CN101815863B - 用于输送流体的活塞泵和相应的制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及活塞泵和相应的制动系统。所述活塞泵包括活塞组件(22)、缸体(28)和入口阀(25)，该活塞组件具有至少一个横向孔(23)和与至少一个横向孔(23)相通的纵向孔(24)，在缸体(28)中活塞组件(22)可纵向运动地被引导，该入口阀(25)包括笼形件(31)和设置在活塞组件(22)上的相应的入口阀座(25.1)，在笼形件(31)中设置入口阀弹簧(25.2)和入口阀密封件(25.3)，其中，入口阀密封件(25.3)能够通过入口阀弹簧(25.2)的弹簧力密封地压入相应的入口阀座(25.1)中，以封闭纵向孔(24)，其中，能够通过设置在活塞组件(22)中的至少一个横向孔(23)吸入流体，该流体能够通过纵向孔(24)经由入口阀(25)被输送到压缩腔(28.1)中，在压缩腔(28.1)中设置用于活塞组件(22)的复位弹簧(30)。复位弹簧(30)由简单的圆柱形螺旋弹簧构成，该弹簧在轴向上通过上部末端线圈(30.1)支承在笼形件(31)上且通过下部末端线圈(30.2)支承在缸底(28.2)上，其中，笼形件(31)具有弹性高压密封件(31.1)，该高压密封件(31.1)在接近缸壁(28.4)处具有径向接触区域(31.4)，以容纳复位弹簧(30)的上部末端线圈(30.1)并使其对中，以及缸体(28)在缸壁(28.4)与缸底(28.2)之间的过渡区域处具有与下部末端线圈(30.2)相配的缸底圆角(28.5)，以引导复位弹簧(30)。

Description

用于输送流体的活塞泵和相应的制动系统
技术领域
本发明涉及一种根据独立权利要求1前序部分的用于输送流体的活塞泵，它特别用在汽车制动系统中。
背景技术
这种活塞泵优选作为回油泵用于具有液压或电液汽车制动系统的汽车中，以有选择地降低或升高车轮制动缸中的制动压力，由此车轮制动缸中的制动压力是可调节的。这样的调节例如可以在防抱死系统(ABS)、驱动防滑控制系统(ASR系统)、行驶动力学调节系统等中进行。图1-3示出了应用在汽车制动系统中的一种惯用的活塞泵。如图1-3所示，惯用的活塞泵1包括活塞组件2、入口阀5、出口阀6以及缸体8，活塞组件2包括第一活塞件2.1和第二活塞件2.2，第一活塞件具有密封件13。入口阀5由止回阀构成且包括笼形件11，在该笼形件中设置入口阀弹簧5.2和入口阀密封件5.3，其中，入口阀密封件5.3例如由密封盘构成，该密封盘可以与设置在第二活塞件2.2上的相应的入口阀座5.1密封地共同起作用，其中，第二活塞件2.2与笼形件11传力连接。出口阀6同样由弹簧加载的止回阀构成并设置在盖件12中。当压缩腔8中的压力大于作用到出口阀6的出口阀密封件6.2上的出口阀弹簧6.3的弹簧力时，由此出口阀密封件6.2被迫离开设置在缸体8的出口8.3上的出口阀座6.1，此时出口阀6被开启。
在活塞泵2的吸入行程中，流体经由滤套9和设置在第一活塞件2.1中的横向孔3被径向吸入并经由在第二活塞件2.2中与横向孔3相通的纵向孔4以及开启的入口阀5被输送到压缩腔8.1中，该压缩腔设置在缸体8中的入口阀5和出口阀6之间。在达到上死点后，活塞组件2的运动方向反向，从而第二活塞件2以入口阀座5.1通过由在偏心腔15中设置的偏心轮14驱动的第一活塞件2.1密封地压在入口阀密封件5.3上，入口阀5关闭。此时在压缩腔8.1中进行增压，持续直到压缩腔8.1的压力大于出口阀6的弹簧力，由此，处于压力下的流体经由出口8.3和开启的出口阀6从压缩腔8.1被输送到未示出的排出管道中。
在达到下死点后，活塞组件2的运动方向再次反向，从而出口阀6再次关闭且再次开始吸入行程，其中，设置在压缩腔8.1中且由缸壁8.4引导的复位弹簧10的复位力F2作用到入口阀5的笼形件11上并由此作用到第二活塞件2.2上，以使活塞组件1再次向着上死点方向运动，复位弹簧10例如末端线圈经过磨削的螺旋弹簧构成且支承在缸底8.2和笼形件11上。因此，在工作时，由偏心轮产生且通过第一活塞件2.1引入的轴向力F1和由复位弹簧10产生且通过笼形件11引入的轴向力F2以及由存在的系统压力产生的径向力F3作用到具有入口阀座5.1的第二活塞件2.2上。
