DE4041800C2 - Pump device - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Pumpeneinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a pump device according to the Preamble of claim 1.
Bei einer aus der DE-OS 21 61 560 bekannten Pumpeneinrich tung der angegebenen Art sind die beiden Arbeitskammern einer Radialkolbenpumpe mit gegenläufigen Kolben an eine Verbindungsleitung angeschlossen, in der sich ein aus einer Durchgangsstellung in eine Sperrstellung schaltbares Zwei wegeventil befindet. Durch die schaltbare, direkte Verbin dung zwischen den beiden gegensinnig arbeitenden Arbeits kammern wird in der Offenstellung des Ventils kein Druck mittel gefördert und praktisch keine nennenswerte Leistung verbraucht. Ist das Ventil geschlossen, steht die volle Fördermenge zur Verfügung. Der direkte Anschluß der Verbin dungsleitung an die Arbeitskammern erfordert eine besondere Ausgestaltung der Pumpenzylinder.In a pump device known from DE-OS 21 61 560 The two working chambers are of the specified type a radial piston pump with opposed pistons to one Connection line connected in which one of a Open position in a locked position switchable two directional valve is located. Thanks to the switchable, direct connection between the two opposing jobs chambers is no pressure in the open position of the valve Funded and practically no noteworthy achievement consumed. If the valve is closed, the full one Delivery rate available. The direct connection of the verbin Cable management to the working chambers requires a special one Design of the pump cylinder.
Aus der DE-PS 9 15 776 ist eine doppelt wirkende Zweikolben pumpe mit zwei parallel nebeneinander angeordneten, durch je einen Exzenter gegenläufig angetriebenen Kolben bekannt, bei der die an eine gemeinsame Saugleitung angeschlossenen Saugventile mit Hilfe von Schaltbolzen offengehalten werden können, um die Druckmittelförderung zu unterbrechen. Zum Offenhalten der beiden Saugventile ist eine aufwendige Betätigungseinrichtung erforderlich.From DE-PS 9 15 776 is a double-acting two-piston pump with two parallel side by side known an eccentric piston driven in opposite directions, where the connected to a common suction line Suction valves are kept open with the help of switching bolts can to interrupt the pressure medium delivery. To the Keeping the two suction valves open is a complex process Actuator required.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine regelbare Pumpeneinrichtung der angegebenen Art zu schaffen, welche besonders energiesparend zu betreiben ist, sich durch einen geringen baulichen Aufwand auszeichnet und welche mit relativ geringen Änderungen an einer Stan dardpumpenanlage verwirklicht werden kann.The invention has for its object a controllable To create pump device of the type specified, which to operate particularly energy-saving distinguishes a low construction effort and which with relatively minor changes to a Stan dard pump system can be realized.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin dung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is characterized by that in claim 1 Invention solved. Advantageous further training of the Erfin are specified in the subclaims.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die bei den Druckmittelauslässe hinter den Druckventilen zu einem Druckanschluß zusammengefaßt sind.An embodiment of the invention provides that the the pressure medium outlets behind the pressure valves into one Pressure connection are summarized.
Die Pumpeneinrichtung ist vorteilhafterweise als Radialkol benpumpe ausgebildet, da sich dann durch sternförmiges Anordnen der Arbeitskolbenpaare um die Antriebswelle gleich mehrere, regelbare Druckmittelausgänge schaffen lassen.The pump device is advantageously a radial piston ben pump trained, because then by star-shaped Arrange the working piston pairs around the drive shaft the same create multiple, controllable pressure medium outlets.
