DE102010039981B4 - Druckversorgungseinheit für ein Fluidaggregat und Fluidaggregat - Google Patents

Druckversorgungseinheit für ein Fluidaggregat und Fluidaggregat Download PDF

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Abstract

Druckversorgungseinheit (10) 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, wobei der Antrieb (12) als Linearantrieb mit einem beweglichen Anker (12.1), mindestens einem Stator (12.2), welcher mindestens eine Spulenwicklung (12.5) trägt, und einer Rückstellfeder (12.3) ausgeführt ist, 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, wobei der mindestens eine Stator (12.2) über mindestens ein Federelement (12.6) in eine Bewegungsrichtung des Ankers (12.1) federnd gelagert ist, und wobei der mindestens eine bewegliche Kolben (14.1) mechanisch mit dem Anker (12.1) und der Federauflage (12.4) des Linearantriebs gekoppelt ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine Druckversorgungseinheit. Zudem betrifft die Erfindung 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.
  • Aus der DE 14 39 858 A ist ein gekapselter Elektromagnet mit einem bewegbaren T-Anker und einem im wesentlichen U-förmigen Magnetkern, dessen zwei Schenkel mit nach innen weisenden Vorsprüngen versehen sind und einer den Schaft des Ankers umfassenden Spule, bei deren Erregung der Querbalken des T-Ankers auf die Vorsprünge der Schenkel auftrifft, sowie einem domartigen Deckel, der im Innern ein Auflager für den federnd gelagerten Magnetkern aufweist. Hierbei besteht das Auflager aus hohlkehlenartigen, an den Deckelwänden angeordneten Flächen, welche die vorgezogenen Enden der Schenkel des Magnetkerns umfassen und das Ausbiegen der Schenkel sowie der Vorsprünge verhindern.
  • Aus der US 4 831 292 A ist eine Linearmotoranordnung bekannt, welche ein Gehäuse, eine Motorwicklungsanordnung mit einer Masse, die innerhalb des Gehäuses angeordnet und für eine hin- und hergehende lineare Bewegung relativ zu dem Gehäuse ausgelegt ist, eine Motorankeranordnung der Masse, die innerhalb des Gehäuses angrenzend an die Motorankeranordnung angeordnet und für eine lineare Hin- und Herbewegung relativ zu der Motorwicklungsanordnung und dem Gehäuse ausgelegt ist, erste Federmittel, die betriebsmäßig zwischen der Motorwicklungsanordnung und dem Gehäuse angeordnet sind, zweite Federmittel, die betriebsmäßig zwischen der Motorankeranordnung und dem Gehäuse angeordnet sind und Mittel zum Bereitstellen einer Federwirkung zwischen der Motorwicklungsanordnung und der Motorankeranordnung umfasst.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße 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 Linearantrieb für eine erfindungsgemäße 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.
  • Die erfindungsgemäße Druckversorgungseinheit für ein Fluidaggregat umfasst eine als Kolbenpumpe mit mindestens einem beweglichen Kolben und einem Druckraum ausgeführte Pumpeneinheit, wobei der mindestens eine bewegliche Kolben mechanisch mit dem Anker und der Federauflage des Linearantriebs gekoppelt ist.
  • Die erfindungsgemäße Druckversorgungseinheit 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 der im unabhängigen Patentanspruch 1 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 der erfindungsgemäßen Druckversorgungseinheit 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.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Fluidaggregats.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst ein erfindungsgemäßes Fluidaggregat 1 eine Druckversorgungseinheit 10 mit einem Antrieb 12 und einer Pumpeneinheit 14 und einen Fluidblock 30. Eine Auswerte- und Steuereinheit 20 steuert den Antrieb 12 über Ansteuersignale zur Umsetzung einer Druck- und/oder Fluidfördermengenvorgabe entsprechend an. Zur Ansteuerung erforderliche physikalische Größen werden von einer Sensoreinheit 22 erfasst und zur Auswertung an die die Auswerte- und Steuereinheit 20 weitergeleitet. Die Auswerte- und Steuereinheit 20 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Recheneinheit 24 zur Auswertung der erfassten physikalischen Größen und zur Erzeugung der Ansteuersignale sowie eine Leistungselektronik 26 auf, um die Stellsignale für den Linearantrieb 12 zu erzeugen.
  • Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist der Antrieb 12 als Linearantrieb ausgeführt. Der Linearantrieb 12 umfasst einen beweglichen Anker 12.1, mindestens einen Stator 12.2, welcher mindestens eine Spulenwicklung 12.5 zur Erzeugung eines Magnetfelds trägt, und eine Rückstellfeder 12.3, welche sich auf dem Stator 12.2 und einer Federauflage 12.4 abstützt. Hierbei wird der Anker 12.1 in Abhängigkeit von einem durch die mindestens eine Spulenwicklung 12.5 des mindestens einen Stators 12.2 fließenden Ansteuerstrom, der ein entsprechendes Magnetfeld bewirkt, gegen die Kraft der Rückstellfeder 12.3 in Richtung Stator 12.2 bewegt.
  • Hierbei ist der mindestens eine Stator 12.2 über mindestens ein Federelement 12.6 in eine Bewegungsrichtung des Ankers 12.1 federnd gelagert. Dadurch überträgt 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, so dass das mindestens eine Federelement 12.6 komprimiert wird. Nach dem Hubvorgang des beschleunigten Ankers 12.1 entspannt sich das mindestens eine Federelement 12.6 wieder und bewegt den mindestens einen Stator 12.2 wieder in seine Ausgangslage. Der Anker 12 wird von der Rückstellfeder 12.3 wieder in seine Ausgangslage bewegt. Das mindestens eine Federelement 12.6 kann beispielsweise als Tellerfeder und/oder Scheibenfeder und/oder Spiralfeder ausgeführt werden.
  • Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist die Pumpeneinheit 14 der Druckversorgungseinheit 10 als Kolbenpumpe mit mindestens einem beweglichen Kolben 14.1 und einem Druckraum 14.2 ausgeführt, welcher im Fluidblock 30 angeordnet ist. Der mindestens eine bewegliche Kolben 14.1 ist mechanisch mit dem Anker 12.1 und der Federauflage 12.4 des Linearantriebs 12 gekoppelt. Der Hub des mindestens einen an den Anker 12.1 gekoppelten Kolbens 14.1 ist in Abhängigkeit von über den Druckraum 14.2 auf den mindestens einen Kolbens 14.1 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 Magnetventil 32 ist beispielsweise als Auslassventil für den Druckraum 14.2 ausgeführt, und ein zweites Magnetventil 34 ist beispielsweise als Einlassventil für den Druckraum 14.2 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.

Claims (6)

  1. Druckversorgungseinheit (10) 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, wobei der Antrieb (12) als Linearantrieb mit einem beweglichen Anker (12.1), mindestens einem Stator (12.2), welcher mindestens eine Spulenwicklung (12.5) trägt, und einer Rückstellfeder (12.3) ausgeführt ist, 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, wobei der mindestens eine Stator (12.2) über mindestens ein Federelement (12.6) in eine Bewegungsrichtung des Ankers (12.1) federnd gelagert ist, und wobei der mindestens eine bewegliche Kolben (14.1) mechanisch mit dem Anker (12.1) und der Federauflage (12.4) des Linearantriebs gekoppelt ist.
  2. Druckversorgungseinheit (10) 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.
  3. Druckversorgungseinheit (10) 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 (12.1) wieder in seine Ausgangslage bewegt.
  4. Druckversorgungseinheit (10) 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.
  5. Druckversorgungseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 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.
  6. Fluidaggregat (1) 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 1 bis 5 ausgeführt ist.
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