发明内容
与此相比，根据独立权利要求1特征的本发明活塞泵的优点在于，复位弹簧由简单的圆柱形螺旋弹簧构成，即不带有经过磨削的末端线圈的圆柱形螺旋弹簧构成。由螺旋弹簧构成的复位弹簧在轴向上通过上部末端线圈支承在笼形件上且通过下部末端线圈支承在缸底上，其中，笼形件具有弹性高压密封件，该高压密封件在接近缸壁处具有径向接触区域，以容纳复位弹簧的上部末端线圈并使其对中；以及在其中设有复位弹簧的缸体在缸壁与缸底之间的过渡区域处具有与下部末端线圈相配的缸底圆角，以引导复位弹簧。通过不带有经过磨削的末端线圈的设计，由螺旋弹簧构成的复位弹簧可以成本低廉地进行制造。此外，通过缸底圆角可以减小缺口应力，由此缸底可以制成很薄，从而可以有利地减小部件的长度。例如，缸底圆角半径相当于复位弹簧的弹簧钢线半径。本发明的活塞泵例如作为汽车制动系统的回油泵使用。
通过从属权利要求给出的技术方案和改进方案，可以对独立权利要求限定的活塞泵作进一步改善。
特别有利的是，用于由螺旋弹簧构成的复位弹簧的上部末端线圈的径向接触区域由径向容纳槽构成，由此，由螺旋弹簧构成的复位弹簧即使没有经过磨削的线圈端部也可以被对中地引导。此外，径向容纳槽在在外边缘处形成柔性密封唇，该密封唇相对于缸壁压力密封地封闭压缩腔，其中，在压力最大为在100巴的的负载情况下，密封唇能够密封。通过径向容纳槽和密封唇的组合，高压密封件有利地构造成非常短。此外，弹性高压密封件被设计成用于承受径向作用的分力且在例如为最大为500巴的较大压力下通过径向密封面相对于缸壁密封压缩腔，其中，径向密封面通过高压密封件受压扩张而形成，于是密封功能通过高压密封件的整个径向外径得到保证。此外，高压密封件通过轴向密封面相对于活塞组件轴向密封，活塞组件由复位弹簧通过高压密封件引导回到初始位置。在此，高压密封件在较高压力下得到刚性缸壁和刚性阀座的支持作用，缸壁和阀座由耐磨材料制成。因此，高压密封件只须承受很小的压差力并只发生很小的应变。
在本发明活塞泵的一种设计方案中，活塞组件包括第一活塞件和第二活塞件，其中，入口阀座由耐磨材料制成并设置在第二活塞件上，第二活塞承受轴向作用的分力。在第二活塞件中加工出与纵向孔相通的至少一个横向孔，其中，弹性高压密封件通过轴向密封面相对于第二活塞件轴向密封。由于高压密封件承受径向作用的分力，与高压密封件连接的活塞组件只承受作用的轴向力且不会发生由于附加的径向力而引起的进一步变形。轴向分力和径向分力分别分配到一个部件上有利地减小了与应变和应力相关的部件负荷，并且实现了将部件设计成具有较小的部件强度。通过应力最小化，可以在第二活塞件中加工至少一个由横向孔形成的吸入孔和相应的纵向孔，其中，具有弹性高压密封件的笼形件以及具有入口阀座的第二活塞件可以由塑料注塑件构成的。采用塑料注塑件有利地实现简单且成本低廉地制造部件，其中，复杂的形状设计是可行的。总体上，本发明的活塞泵能够大大降低活塞组件的成本并简化组装。因此，本发明的活塞泵提供改善的吸入特性，较高的耐压性且极其短的入口区域。
在本发明活塞泵的另一种设计方案中，第一活塞件例如由圆柱形滚针构成，有利地作为在批量生产中制成的标准件供使用。由于偏心轮的驱动力通过线接触传递到由实心金属滚针优选由钢滚针构成的第一活塞件上，因此可以有利地减小磨损。
附图说明
在附图中示出了本发明有利的下述的实施方式以及为了便于理解的上述惯用实施例。在附图中具有相同或类似功能的部件或元件用相同的附图标记表示。
图1是惯用活塞泵的示意透视图；
图2是惯用活塞泵的示意剖视图；
图3是用于如图1或2的惯用活塞泵的入口阀部件的示意透视图；
图4示出了用于本发明活塞泵的入口阀部件的示意透视图；
图5是本发明活塞泵的压缩区域的示意剖视图。
具体实施方式
在汽车制动系统中作为回油泵使用的本发明活塞泵基本上包括与参照图1-3描述的惯用活塞泵1相同的部件。为了避免作重复描述，在此，只详细描述本发明活塞泵与如图1-3的惯用活塞泵1之间的基本不同点。与图1-3惯用活塞泵1不同，本发明活塞泵包括与高压密封件组合的改进的复位弹簧。
