DE19961852A1 - Pump has valve(s), preferably inlet valve(s), that determines parameter(s) dependent on pressure in pump cylinder and switching time of valve depending on the measured parameter - Google Patents

Abstract

The pump has at least one valve, preferably an inlet valve (8) with a sensor (10), that determines the parameter(s) dependent on the pressure in the pump cylinder (3), especially the pressure change per unit time and the switching time of the valve depending on the measured parameter. The valve is actuated electromagnetically and the opening or closing times are determined using stored tables or characteristic fields.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe zum Fördern bzw. Druck­ aufbau von Flüssigkeiten, insbesondere Hydraulikflüssigkeit für geregelte Bremssysteme in Fahrzeugen.The invention relates to a pump for delivery or pressure build-up of fluids, especially hydraulic fluid for controlled braking systems in vehicles.

Hierbei ist die zur Verfügung stehende Energie zum Betrei­ ben der Pumpe stark beschränkt. Weiterhin soll die Pumpe möglichst geringe Abmessungen und ein kleines Gewicht ha­ ben. Man ist daher bestrebt, die Pumpe derart auszulegen, dass sie unter den üblichen Betriebsbedingungen sehr effek­ tiv arbeitet und dabei möglichst kleine Abmessungen bei ge­ ringem Gewicht besitzt. Bei den üblichen Pumpen ist ein Einlassventil und ein Auslassventil vorgesehen, die in der Regel als Rückschlagventile ausgestaltet sind. Das heißt, dass die Ventile in Abhängigkeit von der an dem Ventilkör­ per anliegenden Druckverhältnisse geöffnet bzw. geschlossen sind. Dabei gibt es einen Übergangsbereich, bei dem der Druckunterschied an dem Ventilkörper so groß ist, dass das Ventil zu öffnen beginnt bzw. der Ventilkörper sich in Schließrichtung bewegt. Insbesondere bei tiefen Temperatu­ ren sind die notwendigen Druckunterschiede zur Bewegung des Ventilkörpers erheblich, so dass die Pumpe schon größere Saug- bzw. Druckkräfte aufgebracht haben muss, bevor die Ventilkörper sich öffnen bzw. schließen. Betrachtet man ei­ ne Radialkolbenpumpe mit sich hin- und herbewegendem Kol­ ben, so muss der Kolben schon einige Zeit den Totpunkt des Kolbenweges überfahren haben, bevor die Druckverhältnisse sich in der Pumpenkammer umkehren und ein entsprechender die Ventile öffnender bzw. schließender Druck neu aufgebaut ist. Als Folge daraus resultiert, dass die Pumpe bei tiefen Temperaturen unter Umständen anfangs nur eine sehr geringe Förderleistung hat, die ein schnelles Regelverhalten insbe­ sondere bei ASR oder ESP behindert, da in diesen Fällen die Pumpe selbsttätig anlaufen muss und die Bremsbetätigung nicht durch die Betätigung der Bremsen über das Bremspedal durch den Fahrer unterstützt wird.Here is the available energy for maintenance the pump is severely limited. The pump should continue dimensions as small as possible and a small weight ha ben. It is therefore endeavored to design the pump in such a way that they are very effective under normal operating conditions tiv works and the smallest possible dimensions at ge low weight. With the usual pumps is a Inlet valve and an outlet valve provided in the Are usually designed as check valves. This means, that the valves depending on the on the valve body opened or closed depending on the pressure conditions are. There is a transition area in which the Pressure difference on the valve body is so large that that The valve begins to open or the valve body moves in Closing direction moves. Especially at low temperatures are the necessary pressure differences to move the Valve body considerably, so that the pump is already larger Must have applied suction or pressure forces before the Open or close the valve body. If you look at an egg ne radial piston pump with reciprocating piston the piston must have been dead center of the Have passed the piston travel before the pressure conditions reverse in the pump chamber and a corresponding one the valve opening or closing pressure rebuilt is. As a result, the pump is at low Temperatures may initially be very low  Has delivery capacity, which a quick control behavior in particular especially with ASR or ESP, because in these cases the Pump must start automatically and brake actuation not by operating the brakes on the brake pedal is supported by the driver.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Pumpe vorzuschla­ gen, die unabhängig von dem Zustand der zu fördernden Flüs­ sigkeit bzw. der Umgebungstemperatur sehr schnell ihre Ven­ tile betätigt und damit den Wirkungsgrad der Pumpe, insbe­ sondere bei niedrigen Temperaturen erheblich verbessert.The object of the invention is therefore to propose a pump conditions regardless of the state of the rivers to be extracted liquid or the ambient temperature very quickly Tile actuated and thus the efficiency of the pump, esp Especially significantly improved at low temperatures.

