CN102889206A - 用于液压活塞泵的泵元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于液压活塞泵的泵元件(10)，所述泵元件具有包围泵内腔(14)的泵壳体(12)、位于所述泵壳体内的活塞(16)、用于使流体进入所述泵内腔(14)的进入阀(18)、用于使所述流体从所述泵内腔(14)排出的排出阀(28)以及用于过滤所述流体中的杂质的过滤器(22)，其中，所述过滤器(22)沿所述流体的流动方向设置在所述活塞(16)与所述排出阀(28)之间。

Description

用于液压活塞泵的泵元件

技术领域

本发明涉及一种用于液压活塞泵的泵元件，所述泵元件具有包围泵内腔的泵壳体、位于所述泵壳体内的活塞、用于使流体进入泵内腔的进入阀、用于使流体从泵内腔排出的排出阀以及用于过滤流体中的杂质的过滤器。本发明还涉及具有这种泵元件的液压活塞泵的应用。

背景技术

在液压单元、特别是车辆制动系统的液压单元(其例如具有防抱死系统(ABS)和电子稳定程序(ESP))中，需要活塞泵来输送压力介质。作为压力介质，使用流体，例如制动液。常见的活塞泵包括具有优选为圆筒形的泵壳体的泵元件，该泵壳体的内周面构成用于位于其中的活塞的滑动面。活塞一方面用于抽吸压力介质，另一方面用于压缩压力介质。此外，在泵壳体上分别设有一个或多个用于压力介质的进入阀和排出阀。

进入阀和排出阀用于在由活塞产生的抽吸阶段及随后的压缩阶段期间控制压力介质流动。进入阀用于在抽吸阶段期间使压力介质从抽吸区域进入泵壳体中并防止压力介质在压缩阶段期间回流到抽吸区域中。排出阀用于在压缩阶段期间使压力介质离开泵壳体到达压力侧或压缩侧并防止压力介质从压力侧或压缩侧回流到泵壳体中。进入阀和排出阀通常为弹簧加载的球阀。

为了防止压力介质中的杂质，在公知的泵元件中使用过滤器，其通常呈杯状地包围进入阀。

发明内容

根据本发明提出一种用于液压活塞泵的泵元件，所述泵元件具有包围泵内腔的泵壳体、位于所述泵壳体内的活塞、用于使流体进入泵内腔的进入阀、用于使流体从泵内腔排出的排出阀以及用于过滤流体中的杂质的过滤器。在此，过滤器沿流体的流动方向设置在活塞与排出阀之间。

在公知的泵元件中，过滤器定位在入口阀之前、抽吸区域或抽吸管线中，并且在抽吸阶段期间压力介质或流体必须穿流经过该过滤器。由此出现摩擦损耗，这在整体上影响已知的活塞泵的压力形成动态特性。

根据本发明的过滤器位于压力侧并且由此位于泵元件的高压区域中。在流体的压缩阶段期间，当活塞朝向排出阀的方向进而朝向根据本发明的过滤器的方向执行其运动时，产生高压。高压使得仅产生很少的摩擦损耗，该摩擦损耗在整体上对于活塞泵的压力形成动态特性的极小影响可忽略。与在传统的位于抽吸区域中的过滤器中较大的摩擦损耗相比，根据本发明提供了一种具有改进的压力形成动态特性的泵元件。

此外，通过根据本发明的过滤器布置方式，直接保护排出阀免受污物或杂质。这种对排出阀的直接保护是特别有利的，因为排出阀与进入阀相比十分容易由于污物发生故障。

根据本发明的过滤器有利地包括具有过滤网的至少一个过滤元件，所述过滤网的网眼宽度为20μm至120μm，优选为40μm至100μm，特别优选为60μm至80μm。与传统过滤器中优选约190μm的网眼宽度相比，根据本发明的网眼宽度减小了。可以在不影响活塞泵压力形成动态特性的条件下减小网眼宽度，因为过滤器布置在高压区域中，由此通过高压将流体挤压通过过滤器。有利地，通过减小的网眼宽度还可捕获更小的杂质颗粒，由此实现了对重要且敏感的排出阀的更好的保护。

