DE2531016A1 - Elektrischer antrieb fuer eine kolbenpumpe - Google Patents

Elektrischer antrieb fuer eine kolbenpumpe

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DE2531016A1 DE19752531016 DE2531016A DE2531016A1 DE 2531016 A1 DE2531016 A1 DE 2531016A1 DE 19752531016 DE19752531016 DE 19752531016 DE 2531016 A DE2531016 A DE 2531016A DE 2531016 A1 DE2531016 A1 DE 2531016A1
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Description

JELDIX GmbH
6900 Heidelberg 1
Grenzhöfer Weg 36
Heidelberg, 1. Juli 1975 PT-Ka/Ba E-360
Elektrischer Antrieb für eine Kolbenpumpe
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb für eine Kolbenpumpe, bei der der Kolben mittels eines elektromagnetisch angetriebenen Ankers oder mittels einer motorisch angetriebenen Nockenscheibe verschoben
tr
Beispielsweise in Bremssystemen mit Antiblockierregelsystemen werden einerseits Pumpen, z.B. zum Erzeugen des Bremsdrucks oder zur Rückforderung von beim Regeln ausgelassener Bremsflüssigkeit, andererseits Ventile, z.B. zur Bremsdruckregelung benötigt. Beide Bausteine weisen normalerweise einen getrennten elektrischen Antrieb auf. Gerade b.ei Antiblockierreglern, aber auch bei sonstigen Anwendungen der Kombination derartiger Bauelemente, ist auf einen niedrigen Preis des Systems zu achten.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht demgemäß darin, bei Vorhandensein einer Ventilanordnung und
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einer Pumpe einen der benötigten elektrischen Antriebe einzusparen.
Ausgehend von dem elektrischen Antrieb für eine Kolbenpumpe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Anker der Pumpe oder die Nockenscheibe, z.B. ein Exzenter auch als Antrieb für das bewegliche Teil einer Ventilanordnung dient.
Im folgenden wild bevorzugt ein elektromagnetischer Antrieb der Pumpe beschrieben. Anstelle dieses Antriebs kann jedoch als Äquivalent auch ein Elektromotor mit Exzenter dienen. Die beiden Aggregate können gleichzeitig von dem Antrieb angetrieben werden, es kann die Pumpenwirkung abschaltbar sein oder es kann eines der Teile vom Antrieb ab koppelbar sein und zwar insbesondere das bewegliche VentilteiL.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besteht beim reinen Pumpenbetrieb zwischen dem beweglichen Teil der Ventilanordnung und dom Anker oder dem»vom Anker angetriebenen Pumpenteil ein gegenüber der Ankerauslenkung zumindest bei reinem Pumpenbetrieb größerer Abstand. Dabei wirkt auf das bewegliche Teil des Ventils eine solche Federkraft, daß das bewegliche Ventilteil in seine dem Anker nächstmögliche Stellung gezwungen wird. Zur Kopplung des Ankers mit dem beweglichen Pumpenteil sind dann zwisehen Anker bzw. dem angetriebenen Pumpenteil und dem beweglichen Ventilteil mechanische Mittel einbringbar, die die Auslenkung des Ankers auf das bewegliche Ventilteil übertragen. Es sind auch Kupplungen denkbar, die das bewegliche Ventilteil mit dem Anker oder einem mit diesem verbundenen Teil verbinden j desgleichen, kann auch der Pumpenkolben wahlweise mit dem Anker veroindbar sein. Das
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gleiche Prinzip läßt sich auch beim Motorantrieb mit Exzenter anwenden, wobei der Motor für den Pumpenantrieb dauernd in eine Richtung dreht und bei Kopplung mit dem Ventil nur noch unoestimmte Winkel dreht. Zur Vereinfachung wird vorzugsweise der Motor jedoch auch beim Ventilantrieb nur in eine Richtung gedreht.
Es ist auch möglich, ausgehend von dt.r oben beschriebenen Zuordnung des beweglichen Ventilteila zum Anker den Anker bei reinem Pumpenbetrieb einerseits und dem zusätzlichen Antrieb des beweglichen Ventilteilc andererseits mit unterschiedlichen Hüben zu betreiben, so daß eine Ventilbetätigung nur bei großer Auslenkung des Ankers zustandekommt. Vrregen der steuerung für den Antrieb wird auf unten zu besprechende Möglichkeiten hingewiesen.
