DE102010039981A1 - Linearantrieb für eine Druckversorgungseinheit, Druckversorgungseinheit für ein Fluidaggregat und Fluidaggregat - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb (12) für eine Druckversorgungseinheit (10) mit einem beweglichen Anker (12.1), mindestens einem Stator (12.2), welcher mindestens eine Spulenwicklung (12.5) trägt, und einer Rückstellfeder (12.3), welche sich auf dem Stator (12.2) und einer Federauflage (12.4) abstützt, wobei der Anker (12.1) in Abhängigkeit von einem durch die mindestens eine Spulenwicklung (12.5) des mindestens einen Stators (12.2) fließenden Ansteuerstrom gegen die Kraft der Rückstellfeder (12.3) in Richtung Stator (12.2) bewegbar ist, sowie eine Druckversorgungseinheit (10) und ein Fluidaggregat (1) mit einem solchen Linearantrieb. Erfindungsgemäß ist der mindestens eine Stator (12.2) über mindestens ein Federelement (12.6) in eine Bewegungsrichtung des Ankers (12.1) federnd gelagert.
Description
- Stand der Technik
- Die Erfindung geht aus von einem Linearantrieb für eine Druckversorgungseinheit nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1. Zudem betrifft die Erfindung eine korrespondierende Druckversorgungseinheit mit einem solchen Linearantrieb und ein zugehöriges Fluidaggregat.
- In der Offenlegungsschrift
DE 10 2007 038 397 A1 wird beispielsweise ein Bremssystem für ein Fahrzeug beschrieben. Das beschriebene Bremssystem umfasst einen Hauptbremszylinder, eine Fluidsteuereinheit und mindestens eine Radbremse, wobei die Fluidsteuereinheit zur Bremsdruckmodulation in mindestens einem Bremskreis für jeden Bremskreis ein Umschaltventil, ein Ansaugventil und eine Rückförderpumpe als Druckversorgungseinheit umfasst. Zudem weist die Fluidsteuereinheit für jeden Bremskreis ein Schieberventil auf, das in eine Saugleitung zwischen der Rückförderpumpe und dem Hauptbremszylinder eingeschleift ist, wobei das Schieberventil den wirksamen Druck an einer Saugseite der Rückförderpumpe auf einen vorgebbaren maximalen Druckwert begrenzt. - Offenbarung der Erfindung
- Der erfindungsgemäße Linearantrieb für eine Druckversorgungseinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass eine mechanische Lösung für eine druckabhängige Hubsteuerung bei Kolbenpumpen ermöglicht wird.
- Der Kern der Erfindung besteht in einer federnden Lagerung des mindestens einen Stators eines Linearantriebs. Wird der Anker des Linearantriebs beschleunigt, so überträgt er beim Auftreffen einen Teil seiner kinetischen Energie über den mindestens einen Stator auf die federnde Lagerung. Der mindestens eine Stator bewegt sich in Bewegungsrichtung des Ankers und komprimiert dabei die federnde Lagerung.
- Durch Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Auslenkung des Ankers gegenüber einem ortsfesten Stator vergrößert werden. Nach dem Hubvorgang federt die federnde Lagerung den Stator mit dem Anker wieder in die Ausgangslage. Der durch einen Restluftspalt begrenzte Hub des Ankers kann so vergrößert werden. Der Hub eines oder mehrerer an den Anker gekoppelter Kolben können so in Abhängigkeit von den Kräften auf den Kolben unterschiedlich weit ausgelenkt werden. Für Anwendungen mit hohem Volumenbedarf bei niedrigen Drücken und geringem Volumenbedarf bei hohen Drücken ist dieses Prinzip optimal. Es wird quasi eine gegendruckabhängige Hubsteuerung einer Druckversorgungseinheit realisiert, welche von einem Linearantrieb betriebenen wird.
- Der erfindungsgemäße Linearantrieb für eine Druckversorgungseinheit umfasst einen beweglichen Anker, mindestens einen Stator, welcher mindestens eine Spulenwicklung trägt, und eine Rückstellfeder, welche sich auf dem Stator und einer Federauflage abstützt, wobei der Anker in Abhängigkeit von einem durch die mindestens eine Spulenwicklung des mindestens einen Stators fließenden Ansteuerstrom und des resultierenden Magnetfelds gegen die Kraft der Rückstellfeder in Richtung Stator bewegbar ist. Erfindungsgemäß ist der mindestens eine Stator über mindestens ein Federelement in eine Bewegungsrichtung des Ankers federnd gelagert.
- Der erfindungsgemäße Linearantrieb kann beispielsweise in einer Druckversorgungseinheit für ein Fluidaggregat eingesetzt werden, welche eine als Kolbenpumpe mit mindestens einem beweglichen Kolben und einem Druckraum ausgeführte Pumpeneinheit umfasst, wobei der mindestens eine bewegliche Kolben mechanisch mit dem Anker und der Federauflage des Linearantriebs gekoppelt ist.