Durch geeignetes Ansteuern des schaltbaren Ventils läßt sich bei der erfindungsgemäßen Pumpeneinrichtung auf beson ders einfache Weise die Fördermenge regeln. Sie wird durch den Zeitquerschnitt bestimmt, in dem sich das Ventil in Offenstellung befindet. Baulich einfach und kostengünstig läßt sich eine solche Regelung beispielsweise dadurch realisieren, daß das Ventil getaktet angesteuert wird, wobei das Ansteuersignal in Abhängigkeit von dem erwünsch ten Förderstrom puls-pausen- oder puls-frequenzmoduliert ist.By suitable control of the switchable valve special in the pump device according to the invention regulate the delivery rate in a simple way. It is through determines the time cross section in which the valve moves in Open position. Structurally simple and inexpensive such a regulation can be done for example realize that the valve is actuated clocked, the drive signal depending on the desired flow rate is pulse-paused or pulse-frequency modulated is.
Die erfindungsgemäße Pumpeneinrichtung kann aus einem Betriebszustand, in welchem sie lediglich Druckmittel zwi schen den beiden, direkt miteinander verbundenen Arbeits kammern hin und her schiebt, schlagartig auf einen druck mittelfördenden Betriebszustand umgeschaltet werden, ohne daß dabei Ansaugprobleme entstehen. Daher eignet sie sich ganz besonders zum Einsatz in einer blockiergeschützten Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, da hier sehr schnelle Reak tionen des Hydrauliksystems gefordert sind. Insbesondere eignet sich die Pumpeneinrichtung für den Einsatz in geschlossenen Antiblockiersystemen zur Rückförderung von Bremsflüssigkeit aus den Radzylindern, da bei diesen Syste men Ansaugprobleme der Pumpe zu enormen Beeinträchtigungen der Fahrsicherheit durch blockierende Räder führen können.The pump device according to the invention can consist of one Operating state in which they only pressure medium between between the two directly related work pushes chambers back and forth, suddenly with one push operating mode can be switched without that suction problems arise. Therefore it is suitable especially for use in an anti-lock system Brake system for motor vehicles because of the very fast reak tions of the hydraulic system are required. Especially the pump device is suitable for use in closed anti-lock braking systems for the return of Brake fluid from the wheel cylinders, as with this system suction problems of the pump lead to enormous impairments of driving safety due to blocking wheels.
Zwar ist aus der DE-OS 30 21 116 ein Bremssystem bekannt, welches eine Pumpeneinrichtung umfaßt, deren Einlaß bzw. Auslaß schlupfgesteuert mit den Radzylindern verbindbar ist; eine direkte Verbindung zwischen den Arbeitskammer zweier gegensinnig betätigter Pumpeneinheiten ist jedoch bei der bekannten Bremsanlage nicht vorgesehen. Vielmehr sind Zusatzvolumen an die Druck- und Saugleitungen angekop pelt, um zu verhindern, daß die Pumpe in der Rücklauflei tung einen Unterdruck erzeugt bzw. daß in der Druckleitung hohe Druckpulsationen auftreten. Diese Zusatzmaßnahmen sind neben dem baulichen Aufwand auch mit erhöhtem Platzbedarf verbunden. Diese Maßnahmen sind bei der erfindungsgemäßen Pumpeneinrichtung nicht nötig.A brake system is known from DE-OS 30 21 116, which comprises a pump device, the inlet or Slip-controlled outlet can be connected to the wheel cylinders is; a direct link between the Chamber of Labor is two pump units actuated in opposite directions not provided in the known brake system. Much more additional volumes are attached to the pressure and suction lines pelt to prevent the pump in the return line device generates a vacuum or that in the pressure line high pressure pulsations occur. These additional measures are in addition to the construction effort, it also requires more space connected. These measures are for the invention Pump setup not necessary.