Die Kopplung des Ankers bzw. Exzenters mit dem beweglichen Teil des Ventils (oder der Pumpe) kann bei Auftreten eines bestimmten Meßwerts, z.B. eines bestimmten Drucks in einem Bremskreis bei Anwendung dei .rfindung in Bremssystemen mit Antiblockierreglern, bewirkt werden. Hierzu kann z.B. eine bewegliche '//and vorgesehen sein, die dem Druck ausgesetzt ist und die bei Auslenkung einen Hebel betätigt, der die Kopplung bewirkt. Gemäß einer anderen Ausführungsform könnte ein Uruckfühler einen Kreis für die Einschaltung einer elektromagnetischen Kupplung schalten.
Wenn die Pumpenwirkung währen der Ventilbetätigung nicht benötigt wird, z.B., weil für den Regolvorgang bei einem Antx-jlockierregler das in einem kleinen Federspeicher gespeicherte Volumen an Bremsflüssigkeit als Bremsdruckquelle ausreicxit, kann man die Pumpe unwirksam machen, z.B. durch Lösung der Verbindung des Ankers oder Exzenters mit dem Pumpenkolben oder aber auch durch Offnen eines der Ventile
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der Pumpe, insbesondere des Säugventils. Bei Verwendung des oben erläuterten Hebels zum Eindringen der Kopplungsmittel kann über diesen auch, das Ventil geöffnet werden.
Das Ventil, dessen bewegliches Teil vom Anker oder Exzenter anzutreiben ist, ist vorzugsweise ein Mehrstufenventil, wobei beim Übergang von einer Stellung in die nächste unterschiedliche Federkräfte auf den Anker wirken. Man kann zur Einstellung der einzelnen Stellungen den elektrischen Antrieo mit unterschiedlichen elektrischen Leistungen betreiben, jedoch ist es zumindest bei mehreren Stellungen des Ventils günstiger, Schaltmittel zur Abtastung der Ankerauslenkung bzw. Motorverdrehung vorzusehen. Diese Schaltmittel, die z.B. ochaltkontakte oder berührungslose Schalter (z.B. Hallgeneratoren, magnetfeldempfindliche Schalter, optische Abtastung) sein können, können entweder bei Errei-„ chen der entsprechenden Stellung die Beaufschlagung des Antriebs mit elektrischer Energie unterbrechen und nach einer gewissen Rückbewegung des Ankers die volle Leistung wieder wirksam machen usw. (^veipunktregelung), oder aber nach Erreichen der gewünschten Stellung die entsprechende Herabsetzung der elektrischen Leistung auf die zum Halten notwendige Leistung bewirken, .vas man durch hochfrequentes Pulsen, mit unterschiedlichem Tastverhältnis in den. einzelnen Stellungen oder durcu Reduzierung des Pegels erreichen kann* Bei Motorantrieb kann man entweder am beweglichen. Pumpenteil die Auslenkung* oder an einem mitdrelaenden feil den Stellwinkel abtasten» \m die Antriebsleistung absutasten. Ein Hückdrehen des Motors kann durch die Wiedereinschaltung des Motors verhindert werden, oder durch eine Halteleistung. Günstig ist die Verwendung eines Schrittmotors.
Die einzelnen Ventile der Mehrstellungsventile sind vorzugsweise wenigstens teilweise als Sitzventile ausgebildet, wobei dann ein feil des Sitzventils, insbesondere der Verschlußkörper relativ zum tragenden Teil verschiebbar sein mu&* 609884/0139
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Mit den oben beschriebenen Mitteln (Auslenkungsabtastung und steuerung der zugeführten elektrischen Leistung) lassen sich auch unterschiedliche Pumpenhübe, also unterschiedliche Pumpenleistungen realisieren, jedoch auch die vorn angesprochenen unterschiedlichen Ankerbewegungen für nur Pumpenbetrieb bzw. für zusätzliche Ventilbetätigung.
Anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in den Figuren einen integrierten hydraulischen Bremskraftverstärker einschließlich eines Antiblockierreglers für die Druckregulierung an den Bremsen eines Fahrzeugs. Die Anordnungsteile, die nicht mit der Erfindung direkt zusammenhängen, werden nur in groben Zügen erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 - ein erstes Ausführungsbeispiel mit
elektromagnetischem Antrieb Fig. 2 - ein anderes Ausführungsbeispiel mit
elektromagnetischem Antrieb Fig. 3 - ein erstes Ausführungsbeispiel mit
elektromotorischem Antrieb
Fig. 4 - ein anderes Ausführungsbeispiel mit elektromotorischem Antrieb
Der elektromagnetische Antrieb besteht in Fig. 1 aus Spule 2, dem Anker .3 und der Feder 6. Aus dem Reservoir 4 gelangt über Leitung 5 in der einen Stellung des Kolbens Bremsflüssigkeit zum Pumpenzylinder, die durch den vom Antrieb bewegten Pumpenkolben 7 über das Rückschlagventil ü zuiu Federspeicher 9 gefördert wird. Pumpe und Speicher stallen hier die Bremsdruckquelle dar. Durch die Verschiebung des mit dem .Bremspedal 1 über einen Wegsimulator gekoppelten Stößels 10 wird das Bremsventil 11 aufgestoßen
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und damit wird Druck in der Leitung 12 eingeoteuert. Da dieser Druck auch auf das Pedal über Kolben 13 rückwirkt, erhält der Fahrer eine Information über die Höhe des eingesteuerten Drucks. Daß das Teil 14 ebenfalls bev.jglich ist und als Notkolben dient, spielt hier keine Rolle.
Der in Leitung 12 eingesteuerte Druck wirkt einmal über das offene Ventil 15 und das Ventil 17 des 5-Stellungsventils 16 auf den bei 1Ö anzuschaltenden Hinterachsbremskreis, andererseits über das offene Ventil 15 auf den Kolben 19· Durch Verschiebung dieses Kolbens wird der Druck im zweiten Bremskre*is (Leitung 20) aufgebaut. Dieser Kreis teilt sich im Fünfstufenventil 16 in zwei zu den einzelnen Vorderrädern gehenden Teilkreise 23 und 24, in die Ventile zum getrennten Druckabbau 21 und 22 eingeschaltet sind. Darüber hinaus beeinflußt der eingesteuerte Druck die Stellung des Kolbens 25, wobei bei Erreichen eines bestimmten kleinen Druckwerts der Hebel 26 so'weit ausgelenkt wird, daß die hier als Rolle 27 angedeuteten Kopplungsmittel zwischen das vom Antrieb 2, 3 und 6 bewegte Teil 2ö und das bewegliche Yentilteil 29 gelangt, Her Abstand zwischen dem von der Feder 30 nach rechts gezwungenen beweglichen Teil 29 und dem Teil 28 ist so, daß bei reinem Pumpenbetrieb die Teile 26 und 29 nicht in Eingriff gelangen, sondern die Kopplung erst nach Einschwenken der Rolle 27 {gestrichelt eingezeichnet) gewährleistet ist.
Mit dem Hebel 26 ist noch, der Stößel ^1 verbunden, der einer entsprechenden Auslenkung des Kolbens 25 das Ventil 32 öffnet und damit wegen der elastischen Ausbildung der Wand 33 die Pumpe wirkungslos macht.
