ES2286288T3 - Bomba de direccion asistida. - Google Patents

Abstract

Bomba, especialmente una bomba de dirección asistida, con una válvula de regulación de caudal (13), donde dicha válvula de regulación de caudal (13) contiene, entre otras, una resistencia hidráulica, tal como un estrangulador principal (9), y un pistón de regulación; donde el estrangulador principal (9) puede estar formado por una clavija de regulación y una placa anular; donde está dispuesto un estrangulador de derivación regulable eléctricamente (17) de forma paralela al estrangulador principal (9), caracterizada porque el estrangulador de derivación regulable eléctricamente (17) en bombas de serie se adapta a una tapa (205) a través de un conector (203) que puede variar su posición, o bien se adapta a la carcasa de bomba (207) verticalmente por encima de la carcasa de la bomba de regulación de caudal (209), o bien se adapta a la parte posterior de la carcasa de bomba (207) axialmente detrás de la carcasa de la válvula de regulación de caudal (209).

Description

Bomba de dirección asistida.

La presente invención trata de una bomba, especialmente una bomba de dirección asistida, con una válvula de regulación de caudal, donde dicha válvula de regulación de caudal contiene, entre otras, una resistencia hidráulica, tal como un estrangulador principal, y un pistón de regulación, donde este estrangulador principal puede estar formado por una clavija de regulación y una chapa anular. Este tipo de bombas son conocidas. Suele emplearse una válvula de regulación de caudal en las bombas de dirección asistida para limitar el caudal volumétrico en la dirección a partir de cierta cantidad de dicho caudal al aumentar el número de revoluciones de la bomba, que se produce por el incremento del número de revoluciones del motor de combustión, y para volver a conducir el caudal volumétrico excesivo directamente al interior de la bomba a través de la válvula de regulación de caudal. Esto significa que, por ejemplo, con un número de revoluciones de marcha al ralentí, la bomba se acciona mediante el motor de combustión a este número de revoluciones, ya que está disponible el caudal volumétrico necesario para la dirección de, por ejemplo, 10 l/min. Al aumentar la velocidad de marcha y, con ello, el número de revoluciones del motor de combustión, el caudal volumétrico de la bomba que sigue aumentando se divide a través de la válvula de regulación de caudal en el caudal volumétrico que fluye por la dirección de 10 l/min. aprox. y en un caudal volumétrico de regulación adicional, que se conduce de nuevo a la zona de aspiración de la bomba. También se conocen las válvulas de regulación de caudal, que reducen el caudal volumétrico para la dirección con un aumento del número de revoluciones del motor de combustión, es decir, con un aumento de la velocidad de marcha del vehículo, para que se origine una sensación de dirección más directa a alta velocidad. Este tipo de válvulas de regulación de caudal tienen, por ejemplo, una clavija de regulación con un extremo cónico que está dispuesto en una chapa anular. A medida que continúa abriéndose una válvula de regulación de caudal, se cierra más y más el estrangulador principal, que está formado por esta clavija de regulación y la chapa anular, de modo que se reduzca el caudal volumétrico que fluye por la dirección. Sin embargo, no existen otras opciones de influencia en el caudal volumétrico en este tipo de dispositivos de regulación de caudal, de manera que el caudal volumétrico suministrado a la dirección prácticamente sólo se vea afectado por el número de revoluciones de la bomba.

También se conocen bombas de dirección asistida con válvulas de regulación de caudal, en las que puede ajustarse el estrangulador principal a través de un electroimán. Esto significa que, en la zona de la válvula de regulación de caudal, la disposición del electroimán está determinada por la posición del estrangulador principal y, por tanto, las posibles posiciones de montaje de la válvula electromagnética están limitadas. Además, el espacio para el montaje de este tipo de bomba es mayor y, por tanto, el montaje en los distintos compartimentos del motor es más complicado. La US 5111660 revela este tipo de bomba.

Por consiguiente, la función de la presente invención es presentar una bomba sin estas desventajas. La función se soluciona mediante una bomba, especialmente una bomba de dirección asistida, con una válvula de regulación de caudal, donde dicha válvula de regulación de caudal contiene, entre otras, una resistencia hidráulica, tal como un estrangulador principal, y un pistón de regulación, donde este estrangulador principal puede estar formado por una clavija de regulación y una chapa anular, donde está dispuesto un estrangulador de derivación regulable eléctricamente de forma paralela al estrangulador principal. Según la presente invención, el caudal volumétrico de la bomba al consumidor, tal como la dirección, también puede verse influido eléctricamente. Preferiblemente el estrangulador de derivación admite la misma presión diferencial que el estrangulador principal.

