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DE19745279A1 - Pressure medium feed unit for hydraulic systems - Google Patents

Pressure medium feed unit for hydraulic systems

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Publication number
DE19745279A1
DE19745279A1 DE1997145279 DE19745279A DE19745279A1 DE 19745279 A1 DE19745279 A1 DE 19745279A1 DE 1997145279 DE1997145279 DE 1997145279 DE 19745279 A DE19745279 A DE 19745279A DE 19745279 A1 DE19745279 A1 DE 19745279A1
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DE
Germany
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pump
unit
piston
linear motor
housing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE1997145279
Other languages
German (de)
Inventor
Robert Mutschler
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Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
ITT Manufacturing Enterprises LLC
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Publication date
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Priority to PCT/EP1998/006529 priority patent/WO1999019624A1/en
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/03—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
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    • F04B17/042—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids the solenoid motor being separated from the fluid flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60T8/4018—Pump units characterised by their drive mechanisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60T8/4031—Pump units characterised by their construction or mounting

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Abstract

The unit has a linear motor (3) as a drive, and an axial piston pump (2), which forms the stator (3b) of the linear motor. The pump has a housing (2a) with permanent magnets (4) fastened to its outer contour parallel to the main housing axis (2h). The housing contains one pump cylinder (2b) positioned in direction of that axis, or several cylinders centrically around the axis. The cylinders contain pistons (2c), which are sealed relative to the cylinder bores (2d) via seals (5).

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.The invention relates to a unit for promoting pressure average in hydraulic systems consisting of an axial piston pump with drive and drive control to generate a low pulsation and variable pressure with the characteristics of The preamble of claim 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.To generate a continuous low pulsation pressure Construction by pumps, motor pump arrangements are known, wherein the motor driving the pump with the pump over a curve disc gear is coupled. The shape of the cam Gearbox specifies the piston stroke of the pump and controls thus the pressure build-up. The disadvantages of this motor pump arrangement on the one hand, results from their constructive structure and secondly, how they work. By cornering disc gearbox inevitably increases that for motor pumps required number of assemblies and components. The The need for an increased number of components creates a Axial piston motor unit with a relatively large volume and heavy weight and more expensive the whole arrangement in un desired way. A desired flexible one Pressure is built up by specifying the fixed disc geometry trie impaired. A changeable build-up of pressure resulting from changing print requests is not here possible.

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.Other pump types, electromagnetic piston pumps, so-called vibrations piston pumps are also used to generate pulsation poor and variable pressure build-up known. This type of pump consists of a free-floating piston in the delivery channel the pump is inserted and by means of an electromagnet, which around the  Delivery channel is grouped to be moved. This electromagnet Pumps are used to convey compressible media and never printing area used for incompressible media. For the Application in the high pressure area, such as in electro African brake systems for motor vehicles are needed these pumps are accordingly unsuitable.

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.The object of the invention is therefore an axial piston pump unit for generating a continuous pulsation-free and variable pressure build-up for all pressure ranges from low to high pressure from weight-saving, inexpensive and cost-effective to develop means that are inexpensive to manufacture.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche gelöst.This object is achieved by the characterizing Features of the claims solved.

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.For this purpose an axial piston pump unit is used which shows how a linear motor works with an axi piston pump combined in one component. The linear movement the motor rotor of the linear motor is here directly on the Transfer the pistons of the axial piston pump unit. The piston stroke, which is proportional to the pressure build-up, is therefore pro controlled proportionally to the linear movement of the motor rotor. The freely programmable electronic control of the linear motor is thus able to provide a low pulsation continuous and variable pressure build-up through the axial piston pump unit to control.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im nachfol­ genden anhand der Beschreibung eines konstruktiven Aus­ führungsbeispiels und des Aufbaus des Steuerungsablaufes dar­ gestellt. Further features and advantages of the invention are in the following based on the description of a constructive Aus example and the structure of the control process posed.  

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Querschnitt durch das Axialkolbenpumpenaggregat Fig. 1 shows a cross section through the axial piston pump unit

Fig. 2 Regelkreis des Steuerungsablaufs des Axialkolbenpumpen­ aggregats anhand einer adaptiven Servoregelung. Fig. 2 control loop of the control sequence of the axial piston pump unit using an adaptive servo control.