Die Auslenkung des Inkers 3 wird durch die Kontakte K^ Ms K» abgetastet. In der dargestellten Ausgangsstellung des Antriebs macht K* Kontakt. Soll in die Stellung 2 gesteuert werden, in der das Ventil 15 geschlossen ist, so wird der Anker 3 solange bewegt, bis Kontakt K^ geschlossen wird, der damit das Erreichen dieser Stellung meldet* In dieser
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Stellung ist jeder weitere Druckaufbau an allen Rädern unterbunden. In Stellung 3 des Ventils, die durch die .zusätzliche Kontaktgabe durch Kp bestimmt ist, hat der Stößel 34 den Verschlußkörper 35 vom Sitz abgehoben, go daß nunmehr der oteuerraum 36 und der bei 1d angeschlossene Hinterachskreis mit der Rücklaufleitung 37 verbunden ist und damit eine Druckreduzierung erfolgt. Wegen der wirksamen Rückschlagventile 21 und 22 erfolgt jedoch kein Druckabbau an den Vorderrädern. In Stellung wird dann zusätzlich K-, wirksam. Hier ist noch Ventil geschlossen und der Stößel 3ö öffnet Ventil 22, so daß Druckabbau im Teilkreis 24 und nur dort erfolgt. In der Endstellung des Ankers (hier ohne gesonderten Kontakt) wird der Verschlußkörper 22 auf einen aweiten Sitz aufgedrückt und Verschlußkörper 21 von seinem Sitz abgehoben, so daß Drucka^bau (nur) im Kreis 23 erfolgt.
Man erkennt aus der Zeichnung, daß die Ventile in dem FünfStellungsventil 16 Sitsvencile sind, wobei die Verschlußkörper entgegen ib'ederdruck relativ zu dem beweglichen Teil des Fünfstellungsventils beweglich sind. Diese Federkräfte bestimmen zusammen mit der Feder 30 die gestufte, auf den Anker wirkende Gesamtfederkraft.
Das Erreichen der einzelnen Kontakte K^ bis K, signalisiert der Ansteuerschaltung für die Spule 2, ob der Anker seine Sollstellung erreicht hat. Die Leistung wird dann reduziert. Soll das Fünfstellun.gsventil, z.B. in die Stellung gebracht wex'den, in der Druck im Teilkreis 24 abgesenkt wird, so gibt die Steuerschaltung aufgrund des Signals der Auswerte schall, -ng solange die volle Ansteuerleistung auf die Jpule 2, bis Kontakt K^ das Erreichen dieser Stellung signalisiert und eine Leistungsherabsetzung veranlaßt.
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in Fig. 2 ist das Mehrstufenventil mit den gekoppelten Teilen 40 und 41 als ochieberventil und symbolisch dargestellt. Auch hier ist der elektromagnetische Anker mit dem beweglichen Ventilteil 43 durch Eindringen von Kopplungsmitteln 44 koppelb..r. Z\.ir .Vbt astung der Auslenkung ist ein berührungsloser Positionsgeber 45 angedeutet, der die Auslenkung bei Antrieb des beweglichen Ventilteils bzw. bei änderbarem Pumpenhub bestimmt. Alle anderen Teile der Fig. 2 entsprechen der der Fig. 1
In _Fig. 3 dient -Is Antrieb ein Motor und der von diesem angetriebene Exzenter* 51 treibt norm ilerweise die Pumpe und bei Einbringung der lio^lungsmittel 53 auch das bewegliche Teil 54 des Mehrstui/cnventils 55. Die Pumpe 52 wird hier bei Kopplung des beweglichen Ventilteils durch Ventilöfj'nung außer Betrieb gesetzt. Die Motorstellung wird über den Drehwinkelgeber 56 abgetastet. Der Motor kann auch ein Schrittmotor sein.
In Fig. 4 treibt der Motor 60 mit der Pumpe 61 das bewegliche Ventilteil 62 des Mehrstufenventil's 64 in Pumpenbetrieb dauernd mit an; bei der Ventileinstellung wird der Motorstillßt.ind in bestimmten Positionen durch den Drehwinkelgeber 63 bestimmt.
- Patentansprüche -
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Claims (14)

  1. Patentansprüche
    Elektrischer Antrieb fur eine Kolbenpumpe, bei der der Kolben mittels einoe elektromagm. uisch angetriebenen Ankers ;or mittels einer motorisch angetriebenen Nockenscheibe verschoben wird, dadurch gekennzeichnet, an.il der zinker oder die Nockenscheibe auch als AntrioD für dus bewegliche Teil einer Ventilanordnung dient.
  2. 2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der beiden Teile, insbesondere das bewegliche Ventilteil, wahlweise mit dem Antrieb koppelb~.r ist.