Besonders günstig für die Sicherheit des Bremssystems ist es, wenn die schaltbaren Ventile von einer elektronischen Steuereinrichtung betätigt werden, und sich in stromlosem Zustand in Offenstellung befinden. Zum einen wird durch die elektronische Steuereinrichtung eine Überprüfung des Systems auf einfache Weise ermöglicht, und zum anderen ist sichergestellt, daß bei Ausfall der Stromversorgung stets noch eine nicht geregelte Bremsung erfolgen kann. Als schaltbares Ventil ist ein als Sperrventil ausgebildetes 2/2-Wege-Ventil, wie es ohnehin zur Druckmodulation in Antiblockiersystemen eingesetzt wird, besonders geeignet. It is particularly favorable for the safety of the braking system it when the switchable valves from an electronic Control device can be operated and in de-energized State in open position. For one thing, the electronic control device a review of the Systems made possible in a simple way, and secondly ensures that always in case of power failure braking that is not regulated can still take place. As switchable valve is designed as a check valve 2/2-way valve as it is used for pressure modulation anyway Anti-lock braking systems is used, particularly suitable.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigenEmbodiments of the invention are in the drawing are shown and are described in more detail below. It demonstrate
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Aus führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Pumpen einrichtung und Fig. 1 is a schematic representation of a first exemplary embodiment from a pump device according to the invention and
Fig. 2 einen Schaltplan einer Anordnung der Pumpenein richtung in einem blockiergeschützten Bremssys tem. Fig. 2 is a circuit diagram of an arrangement of the Pumpenein direction in an anti-lock brake system.
Die in Fig. 1 dargestellte Pumpeneinrichtung weist ein Pumpengehäuse 1 auf, in welchem eine Antriebswelle 2 dreh bar gelagert ist. Senkrecht zur Längsachse der Antriebs welle 2 verlaufen zwei parallele, zylindrische Bohrungen, in welchen die Kolben 3, 4, 3a und 4a verschiebbar und gedichtet angeordnet sind. Auf die den Kolben 3 und 4 gegenüberliegenden Kolben 3a und 4a wird im folgenden nicht mehr eingegangen. Die folgenden Erläuterungen können jedoch sinngemäß auch für die in der Zeichnung unten liegenden Förderkolben gelten.The pump device shown in Fig. 1 has a pump housing 1 , in which a drive shaft 2 is rotatably mounted bar. Perpendicular to the longitudinal axis of the drive shaft 2 are two parallel, cylindrical bores in which the pistons 3 , 4 , 3 a and 4 a are slidably arranged and sealed. On the piston 3 and 4 opposed pistons 3 a and 4 a is not discussed in the following. However, the following explanations can also apply analogously to the delivery pistons shown in the drawing below.
Die von der Antriebswelle 2 abgewandten Stirnseiten der Kolben 3 und 4 begrenzen zusammen mit den zylindrischen Sackbohrungen jeweils eine Arbeitskammer 5 bzw. 6. An jede Arbeitskammer 5, 6 schließt sich eine Einlaßleitung an, die mit dem Druckmitteleinlaß 9 verbunden ist. Innerhalb der Einlaßleitungen 7 sind Saugventile 8 vorgesehen, die als federbelastete Rückschlagventile ausgebildet sind und ein Durchströmen in Richtung von der Arbeitskammer 5 bzw. 6 zum Druckmitteleinlaß 9 verhindern. Die Arbeitskammern 5 und 6 sind ferner jeweils an eine Auslaßleitung 10 angeschlossen, die sie mit dem Druckanschluß 12 verbindet, und in denen je ein Druckventil 11 angeordnet ist. Die Druckventile 11 sind ebenfalls als federbelastete Rückschlagventile ausgebildet und verhindern einen Druckmittelstrom vom Druckanschluß 12 in die Arbeitskammern 5 bzw. 6. Innerhalb des Bereichs zwi schen der Arbeitskammer 5 bzw. 6 und der zugeordneten Druckventile 11 ist die Verbindung 13 an die Auslaßleitun gen 10 angeschlossen. Die Verbindung 13 enthält ein als elektromagnetisch betätigbares, stromlos offenes 2/2-Wege- Ventil ausgebildetes Sperrventil 14. Letzteres ist über eine nicht dargestellte Steuereinrichtung betätigbar.The end faces of the pistons 3 and 4 facing away from the drive shaft 2, together with the cylindrical blind bores, each delimit a working chamber 5 or 6 . An inlet line connects to each working chamber 5 , 6 and is connected to the pressure medium inlet 9 . Suction valves 8 are provided within the inlet lines 7 , which are designed as spring-loaded check valves and prevent flow in the direction from the working chamber 5 or 6 to the pressure medium inlet 9 . The working chambers 5 and 6 are also each connected to an outlet line 10 , which connects them to the pressure connection 12 , and in each of which a pressure valve 11 is arranged. The pressure valves 11 are also designed as spring-loaded check valves and prevent a pressure medium flow from the pressure connection 12 into the working chambers 5 and 6 . Within the area between the working chamber's 5 and 6 and the associated pressure valves 11 , the connection 13 to the Auslaßleitun conditions 10 is connected. The connection 13 contains a check valve 14 which is designed as an electromagnetically actuated, normally open 2/2-way valve. The latter can be actuated via a control device, not shown.