Una forma de aplicación según la presente invención de la bomba se caracteriza porque el estrangulador de derivación reduce la cantidad de suministro de la bomba al consumidor cuando aumenta la corriente de control. En otra forma de aplicación preferible, el estrangulador de derivación incrementa la cantidad de suministro de la bomba al consumidor cuando aumenta la corriente de control.

Según la reivindicación 1, se prefiere una forma de aplicación en la que el estrangulador de derivación regulable eléctricamente pueda adaptarse a bombas de serie, de modo que las posiciones de montaje del estrangulador de derivación sean flexibles, independientemente del lugar de la bomba donde está dispuesto el estrangulador principal colocado en la válvula de regulación de caudal. Esto tiene especialmente la ventaja de que, según la situación de montaje de una bomba existente en un compartimiento determinado del motor, el lugar de montaje del estrangulador de derivación adicional puede ajustarse a estas condiciones del compartimiento del motor, sin que influya negativamente el estrangulador principal que se encuentra en la válvula de regulación de caudal y, por tanto, el funcionamiento de la válvula de regulación de caudal.

Una forma de aplicación, según la presente invención, de la bomba se caracteriza porque el estrangulador principal de la bomba de serie asegura la cantidad de suministro base del caudal volumétrico para la dirección, sobre todo, en el caso de seguridad positiva, es decir, cuando se interrumpe, por ejemplo, el suministro eléctrico; y porque el estrangulador de derivación regulable eléctricamente sirve de variación adicional para la cantidad de suministro al consumidor en función de distintos parámetros. Según la presente invención, los parámetros, que deben influir en el estrangulador de derivación regulable eléctricamente, pueden ser la velocidad de marcha, el régimen de giro del motor, el comportamiento en curvas, la reacción al frenar, la estabilidad de marcha, el ángulo de dirección, la velocidad del ángulo de dirección, el número de revoluciones de la rueda o el deslizamiento de la rueda.

Una bomba según la invención también se caracteriza porque puede ahorrarse energía utilizando el estrangulador de derivación eléctrico adicional para un estrangulador principal existente en bombas de serie. Además, una bomba puede realizarse según la invención de modo que pueda emplearse en vehículos con sistemas de dirección activos utilizando el estrangulador de derivación eléctrico adicional en bombas de serie.

Ahora se explica la invención mediante las ilustraciones.

La figura 1 muestra un diagrama de un circuito hidráulico de una bomba según la invención.

La figura 2 muestra la zona característica de una bomba según la invención.

La figura 3 muestra un modelo constructivo de una bomba según la invención.

La figura 4 muestra otro modelo constructivo.

La figura 5 también muestra otro modelo.

La figura 6 muestra un esquema de un diagrama de un proceso para la determinación del control de la corriente magnética del estrangulador de derivación.

La figura 1 muestra un diagrama de un circuito hidráulico de una disposición de la bomba según la presente invención. Un motor de combustión acciona una unidad de bomba 1 a través de un eje de accionamiento 3 de un accionamiento que no se muestra, tal como, por ejemplo, una polea. Al aumentar el número de revoluciones, la bomba 1 suministra un caudal volumétrico en el punto de conexión 5. Desde el punto de conexión 5, una conexión 7 llega hasta un estrangulador principal variable 9, que se representa mediante un símbolo de estrangulador con una flecha, otra conexión 11 llega hasta un pistón de regulación de una válvula reguladora 13, y una tercera conexión 15 llega hasta un estrangulador de derivación regulable eléctricamente 17. La línea 11 llega hasta un punto de conexión 19, desde el que sale una línea 21 hasta el pistón de regulación de la válvula reguladora 13, mientras que una línea piloto 23 actúa en el lado izquierdo del pistón de regulación. En la línea piloto 23, actúa la presión P1 que aparece a la salida de la bomba y que tiene efecto en el punto de conexión 5 de las conexiones 15, 7, 11 y 21. A través del estrangulador principal 9, puede fluir un caudal volumétrico mediante la conexión 25 hasta el punto de conexión 27, en el que termina también una conexión 29 del estrangulador de derivación regulable eléctricamente 17. Además, desde el punto nodal 27 llega una línea de conexión 31 hasta un estrangulador 33 y, a través de una conexión 35, sigue hasta un punto de conexión 37, en el que tiene efecto una línea piloto 39 en el lado derecho del pistón de regulación. También en el lado derecho del pistón de regulación de la válvula reguladora 13, actúa un resorte 41. Desde el punto de conexión 37, una línea piloto 43 sigue hasta un piloto limitador de presión 45 y, a través de una línea 47, hasta un punto de conexión 49, en el que termina el conducto de drenaje 51 de la válvula reguladora 13. A través de un dispositivo inyector 53, en el que las corrientes de aceite que fluyen de la válvula de regulación de caudal y la válvula limitadora de presión pueden arrastrar aceite desde el tubo de alimentación 55, el aceite que llega de la válvula de regulación de caudal 13 y/o del piloto de presión 45 fluye a través del conducto de aspiración de la bomba 57 a la unidad de bomba 1. El dispositivo de la bomba funciona de la siguiente manera:

Al aumentar el número de revoluciones de la unidad de bomba 1, incrementa el caudal volumétrico a través del estrangulador principal 9, el cual fluye hasta el consumidor 59, tal como, por ejemplo, una servodirección. Al aumentar el caudal volumétrico a través del estrangulador principal 9, la diferencia de presión P1 menos P2 incrementa en el estrangulador principal. Por último, la diferencia de presión P1 menos P2, que actúa junto con el resorte 41 en el pistón de regulación de la válvula reguladora 13, aumenta tanto que la presión P1 puede desplazar el pistón de regulación contra la presión P2 y el resorte 41 hacia la derecha, de modo que un caudal volumétrico pueda fluir a través del pistón de regulación y, por el contrario, llevarse a la zona de aspiración 57 de la bomba 1. Dado que, en esta ilustración, el pistón de regulación 13 está conectado al estrangulador principal variable 9 a través de una conexión mecánica 61, el estrangulador principal variable 9 sigue cerrándose al aumentar el movimiento de apertura del pistón 13, de modo que se reduzca el caudal volumétrico que fluye al consumidor al aumentar el número de revoluciones de la bomba. Así el caudal volumétrico que fluye al consumidor 59 está determinado por los ajustes mecánicos de la válvula reguladora 13 y el estrangulador principal ajustable 9 y ya no puede modificarse. Ahora para dejar actuar los parámetros adicionales en el nivel del caudal volumétrico hasta el consumidor 59, la invención utiliza, paralelamente al estrangulador principal 9, el estrangulador de derivación regulable eléctricamente 17, el cual puede introducir de forma continuada el pistón del estrangulador de derivación contra una fuerza elástica 65 al aumentar la corriente de control en un electroimán 63 permitiendo un caudal volumétrico adicional en el punto nodal 27 y, por tanto, en el consumidor 59. De este modo, puede realizarse un diagrama característico del caudal volumétrico independientemente de los ajustes mecánicos del pistón de regulación de la válvula reguladora 13 y el estrangulador principal
9.

La figura 2 muestra el rango característico de este tipo de diagrama del caudal volumétrico. La cantidad de suministro regulada al consumidor 59 en l/min, en este caso entre 0 y 10 l/min, se aplica en función del número de revoluciones de la bomba en r.p.m., en este caso de 0 a 6000 revoluciones. En esto, puede detectarse un rango de la curva característica del flujo de suministro, que muestre un caudal volumétrico medio de 4,5 l/min a 600 r.p.m. aprox., que se reduzca a un caudal volumétrico medio de 2 l/min al aumentar el número de revoluciones hasta 6000 r.p.m. Este rango de caudal volumétrico corresponde, por ejemplo, al caudal volumétrico que se ajusta a través del pistón de regulación de la válvula reguladora 13 y el estrangulador principal variable 9, donde el rango debe incluir todas las tolerancias adicionales en el sistema. Al abrirse el estrangulador de derivación regulable eléctricamente 17 desde la figura 1, puede proporcionarse un caudal volumétrico adicional al consumidor, que, hasta la apertura máxima del estrangulador de derivación 17, llega hasta el rango de la curva característica 101 en la figura 2. De este modo, a 1000 r.p.m. aprox. pueden realizarse 8 1/min, que se reducen a 6,5 l/min aprox. a través del estrangulador principal variable 9 a 6000 r.p.m. Gracias al ajuste continuo del estrangulador principal variable 17 pueden realizarse todas las curvas características entre la curva característica 100 y 101. Así, puede proporcionarse, por ejemplo, un gran caudal volumétrico, por ejemplo, para el estacionamiento, que disminuye a una velocidad de marcha elevada para aportar una sensación más directa de las fuerzas de dirección del volante. Del mismo modo, puede ajustarse la curva característica correspondiente del flujo de suministro para la dirección, pero en función de otros parámetros del vehículo, tales como la velocidad en las curvas, la reacción al frenar, el deslizamiento de las ruedas, etcétera. También es posible, a través del estrangulador principal variable, reducir de manera relativamente rápida el elevado caudal volumétrico, necesario al principio para el estacionamiento, a un caudal volumétrico mínimo y, con ello, ahorrar energía.

