DE102005018049B4 - Variable Fördermengensteuerung für eine stationär arbeitende Verdrängerpumpe - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zum Einstellen des durch den Hub einer Kolbenpumpe erzeugten Fluidvolumenstroms, aufweisend
einen Zylinder (100),
einen Pumpen-Kolben (98) und einen Leerlauf-Kolben (110), welche bewegbar in dem Zylinder (100) angeordnet sind und zwischen sich einen Pumpenraum begrenzen, der durch eine Fluid-Einlassöffnung mit einer Fluidquelle und über eine Fluid-Auslassöffnung mit einer Fluid-Hochdruckleitung (13) verbunden ist,
wobei der Leerlauf-Kolben (110) ferner eine Leerlaufkammer (124) begrenzt, die über eine Öffnung (120) mit der Fluidquelle in Fluidverbindung steht, wobei die Öffnung (120) durch Bewegen des Leerlauf-Kolbens (110) von demselben freigegeben und verschlossen wird, und
einen Stopper (116) zum Einstellen der Endposition des Leerlauf-Kolbens (110) in Richtung zu dem Pumpenraum, wodurch die Maximaldistanz eingestellt wird, um welche der Leerlauf-Kolben (110) unter Verdrängung von Fluid aus der Leerlaufkammer (124) durch die Öffnung (120) zu der Fluidquelle infolge der Bewegung des Pumpen-Kolbens (98) bis zum Verschließen der Öffnung (120) in Richtung weg von dem...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen des Fluidvolumenstroms, welcher durch den Hub einer Kolbenpumpe erzeugt wird. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Einstellen der Anfangslast einer Motor-Pumpen-Vorrichtung, welche einen hydraulischen oder pneumatischen Hybridfahrzeug-Antriebsstrang mit Fluid speist.
  • Ein hybridangetriebenes Kraftfahrzeug kann verschiedene Leistungsquellen, einschließlich eines Verbrennungsmotors, welcher eine Fluidpumpe antreibt, und Fluiddruckquellen aufweisen. Hydraulik- oder Pneumatikmotoren, von welchen die Fahrzeugräder angetrieben werden, werden mit Druck beaufschlagtem Fluid von der Pumpe und von Speichern, welche mit Druck beaufschlagtes Fluid enthalten, versorgt. Üblicherweise weist ein derartiger Hybridantriebsstrang einen Leistungsspeicher, welcher Fluid enthält, welches mit relativ hohem Druck beaufschlagt ist, und einen Regenerationsspeicher auf, in welchem die mittels eines Bremsregenerationssystems zurückgewonnene kinetische Energie des Kraftfahrzeuges in Form von druckbeaufschlagtem Fluid gespeichert wird. Von den Speichern und der Pumpe werden die Motoren an den Rädern durch eine Hochdruckleitung hindurch mit Fluid gespeist. Das aus den Fluidmotoren austretende Fluid wird in einen Behälter zurückgeführt, aus welchem Fluid in den Einlass der Pumpe gesaugt wird.
  • Der Hub der von dem Motor angetriebenen stationär arbeitenden Verdrängerpumpe ist konstant. Die Höhe des Druckes in der Versorgungsleitung variiert entsprechend dem Maße, in welchem der Fahrer eine Ausgangsleistung fordert, dem Ausmaß und dem Auftreten einer Bremsregeneration, der Energiespeicherkapazität der Speicher und unvorhersagbaren anderen Faktoren, einschließlich des Straßenzustandes. Wenn der Motor ausgeschaltet wird, wird die Höhe des Druckes in der Versorgungsleitung von diesen Konditionen beeinflusst. Nach erneutem Starten des Motors wird die Anfangslast des Motors und der Pumpe von der Höhe des Druckes in der Versorgungsleitung beeinflusst.
