WO2012003939A1 - Hydraulische anordnung - Google Patents

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WO2012003939A1
WO2012003939A1 PCT/EP2011/003243 EP2011003243W WO2012003939A1 WO 2012003939 A1 WO2012003939 A1 WO 2012003939A1 EP 2011003243 W EP2011003243 W EP 2011003243W WO 2012003939 A1 WO2012003939 A1 WO 2012003939A1
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fluid
circuit
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Karl-Heinz Blum
David Breuer
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Robert Bosch Gmbh
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    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/66—Temperature control methods

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic arrangement according to the preamble of patent claim 1.
  • Such an arrangement has a filled with pressure fluid hydraulic
  • the hydraulic circuit supplies, for example, a hydraulic motor of a hydraulic hybrid drive with pressure medium.
  • About the cooling circuit for example, a combustion engine of this hybrid drive is cooled.
  • the two circuits are strictly separated because the pressure medium and the coolant are different fluids from each other.
  • Such arrangements are provided, for example, in agricultural machinery, as shown in Applicant's data sheet RD 66125 (http://www.boschrexroth.com).
  • a disadvantage of such arrangements is a high device complexity for the filled with different fluids circuits.
  • the invention is based on the object to provide a hydraulic arrangement in which the device complexity is reduced for the two circuits.
  • the arrangement according to the invention has a hydraulic circuit and a cooling circuit.
  • the hydraulic circuit is a hydraulic or hydraulic several consumers with a pressure medium and the cooling circuit is a device to be cooled or are several devices to be cooled with a
  • Coolant used To the fluid is thereby in the cooling circuit of the to be cooled Device transfer heat, the fluid in the following preferably to a
  • Cooling unit where it is cooled down, again gives off.
  • the fluid transfers hydraulic pressure energy to the hydraulic consumer.
  • the fluid contains a
  • Circuits can be dispensed expensive high corrosion resistant materials.
  • the arrangement according to the invention can be provided both in stationary and in mobile hydraulic working devices or hydraulic machines.
  • the fluid used in the two circuits has an oil content of less than 60% (up to 0%) and also contains water.
  • Hydrous hydraulic or cooling fluids have improved biodegradability and toxicity to flora and fauna over conventional hydraulic oils. With decreasing oil content or with increasing water content also decreases a flammability of the fluid. A use of highly water or low oil-containing fluids is therefore in the environment of
  • Passenger transportation such as in buses, trains or cable cars
  • HFA Oil-in-water emulsions
  • HFA-S fluids Called pressurized water. They have an oil content of 2 to 20%, with a usual water content of 95%.
  • HFA-E mineral oil-based HFA fluids
  • the fluid is a water polyglycol solution or water polymer solution. It contains no oil. It has, in addition to positive properties such as a high flammability and a good biocompatibility compared to a conventional hydraulic oil on an improved viscosity-temperature behavior. For all fluids, in this way a conventional pressure medium and a
  • Viscosity, lubricating behavior, Maschinenstoffverträglickeit, heat capacity, heat transfer, etc. may have, so that devices of the hydraulic circuit and the cooling circuit must be adapted to these properties.
  • water-based fluids it proves to be advantageous in the arrangement
  • the fluid is substantially or both free of oil and water.
  • Possible fluids are fluorocarbons or silicones. Chlorinated hydrocarbons or
  • Phosphoric acid esters or mixtures of the two are also possible.
  • the fluids mentioned are just as flammable.
  • the hydraulic consumer is operated as a hydraulic machine, so that hydraulic pressure energy in kinetic
  • the device to be cooled is an electric or
  • the hydraulic motor drives a stationary implement or a vehicle or an accessory of the Work equipment or the vehicle.
  • the hydraulic motor for example, drive a wheel or an axle or a drive shaft of the vehicle or a hydraulic main unit of the stationary implement or a stationary machine.
  • ancillaries are for example a radiator, a fan or a blower driven by the hydraulic motor.
  • the hydraulic motor for driving a pump for example a water or cooling water pump or for moving a hydraulically operated sunroof can be used.
  • the arrangement according to the invention is part of a hydrostatic hybrid traction drive of the vehicle.
  • the hydraulic consumer according to the invention is used as a hydraulic machine, i. operated as a hydraulic motor or as a hydraulic pump.
  • the vehicle has a first conventional drive, for example an electric motor or an internal combustion engine, and a second hydrostatic drive.
  • the hybrid drive can be constructed in series or in parallel, particularly preferred is the parallel hybrid drive.
  • the hydrostatic hybrid traction drive can also be a hydrostatic
  • the hydraulic load operating as a hydraulic pump can convert brake energy into hydraulic pressure energy and supply it to an energy store of the hydrostatic energy storage unit.
  • the cooled over the cooling circuit electric motor or engine or the cooled over the cooling circuit battery unit or the battery unit or the servo unit is arranged in the vehicle.
