CN102472259A - 多活塞泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多活塞泵(1)，该多活塞泵作为车辆液压制动系统的回流泵。本发明建议，将多活塞泵构造为具有两个相位偏移90度的泵活塞(2)和一个补偿活塞(14)，该补偿活塞被构造为阶梯式活塞并且相对于两个泵活塞(2)相位偏移135度地设置。在所述补偿活塞(14)的直径较小的端部上的活塞面(18)与泵活塞(2)的相连的出口(12)连通，补偿活塞(14)的台阶面(15)与泵活塞(2)的相连的入口(9)连通。所述补偿活塞(14)使在所述多活塞泵(1)的入口(10)和出口(13)处的体积流量平滑。

Description

多活塞泵
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分所述特征的多活塞泵。所述多活塞泵被设计为在具有防抱死控制功能、驱动防滑控制功能和/或行驶动力学控制功能的车辆液压制动系统中的所谓的回流泵或者被设计用于在电液的车辆制动系统中形成(工作)制动压力。
背景技术
已知用于车辆液压制动系统的活塞泵。这些活塞泵由结构决定而具有脉动的排送流量，该脉动的排送流量由于其对脚制动踏板(或者例如摩托车的手动工作制动器的手制动杆)的反作用是不被期望的。
为了减小在吸入侧的排送流量的脉动，已知阶梯式活塞泵。与无梯级的泵活塞相比，阶梯式活塞泵的阶梯式活塞的直径分级减少了在返回行程期间吸入的流体量，并且引起在工作行程期间吸入流体。在工作行程期间，泵活塞将流体从泵缸或者泵孔中排出。与仅在返回行程期间吸入流体的无梯级泵活塞相比，阶梯式活塞将吸入的排送流量分摊到工作行程和返回行程，从而使吸入的排送流量的脉动强度较小。
另一用于减小脉动的可能方案是多活塞泵，它们的多个泵活塞有相位偏移地被驱动。公开文献DE 198 25 114A1公开了用于具有防滑控制功能的车辆液压制动系统的这种多活塞泵。在那里例如两个泵活塞以相互偏移90度的V型布置方式或者三个泵活塞以各自相互偏移120度的星形布置方式围绕一个共有的偏心轮设置，该偏心轮驱动泵活塞做往复直线运动。泵活塞的有角度偏移的布置方式引起对泵活塞的有相位偏移的驱动，该驱动又引起泵活塞排送流量的相位偏移。泵活塞的排送流量相互叠加，不仅在多活塞泵的压力侧而且在吸入侧，压力脉动减小。泵活塞围绕共有的偏心轮的V型或者星形布置方式不是强制性的，重要的是有相位偏移的驱动，该驱动例如在泵活塞的串联布置方式中也是可能的。已知的多活塞泵的泵活塞是阶梯式活塞。为每个制动管路或者说在每个制动管路中设置一个多活塞泵，这些多塞泵具有一个共有的带有电动机的驱动装置。
发明内容
依据本发明的具有权利要求1所述特征的多活塞泵具有两个泵活塞，这两个泵活塞有相位偏移但不是反相地被驱动。两个泵活塞的入口彼此连接，它们共有的部分构成多活塞泵的入口，该入口例如通过吸入阀与车辆液压制动系统的主制动缸连接。两个泵活塞具有流体控制装置，该流体控制装置例如以已知的方式带有阀(吸入阀和排出阀)，特别是止回阀。除了泵活塞之外，依据本发明的多活塞泵具有一个没有流体控制装置，也就是没有吸入阀或者排出阀的补偿活塞。所述补偿活塞与泵活塞的相连的入口连通，该补偿活塞相对于两个泵活塞的平均相位偏移大致反相地被驱动。这是指，所述补偿活塞相对于两个泵活塞的行程的叠加结果大致反相地被驱动。