Die vorliegende Erfindung geht daher aus von einer Pumpe der sich aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ergebenden Gattung. Die Aufgabe wird durch die in dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs aufgeführte Merkmalskombination ge­ löst. Die Erfindung besteht im Prinzip also darin, die Ven­ tile der Pumpe nicht passiv aufgrund der am Ventilkörper auftretenden Druckunterschiede zu betätigen, sondern aktiv mit Hilfe elektrischer Kräfte anzusteuern. Damit wird die Betätigung der Ventile von den an diesen anliegenden Druck­ unterschieden weitgehend unabhängig. Vielmehr kann die Stellung der Ventile in Abhängigkeit von vorgebbaren Para­ metern eingestellt werden.The present invention is therefore based on a pump deriving from the preamble of claim 1 Genus. The task is identified by the in the Part of the main claim listed combination of features ge solves. In principle, the invention consists in the Ven Tile the pump is not passive due to the on the valve body pressure differences occurring, but active to control with the help of electrical forces. With that the Actuation of the valves by the pressure applied to them distinguished largely independently. Rather, the Position of the valves depending on the definable para meters can be set.

Bei einer derartigen Einstellung bedient man sich in vor­ teilhafter Weiterbildung der Erfindung der Merkmalskombina­ tion nach Anspruch 2. Als Parameter wird dabei bevorzugt die Druckänderung pro Zeit in dem Pumpenzylinder verwendet. Es können aber auch andere Parameter innerhalb oder außer­ halb des Pumpenzylinders gemessen und die Ventilansteuerung von dem Messergebnis abhängig gemacht werden. Denkbar ist beispielsweise der Druck in der Pumpenkammer, der Wende­ punkt der Druckänderung über die Zeit gesehen oder ähnliche Größen. Ein Auslösekriterium zum Öffnen des Einlassventils kann beispielsweise auch der Druckzusammenbruch innerhalb der Pumpenkammer einer Radialkolbenpumpe sein. Die vorange­ gangenen Merkmalskombinationen sind im übrigen auch insbe­ sondere für Pumpen mit großen Druckschwankungen innerhalb der Pumpenkammer wie beispielsweise Radialkolbenpumpen be­ sonders geeignet.With such a setting you use in front partial development of the invention of the combination of features tion according to claim 2. The preferred parameter is the pressure change per time used in the pump cylinder. However, other parameters can also be inside or outside measured half of the pump cylinder and the valve control be made dependent on the measurement result. Is conceivable for example the pressure in the pump chamber, the turn  point of pressure change seen over time or the like Sizes. A trigger criterion for opening the intake valve can, for example, the pressure collapse within the pump chamber of a radial piston pump. The previous one Combined features are also in particular especially for pumps with large pressure fluctuations within the pump chamber such as radial piston pumps particularly suitable.

Als Ventile für den Auslass und insbesondere auch den Ein­ lass der Pumpe haben sich besonders elektromagnetisch betä­ tigte Ventile aufgrund ihrer schnellen Reaktionszeit gemäß der Merkmalskombination nach Anspruch 2 bewährt. Die An­ steuerung kann aber auch durch eine geeignete andere Kraft, beispielsweise hydraulisch oder mechanisch erfolgen. Mit Hilfe der Erfindung ist auch die Merkmalskombination nach Anspruch 3 effektiv einsetzbar. Dabei wird innerhalb der Steuereinrichtung ein Kennlinienfeld verankert und es wird aufgrund der durch die Sensoreinrichtung gemessenen Werte der entsprechende Schaltzeitpunkt in der Tabelle bzw. dem Kennlinienfeld abgelesen. Dieses Kennlinienfeld kann sowohl die Öffnungszeit als auch die Schließzeit der Auslassventi­ le insbesondere aber auch der Einlassventile festlegen, so dass die Ventile in optimaler Weise zur Verbesserung der Effektivität der Pumpe ansteuerbar sind.As valves for the outlet and in particular also for the on let the pump be particularly electromagnetic valves due to their fast response time the combination of features according to claim 2 proven. The An control can also be done by a suitable other force, for example hydraulically or mechanically. With The combination of features according to the invention is also according to Claim 3 can be used effectively. Thereby within the Control device anchored a map and it will based on the values measured by the sensor device the corresponding switching time in the table or Characteristic field read off. This characteristic field can both the opening and closing times of the exhaust valves le in particular also determine the inlet valves, so that the valves optimally improve the Effectiveness of the pump can be controlled.