En principio, puede procederse de manera que el estrangulador principal variable 9 asegure la cantidad de suministro base de la bomba. Mediante la clavija de regulación, que está conectada mecánicamente al pistón de regulación de la válvula reguladora 13, pueden realizarse las distintas curvas características dependientes del número de revoluciones como se ha hecho hasta ahora. A través del estrangulador de regulación, regulable eléctricamente 17, que está conectado paralelamente al estrangulador principal 9 y admite la misma presión diferencial P1 menos P2, también puede variar la cantidad de suministro de la bomba. En función del diseño constructivo, el estrangulador de derivación 17 puede reducir o incrementar la cantidad de suministro de la bomba 1 al consumidor 59 cuando aumenta la corriente de control para los imanes 63. Por tanto, en el comportamiento de seguridad positiva de este tipo de dispositivo de bomba, también es una ventaja que el estrangulador principal mecánico 9 siga funcionando en el caso de interrumpirse el suministro eléctrico, lo que sería más difícil de realizar en un estrangulador principal regulable eléctricamente.

La figura 3 muestra la adaptación constructiva de un estrangulador principal variable de este tipo en una carcasa de bomba de serie. La válvula del estrangulador de derivación 201, que puede accionarse eléctricamente, se fija en una tapa 205 de una bomba de dirección asistida de serie a través de un conector 203. Con la tapa 205 se cierra una carcasa de bomba 207, en la que están dispuestos la válvula de regulación de caudal existente hasta ahora y el estrangulador principal variable (que no puede verse en la ilustración). El flujo de caudal volumétrico al consumidor se suministra a través de una conexión 211 en la bomba, y el retorno de flujo del consumidor y del depósito se realiza a través de la conexión 213. Según los ajustes estructurales en el compartimiento del motor de la bomba utilizada hasta ahora, que se representa en la ilustración, pueden conseguirse una serie de variaciones de la posición de la válvula eléctrica 201 modificando la tapa 205 o la pieza de conexión 203 sin cambiar los demás ajustes estructurales de la bomba o del vehículo.

La figura 4 muestra la adaptación de un estrangulador de derivación eléctrico de este tipo en otra bomba de serie. En este caso, la válvula del estrangulador de derivación eléctrica 201 está colocada en la carcasa de bomba 207, en la parte superior de la carcasa de la válvula de regulación de caudal 209, de modo que resulte un montaje vertical según los ajustes de montaje de esta bomba. La conexión de presión al consumidor 211 y la conexión de aspiración de la bomba 213 están fijadas en otras posiciones de esta bomba, de manera que, según estos ajustes y el espacio de montaje en el vehículo, puede encontrarse de otra forma un espacio libre para colocar el estrangulador de derivación.

La figura 5 muestra el mismo tipo de bomba que la figura 4 con un montaje axial del estrangulador de derivación eléctrico 201. Según los ajustes en el lugar de montaje de la bomba en el compartimiento del motor, puede emplearse aquí el espacio detrás de la bomba para adaptar la válvula magnética 201 cuando no haya espacio en las zonas que rodean la carcasa de la válvula 209 y en la zona de aspiración 213 o en la zona de salida de presión. En estas ilustraciones ya se reconoce que el estrangulador de derivación adicional con posiciones flexibles de montaje permite la adaptación sencilla a las bombas de serie.

