird der Druckkolben durch die Druckfeder in Richtung der Ausgangsstellung verschoben, bis die auf den Druckkolben wirkenden, entgegengerichteten Kräfte ausbalanciert sind. Dadurch wird das in dem Vorratsraum gespeicherte Druckmittel dem Hydraulik- system wieder zugeführt. Dabei entspricht der von dem Druckspeicher zu Beginn von dessen Entleerung bereitgestellte Druck, dem Druck, der direkt vor Beginn der Entleerung im Hydrauliksystem vorgeherrscht hat. Nachteilig an dieser Ausführungsform ist, dass die Druckunterstützung der Anwendung, der der Druckspeicher zugeordnet ist, nicht über den Druckwert hin- aus erfolgen kann, der direkt vor Beginn der Druckunterstützung im Hydrauliksystem vorgeherrscht hat.
Um die Funktionssicherheit der Anwendung zu gewährleisten muss die Druckmittelpumpe, die dem Hydrauliksystem zugeordnet ist, auf die Spitzenanforderungen der Anwendungen ausgelegt sein. Besonders in Anwendungen, in de- nen keine annähernd konstante Belastung vorherrscht, sondern kurzzeitige Bedarfsspitzen vorliegen, muss die Druckmittelpumpe auf diese ausgelegt werden, wodurch die Druckmittelpumpe für die überwiegende Zeit des Betriebs überdimensioniert ist. Denkbar wäre auch der Einsatz einer regelbaren Druck- mittelpumpe, die gemäß dem aktuellen Bedarf der Anwendung Druckmittel fördert bzw. den benötigten Systemdruck bereitstellt.
Beide Lösungen erhöhen die Kosten der Anwendung und benötigen einen erhöhten Bauraum. Gleichzeitig sinkt auf Grund der größeren Auslegung der Druckmittelpumpe der Wirkungsgrad der Anwendung.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Druckspeicher zu schaffen, der die vorgenannten Nachteile beseitigt, wobei ein funktionssicheres Betreiben der Anwendung in jeder Betriebsphase sichergestellt werden soll. Dabei soll auf eine Überdimensionierung der Druckmittelpumpe (Auslegung auf die zu erwarteten Spitzenlasten) ebenso verzichtet werden können, wie auf die Verwendung variabler Druckmittelpumpen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, das verlagerbare Element eine zweite Druckflächen aufweist, wobei die zweite Druckfläche und das Gehäuse einen Steuerraum zumindest teilweise begrenzen, wobei das verlagerbare Element durch Druckmittelbeaufschlagung des Steuerraums ebenfalls gegen die Kraft des Kraftspeichers verschoben werden kann und wobei der Druckspeicher derart ausgebildet ist, dass ein Druckmittelfluss innerhalb des Druckspeichers zwischen dem Steuerraum und dem Vorratsraum zumindest in Richtung des Steuerraums gesperrt ist oder gesperrt werden kann.
Dabei kann vorgesehen sein, dass der Vorratsraum mit einem Verbraucher kommuniziert. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Vorratsraum mit einem Verbraucher verbindbar ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann der Steuerraum drucklos mit einem Tank verbunden werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Vorratsraum gleichzeitig nicht mit dem Tank kommuniziert.
Ebenso denkbar sind Ausführungsformen in denen der Steuerraum unabhängig vom Vorratsraum entleert werden kann. Vorteilhafterweise kann der Steuerraum während des Betriebs der Anwendung wahlweise mit einer Druckquelle oder einem Tank verbunden werden. Dabei können Steuermittel vorgesehen sein, wobei der Steuerraum mittels der Steuermittel wahlweise mit einem Tank oder einer Druckquelle verbunden wer- den kann.
In einer Konkretisierung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Druckmittelbeaufschlagung des Vorratsraums das verlagerbare Element in die gleiche Richtung verlagert, wie eine Druckmittelbeaufschlagung des Steuerraums. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Vorratsraum mit einem Verbrau- eher zumindest verbindbar ist, der Steuerraum mit einem Tank verbindbar ist und das Verhältnis zwischen dem minimalen Durchflussquerschnitt zwischen dem Steuerraum und dem Tank und dem minimalen Durchflussquerschnitt zwischen dem Vorratsraum und dem Verbraucher größer ist, als das Verhältnis zwischen dem Flächeninhalt der zweiten Druckfläche und dem Flächeninhalt der ersten Druckfläche.
In einer Ausführungsform des Druckspeichers ist vorgesehen, dass innerhalb des Druckspeichers keine Verbindung zwischen dem Vorratsraum und dem Steuerraum existiert, d.h. der Vorratsraum und der Steuerraum innerhalb des Druckspeichers nicht miteinander kommunizieren. Das verlagerbare Element kann beispielsweise als Druckkolben ausgebildet sein, welcher innerhalb eines Gehäuses gegen die Kraft eines als Federelement ausgebildeten Kraftspeichers verschoben werden kann. Alternativ können auch andere Formen von Kraftspeichern Einsatz finden, beispielsweise reversibel deformierbare Körper, beispielsweise aus Elastomeren, oder gasbe- füllte Blasen. Durch die Ausbildung des Druckspeichers mit einem verlagerbaren Element, welches voneinander isolierte Räume innerhalb des Druckspeichers teilweise begrenzt, können diese beiden Räume getrennt voneinander angesteuert, d.h. befüllt und/oder entleert, werden. Abgesehen von eventuell auftretender Leckage besteht keine Verbindung zwischen den Räumen. So können beispielsweise unterschiedliche Druckquellen zum Befüllen des Vorratsraums und des Steuerraums verwendet werden.