如图4所示，类似于惯用活塞泵1，本发明活塞泵的入口阀25包括笼形件31和相应的入口阀座25.1，在笼形件31中设置入口阀弹簧25.2和例如由密封球构成的入口阀密封件25.3，入口阀座25.1设置在活塞组件22的第二活塞件22.2上，其中，入口阀密封件25.3可以通过入口阀弹簧25.2的弹簧力密封地压入相应的入口阀座25.1中。活塞组件22包括在此例如由圆柱形滚针构成的第一活塞件22.1和第二活塞件22.2，其中，入口阀座25.1由耐磨或硬质材料制成。与惯用活塞泵1的不同，本发明活塞泵的笼形件31具有弹性的高压密封件31.1，它被设计成用于承受径向作用的分力F3、在最大为100巴的压力下通过径向密封唇31.2和在较高压力下通过附加的径向密封面31.3相对于图5中所示的缸壁28.4密封以及通过轴向密封面31.5相对于活塞组件22即相对于第二活塞件22.2轴向密封，第二活塞件22.2紧贴在轴向密封面31.5上。
与惯用活塞泵1的不同，第二活塞件22.2只承受轴向作用分力F1和F2，从而可以在第二活塞件22.2中加工出纵向孔24和与纵向孔24相通的横向孔23。在所示实施例中，具有弹性的高压密封件31.1的笼形件31和具有入口阀座25.1的第二活塞件22.2由塑料注塑件构成，由此有利地实现简单且成本低廉地制造部件，其中，复杂的形状设计是可行的。此外，在所示实施例中，第一活塞件22.1与第二活塞件22.2固定连接。在一种未示出的实施方式中，第一活塞件22.1可以与第二活塞件22.2松动地连接。入口阀25与活塞组件22组合的本发明实施方案总体上能够大大降低活塞泵的成本并简化组装。此外，本发明的活塞泵提供改善的吸入特性、较高的耐压性和极其短的入口区域。
如图5所示，具有入口阀25的活塞组件22在压缩区域40的缸体28中可纵向运动地被引导，其中，在活塞组件22的吸入行程中，通过第二活塞件22.2中的横向孔23径向吸入流体并经由与横向孔23相通的纵向孔24通过开启的入口阀25被输送到压缩腔28.1中。在达到上死点后，活塞组件22的运动方向反向，从而第二活塞件22.2以入口阀座25.1通过由未示出的偏心轮驱动的第一活塞件22.1密封地压在入口阀密封件25.3上，入口阀25关闭。此时在压缩腔28.1中进行增压，持续直到压缩腔28.1的压力大于未示出出口阀的弹簧力，由此处于压力下的流体经由出口28.3和开启的出口阀从压缩腔28.1被输送到未示出的排出管道中。
在达到下死点后，活塞组件22的运动方向再次反向，从而出口阀再次关闭且再次开始吸入行程，其中，设置在压缩腔28.1中的复位弹簧30的复位力F2压在设置在高压密封件31.1上的径向接触区域31.4，复位弹簧30由末端线圈未经磨削的简单螺旋弹簧构成。复位力F2通过高压密封件31.1和轴向密封面31.5轴向作用到第二活塞件22.2上，由此使活塞组件22再次朝着上死点的方向运动。为了容纳复位弹簧的上部末端线圈30.1并使其对中，径向接触区域31.4例如由径向容纳槽构成，由螺旋弹簧构成的复位弹簧30以上部末端线圈30.1支撑在该径向容纳槽中。通过径向容纳槽31.4和密封唇31.2的组合，高压密封件31.1有利地构造成非常短。通过下部末端线圈30.2，复位弹簧30支承在缸底28.2上。在此，缸体28在缸壁28.4与缸底28.2之间的过渡区域处具有与下部末端线圈30.2相配的缸底圆角28.5，以引导复位弹簧30。缸底圆角28.5半径优选相当于复位弹簧30的弹簧钢线的半径。通过没有经过磨削的末端线圈的设计方案，由螺旋弹簧构成的复位弹簧30可以成本低廉地进行制造。此外，通过缸底圆角28.5可以减小缺口应力，由此缸底28.2可以被设计成很薄且可以有利地减小部件的长度。
如图5还可见，径向环槽31.4在外边缘处形成柔性密封唇31.2，该密封唇相对于缸壁28.4压力密封地封闭压缩腔28.1。由于弹性高压密封件31.1设置在金属复位弹簧30和由耐磨因而较硬的材料制成的第二活塞件22.2之间，径向密封面31.3受压被扩张，从而高压密封件31.1通过整个径向外径密封地紧贴在缸壁28.4上。在被吸入压缩腔28.1中的流体的压缩期间，高压密封件31.1通过径向密封面31.3径向相对于缸壁28.4密封且通过轴向密封面31.5相对于第二活塞件22.2密封。此外，入口阀密封件25.3轴向相对于第二活塞件22.2中的入口阀座25.1密封。