Die Betätigung der Kolben 3 und 4 erfolgt über exzentrische Abschnitte 15 und 16 gleich großer Exzentrität, die an der Antriebswelle 2 ausgebildet sind. Der exzentrische Abschnitt 15 ist gegenüber dem exzentrischen Abschnitt 16 um 180° verdreht, so daß sich die Kolben 3 und 4 bei rotie render Antriebswelle 2 gegensinnig um den gleichen Hub bewegen.The pistons 3 and 4 are actuated via eccentric sections 15 and 16 of equal eccentricity, which are formed on the drive shaft 2 . The eccentric section 15 is rotated by 180 ° relative to the eccentric section 16 , so that the pistons 3 and 4 move in opposite directions with the drive shaft 2 rotating by the same stroke.
Während der radial nach außen gerichtete Druckhub durch den exzentrischen Abschnitt bewirkt wird, erfolgt der radial nach innen gerichtete Saughub entweder durch auf die Kolben wirkende Federmittel (nicht dargestellt) oder durch einen an sich bekannten Koppelring, der jeweils zwei einander diametral gegenüberliegende Kolben miteinander verbindet (ebenfalls nicht dargestellt). Ist die Pumpe, wie in Fig. 2 gezeigt, in ein Bremssystem eingebaut, so kann der Saug hub der Kolben auch durch einen Überdruck auf der Saugseite bewirkt werden.While the radially outward pressure stroke is effected by the eccentric section, the radially inward suction stroke takes place either by spring means acting on the pistons (not shown) or by a coupling ring known per se which connects two diametrically opposed pistons to one another ( also not shown). If the pump, as shown in Fig. 2, installed in a brake system, the suction stroke of the piston can also be caused by an overpressure on the suction side.
Befindet sich das Sperrventil 14 in der in Fig. 1 darge stellten Schaltstellung, so findet bei angetriebener Pumpe keine Druckmittelförderung zum Druckanschluß 12 statt, da lediglich Druckmittel von der Arbeitskammer 5 über die Aus laßleitungen 10 und die Verbindung 13 in die Arbeitskammer 6 beziehungsweise umgekehrt verschoben wird. In dieser Betriebsphase verdrängt jeweils ein Kolben während des Druckhubs Druckmittel in die Arbeitskammer des anderen Kol bens, wodurch dieser hydraulisch angetrieben einen Saughub ausführt. Erst bei geschlossenem Sperrventil 14 wird Druck mittel über die Druckventile 11 in den Druckanschluß 12 gefördert. Da die Arbeitskammern 5 und 6 auch stets mit Druckmittel gefüllt sind, wenn keine Förderung zum Druckan schluß 12 stattfindet, kann die Pumpeneinrichtung schlagar tig in den Betriebszustand "Fördern" geschaltet werden, ohne daß Ansaugprobleme auftreten. Die Druckmittelzufuhr auf der Saugseite der Pumpe kann vollständig unterbunden sein, ohne daß es zu Hohlsog in den Arbeitskammern kommt. Fig. 2 zeigt zwei Bremskreise eines blockiergeschützten Bremssystems, welches einen Tandemhauptzylinder 20 umfaßt, von dem zwei Bremsleitungen 21 und 22 zu den Radbrems zylindern 23 und 24 führen. Sowohl an die Bremsleitung 21 als auch an die Bremsleitung 22 ist eine Pumpeneinrichtung 26 gemäß Fig. 1 angeschlossen; beide Pumpeneinrichtungen werden von einem gemeinsamen