CN100485191C - 具有改善的压力形成动力性的活塞泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于输送液压流体的活塞泵，包括一个可来回运动的活塞(3)以用于在压力室(7)中形成压力以及至少一个具有一个弹簧密封件(5)的阀(4)，其中该弹簧密封件(5)具有一个密封区(5a)和一个弹簧区(5b)，以用于释放和关闭通孔(6a)。

Description

具有改善的压力形成动力性的活塞泵
技术领域
本发明涉及一种用于输送液压流体的具有改善的压力形成动力性的活塞泵。
背景技术
在现有技术中公开了活塞泵的不同设计方案。作为用于汽车制动设备的活塞泵通常使用径向活塞泵，其中至少一个活塞可以借助于一个偏心轮进行来回运动。这种类型的活塞泵通常与电子稳定系统(ESP)或者电液制动设备(EHB)联合使用。原则上这些已知的活塞泵具有一个布置在入口阀和出口阀之间的压力室，在该压力室中通过活塞的运动形成压力。为了实现尽可能紧凑的结构，已知这种活塞泵，其中液压流体通过设置在活塞中的孔导向压力室。在此输入阀设置在压力室中的活塞的压力室侧的端部上。在此必须为入口阀的复位弹簧在压力室中设置一个笼形的支架。另外在压力室中为活塞设置一个复位弹簧。由于在压力室中构件数目众多，这种活塞泵的有害空间比较大。另外，这种活塞泵由此仅仅具有受限制的压力形成动力性。另外在这些已知的活塞泵中使用了出口阀，它们包括一个密封座、一个阀门关闭球体、一个用于该球体的弹簧和一个用于该弹簧的保持元件。由此这种已知的活塞泵的阀具有较多的构件，由此产生了一定的装配费用。另外这种已知的活塞泵具有一定的轴向长度。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有改善的压力形成动力性的活塞泵。
按本发明的用于输送液压流体的活塞泵包括一个可在圆筒元件中来回运动的活塞以用于在压力室中形成压力，一个用于控制液压流体流入压力室的入口阀以及一个用于控制液压流体流出压力室的出口阀，入口阀和出口阀在活塞的旁边布置在圆筒元件上并且各具有一个弹簧密封件，其中每个弹簧密封件具有一个密封区和一个弹簧区，以用于释放和关闭圆筒元件的所配属的通孔。
按本发明的用于输送液压流体的活塞泵的优点是，其具有很少的构件数目。由此可以明显降低制造和装配成本。另外，按本发明的活塞泵由于减少了构件数目还具有较小的尺寸，尤其是较小的活塞泵轴向尺寸。根据本发明，这一点由此实现，即活塞泵的至少一个阀包括一个弹簧密封件。该弹簧密封件包括一个弹簧区和一个密封区。换句话说，根据本发明提供了一种一体式的弹簧密封件，其不仅包括阀门关闭件的功能，而且还包括阀门弹簧的功能。由此可以降低活塞泵压力室中的构件数目，从而结构空间降低到最低程度。
弹簧密封件优选由板形元件构成，并且包括一个密封区、一个弹簧区和一个保持区。由此按本发明的活塞泵可以构造得尤其紧凑并且结构小，因为对于阀来说只需要一个与板形元件的厚度相应的位置需求。另外，在弹簧密封件上还整体构造了一个保持区。
特别优选如此构造弹簧密封件的弹簧区，使得其包括至少一个弹簧圈。
另外优选将弹簧密封件的保持区构造成环形。由此一方面可以实现快速和简单地固定弹簧密封件，另一方面环形保持区给予弹簧密封件一定的稳定性。
为了获得改善的密封作用，弹簧密封件优选在阀板中的通孔处进行密封。在此阀板承担了阀座的功能。阀板尤其优选由塑料制成，尤其由PEEK制成。另外优选这种塑料也借助于碳纤维进行加强。
优选将阀以弹簧密封件布置在圆筒元件中，活塞在该圆筒元件中移动。
活塞泵的按本发明的阀是活塞泵的入口阀和/或出口阀。但尤其优选阀是入口阀，并且弹簧密封件设置在活塞泵的压力室中。通过其整体式的结构该弹簧密封件将活塞泵的有害空间保持在最小程度上。另外活塞泵的入口孔可以具有一个非常大的直径，从而通过该入口孔在吸入阶段获得尽可能小的流动阻力。由此泵的效率得到进一步改善。
板形弹簧密封件由此是一种板簧的形式，其布置在阀的通孔上，并且具有一个盘形密封区，该密封区的直径略大于通孔的直径。由此在盘形密封区的边缘处实现了密封。