  • the two circuits i. the hydraulic circuit and the cooling circuit, a common tank (or container), in which the fluid is kept for both circuits.
  • the cooling circuit preferably has the tank, a
  • Coolant pump and a cooling unit on. It is about a coolant line the coolant delivery pump is connected to the tank. The coolant pump is also connected via another coolant line to the engine to be cooled, for example, the combustion or electric motor. About another
  • Coolant line the engine is connected to the cooling unit. In the cooling unit, a recooling of the fluid takes place. The cooling unit is finally connected via a coolant line to the tank.
  • the coolant delivery pump is preferably adjustable and is for example as axial piston pump in
  • the hydraulic circuit preferably comprises the tank, a pump and a hydraulic consumer.
  • the pump is connected to the tank via a pressure medium line.
  • the pump is connected via a further pressure medium line to the hydraulic consumer, whereby it is acted upon by pressure medium.
  • the consumer is connected to the tank via a low-pressure connection.
  • the pump is preferably adjustable and is for example as
  • Axial piston pump formed in Schrägachsen- or swash plate design.
  • the pump is driven by the internal combustion engine and the auxiliary unit is a radiator fan. It is particularly advantageous if the radiator fan is used to act on the cooling unit with an air flow and thus for re-cooling the fluid.
  • a determination unit for determining a coolant temperature is arranged.
  • Figure 1 is a hydraulic circuit diagram of a first embodiment of an inventive arrangement with a plurality of hydraulic consumers.
  • Figure 2 is a hydraulic circuit diagram of a second embodiment of an inventive arrangement with a radiator fan as an accessory.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of an arrangement 1 according to the invention with a plurality of hydraulic consumers 36, 38, 40.
  • a cooling circuit 4 and a hydraulic circuit 6 are connected to a tank 2 and a cooling circuit 4 and a hydraulic circuit 6 are connected.
  • a fluid 8 is arranged in the tank 2 and in the circuits 4, 6, a fluid 8 is arranged. This one fluid 8 fulfills the function of a coolant and in the cooling circuit 4
  • the fluid 8 is a
  • the tank 2 is connected via a suction line 10 to a coolant delivery pump 12.
  • the coolant delivery pump 12 is connected to a coolant connection of an internal combustion engine 14 via a high-pressure connection.
  • Internal combustion engine 14 is connected to a coolant line 16 which is connected to a cooling unit 18.
  • the cooling unit 18 is further connected via a
  • Coolant line 20 connected to the tank 2.
  • the coolant supply pump 12 sucks to the suction line 10, the fluid 8 and the coolant and conveys it into cooling channels of the engine 14.
  • the fluid 8 absorbs the thermal energy.
  • Via an output-side coolant connection of the internal combustion engine 14 and the Coolant line 16 flows the fluid 8 to the cooling unit 18.
  • the fluid 8 is recooled and returns an excess of thermal energy again.
  • Axial piston pump 24 is formed, connected. Your pressure medium flow is independent of a speed of the internal combustion engine 14 changeable.
  • Suction line is arranged a suction filter 26.
  • the axial piston pump 24 is driven via a gear 28 from the engine 14.
  • the axial piston pump 24, or a pivot angle of the axial piston pump is controlled by a control unit 30.
  • a high pressure line 32 is connected, which has a plurality of branches 34 for supplying hydraulic consumers 36, 38, 40 with pressure medium.
  • the hydraulic consumers 36, 38, 40 are provided for driving in each case an auxiliary unit (not shown) of the arrangement 1.
  • Two consumers 36, 38 are hydraulic motors, the consumer 40 is designed as a reciprocating engine.
  • Each consumer 36, 38, 40 is also connected via a return line 42 to a low pressure line 44 which is connected to the tank 2.
  • the internal combustion engine 14 runs and drives the axial piston pump 24 via the transmission 28.
  • the internal combustion engine 14 runs and drives the axial piston pump 24 via the transmission 28.
  • Swivel angle of the axial piston pump 24 is set via the control unit 30 to an adjusted value. This can also be zero, if there is no pressure medium requirement, so that the consumers 36, 38, 40 not with a volume flow
  • Each consumer 36, 38, 40 is also preceded by a valve over which it can be controlled and separated from the pressure medium circuit 6.
  • the valves can be controlled via the control unit 30. If the pivoting angle is not equal to zero, the pump 24 sucks in fluid 8 or pressure medium from the tank 2 via the suction line 22. In the suction filter 26 existing impurities of the fluid 8 are deposited. About the high pressure line 32 and the connected branches 34, the consumers 36, 38, 40 are acted upon with pressure medium 8. After the fluid 8 in Consumer 36, 38, 40 has done hydraulic work and the auxiliary unit (not shown) has driven, it flows through the return lines 42 and the
  • FIG. 2 shows a hydraulic circuit diagram of a second exemplary embodiment of an arrangement 101 according to the invention with a radiator fan 150 as
  • the hydraulic circuit 106 according to FIG. 2 has only one hydraulic consumer 136 designed as an axial piston machine. He is about a drive shaft with a
  • Radiator fan 150 connected as an accessory of the assembly 101 and drives this.