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. In Fig. 1, the unit for conveying pressure medium in hydraulic systems 1 is shown. The unit 1 is formed from an axial piston pump 2 and the rotor 3 a of a linear motor 3 ge. The axial piston pump 2 serves as a stand 3 b for the linear motor 3 and assembles with a rotor 3a of the linear motor 3. The axial piston pump 2 is constructed from the pump housing 2 a, the pump cylinder 2 b and the pump piston 2 c. The pump piston 2 c is guided in the pump cylinder bore 2 d of the pump cylinder 2 b and sealed against the cylinder bore 2 d by means of a sealing element 5 . Furthermore, the pump piston 2 c is supported by means of a spring 6 , which serves as a return spring for the suction pump stroke of the pump, against the pump housing 2 a. On the circumference of the pump housing 2 a permanent magnets 4 are arranged, which generate the stan dermagnetfeld of the linear motor 3 . On the Zylin derbohrung 2 d opposite side of the pump housing 2 a are two threaded holes 9 for connecting to hydraulic lines gene z. B. arranged a brake system. The connection of the elements threaded hole 9 and the suction valve 8 by means of a in the pump cylinder 2 b of the pump 2 ending suction line, the suction side of the pump forms. The pressure side is formed from the second Ge threaded connection bore 9 and the pressure valve 7 , which are connected to the pump cylinder 2 b by means of a pressure line.

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.The rotor 3 a of the linear motor 3 is composed of coil windings 10 and a driver bracket 11 together. The driver bracket 11 designed as a bridge connects the coil windings 10 of the linear motor rotor 3 a and lies on the crowned end of the pump piston 2 g. Due to the spherical shape of the pump piston end 2 g, a lateral force-free, axial force transmission from linear motor rotor 3 a to the pump piston 2 c is ensured. The rotor 3 a of the linear motor unit 3 is guided relative to the stator 3 b of the linear motor 3 by means of bearing elements 12 fastened to the circumference of the stator 3 b. Both slide bearings and roller bearings can be used as bearing elements 12 .

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.When the winding coils 10 of the linear motor rotor 3 a wired with electricity, the rotor 3 moves axially parallel to a stator of the linear motor 3, and the movement is transmitted by means of the c Mitnehmerbrücke 11 on the pump piston. 2 An oscillating movement is ensured once by the power transmission of the rotor 3 a to the pump piston 2 c and once by a return spring 6 , which causes the pump piston 2 c to be reset. The speed of the piston pump movement and the piston pump stroke is controlled by means of an adaptive servo control.

Das komplette Aggregat zur Förderung von Druckmitteln 1 wird in ein Gehäuse 13 aufgenommen.The complete unit for conveying pressure medium 1 is accommodated in a housing 13 .

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. Fig. 2 shows a circuit diagram of the control circuit 14 , which controls the stroke of the pump piston 2 c. The control is designed as an adaptive servo control. The pressure of the mass flow by means of a pressure sensor (not shown) is recorded as the variable to be controlled, that is to say the output variable of the controller.

Entsprechend des Ergebnisses wird die Eingangsgröße, der Kol­ benhub, variiert, solange bis der gewünschte Wert für den Aus­ gangsdruck, eingeregelt ist. According to the result, the input variable, the col benhub, varies until the desired value for the off gear pressure, is regulated.  