Als Ventile insbesondere des Einlassventils haben sich ins­ besondere Ventile gemäß der Merkmalskombination nach An­ spruch 4 bewährt. Dabei muss man bestrebt sein, dass die Verzögerungszeiten insbesondere der Einlassventile so kurz wie möglich sind. As valves, in particular of the intake valve, ins special valves according to the combination of features according to An Proof 4 proven. One must strive to ensure that the Delay times, especially of the intake valves, are so short as possible.  

Die erfindungsgemäße Pumpe ist insbesondere auch hinsicht­ lich der Merkmalskombination nach Anspruch 5 besonders vor­ teilhaft einsetzbar. Da die Öffnung der Einlass- bzw. Aus­ lassventile nicht mehr von den Druckverhältnissen an den Ventilen selbst sondern von elektrischen Ansteuersignalen abhängig ist, lässt sich hierdurch die Pumpe auch leicht entlüften oder auch entleeren, indem man ein bzw. beide Ventile gleichzeitig offen hält.The pump according to the invention is also particularly relevant Lich the combination of features according to claim 5 especially before partially applicable. Because the opening of the inlet or off Let valves no longer depend on the pressure conditions at the Valves themselves but from electrical control signals is dependent, the pump can also be easily bleed or drain by using one or both Keeps valves open at the same time.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an­ hand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigtAn embodiment of the invention is described below hand of the drawing explained. It shows

Fig. 1 in symbolischer Darstellung die mit dem erfin­ dungsgemäßen Ventil versehene Radialkolbenpumpe. Fig. 1 in a symbolic representation of the radial piston pump provided with the valve according to the invention.

Fig. 2 eine veränderte Ausführungsform des Ventils in Fig. 1 und Fig. 2 shows a modified embodiment of the valve in Fig. 1 and

Fig. 3 weitere Einzelheiten der Ausführungsform der Pum­ pe nach Fig. 1. Fig. 3 further details of the embodiment of the impeller pump of FIG. 1.