当泵活塞吸入流体时，补偿活塞通过反相的驱动将流体向泵活塞的相连的入口排出。反之，当泵活塞不抽吸流体时，补偿活塞从泵活塞的入口吸入流体。优选地，当由泵活塞抽吸的流体流量的总和最小时，由补偿活塞排出的流体流量达到它的最大值，反之亦然。由依据本发明的多活塞泵抽吸的流体流量的脉动与具有相同活塞数量的多活塞泵，即，具有与依据本发明的多活塞泵所具有的泵活塞和补偿活塞的数量一样多的泵活塞的多活塞泵的脉动大致相当。依据本发明的多活塞泵的优点是，其补偿活塞不具有流体控制装置并且因此其结构费用较低。因为阀始终呈现出流动阻力，没有流体控制装置的无阀补偿活塞是有利的。特别地是在低温下并且在制动液因此更粘滞的情况下，可以改善依据本发明的多活塞泵的排送功率和该多活塞泵的压力形成动力学特性。这可以看作本发明的另一优点。
从属权利要求的内容是对在权利要求1中给出的本发明的有利设计方案和改进方案。
依据权利要求2的本发明的一种优选的设计方案规定阶梯式活塞作为补偿活塞。阶梯式活塞实现了泵活塞的入口以及出口与阶梯式活塞的连接(权利要求3)，其中，入口和出口在液压上保持彼此分开，泵活塞的入口与补偿活塞的台阶面连通且泵活塞的出口优选地与补偿活塞较小的活塞面连通，或者反之。由此，在多活塞泵的入口和出口处的压力脉动减小。与传统的被构造为阶梯式活塞泵的回流泵的泵活塞相比，依据本发明的多活塞泵的补偿活塞优选地以颠倒的方式设置，即，以其直径较大的一侧朝向驱动它的偏心轮。
权利要求5规定了无梯级的泵活塞，补偿活塞如所述优选地被构造为阶梯式活塞。通过依据本发明的多活塞泵原理，与无台阶的泵活塞相比，阶梯式活塞作为泵活塞没有带来优点，无论如何阶梯式活塞泵作为泵活塞不会减小由依据本发明的多活塞泵抽吸的流体流量引起的压力脉动。无梯级活塞泵的优点是更少的结构费用。
理想的是，两个泵活塞相对于彼此的相位偏移设置为大约90度，且补偿活塞相对于两个泵活塞的相位偏移设置为大约135度(权利要求6)。由此，实现了对泵活塞和补偿活塞在入口和出口处的排送流量的脉动进行尽可能大的补偿并由此实现了低脉动。
鉴于对泵活塞和补偿活塞的压力脉动的补偿以及为了总体上实现很小的压力脉动，理想的是，补偿活塞与泵活塞的面积比大约为
Figure BPA00001488167000031
(权利要求7)。补偿活塞的直径较大的一侧可以具有与泵活塞相同的活塞面积。
权利要求8规定了泵活塞和补偿活塞的一种星形布置方式。泵活塞和补偿活塞可以设置在一个相对于偏心轮而言的径向平面中，泵活塞和补偿活塞围绕该偏心轮设置，并且该偏心轮以使泵活塞和补偿活塞有相位偏移的方式驱动泵活塞和补偿活塞。
附图说明
接下来依据在附图中示出的实施例对本发明进行详细阐述。附图中：
图1示出了依据本发明的多活塞泵的示意图；
图2示出了在图1的多活塞泵的压力侧的排送流量图；以及
图3示出了在图1的多活塞泵的吸入侧的排送流量图。
具体实施方式
图1以示意性的方式示出了依据本发明的多活塞泵1，该多塞泵被设计用于车辆液压制动系统，例如作为具有防抱死控制功能、驱动防滑控制功能、和/或行驶动力学控制功能的车辆制动系统的回流泵。这些控制功能通常的缩写为ABS、ASR、FDS和/或ESP。多活塞泵1的另一使用方案是车辆电液制动系统(缩写：EHB)。车辆电液制动系统是外力制动系统，在这些外力制动系统中制动所需要的工作制动压力通过液压泵例如多活塞泵1产生，该液压泵是车辆电液制动系统的外能供给装置的一部分。
多活塞泵1具有两个无梯级的泵活塞2，这两个泵活塞角度偏移90度地相对于偏心轮3沿径向设置。偏心轮3能通过未示出的电动机围绕它的旋转轴线4被旋转驱动。活塞弹簧5使泵活塞2的端面保持贴靠在偏心轮3的周边上，从而通过偏心轮3的旋转驱动，驱动泵活塞2做来回往复直线运动。在示出的和描述的本发明的实施例中，活塞弹簧5是螺旋压力弹簧，该弹簧设置在泵活塞2的远离偏心轮3的端面上。