Elektromotor 25 angetrieben. Innerhalb der Bremsleitungen 21 und 22 ist jeweils ein Sperrventil 27 bzw. 28 vorgesehen, welches als elektroma gnetisch betätigbares 2/2-Wegeventil ausgebildet ist, das in stromlosem Zustand in Offenstellung ist. Die Pumpenein richtungen 26 sind derart an die Bremsleitungen 21 bzw. 22 angeschlossen, daß der Druckanschluß 12 an den Bremslei tungsabschnitt zwischen dem Tandemhauptzylinder 20 und dem Sperrventil 27 bzw. 28 führt. Der Druckmitteleinlaß 9 einer jeden Pumpeneinrichtung 26 ist zwischen dem Sperrventil 27 bzw. 28 und dem Radbremszylinder 23 bzw. 24 an die Brems leitung 21 bzw. 22 angeschlossen. Die Sperrventile 14, 27 und 28 sowie der Elektromotor 25 stehen mit einer elektro nischen Steuereinrichtung in Verbindung, durch welche sie in Abhängigkeit von Sensoren, die fahrdynamische Zustands größen erfassen, geschaltet werden.Is the check valve 14 in the Darge shown in Fig. Switch position, so there is no pressure medium delivery to the pressure port 12 when the pump is driven, since only pressure medium from the working chamber 5 via the outlet lines 10 and the connection 13 moved into the working chamber 6 or vice versa becomes. In this operating phase, one piston displaces pressure medium into the working chamber of the other piston during the pressure stroke, as a result of which this hydraulically driven executes a suction stroke. Only when the shut-off valve 14 is closed is pressure medium conveyed via the pressure valves 11 into the pressure connection 12 . Since the working chambers 5 and 6 are always filled with pressure medium when there is no delivery to the Druckan circuit 12 , the pump device can be switched suddenly into the "delivery" operating state without suction problems occurring. The pressure medium supply on the suction side of the pump can be completely prevented without there being a hollow suction in the working chambers. Fig. 2 shows two brake circuits of an anti-lock brake system, which comprises a tandem master cylinder 20 , from the two brake lines 21 and 22 lead to the wheel brake cylinders 23 and 24 . A pump device 26 according to FIG. 1 is connected to both the brake line 21 and the brake line 22 ; both pump devices are driven by a common electric motor 25 . Within the brake lines 21 and 22 , a check valve 27 or 28 is provided, which is designed as an electromagnetically actuated 2/2-way valve which is in the open position in the de-energized state. The Pumpenein devices 26 are connected to the brake lines 21 and 22 in such a way that the pressure connection 12 to the line of the brake line between the tandem master cylinder 20 and the check valve 27 and 28 leads. The pressure medium inlet 9 of each pump device 26 is connected between the check valve 27 or 28 and the wheel brake cylinder 23 or 24 to the brake line 21 or 22 . The check valves 14 , 27 and 28 and the electric motor 25 are connected to an electronic control device in connection, through which they are switched in dependence on sensors that detect the vehicle dynamics state variables.