La figura 6 muestra un esquema de un diagrama de un proceso para la determinación del control de la corriente magnética del estrangulador de derivación 201. En este caso, un dispositivo informático electrónico determina la corriente magnética en función de varias dimensiones de entradas, la cual se emite entonces de la manera correspondiente. Como dimensiones de entradas para el algoritmo de determinación de la corriente magnética pueden utilizarse la velocidad de marcha 301, la velocidad del ángulo de dirección 303, el régimen de giro 305 del motor de combustión y el ángulo de dirección 307. La velocidad del ángulo de dirección 303 se genera a través de una unidad funcional como la primera dimensión de entrada para un diagrama característico 309. Como segunda dimensión de entrada para el diagrama característico 309 puede utilizarse la velocidad del vehículo 301. En el diagrama característico 309, se representa un valor de apertura de la válvula como una función de la velocidad del vehículo 301 y la velocidad del ángulo de dirección 303. Por el contrario, el diagrama característico 309 puede utilizarse como primera dimensión de entrada para un segundo diagrama característico 311, que procesa el régimen de giro del motor como una segunda dimensión de entrada. En el diagrama característico 311, se representa un valor de apertura de válvula como una función del diagrama característico 309 y el número de revoluciones del motor de combustión 305. Por el contrario, el segundo diagrama característico 311 puede utilizarse como primera dimensión de entrada para una unidad funcional 315, para la que una curva característica 313 sirve de segunda dimensión de entrada. La curva característica 313 se crea a partir de la señal del ángulo de dirección 307 y representa un valor de apertura de la válvula como una función del ángulo de dirección 307. La dimensión de salida de la unidad funcional 315 es una dimensión de entrada para la unidad funcional 317, en la que la curva característica para la corriente magnética 319 del estrangulador de derivación 201 se genera como una función del valor de apertura de la válvula. La corriente magnética 319 estará entonces disponible para los electroimanes del estrangulador de derivación 201.

Claims (9)

1. Bomba, especialmente una bomba de dirección asistida, con una válvula de regulación de caudal (13), donde dicha válvula de regulación de caudal (13) contiene, entre otras, una resistencia hidráulica, tal como un estrangulador principal (9), y un pistón de regulación; donde el estrangulador principal (9) puede estar formado por una clavija de regulación y una placa anular; donde está dispuesto un estrangulador de derivación regulable eléctricamente (17) de forma paralela al estrangulador principal (9), caracterizada porque el estrangulador de derivación regulable eléctricamente (17) en bombas de serie se adapta a una tapa (205) a través de un conector (203) que puede variar su posición,

o bien se adapta a la carcasa de bomba (207) verticalmente por encima de la carcasa de la bomba de regulación de caudal (209),

o bien se adapta a la parte posterior de la carcasa de bomba (207) axialmente detrás de la carcasa de la válvula de regulación de caudal (209).

2. Bomba según la reivindicación 1, caracterizada porque el caudal volumétrico de la bomba al consumidor (59), tal como la dirección, también puede verse influido eléctricamente.

3. Bomba según la reivindicación 2, caracterizada porque el estrangulador de derivación (17) admite la misma presión diferencial que el estrangulador principal (9).

4. Bomba según la reivindicación 3, caracterizada porque el estrangulador de derivación (17) reduce la cantidad de suministro de la bomba al consumidor (59) cuando aumenta la corriente de control.

5. Bomba según la reivindicación 3, caracterizada porque el estrangulador de derivación (17) incrementa la cantidad de suministro de la bomba al consumidor (59) cuando aumenta la corriente de control.

6. Bomba según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el estrangulador principal (9) de las bombas de serie asegura la cantidad de suministro base del caudal volumétrico para la dirección (59), sobre todo, en el caso de seguridad positiva, y el estrangulador de derivación regulable eléctricamente (17) sirve de variación adicional para la cantidad de suministro al consumidor (59) en función de distintos parámetros.

7. Bomba según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los parámetros del estrangulador de derivación regulable eléctricamente (17) pueden ser la velocidad de marcha (301), el régimen de giro del motor (305), el comportamiento en curvas, la reacción al frenar, la estabilidad de marcha, el ángulo de dirección (307), la velocidad del ángulo de dirección (303), el número de revoluciones de la rueda y/o el deslizamiento de la rueda.

8. Bomba según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque puede ahorrarse energía utilizando el estrangulador de derivación eléctrico adicional (17) en bombas de serie.

9. Bomba según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque pueden realizarse sistemas de dirección activos utilizando el estrangulador de derivación eléctrico adicional (17) en bombas de serie.