Alternativ kann auch eine Druckmittelverbindung zwischen dem Vorratsraum und dem Steuerraum innerhalb des Druckspeichers vorgesehen sein. Druck- mittel welches dem Steuerraum zugeführt wird, kann über diese Druckmittelverbindung in den Vorratsraum gelangen. Dabei ist aber zu sicherzustellen, dass ein umgekehrter Druckmittelfluss, von dem Vorratsraum in den Steuerraum unterbunden wird. Dies kann beispielsweise über einen Druckmittelkanal in dem Druckkolben oder dem Gehäuse des Druckspeichers realisiert werden, in dem ein Rückschlagventil angeordnet ist. In diesem Fall kann die Befüllung des Vorratsraums und des Steuerraums alleine durch die Befüllung des Steuerraums erfolgen. Soll der Druckspeicher entleert werden, so wird der Steuerraum auf Tank geschalten. Der Vorratsraum entleert sich in das Hydrauliksys- tem, der Steuerraum drucklos in den Tank. Ein Übertritt von Druckmittel von dem Vorratsraum in den Steuerraum wird durch das Rückschlagventil verhindert.
Ist vorgesehen, dass eine Druckmittelbeaufschlagung des Vorratsraums das verlagerbare Element in die gleiche Richtung verlagert, wie eine Druckmittelbeaufschlagung des Steuerraums, so kann der Steuerraum das Befüllen des Vorratsraums unterstützen. Zu diesem Zweck wird der Steuerraum während des Befüllvorgangs des Vorratsraums ebenfalls mit Druckmittel befüllt. Dadurch wirkt auf beide Druckflächen des Druckkolben eine Kraft auf diesen, wodurch in dem Kraftspeicher eine höhere Kraft gespeichert wird (das Federelement stärker komprimiert wird). Erhält der befüllte Druckspeicher den Befehl die dem Druckspeicher zugeordnete Anwendung zu unterstützen, so kann der Steuerraum unabhängig vom Vorratsraum entleert werden. Das heißt, während der Vorratsraum in das Hydrauliksystem der Anwendung entleert wird, und damit das Hydrauliksystem unterstützt, kann der Steuerraum gegen Atmosphärendruck in einen Tank entlüftet werden. Der Tank kann das Druckmittelreservoir der Anwendung oder ein anderer Zwischenspeicher sein. Durch geeignete Auslegung kann die Entlüftung des Steuerraums schneller erfolgen als die Entleerung des Vorratsraums in das Hydrauliksystem. Somit wirkt die gesamte Kraft, die in dem Kraftspeicher gespeichert wurde, über die erste Druckfläche auf den Vorratsraum. Als Folge kann der der Druck bei Beginn des Unterstützungsvorgangs um bis zu einem Faktor von A + A2
A ansteigen, abhängig von der Last, die zu diesem Zeitpunkt auf den Kraftspeicher wirkt. Dabei entspricht Ai dem Flächeninhalt der ersten Druckfläche und A2 dem Flächeninhalt der zweiten Druckfläche. Wird als Kraftspeicher bei- spielsweise ein Federelement eingesetzt, so steigt der Druck bei Beginn des
A + A Unterstützungsvorgangs um den vollen Faktor — an, solange die Feder
4 noch nicht ihren maximal komprimierten Zustand erreicht hat. Der maximal komprimierte Zustand kann beispielsweise durch einen oder mehrere Anschläge innerhalb des Gehäuses oder den maximale Kompressionsweg der Feder definiert sein.
Die Erfindung beruht darauf, dass ein verlagerbares Element des Druckspeichers zumindest zwei separate, mit Druckmittel beaufschlagbare Räume in Verlagerrichtung des Elements begrenzt. Dabei ist zumindest einer der Räume (Vorratsraum) mit dem Hydrauliksystem der Anwendung verbunden oder verbindbar. Des Weiteren wird zumindest ein weiterer Raum (Steuerraum) während des Befüllvorgangs des Vorratsraums ebenfalls mit Druckmittel beaufschlagt und während des Entleervorgangs des Vorratsraums schneller als dieser entleert. Dies kann beispielsweise gegen Atmosphärendruck, in einen Tank erfolgen. Somit unterstützt der Steuerraum den Befüllvorgang derart, dass das verlagerbare Element stärker ausgelenkt wird, als dies ohne Druckmittelbeaufschlagung des Steuerraums der Fall wäre.