Bei einer ungeregelten Bremsung bleiben die Sperrventile sowie der Elektromotor stromlos, so daß den Radbremszylin dern 23, 24 der im Tandemhauptzylinder 20 erzeugte hydrau lische Druck zugeführt wird. Überschreitet ein Rad des Fahrzeuges eine vorbestimmte Schlupfschwelle, so kann durch Schließen des zugeordneten Sperrventils 27 oder 28 ein wei terer Druckanstieg im betreffenden Radbremszylinder verhin dert werden, so daß der bis dahin eingesteuerte, hydrauli sche Druck beibehalten wird. Sobald an einem Rad ein erhöh ter Schlupfwert festgestellt wird, wird auch der Elektromo tor 25 eingeschaltet und es wird zunächst bei geöffneten Sperrventilen 14 Druckmittel zwischen jeweils zwei Arbeits kammern der Pumpeneinrichtungen 26 hin und her geschoben. Erfordert der herrschende Schlupfwert eine Druckabsenkung im betreffenden Radbremszylinder, so wird neben dem Sperr ventil 27 bzw. 28 auch noch das Sperrventil 14 der zugeord neten Pumpeneinrichtung 26 geschlossen. Ab diesem Zeitpunkt fördert die Pumpeneinrichtung 26 Druckmittel vom Radbrems zylinder des blockiergefährdeten Rades zur entsprechenden Druckkammer des Tandemhauptzylinders 20. Der Druck im Rad bremszylinder wird nun solange abgebaut, bis die entspre chenden Radsensoren melden, daß der gefährliche Radschlupf bereich wieder verlassen wurde. Nun wird das Sperrventil 14 stromlos geschaltet, so daß der herrschende Druck beibehal ten wird. Gegebenenfalls kann durch Öffnen des Sperrventils 27 bzw. 28 erneut ein Druckaufbau erfolgen.In an uncontrolled braking, the check valves and the electric motor remain de-energized, so that the Radbremszylin countries 23 , 24 of the generated in tandem master cylinder 20 hy metallic pressure is supplied. If a wheel of the vehicle exceeds a predetermined slip threshold, then by closing the associated shut-off valve 27 or 28, a further increase in pressure in the wheel brake cylinder in question can be prevented, so that the hydraulic pressure controlled up to that point is maintained. As soon as an increased ter slip value is found on a wheel, the electromotor 25 is switched on and 14 pressure medium is first pushed back and forth between two working chambers of the pump devices 26 when the shut-off valves are open. If the prevailing slip value requires a pressure reduction in the wheel brake cylinder in question, then in addition to the blocking valve 27 or 28 , the blocking valve 14 of the associated pump device 26 is also closed. From this point in time, the pump device 26 conveys pressure medium from the wheel brake cylinder of the wheel at risk of locking to the corresponding pressure chamber of the tandem master cylinder 20 . The pressure in the wheel brake cylinder is now reduced until the corresponding wheel sensors report that the dangerous wheel slip area has been left again. Now the check valve 14 is de-energized so that the prevailing pressure is maintained. If necessary, pressure can be built up again by opening the check valve 27 or 28 .
11
Pumpengehäuse
Pump housing
22nd
Antriebswelle
drive shaft
33rd
Kolben
piston
33rd
aKolben
a piston
44th
Kolben
piston
44th
aKolben
a piston
55
Arbeitskammer
Chamber of Labor
66
Arbeitskammer
Chamber of Labor
77
Einlaßleitung
Inlet pipe
88th
Saugventil
Suction valve
99
Druckmitteleinlaß
Pressure medium inlet
1010th
Auslaßleitung
Exhaust pipe
1111
Druckventil
Pressure valve
1212th
Druckanschluß
Pressure connection
1313
Verbindung
connection
1414
Sperrventil
Check valve
1515
exzentrischer Abschnitt
eccentric section
1616
exzentrischer Abschnitt
eccentric section
2020th
Tandemhauptzylinder
Tandem master cylinder
2121
Bremsleitung
Brake line
2222
Bremsleitung
Brake line
2323
Radbremszylinder
Wheel brake cylinder
2424th
Radbremszylinder
Wheel brake cylinder
2525th
Elektromotor
Electric motor
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Pumpeneinrichtung
Pump device
2727
Sperrventil
Check valve
2828
Sperrventil
Check valve
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