  • Da der Druck in der Versorgungsleitung nur einer geringen Steuerung und der Hub der stationär arbeitenden Verdrängerpumpe keiner Steuerung unterliegt, kann es erforderlich sein, den Motor wiederholt gegen eine große Last, den Druck in der Versorgungsleitung zu starten. Bestimmte Motoren, wie z.B. der Freikolbenmotor oder ein konventioneller Verbrennungsmotor, welcher mit einer homogenen Verbrennungskompressionszündung arbeitet, arbeiten am besten, wenn die dem Motor zugeführte Treibstoffmenge, die Motorkompressionsrate und das Luft-Treibstoff-Verhältnis für jeden Motorzyklus und auch bei Inbetriebnahme des Motors innerhalb einer engen Toleranz angesteuert werden. Derartige Motoren sind anfällig für ein Abwürgen des Motors, wenn die Parameter nicht innerhalb einer engen Toleranz für jeden Motorzyklus liegen.
  • Zum Umgehen dieser Problematik werden derartige Motoren bevorzugt mit Leerlaufkraftstoffmengen gestartet, so dass der Motor erst, nachdem eine große Anzahl an Motorzyklen nach dem Starten erfolgt ist, anstatt unmittelbar nach Inbetriebnahme auf eine Forderung nach maximaler Leistungsabgabe reagieren kann. Zum Ausführen der gewünschten Reduktion der Anfangslast, selbst wenn der Druck in der Versorgungsleitung groß ist, ist eine Technik zum Reduzieren der wirksamen Last des Motors für eine Zeitspanne nach Inbetriebnahme des Motors und für die Kompatibilität mit den Betriebsbedingungen erforderlich.
  • Die GB 410 714 A beschreibt eine Vorrichtung zum Steuern der Leistung eines Kolben-Verdichters, aufweisend einen Zylinder, einen Arbeits-Kolben, der in dem Zylinder hin und her bewegbar ist, einen Steuer-Zylinder in offener Verbindung mit dem Zylinder, einen Steuer-Kolben, der in dem Steuer-Zylinder angeordnet ist, wobei der durch den Steuer-Kolben und den Arbeits-Kolben abgegrenzte Arbeitsraum durch die Bewegung des Steuer-Kolbens in dem Steuer-Zylinder vergrößert oder reduziert werden kann, und mehrere Zusatz-Kammern, die mit dem Steuer-Zylinder über Kanäle verbunden sind, die durch den Steuer-Kolben freigegeben und verschlossen werden, wenn dieser in dem Steuer-Zylinder bewegt wird.
  • Die DE 24 43 909 A1 offenbart eine Kolbenpumpe mit variabler Verdrängung, aufweisend ein Gehäuse, in dem eine Zylinderbohrung vorgesehen ist, in der ein Verdrängerkolben angeordnet ist, wobei eine Fluid-Einlassöffnung und eine Fluid-Auslassöffnung mit dem Inneren der Zylinderbohrung in Verbindung stehen, und wobei in dem Gehäuse eine weitere Bohrung vorgesehen ist, die mit der Zylinderbohrung in Verbindung steht und in der ein Steuer-Kolben angeordnet ist, der zusammen mit dem Verdrängerkolben den Pumpenraum begrenzt und der mittels einer Feder zur Zylinderbohrung hin gedrückt wird und dessen Bewegung gegen die Federkraft der Feder infolge der Bewegung des Verdrängerkolbens durch einen Anschlag begrenzt ist.
  • Die Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Einstellen des wirksamen Hubes einer Kolbenpumpe gemäß Anspruch 1 bereit. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Der Leerlaufkolben ermöglicht einen derartigen Betrieb, dass der Pumpen-Kolben für einen vorbestimmten Abschnitt des Hubes der Pumpe aufgrund einer mit der Niederdruckleitung verbundenen Überlauföffnung gegen einen niedrigen Druck in dem Pumpenzylinder betrieben wird. Schließlich wird die Überlauföffnung durch die Verschiebung des Leerlauf-Kolbens verschlossen, wodurch ein derartiger Betrieb ermöglicht wird, dass Fluid von dem Pumpen-Kolben für den verbleibenden Abschnitt des Hubes der Pumpe aus dem Zylinder in die Hochdruckleitung verdrängt bzw. gepumpt wird.