Durch die Erhöhung des vom Druckspeicher bereitgestellten Drucks, kann der Druckspeicher Spitzenverbräuche abfangen, so dass die Druckmittelpumpe auf den Normalbetrieb der Anwendung ausgelegt werden kann. Es sind keine ü- berdimensionierten oder geregelten Druckmittelpumpen nötig, um eine funktionssichere und schnelle Reaktion auf den Druckmittelbedarf der Anwendung zu gewährleisten. Als Druckquelle, die den Steuerraum mit Druckmittel beaufschlagt, kann beispielsweise das Hydrauliksystem bzw. dessen Druckmittelpumpe oder eine dazu separate Quelle, beispielsweise eine separate Druckmittelpumpe dienen. Im zweiten Fall kann auch in Betriebsphasen mit niedrigem Systemdruck der Druckspeicher vollständig befüllt werden. Die wahlweise Verbindung mit einer Druckquelle bzw. dem Tank wird über Steuermittel, beispielsweise ein 3/2- Wegeventil in Form eines Schaltventils (bspw. Sitzventil) oder eines Proportionalventils (bspw. Schieberventils), hergestellt. Alternativ kommen auch zwei Steuermittel in betracht, wobei eines der Steuermittel die Verbindung Druck- quelle -> Steuerraum und das andere Steuermittel die Verbindung Steuerraum -> Tank sperrt bzw. freigibt. Die Steuermittel können beispielsweise elektromagnetisch betätigte Hydraulikventile, wie Wegeventile (bspw. Schalt- oder Proportionalventile), entsperrbare Rückschlagventile oder dergleichen sein. Diese Steuermittel erhalten von einem Steuergerät der Anwendung Steuersig- nale, gemäß derer der Druckspeicher befüllt oder entleert wird. Somit können verschiedenste Unterstützungsstrategien realisiert werden.
Vorteilhafterweise kann in dem Hydrauliksystem zwischen dem Steuerraum und der Druckquelle ein Rückschlagventil vorgesehen sein, weiches einen Druckmittelstrom von dem Steuerraum in Richtung der Druckquelle sperrt. Somit wird das in dem Steuerraum befindliche Druckmittelvolumen bis zu dessen Verbindung mit einem Tank eingeschlossen. Dadurch wird das verlagerbare Element in der ausgelenkten Position gehalten, selbst wenn der Systemdruck abfällt und damit ein ungewolltes Entleeren des Vorratsraums verhindert.
Die Druckunterstützung des Druckspeichers kann durch einfaches Schalten von einem oder mehreren Steuermittel aktiviert werden. Dabei wird das Druckmittelvolumen bereitgestellt, welches in den Betriebsphasen der Anwendung mit niedrigem Druckmittelverbrauch in dem Vorratsraum gespeichert wird. Da- bei entspricht der vom Druckspeicher bereitgehaltene Druck je nach Ausführungsform entweder dem aktuellen Systemdruck multipliziert mit einem Faktor, der bis zu 1 +A2/Ai betragen kann (Ausführungsform ohne Rückschlagventil) oder einem maximalen Systemdruck, der während der Befüllphase vorhanden ist, multipliziert mit dem selben Faktor (Ausführungsform mit Rückschlagventil). Der volle Faktor I +A2/A1 liegt immer dann vor, wenn die volle Speicherkapazität des Kraftspeichers noch nicht ausgeschöpft wurde, bspw. das Federelement noch nicht auf Block komprimiert ist oder das verlagerbare Element noch an den Anschlägen anliegt.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das verlagerbare Element eine dritte Druckfläche aufweist, die einen Gegendruckraum zumindest teilweise begrenzt, wobei eine Druckmittelbeaufschlagung des Ge- gendruckraums das verlagerbare Element in die entgegengesetzte Richtung verlagert, wie eine Druckmittelbeaufschlagung des Steuerraums oder des Vorratsraums. Somit wird die von dem Kraftspeicher auf das verlagerbare Element ausgeübte Kraft um die von dem Druck im Gegendruckraum hervorgerufene Kraft erhöht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen in denen Ausführungsbeispiele der Erfin- düng vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
Figur 1 ein Hydrauliksystem, das eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Druckspeichers enthält,
Figur 2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Druckspeichers,
Figur 3 ein weiteres Hydrauliksystem, das eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Druckspeichers enthält.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt ein Hydrauliksystem 1 dem eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Druckspeichers 2 zugeordnet ist.
Das Hydrauliksystem 1 weist einen Verbraucher 3 auf, der von einer Druckquelle, die in der dargestellten Ausführungsform als Druckmittelpumpe 7 ausgeführt ist, über eine Druckmittelleitung 4 mit Druckmittel beaufschlagt werden kann. Um ein Rückströmen von Druckmittel von dem Verbraucher 3 zur Druckmittelpumpe 7 zu verhindern ist ein Rückschlagventil 5a in der Druckmittelleitung 4 vorgesehen, welches einen Druckmittelfluss von der Druckmittelpumpe 7 zum Verbraucher 3 zulässt, einen entgegengesetzten Druckmittelfluss jedoch sperrt. Des Weiteren ist ein Tank 6 vorgesehen, aus dem der Druckmittelpumpe 7 Druckmittel zugeführt und in den Druckmittel aus dem Verbraucher 3 abgeführt werden kann.