In Fig. 1 ist ein Pumpenkolben 2 einer erfindungsgemäßen Pumpe symbolisch dargestellt, der innerhalb eines Zylinder­ raums 3 durch einen Kurbelantrieb 4 hin- und herbewegt wird. Der Kurbelantrieb kann auch durch einen Exzenter er­ setzt sein, wobei die Exzenterwelle bzw. der Kurbelantrieb mit einer Drehgeschwindigkeit u umlaufen. Der Pumpenkolben 2 ist in üblicher Weise mit einer Kolbendichtung 5 und ei­ nem Stützring 6 versehen, die die Kolbenfläche gegenüber der Mantelfläche 7 des Pumpenzylinders 3 abdichtet. Symbo­ lisch sind ein Einlassventil 8 und ein Auslassventil 9 dar­ gestellt, die nachfolgend vielfach auch als Saugventil 8 und Druckventil 9 bezeichnet werden. Das Einlassventil ist in Fig. 1 ein SG-Ventil, welches durch eine nicht darge­ stellte Steuerung elektrisch angesteuert wird. Das Auslass­ ventil ist ein übliches Druckventil, kann aber ebenfalls wie weiter oben schon erläutert, elektromechanisch ange­ steuert werden.In Fig. 1, a pump piston 2 of a pump according to the invention is symbolically shown, which is moved back and forth within a cylinder space 3 by a crank drive 4 . The crank drive can also be set by an eccentric, the eccentric shaft or the crank drive rotating at a rotational speed u. The pump piston 2 is provided in the usual way with a piston seal 5 and egg NEM support ring 6 , which seals the piston surface against the outer surface 7 of the pump cylinder 3 . Symbolically, an inlet valve 8 and an outlet valve 9 are provided, which are often referred to below as suction valve 8 and pressure valve 9 . The inlet valve is an SG valve in FIG. 1, which is electrically controlled by a controller (not shown). The outlet valve is a conventional pressure valve, but can also be controlled electromechanically, as already explained above.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, kann das Einlassventil aber auch als SO-Ventil ausgestaltet sein. Eine symbolisch dar­ gestellte Sensoreinrichtung 10 misst die Druckänderung pro zeiteinheit, also die Ableitung des Drucks nach der Zeit, wie durch eine Wirkverbindung 11 angedeutet ist. Von der Sensoreinrichtung 10 kann dann ein Kennlinienfeld angesteu­ ert werden, welches in Abhängigkeit von dem gemessenen und in das Feld eingegebenen Wert die Öffnungs- bzw. Schließ­ zeiten des Saugventils bestimmt und es dementsprechend elektromechanisch ansteuert. Entsprechendes kann aber auch für das Auslassventil 9 gelten, welches in Fig. 1 als ein­ faches Druckventil dargestellt ist.As can be seen from FIG. 2, the inlet valve can also be designed as an SO valve. A sensor device 10 , represented symbolically, measures the change in pressure per unit of time, that is, the derivation of the pressure over time, as indicated by an active connection 11 . A characteristic curve field can then be actuated by the sensor device 10 , which determines the opening and closing times of the suction valve as a function of the measured value and entered into the field and accordingly controls it electromechanically. The same can also apply to the outlet valve 9 , which is shown in FIG. 1 as a multiple pressure valve.

In Fig. 3 ist eine mögliche Ausführungsform nach Fig. 1 mehr ins Einzelne gehend dargestellt. Der Kurbelantrieb 4 (Fig. 1) ist durch einen gebräuchlichen Exzenterantrieb 12 ersetzt, wobei das Zurückholen des Pumpenkolbens 2 mittels eines Rückholarms 13 geschieht. Das Pumpengehäuse 14 ist mit einem Anschlussstutzen 15 versehen, der eine Eins lassöffnung 16 und eine Auslassöffnung 30 besitzt, wobei die Auslassöffnung 17 zum in Fig. 3 nicht dargestellten Druckventil (Fig. 1) führt. FIG. 3 shows a possible embodiment according to FIG. 1 in more detail. The crank drive 4 ( FIG. 1) is replaced by a conventional eccentric drive 12 , with the return of the pump piston 2 taking place by means of a return arm 13 . The pump housing 14 is provided with a connecting piece 15 which has an inlet opening 16 and an outlet opening 30 , the outlet opening 17 leading to the pressure valve (not shown in FIG. 3) ( FIG. 1).

Fig. 3 zeigt nun eine mögliche Ausgestaltung des Einlass­ ventils, welche den Druckmittelzufluss zum Pumpenraum 3 steuert. Der Pumpenraum 3 wird abgeschlossen durch einen ringförmigen Ventilsitz 17, an den die Ventildichtung 18 eines Ventilkörpers 19 mittels der Vorspannkraft einer Fe­ der 20 anlegbar ist. Die Feder 20 stützt sich an dem Ven­ tilkörper 19 über einen geeigneten Vorsprung 21, beispiels­ weise einen Klemmring am Ventilkörper 19 ab und zieht damit den Ventilkörper 19 mit seiner Ventildichtung 18 im strom­ losen Zustand gegen den Ventilsitz 17. Die Einlassöffnung 16 ist somit im stromlosen Zustand gegenüber dem Pumpenraum 3 verschlossen. Soll nun das Einlassventil geöffnet werden, so wird ein Strom bzw. eine Spannung an eine Magnetspule 22 angelegt, die über einen Magneten 23 den Ventilkörper 19 in Fig. 3 nach rechts verschiebt und damit das Einlassventil elektromechanisch öffnet. Damit entsteht im Bereich der Ventildichtung 18 ein Verbindungskanal zwischen der Ein­ lassöffnung 16 und dem Pumpenraum 3, so dass ohne den sonst üblichen Saugdruck dieser Pumpenraum 3 mit dem Einlasskanal weitgehend verlustfrei verbunden ist. Soll die Ventildich­ tung 18 wieder schließen, so wird die Spannung bzw. der Strom an der Magnetspule beendet, so dass durch die Kraft der Feder 20 das Einlassventil wieder schließt. Fig. 3 shows a possible embodiment of the inlet valve which controls the pressure medium flow to the pump chamber 3 . The pump chamber 3 is closed by an annular valve seat 17 , to which the valve seal 18 of a valve body 19 can be applied by means of the pretensioning force of an Fe 20 . The spring 20 is supported on the Ven valve body 19 via a suitable projection 21 , for example, a clamping ring on the valve body 19 and thus pulls the valve body 19 with its valve seal 18 in the currentless state against the valve seat 17th The inlet opening 16 is thus closed off from the pump chamber 3 in the de-energized state. If the inlet valve is now to be opened, a current or a voltage is applied to a magnet coil 22 which, via a magnet 23, shifts the valve body 19 to the right in FIG. 3 and thus opens the inlet valve electromechanically. This creates a connection channel between the inlet opening 16 and the pump chamber 3 in the area of the valve seal 18 , so that this pump chamber 3 is largely connected to the inlet channel without loss without the usual suction pressure. If the valve sealing device 18 is to close again, the voltage or the current at the solenoid coil is ended, so that the inlet valve closes again due to the force of the spring 20 .