  • Der Hub des Leerlaufkolbens wird durch die Position des Kolbenanschlags oder -Stoppers gesteuert, welcher die Verschiebung des Leerlaufkolbens begrenzt, welche vor dem Verschließen der Überlauföffnung durch den Leerlaufkolben auftritt. Die Position des Kolbenanschlags ist variabel, so dass das Ausmaß des Leerlaufs variabel ist und die Leistungsausgabe durch die Pumpe sowie die Motorlast bei Inbetriebnahme steuert. Diese Aktionen bestimmen das Ausmaß des Leerlaufs, d.h. den Umfang, in welchem der Hub der Pumpe hinsichtlich der Versorgung des Systems mit einem Fluidstrom wirksam ist.
  • Es werden keine Hochgeschwindigkeits-Hochströmungsventile zum Steuern des Betrages, der von der Pumpe an das System abgegebenen Fluidleistung benötigt. Der Betrag der Leistungsverluste ist verglichen mit Alternativen gering, und der Aufbau ist kompakt.
  • Verschiedene bzw. weitere Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit und aus der beigefügten Zeichnung ersichtlich.
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Hybrid-Hydraulik-Systems, in welchem die Steuervorrichtung der Erfindung angewandt werden kann,
  • 2 ist eine schematische Darstellung einer Motor-Pumpen-Vorrichtung zum Versorgen des hydraulischen Systems mit Fluid,
  • 3 ist eine Querschnittsansicht, welche den Pumpenzylinder und die Steuervorrichtung zum Einstellen des wirksamen Hubes des Pumpen-Kolbens zeigt,
  • 4A-4C ist eine schematische Darstellung, welche die Vorrichtung während dem Betrieb zeigt, wobei die Steuerung derart eingestellt ist, dass der gesamte Hub des Pumpen-Kolbens wirksam ist,
  • 5A-5D ist eine schematische Darstellung, welche die Vorrichtung während dem Betrieb zeigt, wobei die Steuerung derart eingestellt ist, dass in etwa ein Viertel des Hubes des Pumpen-Kolbens unwirksam ist,
  • 6A-6D ist eine schematische Darstellung, welche die Vorrichtung während dem Betrieb zeigt, wobei die Steuerung derart eingestellt ist, dass in etwa die Hälfte des Hubes des Pumpen-Kolbens unwirksam ist, und
  • 7 ist eine schematische Darstellung, welche ein Stellglied zum Steuern der Position des Anschlags zeigt.
  • Wie in 1 gezeigt, wird Hydraulikfluid von einer Motor-Pumpen Vorrichtung 10 aus einer Niederdruckleitung 11, welche hydraulisch mit einem Niederdruckspeicher 12 verbunden ist, zu einer Hochdruckleitung oder -Schiene 13 gefördert. Der Motor 10 ist in mehrere Zylinderreihen 14, 16, 18 unterteilt, wobei jeder Zylinder steuerbar mit einer Hydraulikpumpe 15, 17, bzw. 19 verbunden ist. Rückschlagventile 20 sind in dem Fluidpfad zwischen der Niederdruckleitung 11 und dem Einlass einer jeden Pumpe 15, 17 und 19 angeordnet. Rückschlagventile 21 sind in dem Fluidpfad zwischen der Hochdruckleitung 13 und dem Auslass einer jeden Pumpe 15, 17 und 19 angeordnet. Die Hochdruckleitung 13 ist mit einem vorderen Pumpen-Motor 22 und einem hinteren Pumpen-Motor 26 verbunden, so dass diese mit Hydraulikfluid versorgt werden, welche im Wesentlichen ein gleiches Druckniveau aufweist. Der von dem Motor 10 erzeugte Fluidstrom ist direkt proportional zu der Anzahl an Zylindern und zu der Motorendrehzahl. Folglich ist die Leistungsabgabe durch den Motor 10 eng mit dem Leitungsdruck bzw. dem Druck in der Leitung 13 verbunden.
