CN102052295B - 活塞泵的活塞装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种活塞泵(10)的活塞装置(12)，所述活塞装置具有活塞(16)、将所述活塞(16)沿轴向弹性预紧的回位弹簧(28)、设置在所述活塞(16)上的用于所述回位弹簧(28)的弹簧座(30；46)以及设置在所述活塞(16)上的沿径向相对于泵缸(14)密封的密封元件(32；48)，依据本发明，将所述弹簧座(46)和所述密封元件(48)构成为一体。

Description

活塞泵的活塞装置
技术领域
本发明涉及一种活塞泵的活塞装置，所述活塞装置具有活塞、将所述活塞沿轴向弹性预紧的回位弹簧、设置在所述活塞上的用于回位弹簧的弹簧座，以及设置在所述活塞上沿径向相对于泵缸密封的密封元件。本发明还进一步涉及一种活塞泵的活塞装置，所述活塞装置具有活塞，以及设置在活塞上沿径向相对于泵缸密封的密封元件。除此以外，本发明还涉及一种具有这类活塞装置的用于车辆制动装置的活塞泵。
背景技术
现代汽车制动装置的一个组成部分是液压调制装置，该液压调制装置在汽车中，例如轿车或载重汽车中用于在其制动系统上提供可控的制动压力。为了分配这些制动压力，所述液压调制装置具有泵，所述泵通常是活塞泵，在所述活塞泵中，活塞可在泵缸中移动。活塞的移动产生两个冲程。在此，在第一冲程中通过吸入阀吸入需输送的流体，例如制动液。在第二冲程中，通过排出阀将所述流体排出。所述活塞借助于密封元件相对于泵缸的内表面密封，并且在此，在活塞的往返运动过程中也通过这个密封元件在泵缸中导向。例如由DE 10 2005 017 131 A1已知一种这样的活塞泵。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种具有活塞装置的活塞泵，在任何工作条件下都能实现活塞和泵缸之间尽可能优化的密封。
依据本发明，提出了一种活塞泵的活塞装置，所述活塞装置具有活塞、将所述活塞沿轴向弹性预紧的回位弹簧、设置在所述活塞上的用于回位弹簧的弹簧座、以及设置在所述活塞上沿径向相对于泵缸密封的密封元件，在所述活塞装置中，将所述弹簧座和密封元件构成为一体。
通过本发明的解决方案可以将活塞泵的，特别是汽车制动装置的活塞泵的活塞装置上的回位弹簧的弹簧座在轴向设计得更短。由此，可以实现具有更小的余隙容积的总体更紧凑的结构。此外，回位弹簧的预紧力可以用于附加地预紧并沿轴向压缩密封元件，由此随着活塞行程的增加将所述密封元件沿径向相互压开，并且为所述活塞在泵缸中提供更好的导向和密封性能。同时，可以为回位弹簧提供大的接触面或者说支承面，从而可以特别地将所述回位弹簧沿径向设计得更大。由此同样地优化了结构空间条件。
根据本发明活塞装置的第一种有利的改进方案，通过活塞泵吸入阀的阀体构成弹簧座。
通过这样的改进方案，使在吸入阀阀体上的活塞回位弹簧的弹簧座与密封元件构成一体。因此，在生产成本和相应的装配过程方面产生了显著的优点。所述阀体用于支撑弹簧，所述弹簧将吸入阀的关闭体压向设计在活塞上的阀座。这样的阀体也被称为阀壳或阀盖。
根据本发明活塞装置的第二种有利的改进方案，将密封元件设计为具有轴向槽，所述轴向槽朝向包围回位弹簧的高压区开口。
在这种活塞装置中，在包围回位弹簧的高压区中的控制压力压入到轴向槽中并且使得所述轴向槽扩张。特别的是，由此使密封元件径向外侧的部分压到相邻的泵缸内壁上。由此，随着压力升高也能使密封元件更紧地贴靠在泵缸上并且由此改善密封。此外，还改善了活塞在泵缸中的导向和泄漏性能。
根据本发明活塞装置的第三种有利的改进方案，所述密封元件沿径向在轴向槽的两侧具有构成弹簧座的第一和第二支承段。
换句话说，在这种改进方案中，所述回位弹簧紧靠在轴向槽两侧的两个支承段上。在这里，将所述回位弹簧在其端部有利地这样设计为，使在轴向槽的两边上形成大致为两个环形的、平坦的支承面。虽然轴向槽会削弱密封元件，但这样可以为回位弹簧提供最大的支承面。这些支承面沿径向很大程度地向外伸出，从而能够将回位弹簧设计为具有相应的大的半径的螺旋弹簧。此外，回位弹簧的预紧力沿径向在轴向槽的两侧有助于所述轴向槽的径向扩张，所述预紧力随着行程增加而同样地增大。由此改善了活塞在泵缸中的导向和密封。