  3. 3. Antrio-j nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß b'ei reinem Pumpenbetrieb zwischen dem beweglichen Teil der Ventilanordn-ung und dem Anker oder dem Exzenter dem angetriebenen Pumpenteil ein gegenüber dem Ankerweg größerer Abstand besteht, daß mechanische Kittel zwischen deti Anker, den Exzenter oder den angetriebenen Pumpenteil und das bewegliche Ventilteil zur Übertragung der Bewegung einbringbar sind und daß Kittel zur Erzeugung einer solchen Federkraft auf das bewegliche Ventilteii vorgesehen sind, daß das bewegliche Ventilteil in seine dem Anker oder Exzenter nächstmögliche Stellung gezwungen wird.
  4. 4. Antrieb für eine Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker oder Exzentt,x- aufgrund des Auftretens eines bestimmten Meß-7/erts mit einem der anzutreibenden Teile, insbesondere dem beweglichen Vcntilteil, automatisch koppelbar ist.
  5. 5. antrieb fur eine Kolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, äuii auf den Druck eines Druckmittels
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    '^sprechende Mittel vorgesehen sind, die ab einem bestimmten Druck diü Koppelung bewirken.
  6. 6. Antrieb für eine Kolbenpumpe nach. Anspruch 5, dadurch gekennzeiciinet, daß eine bewegliche, dem Druck ausgesetzte Y/and vorgesehen ist, daß deren Auslenkung einen Hebel bewegt und daß die die Kopplung bewirkenden mechanischen Mittel mit dem Hebel verbunden sind.
  7. 7. Antrieb für eine Koluenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Mittel vorgesehen'sind, die bei Koppelung des Ventilteils mit dem Anker oder i-;xzüüter die Wirkung der Pumpe durch öffnung eines der Pumpenventile ausschalten.
  8. ö. Antrieb für eine Kolbenpumpe nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, du.ß der Hebel einen Stößel zur öffnung eines Pumpenventils, insbesondere Pumpensaugventil, aufweist.
  9. 9. Antrieb für eine Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis ο, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung, deren beweglic.es Teil angetrieben wird, ein Mehrstellungsventil ist und daß beim Übergang von einer Stellung zur nächsten dem Antrieb entgegenwirkende unterschiedliche Federkräfte wirksam sind.
  10. 10. Antrieb für eine Kolbenpumpe nach "einem der Ansprüche bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltmittel zur Abtastung der Laslenkung dej Ankers oder eines sonstigen Teils oder der Verdrehung des Motors vorgesehen sind und daß diese ochaltmittel bei Erreichen der angesteuerten Stellung die Herabsetzung der dem Elektromagnet zugeführten Leistung auf den zum Halten notwendigen Wert bewirken.
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  11. 11. Antrieb für eine Kolbenpumpe n^ch einem der Ansprüche ' 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, diiß die Ventile des Mehrstellungsventils wenigstens teilweise Sitzventile sind, wobei Versci..LUi3kGrpür oder Ventilsitz gegenüber dem ihn tragenden Teil wenigstens teilweise und in bestimmtem Umfang verschiebbar ist.
  12. 12. iOitrieo für eine Kolbenpumpe nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung abwechselnd in Abhängigkeit von der oiivjeiiommencu Stellung wirksam und unwirksam gemacht wird.
  13. 13· /uiL;rieb n^eh einem ucr Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Ventil ein Schieberventil verwendet wird.
  14. 14. ..rbrieb für e^.ie Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dauurch gekennzeichnet,daß die Schaltmittel zur abtastung der Ankerauslenkung oder zur Erzeugung unterschiedlicher Purapenhübe mit ausgenutzt werden.
    15· /Jritrieo für eine Iiolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch ihre Anwendung bei Anti— blockierregelsystemen in Fahrzeugen, wobei die Pumpe zusammen mit einem Speicher als Bremsdruckquelle und aie Ventilanordnung als kegelventil für die Antiblockierrcgolung dient. *
    Heidelberg, 1. Juli
    PT-i::Vi5a E-360
    609884/01 39
DE19752531016 1975-07-11 1975-07-11 Elektrischer antrieb fuer eine kolbenpumpe Withdrawn DE2531016A1 (de)

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JP8187676A JPS5932342B2 (ja) 1975-07-11 1976-07-09 ピストンポンプ用の電気的駆動装置
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