BezugszeichenlisteReference list

11

Aggregat zur Förderung von Druckmitteln in Hydrauliksystemen
Unit for pumping pressure medium in hydraulic systems

22nd

Axialkolbenpumpe
Axial piston pump

22nd

a Pumpengehäuse
a Pump housing

22nd

b Pumpenzylinder
b Pump cylinder

22nd

c Pumpenkolben
c Pump piston

22nd

d Pumpenzylinderbohrung
d pump cylinder bore

22nd

e Außenkontur des Pumpengehäuses
e External contour of the pump housing

22nd

f Bohrungswand
f hole wall

22nd

g balliges Pumpenkolbenende
g crowned pump piston end

22nd

h Hauptachse des Pumpengehäuses
h Main axis of the pump housing

33rd

Linearmotor
Linear motor

33rd

a Läufer der Liniarmotoreinheit
a Rotor of the linear motor unit

33rd

b Ständer der Linearmotoreinheit
b Stand of the linear motor unit

44th

Permanentmagnete des Ständers
Permanent magnets of the stand

55

Dichtelement
Sealing element

66

Rückstellfeder
Return spring

77

Druckventil
Pressure valve

88th

Saugventil
Suction valve

99

Hydraulikanschlüsse
Hydraulic connections

1010th

Spulenwicklung des Läufers
Coil winding of the rotor

1111

Mitnehmerbügel
Carrier bracket

1111

a punktförmige Auflagefläche
a punctiform contact surface

1212th

Lagerelement
Bearing element

1313

Gehäuse
casing

1414

Regelkreis der Axialkolbenpumpensteuerung
Control circuit of the axial piston pump control

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.1. Unit for conveying pressure medium in Hydrauliksyste men ( 1 ), consisting of an axial piston pump ( 2 ), a drive and a drive control, characterized in that the drive is designed as a linear motor ( 3 ) and the axial piston pump ( 2 ) the stator ( 3 b) of the linear motor ( 3 ) forms. 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.2. Unit ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the axial piston pump ( 2 ) has a housing ( 2 a), on its outer contour ( 2 e) parallel to the main axis of the housing ( 2 h) permanent magnets ( 4 ) are arranged. 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.3. Unit ( 1 ) according to claim 2, characterized in that in the pump housing ( 2 a) at least one pump cylinder ( 2 b) in the direction of the main housing axis ( 2 h) or several pump cylinders ( 2 b) centrally around the main housing axis ( 2 h ) are arranged on. 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.4. Unit ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the pump cylinders ( 2 b) receive and guide pump pistons ( 2 c) and that sealing elements ( 5 ), the pump pistons ( 2 c) relative to the cylinder bores ( 2 d) of the pump cylinders ( 2 b) seal. 5. Aggregat (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenkolben (2c) mit einem ballig geformten Pumpen­ kolbenende (2g) ausgestattet sind. 5. Unit ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the pump pistons ( 2 c) are equipped with a crowned pump piston end ( 2 g). 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.6. Unit ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the hydraulic connections ( 9 ), pressure ( 7 ) and Saugventi le ( 8 ) in the housing ( 2 a) of the axial piston pump ( 2 ) are arranged. 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.7. Unit ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the linear motor ( 3 ) has a rotor ( 3 a) which comprises the stator ( 3 b) of the linear motor ( 3 ) centrally and arranged on the stator ( 3 b) Bearing elements ( 12 ) to the stand ( 3 b) is guided. 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.8. Unit ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the rotor ( 3 a) with a driver bracket ( 11 ) is equipped, which spans the stator-spanning space at the upper end of the rotor. 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.9. unit ( 1 ) according to claim 8, characterized in that on the stand ( 3 b) facing side of the take-up bracket ( 11 ) has a punctiform bearing surface ( 11 a) is formed. 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.10. Unit ( 1 ) according to claim 5 to 9, characterized in that the punctiform surface ( 11 a) of the driver bracket ( 11 ) on the spherical support ( 2 g) of the pump piston ( 2 c) rests and thus the movement of the linear motor rotor ( 3 a) transfers to the pump piston ( 2 c). 11. Aggregat (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückstellfeder (6) den Pumpenkolben (2c) nach einem Hub zurückstellt. 11. Unit ( 1 ) according to claim 10, characterized in that a return spring ( 6 ) resets the pump piston ( 2 c) after a stroke. 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.12. Unit ( 1 ) according to claim 2, characterized in that an electronic control adjusts the piston stroke of the axial piston pump unit ( 2 ) to the desired output pressure of the pump ( 2 ).
DE1997145279 1997-10-15 1997-10-15 Pressure medium feed unit for hydraulic systems Withdrawn DE19745279A1 (en)

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