Dem Hydrauliksystem 1 ist ein Druckspeicher 2 zugeordnet, der ein als Druckkolben 8 ausgeführtes verlagerbares Element, ein Gehäuse und einen Kraft- Speicher umfasst. Der Druckkolben 8 ist innerhalb des Gehäuses 9 angeordnet und kann gegen die Kraft eines Kraftspeichers verschoben werden, in der dargestellten Ausführungsform ist der Kraftspeicher als Federelement 23 ausgeführt. Denkbar sind allerdings auch andere Arten von Kraftspeichern, wie beispielsweise geeignet geformte Elastomerkörper oder gasbefüllte Blasen. Der Druckkolben 8 weist zwei Druckflächen 10, 11 auf. Gemeinsam mit dem Gehäuse 9 begrenzt die erste Druckfläche 10 einen Vorratsraum 12, wobei die erste Druckfläche 10 den Vorratsraum 12 in Verlagerungsrichtung des Druckkolbens 8 begrenzt. Das Gehäuse 9 und der Druckkolben 8 begrenzen einen Steuerraum 13, wobei die zweite Druckfläche 11 den Steuerraum 13 ebenfalls in Verlagerungsrichtung des Druckkolbens 8 begrenzt. Dabei sind der Druckkolben 8 und das Gehäuse 9 derart ausgebildet, dass innerhalb des Druckspeichers 2 keine Verbindung zwischen den beiden Räumen 12 und 13 besteht. Abgesehen von Leckage findet in dieser Ausführungsform kein Druckmittelaustausch zwischen diesen Druckräumen 12, 13 statt. In der dargestellten Ausfüh- rungsform sind die Druckflächen 10, 11 in der Verlagerungsrichtung des Druckkolbens 8 zueinander versetzt angeordnet, wobei die erste Druckfläche 10 in der Ebene, die von der Verlagerungsrichtung des Druckkolbens 8 senkrecht durchstoßen wird, von der zweiten Druckfläche 11 umschlossen ist. Die erste Druckfläche 10 ist kreisförmig und die zweite Druckfläche 11 ringförmig ausgebildet. Durch Druckmittelbeaufschlagung der Räume 12, 13 wird der Druckkolben 8 gegen die Kraft des Federelements 23 verlagert, wodurch das Volumen der Räume 12, 13 ansteigt. Der Weg, den der Druckkolben 8 gegen das Fe- derelement 23 verlagert werden kann, wird durch Anschläge 14 begrenzt, die innerhalb des Gehäuses 9 ausgebildet sind. Die Anschläge 14 sind derart angeordnet, dass eine Verbindung des Vorratsraums 12 mit dem Steuerraum 13 verhindert wird.
Das Federelement 23 stützt sich einerseits an der den Druckräumen 12, 13 abgewandten Seite des Druckkolbens 8 und andererseits an der den Druckräumen 12, 13 abgewandten Seite des Gehäuses 9 ab. Dabei ist das Federelement mit Vorspannung in dem Druckspeicher 2 montiert, so dass das Volumen der Druckräume 12, 13 bei niedrigem Systemdruck minimal ist. In dieser Ausgangsstellung liegt der Druckkolben 8 an dessen dem Federelement 23 abgewandten Seite an dem Gehäuse 9 an.
Zwischen dem Vorratsraum 12 und dem Hydrauliksystem 1 ist Vorratsleitung 15 vorgesehen. Die Vorratsleitung 15 mündet einerseits stromabwärts des Rückschlagventils 5a in das Hydrauliksystem 1 und andererseits über einen ersten Druckmittelanschluss 24 in den Vorratsraum 12. Der Steuerraum 13 kann wahlweise mit einem Tank 6 oder mittels einer Steuerleitung 16 mit einer Druckquelle verbunden werden. In der dargestellten Ausführungsform dient als Druckquelle die Druckmittelpumpe 7 des Hydrauliksystems 1. Die Steuerleitung 16 mündet einerseits stromaufwärts des Rückschlagventils 5a in die Druckmittelleitung 4 und andererseits über einen zweiten Druckmittelanschluss 25 in den Steuerraum 13. Ebenfalls denkbar sind Ausführungsformen, in denen eine andere Druckquelle, beispielsweise eine separate Druckmittelpumpe genutzt wird.
Um den Druckmittelfluss zu und von dem Steuerraum 13 zu steuern ist ein Steuermittel 17 in Form eines Wegeventils 18 vorgesehen. Das Wegeventil 18 weist einen Druckanschluss P, einen Steuerraumanschluss A und einen Ab- laufanschluss T auf. Der Druckanschluss P ist mit der Druckmittelpumpe 7 des Hydrauliksystems 1 verbunden. Der Steuerraumanschluss A ist mit dem Steuerraum 13 und der Ablaufanschluss T mit dem Tank 6 verbunden. In einer ersten Steuerstellung des Wegeventils 18 ist der Steuerraumanschluss A mit dem Druckanschluss P verbunden, während der Ablaufanschluss T mit keinem der anderen Anschlüsse P, A kommuniziert.