此外优选用于活塞的复位弹簧按这种方式布置在活塞泵的压力室中，使得复位弹簧支撑在弹簧密封件的保持区上。由此实现了弹簧密封件额外的固定。
尤其优选阀是活塞泵的入口阀，并且如此布置在活塞泵的圆筒元件中，使得入口阀的通流方向与活塞在活塞泵吸入阶段中的运动方向相同。由此在活塞泵的吸入阶段实现了一种尤其有利于流动的走向。由此活塞泵具有一种改善的效率。
此外，活塞泵在活塞的径向上可以以非常小的结构空间实现。这一点由此实现，即活塞泵的阀的弹簧件优选是弹簧环。通过将弹簧件构造成弹簧环，弹簧件除了弹簧功能外还这样布置在活塞泵上，使得无需任何附加的构件用于固定弹簧环，因为弹簧环由于其环形形状可以无需其它构件固定在活塞泵现有的构件上。
优选弹簧环具有一个缝隙。在此可以通过该缝隙的不同构造来调节弹簧环的弹簧力。由此可以针对不同的应用情况来设置弹簧环，其弹簧力可以通过弹簧环中缝隙不同形式的构造来改变。弹簧环中的缝隙在此尤其优选为Z形。缝隙优选在弹簧环的宽度上将弹簧环分开，从而弹簧环在圆周方向上断开。但是也可以在弹簧环中设置多个缝隙，它们在弹簧环的宽度上并不将弹簧环完全分开。
弹簧环优选布置在一个槽中，该槽在活塞泵的圆筒元件中构造。由此可以实现一种尤其紧凑的结构。
为了将阀门关闭件固定在弹簧环上，该弹簧环优选在其内侧具有一个空隙。该空隙优选是一种U形沟槽，或者一种部分球形的空隙，如果该阀门关闭件是一个球体。这实现了球体的自定心。
尤其优选该包括弹簧环的阀是活塞泵的出口阀。
优选将一个通孔如此布置在活塞泵的圆筒元件中，使得活塞的运动方向垂直于通过该通孔的流出方向，其中该通孔可以通过出口阀释放或者关闭。
按本发明的活塞泵尤其优选用于汽车的制动设备中，例如用于控制和调节车轮制动缸中的压力。优选按本发明的活塞泵在此结合制动设备的电子控制系统和调节系统使用，例如ESP、EHB、ASR等。由此一方面可以实现这种制动设备的成本优势，因为按本发明的活塞泵可以尤其成本低廉地进行制造，并且另一方面可以实现活塞泵的效率和改善压力形成动力性，从而可以降低这种制动系统的响应时间。
附图说明
下面根据一种优选的实施例结合附图对本发明进行详细描述。附图示出：
图1示出了根据本发明的一种实施例的活塞泵的示意剖面图；
图2示出了图1中所示活塞泵的示意剖切透视图；
图3示出了图1和2中所示活塞泵的单个构件的透视分解图；
图4示出了根据本发明的实施例的弹簧密封件的示意俯视图；
图5示出了根据本发明的实施例的弹簧环的示意俯视图。
具体实施方式
下面参考图1到5来说明按本发明一种优选的实施例的活塞泵1。
如从图1可以看出，根据本发明优选实施例的活塞泵1包括一个具有圆柱孔2a的圆筒元件2。在圆柱孔2a中设置了一个活塞3，其细节在图3中可以看出。活塞3包括一个活塞销3a以及两个环槽3b和3c，并且借助于一个未示出的偏心轮进行运动。
在圆柱孔2a中设置了一个压力室7，其按照液压方式设置在入口阀4和出口阀9之间。入口阀4主要包括一个弹簧密封件5，其细节在图4中示出。如从图1可以看到，弹簧密封件5是平板形的，并且包括一个盘形的密封区5a、一个弹簧区5b和一个保持区5c。弹簧区5b是一种弹簧圈并且将密封区5a与保持区5c连接在一起。弹簧密封件5设置在阀板6上，并且在阀板6的密封座6b上进行密封。密封座6b在此沿着阀板6中的通孔6a的圆周布置。由此该弹簧密封件5以密封区5a的环形外圆周区域在密封座6b上进行密封。
液压流体通过一个输入管道8和一个连接孔17流向入口阀4，该连接孔具有与阀板6的通孔6a相同的直径(参见图1)。阀板6在此由塑料材料、尤其是PEEK制成。
如图1所示，出口阀9包括一个弹簧环10和一个球体11。该球体11在一个密封座12上进行密封，该密封座在圆筒元件2中构成。出口阀9设置在出口孔18上，并且将活塞泵的压力室7相对于未示出的压力管道进行密封。在压力室7中还设置了一个复位弹簧13，用于在活塞3到达其上死点后将其重新拉回其初始位置。如在图1中所示，该复位弹簧13支撑在弹簧密封件5的保持区5c上。由此将弹簧密封件5附加地固定在圆柱孔2a中。需要注意的是，弹簧密封件5可以以略微的过盈配合安装在圆柱孔2a中，从而弹簧密封件5的装配也非常简单。
