DE19961852A1

DE19961852A1 - Pumpe mit geregeltem Ventil

Info

Publication number: DE19961852A1
Application number: DE1999161852
Authority: DE
Inventors: Erhard Beck
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2001-06-28
Also published as: WO2001046590A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere zur Förderung von Druckmittel in geregelten Bremssystemen von Fahrzeugen. Üblicherweise werden die Einlass- bzw. Auslassventile derartiger Pumpen durch den Druckabfall an den entsprechenden Ventilen betätigt. Um die Pumpe zu optimieren und deren Wirksamkeit insbesondere bei hohem Saugdruckbedarf (niedrige Temperaturen) herabzusetzen, wird vorgeschlagen, die Ventile elektromechanisch zu betätigen, wobei insbesondere der Druck oder der Druckabfall pro Zeiteinheit innerhalb des Pumpenraums zur Ansteuerung der elektromechanisch arbeitenden Ventile herangezogen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe zum Fördern bzw. Druck aufbau von Flüssigkeiten, insbesondere Hydraulikflüssigkeit für geregelte Bremssysteme in Fahrzeugen.

Hierbei ist die zur Verfügung stehende Energie zum Betrei ben der Pumpe stark beschränkt. Weiterhin soll die Pumpe möglichst geringe Abmessungen und ein kleines Gewicht ha ben. Man ist daher bestrebt, die Pumpe derart auszulegen, dass sie unter den üblichen Betriebsbedingungen sehr effek tiv arbeitet und dabei möglichst kleine Abmessungen bei ge ringem Gewicht besitzt. Bei den üblichen Pumpen ist ein Einlassventil und ein Auslassventil vorgesehen, die in der Regel als Rückschlagventile ausgestaltet sind. Das heißt, dass die Ventile in Abhängigkeit von der an dem Ventilkör per anliegenden Druckverhältnisse geöffnet bzw. geschlossen sind. Dabei gibt es einen Übergangsbereich, bei dem der Druckunterschied an dem Ventilkörper so groß ist, dass das Ventil zu öffnen beginnt bzw. der Ventilkörper sich in Schließrichtung bewegt. Insbesondere bei tiefen Temperatu ren sind die notwendigen Druckunterschiede zur Bewegung des Ventilkörpers erheblich, so dass die Pumpe schon größere Saug- bzw. Druckkräfte aufgebracht haben muss, bevor die Ventilkörper sich öffnen bzw. schließen. Betrachtet man ei ne Radialkolbenpumpe mit sich hin- und herbewegendem Kol ben, so muss der Kolben schon einige Zeit den Totpunkt des Kolbenweges überfahren haben, bevor die Druckverhältnisse sich in der Pumpenkammer umkehren und ein entsprechender die Ventile öffnender bzw. schließender Druck neu aufgebaut ist. Als Folge daraus resultiert, dass die Pumpe bei tiefen Temperaturen unter Umständen anfangs nur eine sehr geringe Förderleistung hat, die ein schnelles Regelverhalten insbe sondere bei ASR oder ESP behindert, da in diesen Fällen die Pumpe selbsttätig anlaufen muss und die Bremsbetätigung nicht durch die Betätigung der Bremsen über das Bremspedal durch den Fahrer unterstützt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Pumpe vorzuschla gen, die unabhängig von dem Zustand der zu fördernden Flüs sigkeit bzw. der Umgebungstemperatur sehr schnell ihre Ven tile betätigt und damit den Wirkungsgrad der Pumpe, insbe sondere bei niedrigen Temperaturen erheblich verbessert.

Die vorliegende Erfindung geht daher aus von einer Pumpe der sich aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ergebenden Gattung. Die Aufgabe wird durch die in dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs aufgeführte Merkmalskombination ge löst. Die Erfindung besteht im Prinzip also darin, die Ven tile der Pumpe nicht passiv aufgrund der am Ventilkörper auftretenden Druckunterschiede zu betätigen, sondern aktiv mit Hilfe elektrischer Kräfte anzusteuern. Damit wird die Betätigung der Ventile von den an diesen anliegenden Druck unterschieden weitgehend unabhängig. Vielmehr kann die Stellung der Ventile in Abhängigkeit von vorgebbaren Para metern eingestellt werden.