  • Radiator fan 150 connected as an accessory of the assembly 101 and drives this.
  • In the hydraulic circuit 106 is in the high pressure line 32 a
  • Determination unit 152a for determining the pressure and the temperature of the fluid 8 and the pressure medium arranged.
  • a determination unit 152b for determining the rotational speed of the radiator fan 150 is provided.
  • a temperature determination unit 152c is arranged in the cooling circuit 104 in front of the combustion engine 14, a temperature determination unit 152d after the combustion engine 14 and a temperature determination unit 152e downstream of the cooling unit 18.
  • radiator fan 150 About the radiator fan 150 is a heat exchange surface (not shown) of the cooling unit 18 is acted upon by a cooling air flow. Via the surface, the fluid 8 or the coolant gives thermal energy, which is in the internal combustion engine 14
  • a measured value of the determination units 152a, b, c, d and e is continuously transferred to the control unit 130. Should an increased cooling capacity of the cooling unit 18 be required due to an excessive temperature at the determination units 152c, d or e, the Control unit 130, the pivot angle of the axial piston pump 24, so as to
  • Axial piston machine 136 to pressurize with an increased pressure medium flow rate and to increase the speed of the radiator fan 150 in a row.
  • contacted components and lines of the arrangement according to the invention constructively to the fluid, for example, a high water content or a very low or missing oil content and the associated special
  • the materials used are conventional metallic materials as well as corrosion-resistant high-grade stainless steels or even plastics.
  • Components be executed. This also relates to components not shown, such as the valves.
  • determination units for temperature, pressure and a temperature can be determined in both circuits
  • Flow rate of the fluid and be arranged to determine a speed or power consumption of a hydraulic consumer or a pump or an aggregate.

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Abstract

Offenbart ist eine hydraulische Anordnung mit einem hydraulischen Kreislauf über den zumindest ein hydraulischer Verbraucher (36, 38, 40) mit Druckmittel beaufschlagt ist und mit einem Kühlkreislauf (4) über den zumindest eine zu kühlende Vorrichtung mit Kühlmittel beaufschlagt ist, wobei in beiden Kreisläufen (4, 6) das gleiche Fluid (8) als Druckmittel bzw. als Kühlmittel verwendet ist.

Description

Beschreibung
Hydraulische Anordnung
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Anordnung hat einen mit Druckmittel befüllten hydraulischen
Kreislauf und einen mit Kühlmittel befüllten Kühlkreislauf. Der hydraulische Kreislauf versorgt beispielsweise einen Hydromotor eines hydraulischen Hybrid-Fahrantriebes mit Druckmittel. Über den Kühlkreislauf wird beispielsweise ein Verbrennungsmotor dieses hybriden Fahrantriebes gekühlt. Die beiden Kreisläufe sind strikt voneinander getrennt, da das Druckmittel und das Kühlmittel voneinander verschiedene Fluide sind. Derartige Anordnungen sind beispielsweise in Landmaschinen, wie im Datenblatt RD 66125 der Anmelderin (http://www.boschrexroth.com) gezeigt, vorgesehen.
Nachteilig an derartigen Anordnungen ist ein hoher vorrichtungstechnischer Aufwand für die mit unterschiedlichen Fluiden befüllten Kreisläufe.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine hydraulische Anordnung bereitzustellen, bei der der vorrichtungstechnische Aufwand für die beiden Kreisläufe reduziert ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine hydraulische Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Die erfindungsgemäße Anordnung hat einen hydraulischen Kreislauf und einen Kühlkreislauf. Über den hydraulischen Kreislauf ist ein hydraulischer oder sind mehrere hydraulische Verbraucher mit einem Druckmittel und über den Kühlkreislauf ist eine zu kühlende Vorrichtung oder sind mehrere zu kühlende Vorrichtungen mit einem
Kühlmittel beaufschlagt. Erfindungsgemäß wird im hydraulischen Kreislauf und im Kühlkreislauf das gleiche Fluid bzw. das gleiche Mittel als Druckmittel bzw. als
Kühlmittel verwendet. An das Fluid wird dabei im Kühlkreislauf von der zu kühlenden Vorrichtung Wärme übertragen, die das Fluid im Folgenden vorzugsweise an ein
Kühlaggregat, in dem es rückgekühlt wird, wieder abgibt. Im hydraulischen Kreislauf überträgt das Fluid hydraulische Druckenergie an den hydraulischen Verbraucher.