In einer zweiten Steuerstellung des Wegeventils 18 ist der Steuerraumanschluss A mit dem Ablaufanschluss T verbunden, während der Druckanschluss P mit keinem der anderen Anschlüsse T1 A kommuniziert. Zusätzlich kann ein weiteres Rückschlagventil 5b vorgesehen sein, welches in der Steuerleitung 16 angeordnet ist und ein Rückströmen von Druckmittel von dem Steuerraum 13 zur Druckmittelleitung 4 verhindert.
Während des normalen Betriebs des Verbrauchers 3, in dem das von der Druckmittelpumpe 7 bereitgestellte Druckmittelvolumen bzw. der bereitgestellte Druck ausreicht um den Verbraucher 3 zu betreiben, befindet sich das Wegeventil 18 in der ersten Stellung. Somit gelangt Druckmittel sowohl über die Vorratsleitung 15 in den Vorratsraum 12, als auch über die Steuerleitung 16 in den Steuerraum 13. Das in den Vorratsraum 12 bzw. den Steuerraum 13 einge- brachte Druckmittel wirkt auf die Druckflächen 10, 11 wodurch der Druckkolben 8 in Richtung der Anschläge 14 entgegen der Kraft des Federelements 23 verschoben wird, so dass das Volumen sowohl der Druckräume 12,13 zunimmt. Sinkt der Druck in dem Hydrauliksystem 1 , beispielsweise auf Grund einer erhöhten Druckmittelanforderung des Verbrauchers 3, so sinkt in gleichem Maße auch der Druck in dem Vorratsraum 12. Auf Grund des Druckgefälles zwischen dem Steuerraum 13 und dem Hydrauliksystem 1 schließt das Rückschlagventil 5b in der Steuerleitung 16, wodurch ein Druckabfall in dem Steuerraum 13 und ein Druckrmittelabfluss aus diesem vermieden werden. Dies hat zur Folge, dass das Volumen des Steuerraums 13 und des Vorratsraums 12 trotz des Druckab- falls in dem Hydrauliksystem 1 konstant bleibt. Dabei gilt für den Weg x, den der Druckkolben 8 aus seiner Ruhelage ausgelenkt wurde:
Figure imgf000013_0001
wobei Ai dem Flächeninhalt der ersten Druckfläche 10, A2 dem Flächeninhalt der zweiten Druckfläche 11 , pmax dem während der Befüllphase maximal auftretenden Systemdruck und D der Federkonstante des Federelements 23 entspricht. Dabei ist der maximale Verschiebeweg durch die Anschläge 14 be- grenzt. Unter der Ausgangsstellung ist der Zustand des Druckkolbens 8 zu verstehen, in der das Federelement 23 maximal entspannt ist. Übersteigt das von dem Verbraucher 3 angeforderte Druckmittelvoiumen bzw. der benötigte Druck die Kapazität der Druckmittelpumpe 7, so wird das Wegeventil 18 in dessen zweite Steuerstellung überführt. In dieser Steuerstellung ist der Steuerraum 13 mit einem Tank 6 verbunden. Das in dem Steuerraum 13 unter Druck stehende Druckmittel wird somit mit atmosphärischem Druck verbunden, wodurch eine rapide Entleerung des Steuerraums 13 erfolgt. Gleichzeitig wird der Vorratsraum 12 in das Hydrauliksystem 1 entleert. Erfolgt die Druckmittelentleerung des Steuerraums 13 derart schnell, dass sich der Druck- kolben 8 ausschließlich über die erste Druckfläche 10 gegenüber dem Vorratsraum 12 abstützt, so wirkt die gesamte Kraft des Federeiements 23 lediglich auf den Vorratsraum 12. Somit gilt für den Druck p in dem Vorratsraum 12 zu Beginn des Entleervorgangs: n _ p ajA +A)
solange der Druckkolben 8 noch nicht vollständig ausgelenkt wurde, also nicht an den Anschlägen 14 anliegt.
Da das Rückschlagventil 5a in der Druckmittelleitung 4 stromaufwärts der Vorratsleitung 15 angeordnet ist, ist sichergestellt, dass der gesamte Druck p und das gesamte Volumen des Vorratsraum 12 dem Verbraucher 3 zur Verfügung steht. Somit steht nicht nur, wie in Anwendungen mit konventionellen Druckspeichern, der aktuelle Systemdruck oder der maximale Befülldruck zur Verfügung, sondern ein um bis zu dem Faktor 1+A2/Ai erhöhter Druck. Das Hydrauliksystem 1 kann somit durch Einstellen der zweiten Steuerstellung an dem Wegeventil 18 eine Druckunterstützung erfahren, die die Unterstützung durch konventionelle Druckspeicher um ein Vielfaches übersteigt. Somit kann die Druckmittelpumpe 7 auf den Normalbetrieb des Verbrauchers 3 ausgelegt werden, während von dem Verbraucher 3 kurzfristig benötigte höhere Druckmittel- volumina bzw. Betriebsdrücke durch den Druckspeicher 2 abgefangen werden können.