在本发明的活塞泵中，有利地减小了高压密封件和缸体的部件尺寸。通过没有经过磨削的末端线圈的设计方案，由螺旋弹簧构成的复位弹簧可以成本低廉地进行制造。总体上，本发明实现了一种具有可简单制造的部件的成本低廉且结构空间优化的活塞泵，这些可简单制造的部件例如由塑料注塑件构成，其中，高压密封件利用通过周围部件的支持作用可以承受最大为500巴的高压，在100巴以下的低压区域中，密封功能通过在高压密封件上的密封唇完成。

Claims (10)

1.活塞泵，包括活塞组件(22)、缸体(28)和入口阀(25)，活塞组件(22)具有至少一个横向孔(23)和与所述至少一个横向孔(23)相通的纵向孔(24)，在缸体(28)中活塞组件(22)纵向运动地被引导，该入口阀(25)包括笼形件(31)和设置在活塞组件(22)上的相应的入口阀座(25.1)，在笼形件(31)中设置入口阀弹簧(25.2)和入口阀密封件(25.3)，其中，入口阀密封件(25.3)能够通过入口阀弹簧(25.2)的弹簧力密封地压入相应的入口阀座(25.1)中，以封闭纵向孔(24)，其中，能够通过设置在活塞组件(22)中的至少一个横向孔(23)吸入流体，该流体能够通过纵向孔(24)经由入口阀(25)被输送到压缩腔(28.1)中，在压缩腔(28.1)中设置用于活塞组件(22)的复位弹簧(30)，其特征在于，复位弹簧(30)由不带有经过磨削的末端线圈的圆柱形螺旋弹簧构成，该复位弹簧在轴向上通过上部末端线圈(30.1)支承在笼形件(31)上且通过下部末端线圈(30.2)支承在缸底(28.2)，其中，笼形件(31)具有弹性高压密封件(31.1)，该弹性高压密封件(31.1)在接近缸壁(28.4)处具有径向接触区域(31.4)，以容纳复位弹簧(30)的上部末端线圈(30.1)并使其对中，以及缸体(28)在缸壁(28.4)与缸底(28.2)之间的过渡区域处具有与下部末端线圈(30.2)的弹簧钢线半径相配的缸底圆角(28.5)，以引导复位弹簧(30)。
2.根据权利要求1所述的活塞泵，其特征在于，缸底圆角(28.5)半径相当于复位弹簧(30)的弹簧钢线半径。
3.根据权利要求1或2所述的活塞泵，其特征在于，径向接触区域(31.4)由径向容纳槽(31.4)构成。
4.根据权利要求3所述的活塞泵，其特征在于，径向容纳槽(31.4)在外边缘处形成柔性密封唇(31.2)，该柔性密封唇相对于缸壁(28.4)压力密封地封闭压缩腔(28.1)。
5.根据权利要求1或2所述的活塞泵，其特征在于，弹性高压密封件(31.1)承受径向作用的分力且通过径向密封面(31.3)相对于缸壁(28.4)密封压缩腔(28.1)，其中，径向密封面(31.3)能够通过高压密封件(31.1)受压扩张而形成。
6.根据权利要求1或2所述的活塞泵，其特征在于，弹性高压密封件(31.1)通过轴向密封面(31.5)相对于活塞组件(22)轴向密封。
7.根据权利要求1所述的活塞泵，其特征在于，活塞组件(22)包括第一活塞件(22.1)和第二活塞件(22.2)，其中，入口阀座(25.1)由耐磨材料制成并设置在第二活塞件(22.2)上，第二活塞件(22.2)承受轴向作用的分力；在第二活塞件(22.2)中加工出与纵向孔(24)相通的至少一个横向孔(23)；以及弹性高压密封件(31.1)通过轴向密封面(31.5)相对于第二活塞件(22.2)轴向密封。
8.根据权利要求7所述的活塞泵，其特征在于，具有弹性高压密封件(31.1)的笼形件(31)以及第二活塞件(22.2)由塑料注塑件构成。
9.根据权利要求7或8所述的活塞泵，其特征在于，第一活塞件(22.1)由圆柱形滚针构成。
10.用于汽车的制动系统，其特征在于，具有回油泵，该回油泵由根据权利要求1-9之一所述的活塞泵(1)构成。
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