Besonders vorteilhaft ist, dass zwei Funktionen„Kühlen" und„Übertragung von hydraulischer Druckenergie" von genau einem Fluid erfüllt werden. Hierfür eignen sich einerseits Druckmittel, die sich auch als Kühlmittel eignen oder Kühlmittel, die auch als Druckmittel einsetzbar sind. Durch die Verwendung nur eines Fluides kann somit eine Anzahl hydraulischer Vorrichtungen reduziert werden, da gleiche oder ähnliche hydraulische Vorrichtungen der beiden Kreise zu einer Vorrichtung zusammengefasst werden können. Daraus ergeben sich erhebliche Einsparungen für einen für die
Anordnung benötigten Bauraum und zudem, insbesondere für mobile Anordnungen, eine Einsparung von Gewicht. Bevorzugter Weise enthält das Fluid einen
Korrosionsschutz oder ist im Wesentlichen unkorrosiv, wodurch in den beiden
Kreisläufen auf teure besonders korrosionsbeständige Werkstoffe verzichtet werden kann. Die erfindungsgemäße Anordnung kann dabei sowohl in stationären als auch in mobilen hydraulischen Arbeitsgeräten bzw. hydraulischen Maschinen vorgesehen sein.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen
Patentansprüchen beschrieben.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung hat das Fluid, das in den beiden Kreisläufen verwendet ist, einen Ölanteil von kleiner als 60% (bis hin zu 0%) und enthält zudem Wasser. Wasserhaltige Hydraulik- oder Kühlfluide weisen gegenüber herkömmlichen Hydraulikölen eine verbesserte biologische Abbaubarkeit und eine geringere Toxizität für Flora und Fauna auf. Mit abnehmendem Ölanteil bzw. mit zunehmendem Wasseranteil nimmt zudem eine Entflammbarkeit des Fluides ab. Ein Einsatz stark wasser- bzw. schwach ölhaltiger Fluide ist daher im Umfeld der
Personenbeförderung, wie beispielsweise in Bussen, Zügen oder Seilbahnen
besonders vorteilhaft. Für einen gleichzeitigen Einsatz als Druckmittel und Kühlmittel eignen sich besonders Öl in Wasser Emulsionen (Bezeichnung HFA), auch
Druckwasser genannt. Sie haben einen Ölanteil von 2 bis 20 %, wobei ein üblicher Wasseranteil bei 95% liegt. Die beste Bioverträglichkeit in dieser Gruppe weisen die HFA-S Fluide auf. Sie sind in Bezug auf eine Wassergefährdung und Bioverträglichkeit HFA-Fluiden auf Mineralölbasis (HFA-E) überlegen. In einer alternativen
Ausführungsvariante ist das Fluid eine Wasserpolyglykol-Lösung oder Wasserpolymer- Lösung. Sie enthält kein Öl. Sie weist neben positiven Eigenschaften wie einer schweren Entflammbarkeit und einer guten Bioverträglichkeit im Vergleich zu einem herkömmlichen Hydrauliköl ein verbessertes Viskositäts-Temperaturverhalten auf. Bei allen Fluiden, die auf diese Weise ein herkömmliches Druckmittel und ein
herkömmliches Kühlmittel ersetzen, ist zu beachten, dass das Fluid vom
herkömmlichen Mittel abweichende Werte der Eigenschaften Kompressibilität,
Viskosität, Schmierverhalten, Werkstoffverträglickeit, Wärmekapazität, Wärmeübergang etc. aufweisen kann, so dass Vorrichtungen des hydraulischen Kreislaufs und des Kühlkreislaufes an diese Eigenschaften angepasst werden müssen. Bei Verwendung von wasserbasierten Fluiden erweist es sich als vorteilhaft, in der Anordnung
Dichtungen auf Polyurethanbasis einzusetzen.
In einer alternativen Weiterbildung der Erfindung ist das Fluid im Wesentlichen oder sowohl frei von Öl als auch von Wasser. Als mögliche Fluide kommen Fluor- Carbone oder Silikone zum Einsatz. Chlorierte Kohlenwasserstoffe oder
Phosphorsäureester oder Mischung aus den Beiden sind auch möglich. Die genannten Fluide sind ebenso schwer entflammbar.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der hydraulische Verbraucher als Hydromaschine betreibbar, so dass hydraulische Druckenergie in kinetische
Energie, beispielsweise Rotationsenergie, wandelbar ist. Der Stand der Technik offenbart in der DE 10 2005 013075 A1 zwar einen hydrodynamischen Retarder, dieser wandelt aber nachteiliger Weise hydraulische Druckenergie über Reibung in Wärme, wobei durch die Wärme im Wesentlichen keine nutzbare Arbeit mehr verrichtet werden kann.
