DE19745279A1 - Aggregat zur Förderung von Druckmitteln in Hydrauliksystemen - Google Patents
Aggregat zur Förderung von Druckmitteln in HydrauliksystemenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Aggregat zur Förderung von Druck
mitteln in Hydrauliksystemen bestehend aus einer Axialkolben
pumpe mit Antrieb und Antreibssteuerung zur Erzeugung eines
pulsationsarmen und variablen Druckes mit den Merkmalen des
Oberbegriffes des Patentanspruchs 1.
Zur Erzeugung eines kontinuierlichen pulsationsarmen Druckauf
baus durch Pumpen sind Motorpumpenanordnungen bekannt, wobei
der die Pumpe antreibende Motor mit der Pumpe über ein Kurven
scheibengetriebe gekoppelt ist. Die Form der Kurvenscheibe des
Getriebes gibt hierbei den Kolbenhub der Pumpe vor und steuert
somit den Druckaufbau. Die Nachteile dieser Motorpumpenanord
nungen ergeben sich zum einen aus ihrem konstruktiven Aufbau
und zum zweiten aus ihrer Funktionsweise. Durch das Kurven
scheibengetriebe erhöht sich zwangsläufig die für Motorpumpen
aggregat notwendige Anzahl von Baugruppen und Bauteilen. Die
Notwendigkeit einer erhöhten Anzahl von Bauteilen erzeugt ein
Axialkolbenmotoraggregat mit relativ großem Bauvolumen und
hohem Gewicht und verteuert die gesamte Anordnung in un
erwünschter Weise. Ein erwünschter flexibel zu gestaltender
Druckaufbau wird durch die Vorgabe der festen Scheibengeome
trie beeinträchtigt. Ein veränderbarer Druckaufbau, der sich
aus verändernden Drucknachfragen ergibt, ist hierbei nicht
möglich.
Weitere Pumpenformen, Elektromagnetkolbenpumpen, sog. Schwing
kolbenpumpen sind ebenfalls zur Erzeugung eines pulsations
armen und variablen Druckaufbaus bekannt. Diese Pumpenart be
steht aus einem freischwingenden Kolben, der im Förderkanal
der Pumpe eingelegt ist und mittels Elektromagnet, der um den
Förderkanal gruppiert ist, bewegt werden. Diese Elektromagnet
pumpen werden zum Fördern von kompressiblen Medien und im Nie
derdruckbereich für inkompressible Medien verwendet. Für die
Anwendung im Hochdruckbereich, wie er zum Beispiel in elektro
nischen Bremsensystemen für Kraftfahrzeuge benötigt wird, sind
diese Pumpen entsprechend ungeeignet.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Axialkolbenpumpen
aggregat zur Erzeugung eines kontinuierlichen pulsationsfreien
und variablen Druckaufbaus für alle Druckbereiche von Nieder-
bis Hochdruck aus gewichtssparenden, kostengünstigen und ko
stengünstig herzustellenden Mitteln zu entwickeln.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale der Patentansprüche gelöst.
Zu diesem Zwecke wird ein Axialkolbenpumpenaggregat verwendet,
welches die Wirkweisen eines Linearmotors mit denen einer Axi
alkolbenpumpe in einem Bauteil vereinigt. Die lineare Bewegung
des Motorläufers des Linearmotors wird hierbei direkt auf die
Kolben der Axialkolbenpumpeneinheit übertragen. Der Kolbenhub,
der sich proportional zum Druckaufbau verhält, wird somit pro
portional der Linearbewegung des Motorläufers gesteuert. Die
frei programmierbare elektronische Regelung des Linearmotors
ist somit in der Lage, einen pulsationsarmen kontinuierlichen
und variablen Druckaufbau durch das Axialkolbenpumpenaggregat
zu steuern.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im nachfol
genden anhand der Beschreibung eines konstruktiven Aus
führungsbeispiels und des Aufbaus des Steuerungsablaufes dar
gestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch das Axialkolbenpumpenaggregat
Fig. 2 Regelkreis des Steuerungsablaufs des Axialkolbenpumpen
aggregats anhand einer adaptiven Servoregelung.