此外，所述至少一个过滤元件有利地设计为板形并且横向于流体的流动方向定位。这种设计使得过滤元件所需的空间很小并且能够简单地安装在泵内腔中。另外，板形的过滤元件相对于传统的基本上为杯状的过滤元件可以更简单、成本更低地制造。例如可以由大尺寸的板简单地大量冲裁出相应的过滤元件。

此外，对于板状的过滤元件有利的是消耗的材料比传统的基本上呈杯状的过滤元件更少。这种传统的过滤元件通常具有30mm²至35mm²的自由过滤面。相对于此，根据本发明的过滤元件具有更小的自由过滤面，其为2mm²至10mm²，优选为3mm²至8mm²，特别优选为4mm²至5mm²。尽管自由过滤面更小，但通过根据本发明的过滤元件可产生与传统过滤元件相似的过滤比率(Filtrationsrate)。这得以实现是由于根据本发明的过滤元件位于高压区域中而传统过滤元件相反地位于抽吸管线中。

在一种有利的实施方式中，所述至少一个过滤元件被构造为沿流动方向凸起并且横向于流动方向定向。这种设计使得过滤元件可用于沿流动方向将流体流展开。特别有利的是，过滤元件在此处被构造为敞开的壳，其确保了流体流的均匀展开。其优点在于，各个穿过过滤元件的网出来的流体流的运动受到很小的影响，并且很大程度上避免了可能的碰撞。

有利的是，所述至少一个过滤元件设计为多层。多个过滤层实现了更好的过滤效果，进而更好地保护排出阀免受杂质损害。特别有利的是，过滤层为此彼此错开地设置。各个过滤层优选由无纺织物(Vlies)、特别优选地由织物构成，其可设计为具有特别精细的网眼宽度。优选的是，提供作为双层织物的双层过滤元件，其特别好地保护排出阀免受杂质损害。

此外，根据本发明的过滤元件的多层设计可十分简单地制造。在制造工艺中，例如可以将过滤板置放在过滤板上并通过在侧面挤压简单地彼此连接。相应地，对于凸起地形成的过滤元件也是可以简单实现的。相反，在中空圆筒状设计的传统过滤器中，多层的设计是十分麻烦的。

特别优选的是，过滤元件的一个过滤层是板状的并且第二过滤层被构造为沿流动方向凸起，或者说提供一个由板状过滤元件与沿流动方向凸起地形成的过滤元件构成的组合。在此处，沿流动方向凸起地设计的过滤层优选沿流动方向设置在板状过滤层之后。以此方式，流体首先流过板状的过滤层并且在此处其流动方向受到很小的影响。第一批污物被捕获。随后，预过滤的流体流过沿流动方向凸起地设计的过滤层并且在此处它的流体流被扩宽。由此有利地实现了改进的净化和流体流相互之间更小的影响。

在另一有利的实施方式中，在泵元件中设有活塞弹簧，用于将活塞与所述活塞的泵送方向反向地复位，并且过滤器借助活塞弹簧被夹紧。过滤器为此优选包括保持元件，用于保持至少一个过滤元件。保持元件优选设计为环形的板，其优选以形状配合连接的方式环绕过滤元件。此外，泵壳体沿流体的流动方向具有优选为环形的端面，保持元件被活塞弹簧压靠在该端面上。这种设计使得实现了简单且十分节省空间地固定过滤器，过滤器的固定此外不需要其它的保持装置。由此节省了材料和成本。

在另一有利的实施方式中，过滤器包括导流元件，用于紧挨在排出阀之前将流体流定向。导流元件优选沿流体的流动方向设置在保持元件与至少一个过滤元件之间。在此处，导流元件具有很大程度上垂直于流过的流体流的两个不同大小的横截面，其中特别是较小的横截面位于过滤元件附近而较大的横截面位于排出阀附近。

如果传统泵元件中的流体从排出阀流出，则在排出阀周围在泵内腔中产生流体流中的涡流。涡流是由未从排出阀流出的部分流体引起的。这部分流体而是在其流动运动中出现在泵壳体的内壁处，特别是端面处，并由此改变其流动方向。由此形成的涡流在传统泵元件中影响流出的流体的流动特性并因此干扰或减慢流出。通过根据本发明的导流元件有利地在很大程度上减小了这种不利影响。