- Die Druckversorgungseinheit mit einem erfindungsgemäßen Linearantrieb kann beispielsweise in einem Fluidaggregat eines Fahrzeugbremssystems eingesetzt werden. Das Fluidaggregat umfasst eine Auswerte- und Steuereinheit, welche den Antrieb über Ansteuersignale zur Umsetzung einer Druck- und/oder Fluidfördermengenvorgabe entsprechend ansteuert.
- Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Linearantriebs für eine Druckversorgungseinheit und der im unabhängigen Patentanspruch 5 angegebenen Druckversorgungseinheit möglich.
- Besonders vorteilhaft ist, dass der beschleunigte Anker beim Aufprall auf den mindestens einen Stator einen Teil seiner kinetischen Energie über den mindestens einen Stator auf das mindestens eine Federelement überträgt und dieses komprimiert. Nach dem Hubvorgang des beschleunigten Ankers entspannt sich das mindestens eine Federelement wieder und bewegt den mindestens einen Stator wieder in seine Ausgangslage, wobei die Rückstellfeder den Anker wieder in seine Ausgangslage bewegt.
- In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Linearantriebs ist das mindestens eine Federelement als Tellerfeder und/oder Scheibenfeder und/oder Spiralfeder ausgeführt.
- In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Druckversorgungseinheit ist der Hub des mindestens einen an den Anker gekoppelten Kolbens in Abhängigkeit von über den Druckraum auf den mindestens einen Kolbens wirkenden Kräften unterschiedlich stark einstellbar.
- Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Fluidaggregats. - Ausführungsformen der Erfindung
- Wie aus
1 ersichtlich ist, umfasst ein erfindungsgemäßes Fluidaggregat1 eine Druckversorgungseinheit10 mit einem Antrieb12 und einer Pumpeneinheit14 und einen Fluidblock30 . Eine Auswerte- und Steuereinheit20 steuert den Antrieb12 über Ansteuersignale zur Umsetzung einer Druck- und/oder Fluidfördermengenvorgabe entsprechend an. Zur Ansteuerung erforderliche physikalische Größen werden von einer Sensoreinheit22 erfasst und zur Auswertung an die die Auswerte- und Steuereinheit20 weitergeleitet. Die Auswerte- und Steuereinheit20 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Recheneinheit24 zur Auswertung der erfassten physikalischen Größen und zur Erzeugung der Ansteuersignale sowie eine Leistungselektronik26 auf, um die Stellsignale für den Linearantrieb12 zu erzeugen. - Wie aus
1 weiter ersichtlich ist, ist der Antrieb12 als Linearantrieb ausgeführt. Der Linearantrieb12 umfasst einen beweglichen Anker12.1 , mindestens einen Stator12.2 , welcher mindestens eine Spulenwicklung12.5 zur Erzeugung eines Magnetfelds trägt, und eine Rückstellfeder12.3 , welche sich auf dem Stator12.2 und einer Federauflage12.4 abstützt. Hierbei wird der Anker12.1 in Abhängigkeit von einem durch die mindestens eine Spulenwicklung12.5 des mindestens einen Stators12.2 fließenden Ansteuerstrom, der ein entsprechendes Magnetfeld bewirkt, gegen die Kraft der Rückstellfeder12.3 in Richtung Stator12.2 bewegt. - Erfindungsgemäß ist der mindestens eine Stator
12.2 über mindestens ein Federelement12.6 in eine Bewegungsrichtung des Ankers12.1 federnd gelagert. Dadurch überträgt der beschleunigte Anker12.1 beim Aufprall auf den mindestens einen Stator12.2 einen Teil seiner kinetischen Energie über den mindestens einen Stator12.2 auf das mindestens eine Federelement12.6 , so dass das mindestens eine Federelement12.6 komprimiert wird. Nach dem Hubvorgang des beschleunigten Ankers12.1 entspannt sich das mindestens eine Federelement12.6 wieder und bewegt den mindestens einen Stator12.2 wieder in seine Ausgangslage. Der Anker12 wird von der Rückstellfeder12.3 wieder in seine Ausgangslage bewegt. Das mindestens eine Federelement12.6 kann beispielsweise als Tellerfeder und/oder Scheibenfeder und/oder Spiralfeder ausgeführt werden. - Wie aus
1 weiter ersichtlich ist, ist die Pumpeneinheit14 der Druckversorgungseinheit10 als Kolbenpumpe mit mindestens einem beweglichen Kolben14.1 und einem Druckraum14.2 ausgeführt, welcher im Fluidblock30 angeordnet ist. Der mindestens eine bewegliche Kolben14.1 ist mechanisch mit dem Anker12.1 und der Federauflage12.4 des Linearantriebs12 gekoppelt. Der Hub des mindestens einen an den Anker12.1 gekoppelten Kolbens14.1 ist in Abhängigkeit von über den Druckraum14.2 auf den mindestens einen Kolbens14.1 wirkenden Kräften unterschiedlich stark einstellbar. - Zur Ansteuerung von Fluidbaugruppen eines Fahrzeugbremssystems sind im Fluidblock Fluidsteuerelemente