Bevorzugter Weise ist die zu kühlende Vorrichtung ein Elektro- oder
Verbrennungsmotor oder eine Batterie- oder Akkueinheit oder eine Servoeinheit.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung treibt der Hydromotor ein stationäres Arbeitsgerät oder ein Fahrzeug oder ein Nebenaggregat des Arbeitsgerätes oder des Fahrzeugs an. Dabei kann der Hydromotor beispielsweise ein Rad oder eine Achse oder eine Antriebswelle des Fahrzeuges antreiben oder ein hydraulisches Hauptaggregat des stationären Arbeitsgerätes bzw. einer stationären Maschine. Als Nebenaggregate sind über den Hydromotor beispielsweise ein Kühler, ein Lüfter oder ein Gebläse antreibbar. Weiterhin ist der Hydromotor zum Antreiben einer Pumpe, beispielsweise einer Wasser- oder Kühlwasserpumpe oder zum Bewegen eines hydraulisch betätigten Schiebedaches einsetzbar.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die erfindungsgemäße Anordnung Teil eines hydrostatischen Hybrid-Fahrantriebes des Fahrzeugs. Der erfindungsgemäße hydraulische Verbraucher ist dabei als Hydromaschine, d.h. als Hydromotor oder als Hydropumpe betreibbar. Das Fahrzeug verfügt über einen ersten herkömmlichen Antrieb, beispielsweise einen Elektromotor oder einen Verbrennungsmotor, und über einen zweiten hydrostatischen Fahrantrieb. Der Hybrid-Fahrantrieb kann seriell oder parallel aufgebaut sein, besonders bevorzugt ist der parallele Hybrid-Fahrantrieb. Der hydrostatische Hybrid-Fahrantrieb kann zudem eine hydrostatische
Energiespeichereinheit aufweisen. Im Falle einer Bremsung kann der als Hydropumpe arbeitende hydraulische Verbraucher Bremsenergie in hydraulische Druckenergie wandeln und einem Energiespeicher der hydrostatischen Energiespeichereinheit zuführen.
In einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist der über den Kühlkreislauf gekühlte Elektromotor oder Verbrennungsmotor oder ist die über den Kühlkreislauf gekühlte Batterieeinheit oder die Akkueinheit oder die Servoeinheit in dem Fahrzeug angeordnet.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung haben die beiden Kreisläufe, d.h. der hydraulische Kreislauf und der Kühlkreislauf, einen gemeinsamen Tank (oder Behälter), in dem das Fluid für beide Kreisläufe vorgehalten ist.
Der Kühlkreislauf weist dabei bevorzugter Weise den Tank, eine
Kühlmittelförderpumpe und ein Kühlaggregat auf. Dabei ist über eine Kühlmittelleitung die Kühlmittelförderpumpe an den Tank angeschlossen. Die Kühlmittelförderpumpe ist weiterhin über eine andere Kühlmittelleitung an den zu kühlenden Motor, beispielsweise den Verbrennungs- oder Elektromotor, angeschlossen. Über eine weitere
Kühlmittelleitung ist der Verbrennungsmotor an das Kühlaggregat angeschlossen. Im Kühlaggregat erfolgt eine Rückkühlung des Fluides. Das Kühlaggregat ist schließlich über eine Kühlmittelleitung mit dem Tank verbunden. Die Kühlmittelförderpumpe ist bevorzugter Weise verstellbar und ist beispielsweise als Axialkolbenpumpe in
Schrägachsen- oder Schrägscheibenbauweise oder als Flügelzellenpumpe ausgebildet.
Der hydraulische Kreislauf weist bevorzugter Weise den Tank, eine Pumpe und einen hydraulischen Verbraucher auf. Dabei ist über eine Druckmittelleitung die Pumpe an den Tank angeschlossen. Die Pumpe ist über eine weitere Druckmittelleitung an den hydraulischen Verbraucher angeschlossen, wodurch er mit Druckmittel beaufschlagt ist. Über einen Niederdruckanschluss ist der Verbraucher an den Tank angeschlossen. Auch die Pumpe ist bevorzugter Weise verstellbar und ist beispielsweise als
Axialkolbenpumpe in Schrägachsen- oder Schrägscheibenbauweise ausgebildet.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Pumpe über den Verbrennungsmotor angetrieben und das Nebenaggregat ist ein Kühlergebläse. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Kühlergebläse zur Beaufschlagung des Kühlaggregates mit einem Luftstrom und damit zur Rückkühlung des Fluides eingesetzt ist.
Um den Kühlkreislauf an Betriebsbedingungen angepasst über eine Regeleinheit regeln zu können, ist es vorteilhaft, wenn im Kühlkreislauf vor oder nach dem
Verbrennungsmotor oder vor oder nach dem Kühlaggregat eine Bestimmungseinheit zur Bestimmung einer Kühlmitteltemperatur angeordnet ist.