特别有利的是，通过导流元件构成流动通道，以沿流动方向聚集流体流

在此处，流动通道具有很大程度上垂直于流过的流体流的两个大小不同的横截面，其中特别是较小的横截面位于过滤元件附近而较大的横截面位于排出阀附近。此外，导流元件优选具有过滤网，特别是该过滤网的网眼宽度对应于至少一个过滤元件特别地为20μm至120μm，优选为40μm至100μm，特别优选为60μm至80μm。这种设计使得流体的流出运动受导流元件导引并聚集。通过流体束的聚集有利地在很大程度上避免了在泵壳体内壁上的涡流并且流体流汇集到排出阀开口处。由此，有利地加速了流体流出并且还实现了目标明确地对排出阀的封闭体的冲流。排出阀的封闭体在流体流出时被流体流从阀座上压开，使得流体可以通过排出阀开口流出。在流出过程期间，封闭体在很大程度上对应于压差而振动，所述压差沿流动方向由流出产生。这种压差通过根据本发明的流体束的聚集和与此相关的目标明确的对封闭体的冲流而最小化。这意味着，封闭体相对于传统泵元件中的封闭体幅度更小地前后振动，由此改善了其振动特性。这种改善了的振动特性实现了更好的所谓的NVH特性。NVH是指噪声、振动与声振粗糙度并且是用于作为噪声可听见的或作为震动可感觉到的振动的称呼。

通过根据本发明的导流元件，优选地与过滤元件一同提供了特别是帽形的过滤器，该过滤器通过其形状已经设计成流动优化的并且在流出时有利地影响流体流。与在水龙头中的情况相似，产生近似聚集的流体束并汇集到排出阀开口处。

在另一有利改进方案中，提供一种泵元件，该泵元件设有用于将流体从泵内腔导出的排出通道，其中，所述排出通道沿流体的流动方向渐缩地设计。排出通道优选用作排出阀的阀开口并且通过渐缩的设计继续流体束的聚集和在封闭体上的汇集。因此，有利的是，额外地加速了流体的流出并且额外地改进了封闭体的振动特性及NVH特性。

综上，根据本发明提供一种新型的泵元件，其具有新形成进而优化的流出几何结构。流出几何结构通过根据本发明的过滤器的布置、根据本发明的过滤器的设计和与其相匹配的排出通道或流出通道的设计来形成。这种形成方法使流出几何结构影响流体流，使得流体流在流出时有目的地被聚集、汇集在排出阀开口处并被导引通过排出通道，从而使流体流有针对性地挤开排出阀的封闭体。由此有利地实行了排出阀封闭体的改进的振动特性和不期望的可听见的震动(NVH)的减小。

根据本发明的泵元件有利地应用在液压活塞泵中，特别是车辆制动系统的液压活塞泵中。上述优点以特别有利的方式在这种活塞泵中起作用。在整体上实现了噪音和震动很小的活塞泵，该活塞泵在改进了过滤的同时确保了改进的压力形成动态特性。由此实现了相对于传统的液压活塞泵的质量提高。

附图说明

以下参照示意性附图详细描述根据本发明技术方案的两个实施例。附图中：

图1示出了根据本发明的泵元件的第一实施例的纵向剖视图，

图2示出了根据图1的泵元件的纵向剖视图的局部放大图，以及

图3示出了根据本发明的泵元件的第二实施例的局部纵向剖视图。

具体实施方式

在图1中示出了液压活塞泵的、特别是用于车辆制动系统的液压活塞泵的泵元件10。泵元件10包括泵壳体12，该泵壳体包围圆柱形的泵内腔14。在泵内腔14中设有活塞16，该活塞在此处可移入移出地被支承，并且所示出的为移出状态。在活塞16上设置有被设计为弹簧加载的球阀的进入阀18。与其紧邻地，活塞16与活塞弹簧20联接，该活塞弹簧还将过滤器22保持在泵内腔14的端面24上。过滤器22位于通向排出阀28的排出通道26之前并由此定位在活塞16与排出阀28之间。排出阀28也被设计为弹簧加载的球阀。