根据本发明活塞装置的第四种有利的改进方案，密封元件具有紧靠在泵缸上的密封唇口。
通过这种改进方案，沿径向在密封唇口的内侧同样产生了轴向槽，所述轴向槽随压力扩张，从而通过这种方式改善导向和泄漏性能。
根据本发明活塞装置的第五种有利的改进方案，使密封唇口相对于弹簧座沿轴向后移并终止在远离回位弹簧的一侧。
这样设置的回位弹簧能够不对沿轴向后移的密封唇口产生影响。特别的是，可以在装配所述回位弹簧时将其压到密封元件上，而不会对密封唇口造成损伤或伤害。在此，可以将回位弹簧设计为具有更大的外直径的螺旋弹簧。由此减少用于回位弹簧的轴向安装空间，从而产生更小的余隙容积。由于这种沿轴向后移的密封唇口，仅在轴向槽的径向内侧产生一个用于回位弹簧的环形的支承面。而密封元件的芯部仍然可以被回位弹簧完全地沿轴向一起压住或压紧，从而使所述密封元件沿径向向外压并且因此改善活塞的导向。由此，在更高的压力下也产生了更好的密封，在所述高压下所述回位弹簧也就被更强地预紧。
根据本发明和本发明的活塞泵的活塞装置的第六种有利的改进方案，所述活塞装置具有活塞和设置在活塞上的沿径向相对于泵缸密封的密封元件，所述密封元件在其面向泵缸的外表面上具有沿轴向间隔的、环绕的密封片。
通过本发明的这个解决方案或者说改进方案，可以借助多个小密封片将在泵缸的高压区产生的需要密封的压力密封。这与车辆制动装置活塞泵传统的活塞装置是不同的，在传统的活塞装置中，为了在活塞和泵缸之间密封，设置单个密封唇口。
本发明的密封片是可以变形的并且与泵缸的内表面弹性地配合。由此，相应的活塞能够在泵缸中自行校准。所述密封片沿着通常为圆柱形的活塞的圆周延伸。在两个密封片之间各产生一个间隙。在所述间隙中可以形成流体膜。该流体膜一方面作为润滑油膜起作用降低了活塞和泵缸之间的摩擦。另一方面，所述流体膜有助于密封作用。这产生了所谓的液体密封。这样的设计可以选择性地被构成为具有或不具有上面提到的轴向槽。在不具有轴向槽的情况下，产生用于回位弹簧的较宽的径向接触面。当把回位弹簧设计为螺旋弹簧时，由此而实现支承面的优化利用以及回位弹簧直径的优化设计。
根据本发明活塞装置的第七种有利的改进方案，将单个密封片在横截面上设计为波浪形。
通过这个改进方案产生了一种密封装置，所述密封装置的密封几何结构显著稳固于已知的密封件。特别地，在高压下会产生更好的密封。总体上，这类密封装置具有更好的效率。此外，还需对泵内部泄漏的改进着重指出。
根据本发明活塞装置的第八种有利的改进方案，将密封元件在密封片的区域中设计为圆柱形。
这类密封元件并不像到目前为止的密封件被设计为圆锥形或具有“导流体”，而是具有在轴向上大致平行延伸的内表面和外表面。这种设计改善了活塞在泵缸中的导向。
此外根据本发明，还提供了一种车辆制动装置的活塞泵，所述活塞泵具有如上面所描述的这样一种活塞装置。
本发明的解决方案总体使得，通过提出的活塞在泵缸中的导向以及提出的密封几何结构实现了对活塞泵的泄漏性能的改善。
附图说明
下面将根据所附的示意图对本发明解决方案的实施例进行详细的阐述。其中：
图1以纵剖视图示出了现有技术的活塞泵，
图2以放大的比例示出了图1中的细节部Ⅱ，
图3以纵剖视图示出了本发明的活塞泵，
图4以放大的比例示出了图3中的细节部Ⅳ，
图5以部分纵剖视图示出了根据图3的活塞泵的密封元件，
图6以立体纵剖视图示出了根据图5的密封元件，
图7以纵剖视图示出了阀体，所述阀体具有一体地在其上形成的根据图5的密封元件，所述密封元件处于其基本形状，
图8以纵剖视图示出了根据图7的密封元件的第一种变型，
图9以侧视图示出了阀体的第二种变型，所述阀体具有根据图7的密封元件，并且
图10以立体视图示出了根据图7的变型。
具体实施方式