Um den Druckmittelkreislauf ebenso an Betriebsbedingungen angepasst über eine Regeleinheit regeln zu können ist es ebenso vorteilhaft, Betriebsgrößen des
hydraulischen Kreislaufes zu überwachen und nach dem Hochdruckanschluss der Druckmittelförderpumpe eine Bestimmungseinheit zur Bestimmung einer
Druckmitteltemperatur und zur Bestimmung eines Druckmitteldruckes vorzusehen. Im Folgenden werden anhand von zwei Figuren zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 einen hydraulischen Schaltplan eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung mit mehreren hydraulischen Verbrauchern; und
Figur 2 einen hydraulischen Schaltplan eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einem Kühlergebläse als Nebenaggregat.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung 1 mit mehreren hydraulischen Verbrauchern 36, 38, 40.
An einen Tank 2 sind ein Kühlkreislauf 4 und ein hydraulischer Kreislauf 6 angeschlossen. Im Tank 2 und in den Kreisläufen 4, 6 ist ein Fluid 8 angeordnet. Dieses eine Fluid 8 erfüllt im Kühlkreislauf 4 die Funktion eines Kühlmittels und im
hydraulischen Kreisläuf e die Funktion eines Druckmittels. Das Fluid 8 ist ein
herkömmliches ölfreies Kühlmittel auf Wasserbasis. Es enthält ein Additiv als
Korrosionsschutz.
Zur Ausbildung des Kühlkreislaufes 4 ist der Tank 2 über eine Saugleitung 10 mit einer Kühlmittelförderpumpe 12 verbunden. Über einen Hochdruckanschluss ist die Kühlmittelförderpumpe 12 an einen Kühlmittelanschluss eines Verbrennungsmotors 14 angeschlossen. An einem ausgangsseitigen Kühlmittelanschluss des
Verbrennungsmotors 14 ist eine Kühlmittelleitung 16 angeschlossen, die mit einem Kühlaggregat 18 verbunden ist. Das Kühlaggregat 18 ist weiterhin über eine
Kühlmittelleitung 20 mit dem Tank 2 verbunden.
In einem bestimmungsgemäßen Betrieb der Anordnung 1 läuft der
Verbrennungsmotor 14. Dabei Wird thermische Energie frei, die abgeführt werden muss. Hierfür sorgt der Kühlkreislauf 4. Die Kühlmittelförderpumpe 12 saugt dazu über die Saugleitung 10 das Fluid 8 bzw. das Kühlmittel an und fördert es in Kühlkanäle des Verbrennungsmotors 14. Hier nimmt das Fluid 8 die thermische Energie auf. Über einen ausgangsseitigen Kühlmittelanschluss des Verbrennungsmotors 14 und die Kühlmittelleitung 16 strömt das Fluid 8 zum Kühlaggregat 18. Hier wird das Fluid 8 rückgekühlt und gibt einen Überschuss an thermischer Energie wieder ab. Über die Kühlmittelleitung 20 strömt das Fluid 8 zurück zum Tank 2.
Zur Ausbildung des hydraulischen Kreislaufes 6 ist der Tank 2 über eine
Saugleitung 22 mit einer Druckmittelförderpumpe, die als verstellbare
Axialkolbenpumpe 24 ausgebildet ist, verbunden. Ihr Druckmittelförderstrom ist unabhängig von einer Drehzahl des Verbrennnungsmotors 14 änderbar. In der
Saugleitung ist ein Saugfilter 26 angeordnet. Die Axialkolbenpumpe 24 ist dabei über ein Getriebe 28 vom Verbrennungsmotor 14 angetrieben. Die Axialkolbenpumpe 24, bzw. ein Schwenkwinkel der Axialkolbenpumpe ist von einer Regeleinheit 30 geregelt. An einen Hochdruckanschluss der Axialkolbenpumpe 24 ist eine Hochdruckleitung 32 angeschlossen, die mehrere Abzweigungen 34 zur Versorgung von hydraulischen Verbrauchern 36, 38, 40 mit Druckmittel aufweist. Die hydraulischen Verbraucher 36, 38, 40 sind dabei zum Antreiben von jeweils einem Nebenaggregat (nicht dargestellt) der Anordnung 1 vorgesehen. Zwei Verbraucher 36, 38 sind Hydromotoren, der Verbraucher 40 ist als Hubkolbenmaschine ausgebildet. Jeder Verbraucher 36, 38, 40 ist zudem über eine Rückleitung 42 an eine Niederdruckleitung 44 angeschlossen, die mit dem Tank 2 verbunden ist.