泵活塞2沿轴向可移动地容纳在缸体6中，移动方向相对于偏心轮3的旋转轴线4而言是沿径向的。在实际的实施中规定，将泵活塞2沿轴向可移动地容纳在未示出的所谓的液压块中的泵孔中，所述液压块取代示出的缸体6。
泵活塞2具有集成的吸入阀7，该吸入阀被构造为止回阀。通过在泵活塞2中的孔8，吸入阀7与入口9连通，其中，泵活塞2的入口9相互连接成为多活塞泵1的入口10。
从缸体6中的排出通过同样被构造为止回阀的排出阀11进行。泵活塞2的出口12相互连接成为多活塞泵1的出口13。
通过用旋转的偏心轮3对泵活塞2的往复驱动，泵活塞2以本身已知的方式在返回行程期间经由入口9、10吸入流体，这里为制动液，并且在工作行程期间向出口12、13排出制动液。这由活塞泵本身已知并且在这里不进行详细阐述。两个泵活塞2的90度的角度偏移使它们的驱动有同样为90度的相位偏移。
与两个无梯级的泵活塞2相对地，即，分别与两个泵活塞2有135度的角度偏移地，设置一个阶梯状的补偿活塞14，该补偿活塞同样被活塞弹簧5压靠在偏心轮3的周边上。补偿活塞14的往复驱动同泵活塞2的往复驱动一样通过偏心轮3的旋转驱动进行。由于相对于泵活塞2有135度的角度偏移，补偿活塞14以相对于泵活塞2有135度的相位偏移的方式被驱动。换句话说，补偿活塞14与两个泵活塞2的平均相位偏移或者说与它们的两个往复直线运动的叠加结果反相地被驱动。补偿活塞14的直径较大的端部朝向偏心轮3，台阶面15背向偏心轮3。补偿活塞14在阶梯状的缸体16或者更具体地说在这里未示出的液压块的阶梯状的泵孔17中沿轴向可移动地被导向，所述液压块取代缸体16。补偿活塞14的移动方向相对于偏心轮3的旋转轴线4而言是沿径向的。多活塞泵1的总共为三个的活塞2、14，即两个泵活塞2和补偿活塞14呈星形围绕偏心轮3设置，其中，如所述，在两个泵活塞2之间的角度偏移为90度并且两个泵活塞2与补偿活塞14的角度偏移各为135度。
补偿活塞14没有阀或者另外的流体控制装置。阶梯状的泵孔17的直径较大的部分通过补偿活塞14与泵孔17的直径较小的部分在液压上分开。补偿活塞14的台阶面15与泵活塞2的入口9连通并且因此与多活塞泵1的入口10连通。补偿活塞14的直径较小的活塞面18与泵活塞2的出口12连通并且因此与多活塞泵1的出口13连通。补偿活塞14的台阶面15比泵活塞2的活塞面缩小
Figure BPA00001488167000061
倍。补偿活塞14的直径较大的部分具有与泵活塞2相同的直径。
如果两个泵活塞2在其工作行程期间将制动液经由泵活塞的出口12排出到多活塞泵1的出口13，补偿活塞14因为它的反相驱动执行返回行程，该补偿活塞通过它在直径较小一侧的活塞面18从多活塞泵1的出口13抽吸制动液。由此，多活塞泵1的经出口13流出的排送流量减小。在相反的情况下，在泵活塞2的返回行程期间，泵活塞2不排出制动液。补偿活塞14执行工作行程并且将在之前的返回行程期间从出口13吸入的制动液又排出到出口13，从而在泵活塞2的不排出制动液的返回行程期间，多活塞泵1也具有从其出口13流出的排送流量。