In Fig. 1 ist das Aggregat zur Förderung von Druckmitteln in
Hydrauliksystemen 1 dargestellt. Das Aggregat 1 wird aus einer
Axialkolbenpumpe 2 und dem Läufer 3a eines Linearmotors 3 ge
bildet. Die Axialkolbenpumpe 2 dient gleichzeitig als Ständer
3b für den Linearmotor 3 und baut zusammen mit einem Läufer 3a
den Linearmotors 3 auf. Die Axialkolbenpumpe 2 ist aufgebaut
aus dem Pumpengehäuse 2a, dem Pumpenzylinder 2b und dem Pum
penkolben 2c. Der Pumpenkolben 2c wird in der Pumpenzylinder
bohrung 2d des Pumpenzylinders 2b geführt und gegenüber der
Zylinderbohrung 2d mittels eines Dichtelementes 5 abgedichtet.
Weiterhin wird der Pumpenkolben 2c mit Hilfe einer Feder 6,
die als Rückstellfeder für den Saugpumpenhub der Pumpe dient,
gegen das Pumpengehäuse 2a abgestützt. Am Umfang des Pumpen
gehäuses 2a sind Permanentmagnete 4 angeordnet, die das Stän
dermagnetfeld des Linearmotors 3 erzeugen. Auf der der Zylin
derbohrung 2d gegenüberliegenden Seite des Pumpengehäuses 2a
sind zwei Gewindebohrungen 9 zum Anschluß an Hydraulikleitun
gen z. B. die eines Bremssystems angeordnet. Die Verbindung der
Elemente Gewindebohrung 9 und Saugventil 8 mittels einer im
Pumpenzylinder 2b der Pumpe 2 endenden Saugleitung, bildet die
Saugseite der Pumpe. Die Druckseite wird aus der zweiten Ge
windeanschlußbohrung 9 und dem Druckventil 7, welche mittels
einer Druckleitung mit dem Pumpenzylinder 2b verbunden sind,
gebildet.
Der Läufer 3a des Linearmotors 3 setzt sich aus Spulenwick
lungen 10 und einem Mitnehmerbügel 11 zusammen. Der als Brücke
ausgebildete Mitnehmerbügel 11 verbindet die Spulenwicklungen
10 des Linearmotorläufers 3a und liegt auf dem ballig geform
ten Ende des Pumpenkolbens 2g auf. Durch die ballige Form des
Pumpenkolbenendes 2g ist eine querkraftfreie, in axialer Rich
tung verlaufende Kraftübertragung von Linearmotorläufer 3a auf
den Pumpenkolben 2c gewährleistet. Der Läufer 3a der Linear
motoreinheit 3 wird relativ zum Ständer 3b des Linearmotors 3
durch am Umfang des Ständers 3b befestigte Lagerelemente 12
geführt. Als Lagerelemente 12 können sowohl Gleitlager als
auch Wälzlager verwendet werden.
Werden die Wicklungsspulen 10 des Linearmotorläufers 3a mit
Strom beschaltet, bewegt sich der Läufer 3a axial parallel zum
Ständer des Linearmotors 3 und die Bewegung wird mittels der
Mitnehmerbrücke 11 auf den Pumpenkolben 2c übertragen. Eine
oszillierende Bewegung wird einmal durch die Kraftübertragung
des Läufers 3a auf den Pumpenkolben 2c und einmal durch eine
Rückstellfeder 6, die die Rückstellung des Pumpenkolbens 2c
bewirkt, gewährleistet. Die Geschwindigkeit der Kolbenpumpen
bewegung und der Kolbenpumpenhub wird mittels einer adaptiven
Servoregelung gesteuert.
Das komplette Aggregat zur Förderung von Druckmitteln 1 wird
in ein Gehäuse 13 aufgenommen.
Fig. 2 zeigt einen Schaltplan des Regelkreises 14, welche den
Hub der Pumpenkolben 2c steuert. Die Regelung ist als adaptive
Servoregelung ausgelegt. Als die zu regelnde Größe, also die
Ausgangsgröße des Reglers, wird der Druck des Massenstroms
mittels Druckaufnehmer (nicht dargestellt), aufgezeichnet.