Im bestimmungsgemäßen Betrieb der Anordnung 1 läuft der Verbrennungsmotor 14 und treibt die Axialkolbenpumpe 24 über das Getriebe 28 an. Je nach Bedarf der Verbraucher 36, 38, 40 bzw. von deren Aggregaten (nicht dargestellt) ist der
Schwenkwinkel der Axialkolbenpumpe 24 dabei über die Regeleinheit 30 auf einen angepassten Wert eingestellt. Dieser kann auch null sein, falls kein Druckmittelbedarf besteht, so dass die Verbraucher 36, 38, 40 nicht mit einem Volumenstrom
beaufschlagt sind. Jedem Verbraucher 36, 38, 40 ist zudem ein Ventil vorgeschaltet, über das er gesteuert und vom Druckmittelkreislauf 6 getrennt werden kann. Die Ventile sind über die Regeleinheit 30 steuerbar. Ist der Schwenkwinkel ungleich null, saugt die Pumpe 24 über die Saugleitung 22 Fluid 8 bzw. Druckmittel aus dem Tank 2 an. Im Saugfilter 26 werden vorhandene Verunreinigungen des Fluides 8 abgeschieden. Über die Hochdruckleitung 32 und die angeschlossenen Abzweigungen 34 werden die Verbraucher 36, 38, 40 mit Druckmittel 8 beaufschlagt. Nachdem das Fluid 8 im Verbraucher 36, 38, 40 hydraulische Arbeit geleistet hat und das Nebenaggregat (nicht dargestellt) angetrieben hat, strömt es über die Rückleitungen 42 und die
Niederdruckleitung 44 zurück in den gemeinsame Tank 2.
Figur 2 zeigt einen hydraulischen Schaltplan eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung 101 mit einem Kühlergebläse 150 als
Nebenaggregat. Die Beschreibung des zweiten Ausführungsbeispiels erfolgt mit Bezug zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1. Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden nur die Unterschiede bzw. Abweichungen zum ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Abweichend vom hydraulischen Kreislauf 6 gemäß Figur 1 weist der hydraulische Kreislauf 106 gemäß Figur 2 nur einen als Axialkolbenmaschine ausgebildeten hydraulischen Verbraucher 136 auf. Er ist über eine Antriebswelle mit einem
Kühlergebläse150 als Nebenaggregat der Anordnung 101 verbunden und treibt dieses an. Im hydraulischen Kreislauf 106 ist in der Hochdruckleitung 32 eine
Bestimmungseinheit 152a zur Bestimmung des Druckes und der Temperatur des Fluides 8 bzw. des Druckmittels angeordnet. An der Antriebswelle des Kühlergebläses 150 ist eine Bestimmungseinheit 152b zur Ermittlung der Drehzahl des Kühlergebläses 150 vorgesehen.
Weiterhin abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sind im Kühlkreislauf 104 vor dem Verbrennungsmotor 14 eine Temperaturbestimmungseinheit 152c, nach dem Verbrennungsmotor 14 eine Temperaturbestimmungseinheit 152d und nach dem Kühlaggregat 18 eine Temperaturbestimmungseinheit 152e angeordnet.
Über das Kühlergebläse 150 ist eine Wärmetauschfläche (nicht dargestellt) des Kühlaggregates 18 mit einem Kühlluftstrom beaufschlagt. Über die Fläche gibt das Fluid 8 bzw. das Kühlmittel thermische Energie, die es im Verbrennungsmotor 14
aufgenommen hat, an den Kühlluftstrom ab. Ein Messwert der Bestimmungseinheiten 152a, b, c, d und e wird dabei kontinuierlich an die Regeleinheit 130 übergeben. Sollte aufgrund einer überhöhten Temperatur an den Bestimmungseinheiten 152c, d oder e eine erhöhte Kühlleistung des Kühlaggregates 18 erforderlich sein, passt die Regeleinheit 130 den Schwenkwinkel der Axialkolbenpumpe 24 an, um so die
Axialkolbenmaschine 136 mit einem erhöhten Druckmittelförderstrom zu beaufschlagen und in Folge die Drehzahl des Kühlergebläses 150 zu erhöhen.
Unabhängig von gezeigten Ausführungsbeispielen sind alle vom Fluid
kontaktierten Komponenten und Leitungen der erfindungsgemäßen Anordnung konstruktiv an das Fluid, beispielsweise einen hohen Wassergehalt oder einen sehr geringen oder fehlenden Ölanteil und die damit verbundenen besonderen
fluidtechnischen Eigenschaften angepasst. Als Werkstoffe sind herkömmliche metallische Materialien aber auch korrosionsbeständige hochwertige rostfreie Stähle oder sogar Kunststoffe einsetzbar.
Abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen können alle Komponenten der erfindungsgemäßen Anordnung als verstellbare, regelbare oder steuerbare
Komponenten ausgeführt sein. Die betrifft auch nicht dargestellte Komponenten wie beispielsweise die Ventile.
Weiterhin abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen können in beiden Kreisläufen Bestimmungseinheiten für Temperatur, Druck und eine
Strömungsgeschwindigkeit des Fluides, sowie zur Bestimmung einer Drehzahl oder Leistungsaufnahme eines hydraulischen Verbrauchers oder einer Pumpe oder eines Aggregates angeordnet sein.