Bei einer derartigen Einstellung bedient man sich in vor teilhafter Weiterbildung der Erfindung der Merkmalskombina tion nach Anspruch 2. Als Parameter wird dabei bevorzugt die Druckänderung pro Zeit in dem Pumpenzylinder verwendet. Es können aber auch andere Parameter innerhalb oder außer halb des Pumpenzylinders gemessen und die Ventilansteuerung von dem Messergebnis abhängig gemacht werden. Denkbar ist beispielsweise der Druck in der Pumpenkammer, der Wende punkt der Druckänderung über die Zeit gesehen oder ähnliche Größen. Ein Auslösekriterium zum Öffnen des Einlassventils kann beispielsweise auch der Druckzusammenbruch innerhalb der Pumpenkammer einer Radialkolbenpumpe sein. Die vorange gangenen Merkmalskombinationen sind im übrigen auch insbe sondere für Pumpen mit großen Druckschwankungen innerhalb der Pumpenkammer wie beispielsweise Radialkolbenpumpen be sonders geeignet.

Als Ventile für den Auslass und insbesondere auch den Ein lass der Pumpe haben sich besonders elektromagnetisch betä tigte Ventile aufgrund ihrer schnellen Reaktionszeit gemäß der Merkmalskombination nach Anspruch 2 bewährt. Die An steuerung kann aber auch durch eine geeignete andere Kraft, beispielsweise hydraulisch oder mechanisch erfolgen. Mit Hilfe der Erfindung ist auch die Merkmalskombination nach Anspruch 3 effektiv einsetzbar. Dabei wird innerhalb der Steuereinrichtung ein Kennlinienfeld verankert und es wird aufgrund der durch die Sensoreinrichtung gemessenen Werte der entsprechende Schaltzeitpunkt in der Tabelle bzw. dem Kennlinienfeld abgelesen. Dieses Kennlinienfeld kann sowohl die Öffnungszeit als auch die Schließzeit der Auslassventi le insbesondere aber auch der Einlassventile festlegen, so dass die Ventile in optimaler Weise zur Verbesserung der Effektivität der Pumpe ansteuerbar sind.

Als Ventile insbesondere des Einlassventils haben sich ins besondere Ventile gemäß der Merkmalskombination nach An spruch 4 bewährt. Dabei muss man bestrebt sein, dass die Verzögerungszeiten insbesondere der Einlassventile so kurz wie möglich sind.

Die erfindungsgemäße Pumpe ist insbesondere auch hinsicht lich der Merkmalskombination nach Anspruch 5 besonders vor teilhaft einsetzbar. Da die Öffnung der Einlass- bzw. Aus lassventile nicht mehr von den Druckverhältnissen an den Ventilen selbst sondern von elektrischen Ansteuersignalen abhängig ist, lässt sich hierdurch die Pumpe auch leicht entlüften oder auch entleeren, indem man ein bzw. beide Ventile gleichzeitig offen hält.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an hand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 in symbolischer Darstellung die mit dem erfin dungsgemäßen Ventil versehene Radialkolbenpumpe.

Fig. 2 eine veränderte Ausführungsform des Ventils in Fig. 1 und

Fig. 3 weitere Einzelheiten der Ausführungsform der Pum pe nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Pumpenkolben 2 einer erfindungsgemäßen Pumpe symbolisch dargestellt, der innerhalb eines Zylinder raums 3 durch einen Kurbelantrieb 4 hin- und herbewegt wird. Der Kurbelantrieb kann auch durch einen Exzenter er setzt sein, wobei die Exzenterwelle bzw. der Kurbelantrieb mit einer Drehgeschwindigkeit u umlaufen. Der Pumpenkolben 2 ist in üblicher Weise mit einer Kolbendichtung 5 und ei nem Stützring 6 versehen, die die Kolbenfläche gegenüber der Mantelfläche 7 des Pumpenzylinders 3 abdichtet. Symbo lisch sind ein Einlassventil 8 und ein Auslassventil 9 dar gestellt, die nachfolgend vielfach auch als Saugventil 8 und Druckventil 9 bezeichnet werden. Das Einlassventil ist in Fig. 1 ein SG-Ventil, welches durch eine nicht darge stellte Steuerung elektrisch angesteuert wird. Das Auslass ventil ist ein übliches Druckventil, kann aber ebenfalls wie weiter oben schon erläutert, elektromechanisch ange steuert werden.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, kann das Einlassventil aber auch als SO-Ventil ausgestaltet sein. Eine symbolisch dar gestellte Sensoreinrichtung 10 misst die Druckänderung pro zeiteinheit, also die Ableitung des Drucks nach der Zeit, wie durch eine Wirkverbindung 11 angedeutet ist. Von der Sensoreinrichtung 10 kann dann ein Kennlinienfeld angesteu ert werden, welches in Abhängigkeit von dem gemessenen und in das Feld eingegebenen Wert die Öffnungs- bzw. Schließ zeiten des Saugventils bestimmt und es dementsprechend elektromechanisch ansteuert. Entsprechendes kann aber auch für das Auslassventil 9 gelten, welches in Fig. 1 als ein faches Druckventil dargestellt ist.