通过活塞3的活塞销3a实现了压力室7中尽可能小的有害空间。另外，活塞销3用于复位弹簧13的导向。
在活塞3上还设置了一个密封环14、一个第一导向环15和一个第二导向环16。如从图1和3可以看到，密封环14和第一导向环15设置于在活塞3中构成的槽3b中，并且第二导向环16设置于在活塞3中构成的槽3c中。密封环14在此将活塞泵的压力室7相对于偏心轮室进行密封。通过活塞3借助于第一和第二导向环15和16在圆柱孔2a中的导向，可以实现活塞非常刚性的导向。
两个导向环15和16相互间具有较大的间距，从而实际上避免了活塞的翻转运动。由此活塞3的导向非常不敏感，尤其是对作用在活塞3上的侧向力非常不敏感，该侧向力可以由偏心轮驱动机构传递到活塞上。
如还可以从图1中看到，在活塞环10的内圆周上构造了一个空隙10a，用于部分地容纳球体11。该空隙10a在此具有U形截面。还可以从图1中看到，弹簧环10设置在一个槽2b中，该槽在圆筒元件2的外圆周上构造。弹簧环10构造成封闭的环，并且具有一个缝隙19，用于为出口阀的打开过程提供一定的弹性。缝隙19优选构造成Z形，并且优选在弹簧环10上与球体11的位置相对置地构造(参见图5)。需要指出，缝隙的形状可以任意选择，并且通过缝隙的形状尤其可以影响弹簧环10的打开力。弹簧环10的缝隙在此一方面可以仅仅部分地延伸到弹簧环10中，或者完全将弹簧环10分开，从而该弹簧环可以在缝隙处扩开。也可以在弹簧环上设置多个缝隙，这些缝隙不完全将弹簧环10分开。
在此按本发明的活塞泵1的功能如下所述。在活塞泵的吸入阶段，图1中的活塞3向右运动。由此弹簧密封件5打开，方法是密封区5a从其在阀板6上的密封座6b上抬起。由此液压流体从输入管道8通过连接孔17和通孔6a流入压力室7。在吸入阶段，出口阀9关闭，因为在布置在出口阀9后面的未示出的压力管道中存在的压力顶住弹簧环10，并由此将球体11保持在密封座12上。原理上应当注意，AV打开压力通过弹簧环的布置来确定。在活塞3到达其下死点，并且活塞3的方向反向之后，活塞泵1的压力阶段就开始了。这种状态在图1中示出。在压力阶段，图1中的活塞3沿着箭头A的方向运动，从而在压力室7中形成压力。由此入口阀4关闭，因为来自压力室7的压力作用在盘形密封区5a上。因为盘形密封区5a具有较大的面积，确保了入口阀快速关闭。活塞3在朝着其上死点的方向移动越远，压力室7中的压力就越大。如果压力室7中的压力大于连接在出口阀9后面的压力管道中的压力，那么出口阀9就打开，方法是弹簧环10由于其弹性特性由球体11径向向外挤压，从而压力室7通过出口孔18和通往压力管道的打开的出口阀之间的连接被打开。在原理上应该注意的是，AV打开压力通过弹簧环的布置确定。这种状态紧靠到达活塞上死点之前实现。由此处于压力下的流体从压力室7通过打开的出口阀9流入压力管道。在活塞3到达上死点后，其运动方向重新反向，并且重新开始吸入阶段，其中出口阀9通过弹簧环10的弹簧力和在压力管道中作用在弹簧环上的压力重新关闭。活塞3借助于复位弹簧13重新拉回，其中又开始了吸入阶段。
如图1所示，按本发明的活塞泵1可以具有一种非常紧凑的结构，因为入口阀4实际上仅仅由一体式的弹簧密封件5构成。由此可以在活塞3的轴向X-X上实现一种特别紧凑的结构。尽管入口阀4布置在活塞泵1的压力室7中，由此没有提供任何额外的有害空间。另外通过按本发明的入口阀4的构造，获得了一种大的流入孔(连接孔17或者说通孔6a)，从而在有害空间最小的情况下实现了非常高的压力室填充率，并由此实现了非常良好的压力形成动力性。另外液压流体通过入口阀4的流入方向与活塞3在吸入阶段中的运动方向相同。由此可以进一步降低流体流入压力室7期间的损失。