Offenbart ist eine hydraulische Anordnung mit einem hydraulischen Kreislauf über den zumindest ein hydraulischer Verbraucher mit Druckmittel beaufschlagt ist und mit einem Kühlkreislauf über den zumindest eine zu kühlende Vorrichtung mit Kühlmittel beaufschlagt ist, wobei in beiden Kreisläufen das gleiche Fluid als Druckmittel bzw. als Kühlmittel verwendet ist.

Claims

Patentansprüche
1. Hydraulische Anordnung mit einem hydraulischen Kreislauf (6; 106) und mit einem Kühlkreislauf (4; 104), wobei über den hydraulischen Kreislauf (6; 106) ein hydraulischer Verbraucher (36, 38, 40; 136) mit einem Druckmittel beaufschlagt ist, und wobei über den Kühlkreislauf (4; 104) eine zu kühlende Vorrichtung (14) mit einem Kühlmittel beaufschlagt ist, dadurch
gekennzeichnet, dass im hydraulischen Kreislauf (6; 106) als Druckmittel und im Kühlkreislauf (4;104) als Kühlmittel das gleiche Fluid (8) verwendet ist.
2. Hydraulische Anordnung nach Patentanspruch 1 , wobei das Fluid (8) einen Ölanteil von kleiner als 60% hat und wasserhaltig ist.
3. Hydraulische Anordnung nach Patentanspruch 1 , wobei das Fluid (8) im
Wesentlichen frei von Öl und Wasser ist.
4. Hydraulische Anordnung nach Patentanspruch 1 , wobei der hydraulische Verbraucher (36, 38, 40; 136) als Hydromaschine (36, 38; 136) betreibbar ist.
5. Hydraulische Anordnung nach Patentanspruch 1 , die zu kühlende Vorrichtung (14) ein Elektro- oder Verbrennungsmotor (14) oder eine Batterie- oder Akkueinheit oder eine Servoeinheit ist.
6. Hydraulische Anordnung nach Patentanspruch 4, wobei über die
Hydromaschine (36, 38; 136) ein stationäres Arbeitsgerät oder ein Fahrzeug oder ein Nebenaggregat (150) des Arbeitsgerätes oder Fahrzeugs antreibbar ist.
7. Hydraulische Anordnung nach Patentanspruch 6 für einen hydrostatischen Hybrid-Fahrantrieb des Fahrzeugs.
8. Hydraulische Anordnung nach Anspruch 5 und 6, wobei der Elektromotor oder der Verbrennungsmotor (14) oder die Batterieeinheit oder die Akkueinheit oder die Servoeinheit in dem Fahrzeug angeordnet ist.
9. Hydraulische Anordnung nach Patentanspruch 1 , wobei die Kreisläufe (4, 6;
104, 106) einen gemeinsamen Tank (2) für das Fluid (8) aufweisen.
10. Hydraulische Anordnung nach Patentanspruch 5 und 9, wobei im Kühlkreislauf (4; 104) der Tank (2) an eine Kühlmittelförderpumpe (12) angeschlossen ist, und wobei die Kühlmittelförderpumpe (12) an den Verbrennungsmotor (14) angeschlossen ist, und wobei der Verbrennungsmotor (14) an ein
Kühlaggregat (18) angeschlossen ist, über das das Fluid rückgekühlt ist, und wobei das Kühlaggregat (18) mit dem Tank (2) verbunden ist.
11. Hydraulische Anordnung nach Patentanspruch 9, wobei im hydraulischen
Kreislauf (6; 106) der Tank (2) an eine Pumpe (24) angeschlossen ist, und wobei an einen Hochdruckanschluss der Pumpe (24) der hydraulische
Verbraucher (36, 38, 40; 136) angeschlossen ist, und wobei der hydraulische Verbraucher (36, 38, 40; 136) an den Tank (2) angeschlossen ist.
12. Hydraulische Anordnung nach Patentanspruch 5 und 6 und 1 1 , wobei die
Pumpe (24) über den Verbrennungsmotor (14) angetrieben ist und das
Nebenaggregat ( 50) ein Kühlergebläse ( 50) ist.
13. Hydraulische Anordnung nach Patentanspruch 5, wobei im Kühlkreislauf (104) vor oder nach dem Verbrennungsmotor (14) oder vor oder nach dem
Kühlaggregat (18) eine Bestimmungseinheit (152c, 152d, 152e) zur
Bestimmung einer Kühlmitteltemperatur angeordnet ist.
14. Hydraulische Anordnung nach Patentanspruch 1 1 , wobei im hydraulischen Kreislauf (106) nach dem Hochdruckanschluss eine Bestimmungseinheit (152a) zur Bestimmung einer Druckmitteltemperatur und zur Bestimmung eines Druckmitteldruckes angeordnet ist.
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