In Fig. 3 ist eine mögliche Ausführungsform nach Fig. 1 mehr ins Einzelne gehend dargestellt. Der Kurbelantrieb 4 (Fig. 1) ist durch einen gebräuchlichen Exzenterantrieb 12 ersetzt, wobei das Zurückholen des Pumpenkolbens 2 mittels eines Rückholarms 13 geschieht. Das Pumpengehäuse 14 ist mit einem Anschlussstutzen 15 versehen, der eine Eins lassöffnung 16 und eine Auslassöffnung 30 besitzt, wobei die Auslassöffnung 17 zum in Fig. 3 nicht dargestellten Druckventil (Fig. 1) führt.

Fig. 3 zeigt nun eine mögliche Ausgestaltung des Einlass ventils, welche den Druckmittelzufluss zum Pumpenraum 3 steuert. Der Pumpenraum 3 wird abgeschlossen durch einen ringförmigen Ventilsitz 17, an den die Ventildichtung 18 eines Ventilkörpers 19 mittels der Vorspannkraft einer Fe der 20 anlegbar ist. Die Feder 20 stützt sich an dem Ven tilkörper 19 über einen geeigneten Vorsprung 21, beispiels weise einen Klemmring am Ventilkörper 19 ab und zieht damit den Ventilkörper 19 mit seiner Ventildichtung 18 im strom losen Zustand gegen den Ventilsitz 17. Die Einlassöffnung 16 ist somit im stromlosen Zustand gegenüber dem Pumpenraum 3 verschlossen. Soll nun das Einlassventil geöffnet werden, so wird ein Strom bzw. eine Spannung an eine Magnetspule 22 angelegt, die über einen Magneten 23 den Ventilkörper 19 in Fig. 3 nach rechts verschiebt und damit das Einlassventil elektromechanisch öffnet. Damit entsteht im Bereich der Ventildichtung 18 ein Verbindungskanal zwischen der Ein lassöffnung 16 und dem Pumpenraum 3, so dass ohne den sonst üblichen Saugdruck dieser Pumpenraum 3 mit dem Einlasskanal weitgehend verlustfrei verbunden ist. Soll die Ventildich tung 18 wieder schließen, so wird die Spannung bzw. der Strom an der Magnetspule beendet, so dass durch die Kraft der Feder 20 das Einlassventil wieder schließt.

Claims

1. Mit zumindest einem Ventil, vorzugsweise Einlassventil versehene Pumpe zur Förderung von Flüssigkeit, insbe sondere für geregelte Bremsanlagen in Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil vorzugsweise Einlassventil, (17 bis 20) eine Sensoreinrichtung (10) besitzt, welche zumindest eine von dem Druck in dem Pumpenzylinder (3) abhängige Größe insbesondere die Druckänderung pro Zeiteinheit (dp/dt)bestimmt und in Abhängigkeit von der gemessenen Größe den Schaltzeit punkt des Ventils insbesondere des Einlass- und/oder Auslassventils (17 bis 20 bzw. 9) bestimmt.

2. Pumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass das Ventil (17 bis 20, Fig. 3) elektromagnetisch betätigt wird.

3. Pumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass in der Sensoreinrichtung (10) eine oder mehrere Tabellen bzw. Kennlinienfelder hinterlegt sind, deren Ergebniswerte von den eingege benen im Pumpenraum gemessenen Messwerten abhängen, wobei unter Verwendung der Ergebniswerte die Öffnungs- und/oder Schließzeiten des Ein- und/oder Auslassven tils bestimmt werden.

4. Pumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass das Ventil oder die Ventile Reaktionszeiten (8, 9) für die Signalerfassung, Aus wertung und das Schließen bzw. Öffnen des Ventils be sitzen, welche insgesamt kleiner als 2 ms ist.

5. Pumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass zum Entlüften der Pumpe und/oder eines an die Pumpe angeschlossenen Hydraulik kreises das Einlass- und ggf. das Auslassventil elek trisch offen gehalten sind.