Entsprechend des Ergebnisses wird die Eingangsgröße, der Kol
benhub, variiert, solange bis der gewünschte Wert für den Aus
gangsdruck, eingeregelt ist.
1
Aggregat zur Förderung von Druckmitteln
in Hydrauliksystemen
2
Axialkolbenpumpe
2
a Pumpengehäuse
2
b Pumpenzylinder
2
c Pumpenkolben
2
d Pumpenzylinderbohrung
2
e Außenkontur des Pumpengehäuses
2
f Bohrungswand
2
g balliges Pumpenkolbenende
2
h Hauptachse des Pumpengehäuses
3
Linearmotor
3
a Läufer der Liniarmotoreinheit
3
b Ständer der Linearmotoreinheit
4
Permanentmagnete des Ständers
5
Dichtelement
6
Rückstellfeder
7
Druckventil
8
Saugventil
9
Hydraulikanschlüsse
10
Spulenwicklung des Läufers
11
Mitnehmerbügel
11
a punktförmige Auflagefläche
12
Lagerelement
13
Gehäuse
14
Regelkreis der Axialkolbenpumpensteuerung
Claims (12)
1. Aggregat zur Förderung von Druckmitteln in Hydrauliksyste
men (1), bestehend aus einer Axialkolbenpumpe (2), einem
Antrieb und einer Antriebssteuerung, dadurch gekennzeich
net, daß der Antrieb als Linearmotor (3) ausgebildet ist
und die Axialkolbenpumpe (2) den Ständer (3b) des Linear
motors (3) bildet.
2. Aggregat (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Axialkolbenpumpe (2) ein Gehäuse (2a) aufweist, an
dessen Außenkontur (2e) parallel zur Gehäusehauptachse
(2h) Permanentmagnete (4) angeordnet sind.
3. Aggregat (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß im
Pumpengehäuse (2a) mindestens ein Pumpenzylinder (2b) in
Richtung der Gehäusehauptachse (2h) oder mehrere Pumpen
zylinder (2b) zentrisch um die Gehäusehauptachse (2h) an
geordnet sind.
4. Aggregat (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Pumpenzylinder (2b) Pumpenkolben (2c) aufnehmen und
führen und daß Dichtelemente (5) die Pumpenkolben (2c)
gegenüber der Zylinderbohrungen (2d) der Pumpenzylinder
(2b) abgedichten.
5. Aggregat (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Pumpenkolben (2c) mit einem ballig geformten Pumpen
kolbenende (2g) ausgestattet sind.
6. Aggregat (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hydraulikanschlüsse (9), Druck- (7) und Saugventi
le (8) im Gehäuse (2a) der Axialkolbenpumpe (2) angeordnet
sind.
7. Aggregat (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Linearmotor (3) einen Läufer (3a) aufweist, der
den Ständer (3b) des Linearmotors (3) zentrisch umfaßt und
mittels am Ständer (3b) angeordneten Lagerelementen (12)
zum Ständer (3b) geführt wird.
8. Aggregat (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Läufer (3a) mit einem Mitnehmerbügel (11) ausge
stattet ist, der am oberen Ende des Läufers den ständer
übergreifenden Raum überspannt.
9. Aggregat (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß an der zum Ständer (3b) hingewandten Seite des Mitneh
merbügels (11) eine punktförmige Auflagefläche (11a) ange
formt hat.
10. Aggregat (1) nach Anspruch 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die punktförmige Fläche (11a) des Mitnehmerbügels (11)
auf der balligen Auflage (2g) des Pumpenkolbens (2c)
aufliegt und somit die Bewegung des Linearmotorläufers
(3a) auf den Pumpenkolben (2c) überträgt.
11. Aggregat (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Rückstellfeder (6) den Pumpenkolben (2c) nach
einem Hub zurückstellt.
12. Aggregat (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß eine elektronische Regelung den Kolbenhub der Axial
kolbenpumpeneinheit (2) dem gewünschten Ausgangsdruck der
Pumpe (2) anpaßt.
Priority Applications (2)
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