在图1和图2中示出了根据现有技术的活塞泵10，所述活塞泵除其他部分之外还具有活塞装置12，所述活塞装置由泵缸14和支承在所述泵缸中可移动的活塞16构成。所述活塞装置12还具有吸入阀18和排出阀20。这些阀18和20被设计用于，使活塞16在其在泵缸14中往复运动期间将流体通过入口22吸入到泵缸14内部的高压室或者说高压区24中，并且在压力下又将该流体通过出口26从高压区24中输送出去。所述流体在本发明中为制动液。
在这里，所述活塞16在轴向借助于位于高压区24中的回位弹簧28被弹性地预紧。参见图1，所述回位弹簧28在其左端支承在泵缸14的端面上并且在其右端挤压在弹簧座30上。所述弹簧座30与活塞16位置固定地相接合，从而使回位弹簧28相应地通过弹簧座30压住活塞16。
在活塞16和泵缸14之间还设置了一个密封元件32，通过所述密封元件将在泵缸14中的高压区24密封。所述密封元件被设计为环形并且在活塞16的外表面上包住所述活塞。所述密封元件32通过套在所述活塞16上的吸入阀18的阀壳或者说阀体34被位置确定地固定在这个表面上。在所述阀体34上也将弹簧座30构造成台肩的形状。所述的这样固定的密封元件32沿径向在内部紧贴在活塞14的内表面上，以沿着那里滑动并在此密封。
所述阀体34被设计为杯形外罩，螺旋形的回位弹簧36位于所述阀体的内部，所述回位弹簧压住一个球形的关闭体38。由此，所述关闭体38(在图1和图2所示的工作状态)紧贴在设置在活塞16端侧上的阀座40上。当所述活塞16(根据图1)被向右从泵缸14中拉出时，所述关闭体38克服回位弹簧36的力被从这个阀座40抬升。在这个运动期间，吸入阀18被打开，并且所述流体被吸入到高压区24中。
根据图1和图2，所述密封元件32具有横截面大致为矩形的基座42，在所述基座上设计了朝向高压区24的密封唇口44。
图3和图4示出了本发明的活塞泵10。这个活塞泵同样具有活塞装置12，所述活塞装置具有泵缸14以及设置在泵缸中的可移动的活塞16。此外，还同样地设置了吸入阀18和排出阀20。所述活塞16通过位于高压区24中的回位弹簧28被弹性地预紧，所述回位弹簧压住与活塞16位置固定地相接合的本发明的弹簧座46。
此外，本发明的密封元件48位于活塞16和泵缸14之间，所述密封元件被位置确定地固定在活塞16上并且可以在泵缸14的内表面上沿着滑动。所述密封元件48与本发明的阀体50被设计成一体，从而使弹簧座46和密封元件48也构成一体。弹簧座46和密封元件48的一体式设计实现了在轴向非常短且紧凑的具有更小的余隙容积的结构。通过回位弹簧28可以附加地预紧密封元件48。此外，还为回位弹簧28在弹簧座46上提供了径向很宽的支承面。
如图3至图7以及图10可见，密封元件48被设计为具有朝高压区24的方向开口的轴向槽52。位于高压区24中并且处在压力下的流体也相应地到达这个轴向槽52中。所述轴向槽52被这些流体在所述轴向槽的两个内部的相对端面上，或者更具体地说，在侧壁54和56上沿径向相互压开。在图5和图6中形象地说明了这个过程。特别的是，所述密封元件48的位于轴向槽52的径向外侧的唇形部或者说唇形段58沿径向向外(见图6)压并由此压住泵缸14的内表面，所述唇形段也可以被称为密封唇口。由此，随着高压区24中压力的升高，所述密封元件48的这个段58也更紧地贴靠在泵缸14上，并且因此在那里实现更好的密封。此外，还改善了活塞16在泵缸14中的导向和泄漏性能。
在图3至图7示出的实施例中，密封元件48的弹簧座46在轴向槽52的两侧具有第一支承段60和第二支承段62。所述回位弹簧28紧靠在所述第一支承段60和第二支承段62上并且还将所述密封元件在其唇形段58上朝活塞16的方向挤压。随着回位弹簧28的预紧力的增加，回位弹簧28因此在轴向槽52的两侧有助于密封元件48的轴向压缩，其中，所述预紧力随行程增加而增大。
图8形象地示出了密封元件48的一种实施例，在这种实施例中，密封元件48的唇形段58或者说密封唇口在其端部相对于弹簧座46的径向对准的面朝远离回位弹簧28的一侧沿轴向后移。因此，仅在轴向槽52的径向内侧构成了用于回位弹簧28的环形接触面或支承面，从而使回位弹簧28不能一起压住或影响唇形部58。而所述回位弹簧28却可以沿轴向全部压住密封元件48的芯部，从而使所述密封元件沿径向向外压。