多活塞泵1的从出口13流出的排送流量变得平滑，压力脉动减小。流动情况在图2的图表中示出，该图表被标准化成泵活塞2的最大排送流量。可以看到两个泵活塞2的两个正弦形且相位偏移90度的排送流量VI、VII。泵活塞2的排送流量VI、VII仅在正的正弦半波上延伸，因为泵活塞2在返回行程期间不排出制动液。补偿活塞14的体积流量VA同样呈正弦形并且相对于两个泵活塞2的排送流量VI、VII相位偏移135度，即，补偿活塞14的体积流量VA与两个泵活塞2的排送流量VI、VII的总和反相。与两个泵活塞2的排送流量VI、VII不同的是，补偿活塞14的体积流量VA在整个正弦波上延伸，也就是也在负的半波上延伸，因为补偿活塞14在偏心轮3的半周旋转期间从出口13抽吸制动液，并且在偏心轮3的另半周旋转期间又将之前抽吸的制动液量排出到出口13中。总体上在多活塞泵1的出口13中得到经平滑处理的排送流量V，该排送流量呈现出很小的波动和很低的压力脉动。
在多活塞泵1的入口10中，补偿活塞14也使得在这里被称为吸入流量的排送流量或者体积流量变得平滑：当两个泵活塞2在其返回行程期间从入口10抽吸制动液时，补偿活塞14执行它的工作行程，从而该补偿活塞通过它的台阶面15将制动液排出到入口10中并且由此使吸入流量减少。当两个泵活塞2在它们的工作行程期间不抽吸制动液时，补偿活塞14执行它的返回行程并且通过它的台阶面15从多活塞泵1的入口10抽吸制动液，从而多活塞泵1在泵活塞2的工作行程期间也抽吸制动液。补偿活塞14通过这种方式也使流入多活塞泵1的入口10中的吸入流量变得平滑。图3中的图表示出了在多活塞泵1的入口10中的体积流量，该图表被标准化成泵活塞2的最大吸入流量。泵活塞2的吸入流量SI、SII为负，因为这些吸入流量流到多活塞泵1中。在多活塞泵1的吸入侧，也就是在入口10中，自动地产生与在压力侧即在出口13中相同的情况：泵活塞2的吸入流量SI、SII分别在负的正弦半波上延伸并且彼此相位偏移90度。补偿活塞14的台阶面15的体积流量SA在整个正弦波上延伸并且对泵活塞2的吸入流量SI、SII进行补偿，从而在多活塞泵1的入口10中产生具有很小波动的吸入流量S。

Claims (8)

1.一种多活塞泵，所述多活塞泵具有两个泵活塞(2)，这两个泵活塞有相位偏移但不是反相地被驱动，并且所述两个泵活塞泵的入口(9)相连，其特征在于，所述多活塞泵(1)具有一个不带有流体控制装置的补偿活塞(14)，该补偿活塞与所述泵活塞(2)的入口(9)连通并且与所述两个泵活塞(2)的平均相移大致反相地被驱动。
2.按照权利要求1所述的多活塞泵，其特征在于，所述补偿活塞(3)为阶梯式活塞。
3.按照权利要求2所述的多活塞泵，其特征在于，所述两个泵活塞(2)的出口(12)相连并且在液压上与所述入口(9)分开地与所述补偿活塞(14)连通。
4.按照权利要求3所述的多活塞泵，其特征在于，所述补偿活塞(14)的台阶面(15)与所述泵活塞(2)的相连的入口(9)连通。
5.按照权利要求1所述的多活塞泵，其特征在于，所述泵活塞(2)是无梯级的。
6.按照权利要求1所述的多活塞泵，其特征在于，所述两个泵活塞(2)具有大约90度的相位偏移并且所述补偿活塞(14)相对于所述两个泵活塞(2)具有大约135度的相位偏移。
7.按照权利要求1所述的多活塞泵，其特征在于，所述补偿活塞(14)的与所述泵活塞(2)的入口(9)连通的面(15)比所述泵活塞(2)的活塞面缩小大约
Figure FPA00001488166900011
(用文字表达：2的平方根)倍。
8.按照权利要求1所述的多活塞泵，其特征在于，所述两个泵活塞和所述补偿活塞(15)呈星形布置。
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