Ebenso denkbar sind Ausführungsformen, in denen auf die Anordnung eines Rückschlagventils 5b in der Steuerleitung 16 verzichtet wird. In den normalen Betriebsphasen des Verbrauchers 3, füllt sich der Druckspeicher 2 analog der oben beschriebenen Ausführungsform. Sinkt der Systemdruck, so fließt Druckmittel sowohl aus Vorratsraum 12 als auch aus dem Steuerraum 13 ab. Dies führt zu einem Druckabfall in beiden Räumen 12, 13, was zu einer Verschie- bung des Druckkolbens 8 in Richtung seiner Ruhelage führt. Somit wird in dieser Ausführungsform sowohl das zur Phasenverstellung bereitstellbare Druckmittelvolumen als auch der bereitstell bare Druck im Vorratsraum 12 abgesenkt. Trotzdem findet die Druckerhöhung im Vorratsraum 12 statt, wenn das Wegeventil 18 in die zweite Schaltstellung überführt wird. In diesem Fall gilt für den bereitgestellten Druck p bei noch nicht vollständig ausgelenktem Druckkolben 8:
wobei psys dem bei Beginn der Druckunterstützung herrschenden Systemdruck entspricht. Denkbar ist der Einsatz dieser Ausführungsform Anwendungen in denen der benötigte Spitzensystemdruck nur geringfügig oberhalb der Kapazität der Druckmittelpumpe 7 liegt. In diesem Fall kann auf das Rückschlagventil 5b in der Steuerleitung 16 verzichtet werden, wodurch die Kosten sinken.
Während des Befüllvorgangs des Druckspeichers 2 wirkt der Systemdruck des Hydrauliksystems 1 sowohl auf die erste als auch die zweite Druckfläche 10,
11. Gemäß der Formel F = pA = p(A-ι+A2) nimmt der Kraftspeicher eine größere Kraft auf, als dies der Fall bei einem Druckspeicher wäre, der nur die Druckfläche A1 aufweist. Wird der Druckspeicher 2 dem Hydrauliksystem 1 zugeschaltet (das Wegeventil 18 in die zweite Schaltstellung überführt), so wirkt diese erhöhte Kraft ausschließlich über die erste Druckfläche 10 auf den Vorratsraum
12, wodurch der in dem Vorratsraum 12 herrschende Druck erhöht wird. Voraussetzung dafür ist, dass der Steuerraum 13 drucklos entleert wird, d.h. eine Abstützung der von dem Kraftspeicher auf den Druckkolben 8 ausgeübten Kraft nicht über den Steuerraum 13 erfolgt. Um dies zu realisieren muss für das Verhältnis des Druckmittelstroms aus dem Steuerraum 13 zu dem Druckmittelstrom aus dem Vorratsraum 12 Qs/Qv
Figure imgf000016_0001
gelten. Um dies zu erreichen ist vorgesehen, dass für den minimalen Durchflussquerschnitt zwischen dem Steuerraum 13 und dem Tank 6 As:
As > —j-Av
gilt, wobei Av dem minimalen Durchflussquerschnitt zwischen dem Vorratsraum 12 und dem Verbraucher 3 entspricht.
Um die Funktionsfähigkeit des Druckspeichers 2 zu gewährleisten ist eine Entlüftung 19 des Federraums vorgesehen um Druckmittel, welches auf Grund von Leckage zwischen dem Druckkolben 8 und dem Gehäuse 9 in den Federraum gelangt ist, in den Tank 6 abzuführen.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichers 2 ist in Figur 2 dargestellt. Im Unterschied zu der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform ist in dieser Ausführungsform eine Verbindungsleitung 20 innerhalb des Druckkolbens 8 vorgesehen, welche den Vorratsraum 12 mit dem Steuerraum 13 verbindet. In der Verbindungsleitung 20 ist ein zusätzliches Rückschlagventil 5c vorgesehen, welches einen Druckmitte IfI uss von dem Steuerraum 13 zu dem Vorratsraum 12 zulässt, einen entgegengesetzten Druckmittel- fluss aber sperrt. Die Funktionsweise des Druckspeichers 2 entspricht im We- sentlichen der der in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsform. Im Unterschied zu dieser kann der Vorratsraum 12 dieser Ausführungsform über den Steuerraum 13 und die Verbindungsleitung 20 befüllt werden. Somit kann in der Vorratsleitung 15 ein zusätzliches Hydraulikventil angeordnet werden, mittels dessen der Vorratsraum 12 wahlweise von dem Hydrauliksystem 1 ge- trennt oder mit diesem verbunden werden kann. Wird der Druckspeicher 2 entleert, so herrscht in dem Steuerraum 13 ein geringerer Druck als in dem Vor- ratsraum 12. Somit schließt das Rückschlagventil 5c, wodurch eine Entleerung des Vorratsraums 12 in den Tank 6 verhindert wird
Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform kann die Verbindungsleitung inklusive Rückschlagventil 5c auch in dem Gehäuse 9 angeordnet sein.