  • Der vordere Hydraulik-Pumpen-Motor 22 wird durch einen mit der Hochdruckleitung 13 verbundenen Ventilkörper 24 mit Fluid versorgt, welches mit relativ hohem Druck beaufschlagt ist. Der Pumpen-Motor 22 ist mit den Vorderrädern des Kraftfahrzeugs antreibend verbunden. In ähnlicher Weise wird der hintere Hydraulik-Pumpen-Motor 26 durch einen mit der Hochdruckleitung 13 verbundenen Ventilkörper 28 mit Hydraulikfluid versorgt, welches mit hohem Druck beaufschlagt ist. Die Hinterräder des Kraftfahrzeugs werden durch den Pumpen-Motor 26 drehend angetrieben. Der vordere und der hintere Pumpen-Motor 22, 26 sind variable Hydraulikverdrängerpumpen, wobei jede eine maximale Verdrängung oder einen maximalen auf das Volumen bezogenen Durchsatz aufweist.
  • Wenn eine erhöhte Leistung von den Pumpen-Motoren 22, 26 an die Vorder- und Hinterräder abgegeben werden muss, während die Pumpen bei maximaler Verdrängung betrieben werden, muss die Versorgung mit Druckfluid an die Pumpen-Motoren erhöht werden, um die Ausgangsleistung der Pumpen-Motoren zu erhöhen. Während dem Normalbetrieb erzeugen die Pumpen-Motoren 22, 26 aufgrund des Fluidstroms von der Hochdruckleitung 13 zu der Niederdruckleitung 11 ein Drehmoment. Wenn das Fahrzeug von den Radbremsen abgebremst wird, werden das Drehmoment und die Richtung des Fluidstroms umgekehrt. Werden Verluste außer Acht gelassen, so ist das Drehmoment proportional zu dem Produkt aus Verdrängung und Druckdifferenz. Der Durchsatz ist proportional zu dem Produkt aus Drehzahl und Verdrängung.
  • Die Hydraulikfluid-Auslassseite des Motors 10, durch welche die Leitung 13 versorgt wird, ist mit einem Motorspeicher 30 verbunden, welcher hydraulische Druckimpulse puffert oder dämpft, welche durch Schwankungen in der Motorendrehzahl und deren Trägheit erzeugt werden. Ein Hochdruck- oder Powermodespeicher 32 steht mit der Leitung 13 durch das Ventil 34 in Verbindung. Eine Feder 36 setzt das Ventil 34 unter Vorspannung und in die in 1 gezeigte Position, wobei die hydraulische Verbindung zwischen dem Speicher 32 und der Leitung 13 abhängig von der Druckdifferenz über das Ventil 34 hin durch das Rückschlagventil 38 geöffnet und geschlossen wird. Bei Betätigung wird der Einfluss der Feder 36 von dem Magneten 40 überwunden und das Ventil 34 in einen zweiten Zustand versetzt, in welchem die Verbindung zwischen dem Speicher 32 und der Leitung 13 von dem Ventil 34 geöffnet wird.
  • Ein Bremsregenerationsspeicher 42 speichert die während dem Bremsprozess der Antriebsräder des Kraftfahrzeugs zurückgewonnene Energie und speichert diese Energie in Form von Hydraulikfluid, welches mit relativ hohem Druck beaufschlagt ist. Der Speicher 42 ist mittels eines Ventils 44 entsprechend der Lage der zwei Steuermagneten 46, 48 mit dem Leitungsdruck in der Leitung 13 bzw. mit der Leitung 13 verbunden bzw. nicht verbunden.