在根据图9和图10的实施方式中，所述密封元件48被同样地与阀体50构成一体，并且此外还在面向活塞14的外表面64上具有沿轴向间隔的、环绕的密封片66。
所述密封元件48虽然在密封片66的区域中被大致设计为圆柱形，但是所述密封元件在所述外表面64的区域却不是平坦的，而是被优选地设置为具有突起和凹陷。这些突起和凹陷围绕着密封元件48的圆周延伸。在这样突起的密封片66之间产生了单个的，同样是环绕的间隙，在相应的活塞泵10工作时，可以在所述间隙中形成流体膜。所述流体膜作为润滑油膜起作用，并且附加地作为液体密封增强了密封效果。
特别地，将单个密封片66在横截面上设计为波浪形，也就是说，将其侧面倒圆角。

Claims (8)

1.一种活塞泵(10)的活塞装置(12)，所述活塞装置具有活塞(16)、将所述活塞(16)沿轴向弹性预紧的回位弹簧(28)、设置在所述活塞(16)上的用于所述回位弹簧(28)的弹簧座(30；46)以及设置在所述活塞(16)上的沿径向相对于泵缸(14)密封的密封元件(32；48)，所述弹簧座(46)和所述密封元件(48)构成为一体；
其特征在于，所述密封元件(48)被位置确定地固定在活塞(16)上并且能够在泵缸(14)的内表面上沿着所述泵缸(14)的内表面滑动；
所述密封元件(48)的一个区段位于所述活塞(16)和泵缸(14)之间，其中，所述密封元件(48)设计为在所述区段内具有轴向槽(52)，所述轴向槽朝向包围回位弹簧(28)的高压区(24)开口；
所述密封元件(48)沿径向在轴向槽(52)的两侧具有第一和第二支承段(60，62)，所述第一和第二支承段构成所述弹簧座(46)；
所述轴向槽(52)通过在所述高压区中的控制压力以及回位弹簧的预紧力在该轴向槽的两侧扩张。
2.按照权利要求1所述的活塞装置，其特征在于，将所述弹簧座(46)和用于所述活塞泵(10)的吸入阀(18)的阀体(50)构造在一起。
3.按照权利要求1所述的活塞装置，其特征在于，所述密封元件(48)具有贴靠在所述泵缸(14)上的密封唇口(58)。
4.按照权利要求1所述的活塞装置，其特征在于，所述密封元件(48)在其面向所述泵缸(14)的外表面(64)上具有沿轴向间隔的、环绕的密封片(66)。
5.按照权利要求4所述的活塞装置，其特征在于，所述单个密封片(66)在横截面上呈波浪形。
6.按照权利要求4或5所述的活塞装置，其特征在于，所述密封元件(48)在密封片(66)的区域中呈圆柱形。
7.一种活塞泵(10)的活塞装置(12)，所述活塞装置具有活塞(16)、将所述活塞(16)沿轴向弹性预紧的回位弹簧(28)、设置在所述活塞(16)上的用于所述回位弹簧(28)的弹簧座(30；46)以及设置在所述活塞(16)上的沿径向相对于泵缸(14)密封的密封元件(32；48)，所述弹簧座(46)和所述密封元件(48)构成为一体；
其特征在于，所述密封元件(48)被位置确定地固定在活塞(16)上并且能够在泵缸(14)的内表面上沿着所述泵缸(14)的内表面滑动；
所述密封元件(48)的一个区段位于所述活塞(16)和泵缸(14)之间，其中，所述密封元件(48)设计为在所述区段内具有轴向槽(52)，所述轴向槽朝向包围回位弹簧(28)的高压区(24)开口；
所述轴向槽(52)通过在所述高压区中的控制压力以及回位弹簧的预紧力在该轴向槽的两侧扩张；
所述密封元件(48)沿径向在轴向槽(52)的两侧具有构成所述弹簧座(46)的支承段和贴靠在所述泵缸(14)上的密封唇口(58)，所述密封唇口(58)相对于所述弹簧座(46)沿轴向后移并终止在远离回位弹簧(28)的一侧上。
8.一种车辆制动装置的活塞泵(10)，其特征在于，所述活塞泵具有按照上述权利要求中的任意一项所述的活塞装置(12)。
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