Figur 3 zeigt einen weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Druckspeichers 2. Diese entspricht im Wesentlichen der ersten Ausführungsform aus Figur 1. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist keine Entlüftung 19 des Federraums vorgesehen. Der Federraum ist vielmehr als Gegendruckraum 21 ausgebildet, der mit Druckmittel befüllt werden kann. Das Wegeventil 18 ist in dieser Ausführungsform mit einem zusätzlichen Gegendruckanschluss G versehen, welcher mit dem Gegendruckraum 21 kommuniziert. In einer ersten Steuerstellung des Wegeventils 18 ist der Steuerraumanschluss A mit dem Druckanschluss P verbunden, während der Gegendruckanschluss G mit dem Ablaufanschluss T kommuniziert. In einer zweiten Steuerstellung des Wegeventils 18 ist der Steuerraumanschiuss A mit dem Ablaufanschluss T verbunden, während der Druckanschluss P mit dem Gegendruckanschluss G kommuniziert. Befindet sich das Wegeventil 18 in der ersten Steuerstellung treten keine Än- derungen gegenüber der Ausführungsform aus Figur 1 auf. In der zweiten Steuerstellung wird allerdings zusätzlich Druckmittel in den Gegendruckraum 21 geleitet. Dieses beaufschlagt eine dritte Druckfläche 22 des Druckkolbens 8 mit einer Kraft, die in die gleiche Richtung, wie das Federelement 23 wirkt. Dadurch wird der Druck in dem Vorratsraum 12 zusätzlich erhöht. Des Weiteren können an dem Druckkolben 8 oder dem Gehäuse 9 Dichtelemente 26 vorgesehen sein, die an beiden Bauteilen anliegen und Leckage zwischen den Druckräumen 12,13 und zwischen dem Steuerraum 13 und dem Gegendruckraum 21 minimieren. Bezugszeichen
1 Hydrauliksystem
2 Druckspeicher
3 Verbraucher
4 Druckmittelleitung
5a,b,c Rückschlagventil
6 Tank
7 Druckmittelpumpe
8 Druckkolben
9 Gehäuse
10 erste Druckfläche
11 zweite Druckfläche
12 Vorratsraum
13 Steuerraum
14 Anschlag
15 Vorratsleitung
16 Steuerleitung
17 Steuermittel
18 Wegeventil
19 Entlüftung
20 Verbindungsleitung
21 Gegendruckraum
22 dritte Druckfläche
23 Federelement
24,25 Druckmittelanschluss
26 Dichtelement
P Druckanschluss
T Ablaufanschluss
A Steuerraumanschluss
G Gegendruckanschluss

Claims

Patentansprüche
1. Druckspeicher (2) mit einem Gehäuse (9), einem innerhalb des Gehäuses (9) angeordneten verlagerbaren Element (10) und einem Kraftspeicher (23), β wobei das verlagerbare Element (8) eine erste Druckfläche (10) aufweist, ® wobei die erste Druckfläche (10) und das Gehäuse (9) einen Vorratsraum
(12) zumindest teilweise begrenzen und
® wobei das verlagerbare Element (8) durch Druckmittelbeaufschlagung des Vorratsraums (12) gegen die Kraft des Kraftspeichers (23) verschoben wer- den kann, dadurch gekennzeichnet, dass
® das verlagerbare Element (8) eine zweite Druckfläche (11 ) aufweist,
© wobei die zweite Druckfläche (11) und das Gehäuse (9) einen Steuerraum
(13) zumindest teilweise begrenzen,
® wobei das verlagerbare Element (8) durch Druckmittelbeaufschlagung des Steuerraums (13) ebenfalls gegen die Kraft des Kraftspeichers (23) verschoben werden kann und
® wobei der Druckspeicher (2) derart ausgebildet ist, dass ein Druckmittel- fluss innerhalb des Druckspeichers (2) zwischen dem Steuerraum (13) und dem Vorratsraum (12) zumindest in Richtung des Steuerraums (13) gesperrt ist oder gesperrt werden kann.
2. Druckspeicher (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsraum (12) mit einem Verbraucher (3) verbindbar ist.
3. Druckspeicher (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsraum (12) mit einem Verbraucher (3) kommuniziert.
4. Druckspeicher (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (13) drucklos mit einem Tank (6) verbunden werden kann.
5. Druckspeicher (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (13) drucklos mit einem Tank (6) verbunden werden kann, ohne dass gleichzeitig der Vorratsraum (12) mit dem Tank (6) kommuniziert
6. Druckspeicher (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (13) unabhängig vom Vorratsraum (12) entleert werden kann.
7. Druckspeicher (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (13) wahlweise mit einer Druckquelle (7) oder einem Tank (6) verbunden werden kann.