  • Die Auslassseite des vorderen Pumpen-Motors 22 ist durch die Leitung 50 und das Rückschlagventil 52 mit einem Wärmetauscher 54, einem Filter 56 und einem Gehäuseabflussbehälter 58 verbunden. In ähnlicher Weise, ist die Auslassseite des hinteren Hydraulik-Pumpen-Motors 26 durch die Leitung 60 mit dem Gehäuseabflussbehälter 58 verbunden. Eine Rückgewinnungspumpe 62 saugt Hydraulikfluid von dem Behälter 58 an und versorgt das System durch das Rückschlagventil 64 und die Leitung 66 mit Fluid. Die Leitung 66 verbindet die Ventilblöcke 24, 26 gegenseitig, und der Speicher 12 ist mit der Leitung 66 verbunden, aus welchem die Einlassseiten der Hydraulikpumpen 15, 17 und 19 versorgt werden.
  • Wie 2 zeigt, weist die Motor-Pumpen Vorrichtung 10 einen ersten Zylinder 80 auf, in welchem ein erster innerer Kolben 82 und ein erster äußerer Kolben 84 entlang der Achse 86 hin- und herbewegt werden. In ähnlicher Weise, weist ein zweiter Zylinder 88 einen zweiten inneren Kolben 90 und einen zweiten äußeren Kolben 92 auf, welche entlang der Achse 86 hin- und herbewegt werden. Die inneren Kolben 82 und 90 sind mittels der Bolzen 94 und 96 mit einem Hydraulikpumpen-Kolben 98 verbunden, welcher mit den Kolben 82 und 90 innerhalb des Hydraulikzylinders 100 hin- und herbewegt wird. Der Zylinder 100 wird von der Niederdruckleitung 66 durch das Rückschlagventil 102 mit Hydraulikfluid, welche mit relativ niedrigem Druck beaufschlagt ist, versorgt, wobei das Rückschlagventil 102 den Fluss in den Zylinder 100 zulässt, wenn der Druck in der Leitung 66 größer ist als Druck im Zylinder 100, und andernfalls den Fluss von der Leitung 66 in den Zylinder 100 durch Schließen der Verbindung zwischen dem Zylinder 100 und der Leitung 66 unterbindet. In ähnlicher Weise, wird Hydraulikfluid von dem Pumpen-Kolben 98 aus dem Zylinder 100 durch das Rückschlagventil 104 in die Hochdruckleitung 13 gezwungen. Das Rückschlagventil 104 unterbindet den Fluss von der Leitung 13 in den Zylinder 100.
  • Die Details der Leerlaufvorrichtung sind in 3 gezeigt. Der Pumpen-Kolben 98 der Motor-Pumpen Vorrichtung 10 wird innerhalb des Zylinders 100 hin- und herbewegt, aus welchem Hydraulikfluid durch das Rückschlagventil 104 in einen Auslassabschnitt 106 verdrängt wird, welcher mit der Hochdruckleitung 13 in Verbindung steht. Das Fluid tritt aus der Niederdruckleitung 66 durch einen Einlassabschnitt 108 und das Rückschlagventil 102 in die Pumpe ein.
  • Ein Leerlaufkolben 110 ist zum Bewegen innerhalb des Zylinders an einem Schaft 112 vorgesehen. Der Schaft 112 weist einen Kopf 114 zum Kontaktieren einer Anschlagfläche 116 auf, welche die Abwärtsbewegung des Leerlauf-Kolbens 110 begrenzt, jedoch die Aufwärtsbewegung des Kolbenschafts 112 durch den Zylinderkopf 118 hindurch zulässt. Eine Überlauföffnung oder Niederdrucköffnung 120 verbindet die Leitung 66 mit einem Abschnitt des Zylinders 100, welcher zwischen dem Zylinderkopf 118 und dem Leerlauf-Kolben 110 angeordnet ist.