出口阀9同样用非常少的且成本低廉的构件构造，并且仅仅包括球体11以及弹簧环10。弹簧环10优选同样由塑料制成，并且出口阀9的装配非常简单且成本低廉。通过在弹簧环的内圆周上的空隙10a也简化了弹簧环按位置进行装配。
弹簧环10内侧的用于容纳球体11的空隙10a还具有这样的功能，即避免弹簧环10相对于圆筒元件2进行旋转。弹簧环10的弹簧力除了缝隙的形式外还通过厚度、宽度和材料成分确定。
按本发明的活塞泵由此具有减少的构件数目，从而可以非常简单地装配尤其是入口阀4和出口阀9，并且制造成本非常低。通过用于入口阀的板形弹簧密封件5以及用于出口阀的弹簧环10的构造，可以实现活塞泵非常紧凑的结构。
在活塞泵1的压力阶段，通过压力室7中压力的上升也可以在入口阀4上实现改善的密封性，因为压力直接施加在密封区5a上，并且压力区5a具有较大的面积。

Claims (18)

1.用于输送液压流体的活塞泵，包括一个可在圆筒元件(2)中来回运动的活塞(3)以用于在压力室(7)中形成压力，一个用于控制液压流体流入压力室(7)的入口阀(4)以及一个用于控制液压流体流出压力室(7)的出口阀(9)，其特征在于：入口阀(4)和出口阀(9)在活塞(3)的旁边布置在圆筒元件(2)上并且各具有一个弹簧密封件(5；10，11)，其中每个弹簧密封件(5；10，11)具有一个密封区(5a；11)和一个弹簧区(5b；10)，以用于释放和关闭圆筒元件(2)的所配属的通孔(6a，18)。
2.按权利要求1所述的活塞泵，其特征在于：所述弹簧密封件(5)是板形元件，并且具有上述密封区(5a)、弹簧区(5b)以及一个保持区(5c)。
3.按权利要求1所述的活塞泵，其特征在于：所述弹簧密封件(5)的弹簧区(5b)包括至少一个弹簧圈。
4.按权利要求2所述的活塞泵，其特征在于：所述弹簧密封件(5)的保持区(5c)是环形的。
5.按前述权利要求1-4中任一项所述的活塞泵，其特征在于：所述弹簧密封件(5)在一个阀板(6)的密封座(6b)上进行密封。
6.按前述权利要求1-4中任一项所述的活塞泵，其特征在于：所述阀(4)布置在活塞泵的一个圆筒元件(2)中。
7.按前述权利要求1-4中任一项所述的活塞泵，其特征在于：所述阀(4)是活塞泵的入口阀，并且限定一个压力室(7)。
8.按权利要求7所述的活塞泵，其特征在于：一个用于活塞(3)的复位弹簧(13)设置在所述压力室(7)中，并且支撑在弹簧密封件(5)的保持区(5c)上。
9.按前述权利要求1-4中任一项所述的活塞泵，其特征在于：所述活塞泵的入口阀和出口阀具有一个弹簧密封件。
10.按前述权利要求1-4中任一项所述的活塞泵，其特征在于：所述阀(4)是活塞泵的入口阀，并且如此布置在圆筒元件(2)中，使得液压流体通过入口孔(17)的流入方向与在活塞泵吸入阶段中活塞(3)的运动方向相同。
11.按权利要求1所述的活塞泵，其特征在于：阀(9)包括一个阀门关闭件(11)和一个弹簧件，用于释放和关闭通孔(18)，其中所述弹簧件是弹簧环(10)。
12.按权利要求11所述的活塞泵，其特征在于：所述弹簧环(10)具有一个缝隙(19)。
13.按权利要求12所述的活塞泵，其特征在于：所述缝隙(19)在弹簧环的宽度上将弹簧环(10)分开，并且所述缝隙(19)基本上为Z形。
14.按权利要求11到13中任一项所述的活塞泵，其特征在于：所述弹簧环(10)布置在活塞泵的圆筒元件(2)中的槽(2b)中。
15.按权利要求11到13中任一项所述的活塞泵，其特征在于：所述弹簧环(10)在内侧具有一个空隙(10a)，用于至少部分地容纳阀门关闭件(11)。
16.按权利要求11到13中任一项所述的活塞泵，其特征在于：所述阀(9)是活塞泵的出口阀。
17.按权利要求16所述的活塞泵，其特征在于：可以由出口阀释放和关闭的通孔(18)如此布置在活塞泵的圆筒元件(2)中，从而活塞(3)的运动方向垂直于通过通孔(18)的流出方向。
18.用于汽车的制动设备或者稳定系统，包括一个按前述权利要求中任一项所述的活塞泵。
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