Claims (5)

1. Mit zumindest einem Ventil, vorzugsweise Einlassventil versehene Pumpe zur Förderung von Flüssigkeit, insbe­ sondere für geregelte Bremsanlagen in Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil vorzugsweise Einlassventil, (17 bis 20) eine Sensoreinrichtung (10) besitzt, welche zumindest eine von dem Druck in dem Pumpenzylinder (3) abhängige Größe insbesondere die Druckänderung pro Zeiteinheit (dp/dt)bestimmt und in Abhängigkeit von der gemessenen Größe den Schaltzeit­ punkt des Ventils insbesondere des Einlass- und/oder Auslassventils (17 bis 20 bzw. 9) bestimmt.1. With at least one valve, preferably an inlet valve, a pump for conveying liquid, in particular for regulated brake systems in motor vehicles, characterized in that the valve, preferably an inlet valve ( 17 to 20 ), has a sensor device ( 10 ) which has at least one of them Pressure in the pump cylinder ( 3 ) dependent size determines in particular the pressure change per unit time (dp / dt) and determines the switching point of the valve, in particular the intake and / or exhaust valve ( 17 to 20 or 9 ) depending on the measured size. 2. Pumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass das Ventil (17 bis 20, Fig. 3) elektromagnetisch betätigt wird.2. Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the valve (17 to 20, Fig. 3) is actuated electromagnetically. 3. Pumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass in der Sensoreinrichtung (10) eine oder mehrere Tabellen bzw. Kennlinienfelder hinterlegt sind, deren Ergebniswerte von den eingege­ benen im Pumpenraum gemessenen Messwerten abhängen, wobei unter Verwendung der Ergebniswerte die Öffnungs- und/oder Schließzeiten des Ein- und/oder Auslassven­ tils bestimmt werden.3. Pump according to one of the preceding claims, characterized in that one or more tables or characteristic curve fields are stored in the sensor device ( 10 ), the result values of which depend on the measured values entered in the pump chamber, the opening values being used using the result values. and / or closing times of the inlet and / or outlet valve can be determined. 4. Pumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass das Ventil oder die Ventile Reaktionszeiten (8, 9) für die Signalerfassung, Aus­ wertung und das Schließen bzw. Öffnen des Ventils be­ sitzen, welche insgesamt kleiner als 2 ms ist. 4. Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the valve or the valves response times ( 8 , 9 ) for the signal detection, evaluation and the closing or opening of the valve be sitting, which is less than 2 ms in total. 5. Pumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass zum Entlüften der Pumpe und/oder eines an die Pumpe angeschlossenen Hydraulik­ kreises das Einlass- und ggf. das Auslassventil elek­ trisch offen gehalten sind.5. Pump according to one of the preceding claims, there characterized by that for venting the pump and / or a hydraulic system connected to the pump circuit the inlet and, if applicable, the outlet valve elec are kept open.