32 ,34 ,36 angeordnet, welche vorzugsweise als Magnetventile ausgeführt sind. Ein erstes Magnetventil32 ist beispielsweise als Auslassventil für den Druckraum14.2 ausgeführt, und ein zweites Magnetventil34 ist beispielsweise als Einlassventil für den Druckraum14.2 ausgeführt. - Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen in vorteilhafter Wiese eine druckabhängige Hubsteuerung der von einem erfindungsgemäßen Linearantrieb betriebenen Kolbenpumpe. Durch die federnde Lagerung des mindestens einen Stators kann die Auslenkung des Ankers gegenüber einem ortsfesten Stator in vorteilhafter Weise vergrößert werden. Der an den Anker gekoppelte Kolben kann so in Abhängigkeit von den Kräften auf den Kolben unterschiedlich weit ausgelenkt werden. Für Anwendungen mit hohem Volumenbedarf bei niedrigen Drücken und geringem Volumenbedarf bei hohen Drücken ist dieses Prinzip optimal. In vorteilhafter Weise wird eine gegendruckabhängige Hubsteuerung der Druckversorgungseinheit realisiert.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102007038397 A1 [0002]
Claims (7)
- Linearantrieb für eine Druckversorgungseinheit mit einem beweglichen Anker (
12.1 ), mindestens einem Stator (12.2 ), welcher mindestens eine Spulenwicklung (12.5 ) trägt, und einer Rückstellfeder (12.3 ), welche sich auf dem Stator (12.2 ) und einer Federauflage (12.4 ) abstützt, wobei der Anker (12.1 ) in Abhängigkeit von einem durch die mindestens eine Spulenwicklung (12.5 ) des mindestens einen Stators (12.2 ) fließenden Ansteuerstrom gegen die Kraft der Rückstellfeder (12.3 ) in Richtung Stator (12.2 ) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Stator (12.2 ) über mindestens ein Federelement (12.6 ) in eine Bewegungsrichtung des Ankers (12.1 ) federnd gelagert ist. - Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der beschleunigte Anker (
12.1 ) beim Aufprall auf den mindestens einen Stator (12.2 ) einen Teil seiner kinetischen Energie über den mindestens einen Stator (12.2 ) auf das mindestens eine Federelement (12.6 ) überträgt und dieses komprimiert. - Linearantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das mindestens eine Federelement (
12.6 ) nach dem Hubvorgang des beschleunigten Ankers (12.1 ) wieder entspannt und den mindestens einen Stator (12.2 ) wieder in seine Ausgangslage bewegt, wobei die Rückstellfeder (12.3 ) den Anker (12 ) wieder in seine Ausgangslage bewegt. - Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federelement (
12.6 ) als Tellerfeder und/oder Scheibenfeder und/oder Spiralfeder ausgeführt ist. - Druckversorgungseinheit für ein Fluidaggregat mit einem Antrieb (
12 ) und einer Pumpeneinheit (14 ), welche als Kolbenpumpe mit mindestens einem beweglichen Kolben (14.1 ) und einem Druckraum (14.2 ) ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (12 ) als Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausgeführt ist, wobei der mindestens eine bewegliche Kolben (14.1 ) mechanisch mit dem Anker (12.1 ) und der Federauflage (12.4 ) des Linearantriebs (12 ) gekoppelt ist. - Druckversorgungseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hub des mindestens einen an den Anker (
12.1 ) gekoppelten Kolbens (14.1 ) in Abhängigkeit von über den Druckraum (14.2 ) auf den mindestens einen Kolben (14.1 ) wirkenden Kräften unterschiedlich stark einstellbar ist. - Fluidaggregat mit einer Druckversorgungseinheit (
10 ) und einer Auswerte- und Steuereinheit (20 ), wobei die Druckversorgungseinheit (10 ) einen Antrieb (12 ) und eine Pumpeneinheit (14 ) umfasst, wobei die Auswerte- und Steuereinheit (20 ) den Antrieb (12 ) über Ansteuersignale zur Umsetzung einer Druck- und/oder Fluidfördermengenvorgabe entsprechend ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckversorgungseinheit (10 ) nach einem der Ansprüche 5 oder 6 ausgeführt ist.
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