DE4041800A1

DE4041800A1 - Pumpeneinrichtung

Info

Publication number: DE4041800A1
Application number: DE19904041800
Authority: DE
Inventors: Josef Lauer
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1990-12-24
Filing date: 1990-12-24
Publication date: 1992-06-25
Anticipated expiration: 2010-12-25
Also published as: DE4041800C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpeneinrichtung mit minde stens einem Paar Förderkolben, die je einer Arbeitskammer zugeordnet sind und jeweils wechselsinnig Saug- bzw. Druck hübe ausführen. Ferner betrifft die Erfindung die Verwen dung einer solchen Pumpeneinrichtung in einer blockierge schützten Bremsanlage für Kraftfahrzeuge.

Eine derartige Pumpe ist beispielsweise aus der DE-OS 39 15 781 bekannt, wobei eine Exzenterwelle neben einer Einzylin derpumpe eine Sechszylinderpumpe antreibt. Jede der sechs Zylinderanordnungen fördert Druckmittel vom Ansaugraum über die Arbeitskammern und ein Druckventil in eine gemeinsame Ringleitung und von dort in einen Tilgertopf, welcher mit dem Druckmittelauslaß in Verbindung steht. Zur Regelung des Volumenstroms für ein von der Pumpe separiertes Hydraulik- System werden meist Stromregelventile eingesetzt, die der Pumpe nachgeschaltet sind. Dabei entstehen erhebliche Drosselverluste, welche sich ebenso nachteilig auf die Wirtschaftlichkeit des Pumpensystems auswirken wie die hohe Antriebsleistung, welche die Pumpe auch dann verbraucht, wenn kein Druckmittel im System benötigt wird, da die Pumpe stets eine Druckdifferenz am Auslaßventil überwinden muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine regel bare Pumpeneinrichtung der angegebenen Art zu schaffen, welche besonders energiesparend zu betreiben ist und sich durch einen geringen baulichen Aufwand auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein schaltbares Ventil vorgesehen ist, durch welches die Arbeitskammern eines Förderkolbenpaares miteinander ver bindbar sind.

Durch die schaltbare, direkte Verbindung zwischen zwei gegensinnig arbeitenden Arbeitskammern wird bei offener Verbindung kein Druckmittel gefördert und praktisch keine nennenswerte Leistung verbraucht, während bei geschlossener Verbindung die volle Fördermenge zur Verfügung steht. Durch Ansteuern des Ventils läßt sich auf besonders einfache Weise die Fördermenge regeln. Sie wird durch den Zeitquer schnitt 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 erwünschten Förderstrom puls-pau sen- oder puls-frequenzmoduliert ist.

Eine Ausführungsform der Erfindung, welche sich ohne beson ders aufwendige Umbauten an einer Standardpumpenanlage her stellen läßt, sieht vor, daß jeder Arbeitskammer auslaßsei tig ein als Rückschlagventil ausgebildetes Druckventil zugeordnet ist und daß die schaltbare Verbindung jeweils zwischen der Arbeitskammer und dem entsprechenden Druckven til angeschlossen ist.

Eine weitere Ausführungsform, welche sich ebenfalls sehr leicht in eine bestehende Pumpeneinrichtung integrieren läßt, sieht vor, daß jeder Arbeitskammer auslaßseitig ein Druckventil zugeordnet ist, welches als entsperrbares Rück schlagventil ausgebildet ist, und daß die beiden Druckmit telauslässe hinter den Druckventilen zu einem Druckanschluß zusammengefaßt sind. Dabei ist es von Vorteil, wenn im Druckanschluß ein Rückschlagventil vorgesehen ist, das die Durchströmung in Richtung auf die Pumpe sperrt.

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.

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.

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.