  • Die 4A bis 4C zeigen die Vorrichtung während dem Betrieb, wobei die Steuerungsvorrichtung derart angeordnet ist, dass der gesamte Hub des Pumpen-Kolbens 98 ein Verdrängen des Fluids aus dem Zylinder 100 bewirkt, d.h. ein vollständiger Hub erzeugt wird. In 4A ist der Stopper 116 an einer derartigen Position angeordnet, dass die Überlauföffnung 120 durch die Flansche 122 des Leerlauf-Kolbens 110 verschlossen wird, und der Pumpen-Kolben 98 befindet sich in seiner unteren Totpunktposition (UT). In 4B wurde der Pumpen-Kolben 98 durch das Hin-und-Her-Bewegen der Kolben 82, 90 nach oben bewegt, und das Rückschlagventil 104 wurde durch den Druck im Zylinder 100 geöffnet. Der Leerlaufkolben 110 wird nicht nach oben bewegt, da Fluid zwischen dem Zylinderkopf 118 und dem Leerlauf-Kolben 110 eingeschlossen ist. In 4C wurde der Pumpen-Kolben 98 weiter nach oben bis zu seiner oberen Totpunktposition (OT), dem Endpunkt seiner Bewegung innerhalb des Zylinders 100, bewegt. Auf Grund der Hin-und- Her-Bewegung der Kolben 82 und 90, wird der Pumpen-Kolben 98 nach unten gezwungen, das Rückschlagventil 104 wird geschlossen, das Rückschlagventil 102 wird geöffnet und Fluid, welches mit niedrigem Druck beaufschlagt ist, tritt in den Zylinder 100 ein.
  • In den 5A-5D ist die Anschlagfläche 116 an einer niedrigeren Position als in den 4A-4C angeordnet, so dass in etwa ein Viertel des Hubes des Pumpen-Kolbens 98 keine Verdrängung des Fluids aus dem Zylinder 100 bewirkt. In 5A ist der Zylinder 100 erneut mit Fluid aus der Niederdruckleitung 66 durch das Rückschlagventil 102 gefüllt. Der Kopf 114 an dem Leerlauf-Kolben 110 steht in Kontakt mit der Anschlagfläche 116, jedoch wird die Überlaufsöffnung 120 nicht von dem Leerlauf-Kolben 110 verschlossen. Wenn der Pumpen-Kolben 98 innerhalb des Zylinders 100 zu der in 5B gezeigten Position hin aufwärts bewegt wird, wird die Überlauföffnung 120 von dem Leerlauf-Kolben 110 abgedeckt, wodurch Hydraulikfluid innerhalb der Leerlaufkammer 124 zwischen dem Zylinderkopf 118 und dem Leerlauf-Kolben 110 eingeschlossen wird. Wenn der Leerlauf-Kolben 110 aufwärts zu der in 5B gezeigten Position hin bewegt wird, wird der Kopf 114 von der Anschlagfläche 116 weg bewegt, das Hochdruckrückschlagventil 104 bleibt jedoch verschlossen, da die Überlauföffnung 120 zu der Leitung 66 geöffnet hin ist. Die Bewegung des Pumpen-Kolbens 98 aus der in 5A gezeigten Position zu der in 5B gezeigten Position bewirkt keine Verdrängung des Fluids aus dem Zylinder 100 in die Hochdruckleitung 13. Folglich ist dieser Abschnitt des Hubes des Pumpen-Kolbens hinsichtlich einer Verdrängung des Fluids aus der Pumpe unwirksam.