8. Druckspeicher (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Steu- ermittel (17) vorgesehen sind, wobei der Steuerraum (13) mittels der Steuermittel (17) wahlweise mit einem Tank (6) oder einer Druckquelle (7) verbunden werden kann.
9. Druckspeicher (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckmittelbeaufschlagung des Vorratsraums (12) das verlagerbare Element (8) in die gleiche Richtung verlagert, wie eine Druckmittelbeaufschlagung des Steuerraums (13).
10. Druckspeicher (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das verlagerbare Element (8) eine dritte Druckfläche (22) aufweist, die einen
Gegendruckraum (21) zumindest teilweise begrenzt, wobei eine Druckmittelbeaufschlagung des Gegendruckraums (21 ) das verlagerbare Element (8) in die entgegengesetzte Richtung verlagert, wie eine Druckmittelbeaufschlagung des Steuerraums (13) oder des Vorratsraums (12).
11. Druckspeicher (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsraum (12) mit einem Verbraucher (3) zumindest verbindbar ist, der Steuerraum (13) mit einem Tank (6) verbindbar ist und das Verhältnis zwischen dem minimalen Durchflussquerschnitt zwischen dem Steuerraum (13) und dem Tank (6) und dem minimalen Durchflussquerschnitt zwischen dem
Vorratsraum (12) und dem Verbraucher (3) größer ist, als das Verhältnis zwischen dem Flächeninhalt der zweiten Druckfläche (1 1) und dem Flächeninhalt der ersten Druckfläche (10).
12. Druckspeicher (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsraum (12) und der Steuerraum (13) innerhalb des Druckspeichers (2) nicht miteinander kommunizieren.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009034011B4 (de) 2008-10-07 2018-04-05 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Druckspeicher zur Unterstützung der Druckmittelversorgung eines Nockenwellenverstellers einer Brennkraftmaschine
DE102009030201A1 (de) 2009-06-24 2010-12-30 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine
DE102009054050A1 (de) 2009-11-20 2011-05-26 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Schaltbare Vorrichtung zur Druckversorgung
DE102009054055A1 (de) 2009-11-20 2011-05-26 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Schaltbare Vorrichtung zur Druckversorgung
DE102009054053A1 (de) 2009-11-20 2011-05-26 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Druckspeicher und hydraulisches System
DE102009054054A1 (de) 2009-11-20 2011-05-26 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Montageanordnung und Verfahren zur Montage eines Druckspeichers für Brennkraftmaschinen
DE102009054052B4 (de) 2009-11-20 2018-08-23 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Schaltbare Vorrichtung zur Druckversorgung
DE102009054051A1 (de) 2009-11-20 2011-05-26 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Schaltbare Vorrichtung zur Druckversorgung mit passivem Zusatzdruckspeicher
DE102012218685A1 (de) * 2012-10-15 2014-04-17 Conti Temic Microelectronic Gmbh Pneumatische Verstellanordnung für einen Fahrzeugsitz
DE102014201663B4 (de) 2014-01-30 2016-08-04 Conti Temic Microelectronic Gmbh Vorrichtung zur pneumatischen Verstellung eines Sitzes in einem Verkehrsmittel, insbesondere in einem Kraftfahrzeug und Verkehrsmittel, insbesondere ein Kraftfahrzeug
SE540733C2 (sv) * 2016-06-15 2018-10-23 Scania Cv Ab Förbränningsmotor och fordon innefattande en hydraulisk fasförskjutningsanordning
CN113530894B (zh) * 2020-04-20 2025-10-14 罗伯特·博世有限公司 车辆制动系统及其蓄能器
CN114458759B (zh) * 2022-02-22 2023-05-09 一汽解放汽车有限公司 一种基于油泵的amt中间轴制动器的控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4187682A (en) * 1979-01-02 1980-02-12 The Boeing Company Constant pressure hydraulic accumulator
DE4202905A1 (de) * 1992-02-01 1993-08-05 Bosch Gmbh Robert Zylinder, insbesondere druckmittelspeicher fuer hydraulische bremsanlagen
US5971027A (en) * 1996-07-01 1999-10-26 Wisconsin Alumni Research Foundation Accumulator for energy storage and delivery at multiple pressures

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3829646A1 (de) * 1988-09-01 1990-03-15 Teves Gmbh Alfred Reservoir fuer einen druckmittelkreis, insbesondere flugzeughydraulikkreis
DE4032875A1 (de) * 1990-10-17 1992-04-23 Teves Gmbh Alfred Hydraulikspeicher fuer eine hydraulische anlage, insbesondere bremsanlage

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4187682A (en) * 1979-01-02 1980-02-12 The Boeing Company Constant pressure hydraulic accumulator
DE4202905A1 (de) * 1992-02-01 1993-08-05 Bosch Gmbh Robert Zylinder, insbesondere druckmittelspeicher fuer hydraulische bremsanlagen
US5971027A (en) * 1996-07-01 1999-10-26 Wisconsin Alumni Research Foundation Accumulator for energy storage and delivery at multiple pressures

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