Besonders günstig für die Sicherheit des Bremssystems ist es, wenn die schaltbaren Ventilmittel von einer elektroni schen Steuereinrichtung betätigt werden, und sich in strom losem 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 Ventilmittel ist ein als Sperrventil ausge bildetes 2/2-Wege-Ventil, wie es ohnehin zur Druck modulation in Antiblockiersystemen eingesetzt wird, beson ders geeignet.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Aus führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Pumpen einrichtung,

Fig. 2 einen Schaltplan einer Anordnung der Pumpenein richtung in einem blockiergeschützten Bremssystem und

Fig. 3 einen Schaltplan einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Pumpeneinrichtung, welche im wesentlichen der Ausführung gemäß Fig. 1 ent spricht. Allerdings sind bei der Ausführung gemäß Fig. 3 die Druckventile 11 als entsperrbare Rückschlagventile aus gebildet und es ist im Druckanschluß 12 ein Rückschlagven til 30 vorgesehen, welches ein Durchströmen in Richtung der Pumpe verhindert. Die entsperrbaren Rückschlagventile sind mit einer Betätigungseinrichtung 31 gekoppelt, die im stromlosen Zustand die Rückschlagventile 11 in Offenstel lung hält. Eine Druckmittelförderung über das Rückschlag ventil 30 im Druckanschluß 12 kann daher auch erst erfol gen, wenn die Betätigungeinrichtung 31 strombeaufschlagt ist. Die Funktion der Pumpeneinrichtung und des Brems systems, die in Fig. 3 nur auszugsweise dargestellt ist, erfolgt entsprechend der Beschreibung zu den Fig. 1 und 2.

Bezugszeichenliste:

1 Pumpengehäuse
2 Antriebswelle
3 Kolben
3a Kolben
4 Kolben
4a Kolben
5 Arbeitskammer
6 Arbeitskammer
7 Einlaßleitung
8 Saugventil
9 Druckmitteleinlaß
10 Auslaßleitung
11 Druckventil
12 Druckgasanschluß
13 Verbindung
14 Sperrventil
15 exzentrischer Abschnitt
16 exzentrischer Abschnitt
20 Tandemhauptzylinder
21 Bremsleitung
22 Bremsleitung
12 Radbremszylinder
24 Radbremszylinder
25 Elektromotor
26 Pumpeneinrichtung
27 Sperrventil
28 Sperrventil
30 Rückschlagventil
31 Betätigungseinrichtung

Claims

1. Pumpeneinrichtung mit mindestens einem Paar Förderkol ben, die jeweils einer Arbeitskammer zugeordnet sind und jeweils wechselsinnig Saug- bzw. Druckhübe ausfüh ren, dadurch gekennzeichnet, daß ein schaltbares Ventil (14, 11, 31) vorgesehen ist, durch das die Arbeitskam mern (5, 6) eines Federkolbenpaares (3, 4) miteinander verbindbar sind.

2. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß jeder Arbeitskammer (5, 6) auslaßsei tig ein als Rückschlagventil ausgebildetes Druckventil (11) zugeordnet ist und daß die schaltbare Verbindung (13) jeweils zwischen der Arbeitskammer (5, 6) und dem entsprechenden Druckventil (11) angeschlossen ist.

3. Pumpeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das schaltbare Ventil mittel als 2/2-Wegeventil (14) ausgebildet ist.

4. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß jeder Arbeitskammer (5, 6) auslaßseitig ein Druckventil (11) zugeordnet ist, welches als entsperr bares Rückschlagventil ausgebildet ist und daß die bei den Auslaßleitungen (10) hinter den Druckventilen (11) zu einem Druckanschluß (12) zusammengefaßt sind.

5. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß im Druckanschluß (12) ein Rückschlagventil (30) vorgesehen ist, das die Durchströmung in Richtung auf die Pumpe sperrt.

6. Pumpeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Radialkolben pumpe ausgebildet ist.

7. Pumpeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, gekennzeichnet durch ihre Verwendung in einer blockiergeschützten Bremsanlage für Kraftfahrzeuge.

8. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß mittels der Pumpeneinrichtung (26) die Rück förderung von Bremsflüssigkeit aus mindestens einem Radbremszylinder (23, 24) erfolgt.

9. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltbaren Ventilmittel (14, 11, 31) von einer elektronischen Steuereinrichtung betätigt werden und sich im stromlosen Zustand in Offenstellung befinden.