  • Wird der Pumpen-Kolben 98 weiter aufwärts zu der in 5C gezeigten Position hin bewegt, wird das Rückschlagventil 104 nach dem Verschließen der Überlauföffnung 120 durch den ansteigenden Druck im Zylinder 100 geöffnet. Der verbleibende Abschnitt des Hubes des Pumpen-Kolbens 98 führt zu einer Verdrängung des Fluids aus dem Zylinder 100 in die Hochdruckleitung 13. In 5D wurde der Pumpen-Kolben 98 zu der Endposition seiner Bewegung hin bewegt, die Überlauföffnung 120 bleibt verschlossen und der Pumpen-Kolben 98 beginnt nach unten zu wandern. Auf Grund der Abwärtsbewegung des Pumpen-Kolbens 98 wird das Rückschlagventil 104 geschlossen, das Rückschlagventil 102 geöffnet und Fluid, welches mit geringem Druck beaufschlagt ist, wird aus der Leitung 66 durch das Ventil 102 in den Zylinder 100 hinein gesaugt.
  • Die 6A-6D stellen die Steuerungsvorrichtung dar, welche derart angeordnet ist, dass in etwa die Hälfte des Hubes des Pumpen-Kolbens 98 unwirksam ist. 6A zeigt den Pumpen-Kolben 98 an dem unteren Ende seines Hubwegs bzw. seiner Verschiebung. Die Anschlagfläche 116 wurde noch weiter nach unten bewegt, zu einer Position hin, in welcher der auf der Anschlagfläche 116 aufliegende Kopf 114 ein noch weiter abwärts gerichtetes Hineinragen des Leerlauf-Kolbens 110 in den Zylinder 100 als in der in 5 gezeigten Position ermöglicht. Die Öffnung 120 ist zu der Leitung 66 hin vollständig geöffnet. In 6B wurde der Pumpen-Kolben 98 von seiner UT-Position um etwa eine Hälfte seines Hubes nach oben bewegt. In dieser Position wird die Überlauföffnung 120 von dem Leerlauf-Kolben 110 geschlossen. Während der Verschiebung des Pumpen-Kolbens 98 aus der in 6A gezeigten Position zu der in 6B gezeigten Position wird nur eine kleine Menge an Hydraulikfluid von dem Pumpen-Kolben 98 aus dem Zylinder 100 verdrängt, da das Hochdruckrückschlagventil 104 aufgrund der Druckdifferenz über das Rückschlagventil hinweg geschlossen bleibt. Wenn der Pumpen-Kolben 98 weiter innerhalb des Zylinders 100 nach oben bewegt wird, hält der Leerlauf-Kolben 110 die Öffnung 120 verschlossen, wird jedoch aufgrund des in der Leerlaufkammer 124 eingeschlossenen Fluids nicht weiter nach oben bewegt. Jedoch wird Fluid aus dem Zylinder 100 durch das Rückschlagventil 104 und den Auslass 106 der Hochdruckleitung 13 verdrängt. 6D zeigt den Pumpen-Kolben 98 an dem oberen Ende seines Hubweges bzw. seiner Verschiebung.
  • Die Position der Anschlagfläche bzw. des Stoppers 116 kann elektronisch in Antwort auf ein Signal einer elektronischen Steuervorrichtung angesteuert werden. Durch das Signal wird ein Schrittmotor oder, wie in 7A und 7B gezeigt, ein Magnet angesteuert. Der Schaltarm 132 wird von dem Stellglied 130 um die Hebelstütze 134 herum drehbewegt, wodurch der Stopper 116 entsprechend der Ausfahrbewegung oder der Einfahrbewegung des Magneten relativ zu dem Kopf 118 des Zylinders 100 nach oben oder nach unten bewegt wird. Alternativ kann zum Einstellen der Position des Stoppers 116 eine geneigte Ebene (eines im Querschnitt trapezförmigen Körpers mit einer geneigten Ebene und einer Ebene, welche parallel zu der Anschlagfläche 116 verläuft) von dem Stellglied 130 parallel zur Anschlagfläche 116 bewegt werden, wodurch die wirksame Verdrängung der Pumpe eingestellt wird.

Claims (9)

  1. Vorrichtung zum Einstellen des durch den Hub einer Kolbenpumpe erzeugten Fluidvolumenstroms, aufweisend einen Zylinder (100), einen Pumpen-Kolben (98) und einen Leerlauf-Kolben (110), welche bewegbar in dem Zylinder (100) angeordnet sind und zwischen sich einen Pumpenraum begrenzen, der durch eine Fluid-Einlassöffnung mit einer Fluidquelle und über eine Fluid-Auslassöffnung mit einer Fluid-Hochdruckleitung (13) verbunden ist, wobei der Leerlauf-Kolben (110) ferner eine Leerlaufkammer (124) begrenzt, die über eine Öffnung (120) mit der Fluidquelle in Fluidverbindung steht, wobei die Öffnung (120) durch Bewegen des Leerlauf-Kolbens (110) von demselben freigegeben und verschlossen wird, und einen Stopper (116) zum Einstellen der Endposition des Leerlauf-Kolbens (110) in Richtung zu dem Pumpenraum, wodurch die Maximaldistanz eingestellt wird, um welche der Leerlauf-Kolben (110) unter Verdrängung von Fluid aus der Leerlaufkammer (124) durch die Öffnung (120) zu der Fluidquelle infolge der Bewegung des Pumpen-Kolbens (98) bis zum Verschließen der Öffnung (120) in Richtung weg von dem Pumpenraum bewegbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: ein erstes Rückschlagventil (102) zum abwechselnden Öffnen und Schließen der Verbindung zwischen der Fluidquelle und dem Pumpenraum und ein zweites Rückschlagventil (104) zum abwechselnden Öffnen und Schließen der Verbindung zwischen dem Pumpenraum und der Fluid-Hochdruckleitung (13).
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: ein erstes Rückschlagventil (102) zum abwechselnden Öffnen und Schließen der Verbindung zwischen der Fluidquelle und dem Pumpenraum, ein zweites Rückschlagventil (104) zum abwechselnden Öffnen und Schließen der Verbindung zwischen der Fluid-Hochdruckleitung (13) und dem Pumpenraum, wobei das erste Rückschlagventil (102) abhängig von der Druckdifferenz über das erste Rückschlagventil (102) hinweg geöffnet und geschlossen wird, und wobei das zweite Rückschlagventil (104) abhängig von der Druckdifferenz über das zweite Rückschlagventil (104) hinweg geöffnet und geschlossen wird.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Zylinder (100) einen Kopf (118) aufweist, welcher zusammen mit dem Leerlauf-Kolben (110) die Leerlaufkammer (124) begrenzt und dieselbe gegen das Eintreten und das Austreten von Fluid, ausgenommen durch die Öffnung (120), abschließt.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: ein Stellglied (130) zum Ändern der Lage des Stoppers (116), so dass die Distanz eingestellt wird, um welche der Leerlauf-Kolben (110) bis zum Verschließen der Öffnung (120) bewegt werden kann.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Länge der Leerlaufkammer (124) entlang des Zylinders (100) variiert, wenn der Leerlauf-Kolben (110) vor dem Verschließen der Öffnung (120) in dem Zylinder (100) bewegt wird.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Motor zum Erzeugen einer linearen Hin-und-Her-Bewegungs-Leistung, wobei die Ausgangsleistung mit dem Pumpen-Kolben (98) antreibend gekoppelt ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Freikolbenmotor zum Erzeugen einer linearen Hin-und-Her-Bewegungs-Leistung, wobei die Motorleistung mit dem Pumpen-Kolben (98) antreibend gekoppelt ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Leerlauf-Kolben (110) abhängig von der Druckdifferenz über den Leerlauf-Kolben (110) in dem Zylinder (100) bewegbar ist.
DE102005018049A 2004-05-14 2005-04-19 Variable Fördermengensteuerung für eine stationär arbeitende Verdrängerpumpe Expired - Fee Related DE102005018049B4 (de)

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