在活塞16移出时在泵内腔14中产生抽吸或者说负压，特别地，制动液的流体通过所述抽吸或者说负压经由进入阀18流入泵内腔14。因此，进入阀18定位在泵元件的抽吸区域中。排出阀28在活塞16的移出期间基本上流体密封地封闭。在随后活塞16移入泵内腔14中时，进入阀18关闭并且流体被压向排出阀28的方向。此时产生很大的压力。通过这种高压，流体受压通过过滤器22，该过滤器将流体与杂质分离。在经过过滤器22之后，流体通过排出通道26经由排出阀28从泵内腔14被导出。流体在此从压力区域沿排出阀28流入未详细示出的液压系统以执行工作。

图2详细示出了过滤器22及其周围。过滤器22包括双层的过滤元件30以及导流元件36和保持元件38，该过滤元件具有第一过滤层32和第二过滤层34。过滤元件30和导流元件36都具有过滤网40，该过滤网的网眼宽度特别优选地为60μm至80μm。第一过滤层32被板状地构造为平的圆形板，第二过滤层34沿流体的流动方向凸起地构造成壳。两个过滤层32和34在其侧面相互压合并且横向于流体的流动方向定位。此外，两个过滤层32和34与导流元件36接合。导流元件36被构造为直截锥体的周面42的形式。由此，实现了具有纵轴线46的流动通道44，该流动通道在其相对的两端具有较小的第一横截面和较大的第二横截面。较小的第一横截面在此位于两个过滤层32及34附近，较大的第二横截面位于保持元件38的附近。保持元件38就其本身而言又与导流元件36接合，此外借助于在图1中所示出的活塞弹簧20的弹簧力被压靠在泵壳体12的端面24上。通过这种方式，过滤器22被整体地保持在其位置上。

图2还示出了排出通道26和一部分排出阀28，该排出阀带有成形为球体的排出阀封闭体48以及排出阀座50。在此处，排出阀封闭体48密封地贴靠在排出阀座50上，使得排出通道26流体密封地被封闭。排出通道26在流体的流动方向上沿纵轴线46渐缩地形成。排出通道26由中空且优选笔直的截锥体的周面52限定。因此，分别垂直于排出通道26的纵轴线46切割，排出通道26在其相对的两端具有较大的横截面和较小的横截面。在此处，较大的横截面位于过滤器22的附近，较小的横截面位于排出阀封闭体48附近。

流体通过过滤元件30和导流元件36的过滤网40穿流经过过滤器22。在穿流时，流体流相应于过滤元件30及导流元件36的定向、因而相应于过滤网40的定向受到影响。通过这里的导流元件36，流体流聚集并且流体流通过这里的过滤元件30以其沿流动方向凸起地形成的第二过滤层34被展开。

由此，实现了流体流目标明确地朝向排出阀封闭体48流动以及流体流将该排出阀封闭体挤开。排出阀28被打开，流体通过排出通道26流出。在流出期间，排出阀封闭体48借助于流体流与排出阀座50以间隔开的方式保持处于振动。这种振动的振幅减小，因为流体目标明确的流动在流体流中很少产生导致振动的压差。

特别有利的是，流体流的目标明确的聚集借助这里的排出通道26的设计而增强。

图3示出了根据本发明的过滤器22的第二实施例，该过滤器22具有过滤元件30、很大程度为板形的第一过滤层32和以沿流动方向凸起的方式设计的第二过滤层34。第二过滤层34的沿第一过滤层32的大小小于第一过滤层32的大小。此外，第二过滤层34定位在第一过滤层32的中心。过滤器22在过滤元件30上由未进一步示出的活塞弹簧20压靠在泵壳体12上，并由此被固定。对流动的引导功能，特别是聚集，在此处大部分通过排出通道26的设计来承担。为此，排出通道26在此具有两个沿流体流动方向渐缩地形成的部分54和56。第一部分54沿流体流动方向与过滤器22紧接着，第二部分56沿流体流动方向与部分54紧接着。两个部分54和56有利地分别由相应的中空且优选笔直的截锥体的周面58和60限定。在此处，在相应的周面58和60与过滤元件30之间分别构成倾斜角62和64。周面58相对于过滤元件30的倾斜角62小于周面60相对于过滤元件30的倾斜角64。特别优选的是，在两个周面58与60之间存在朝排出通道26方向弯曲的表面66。

这种设计使得流体在穿流经过第一过滤层32且部分地穿流经过第二过滤层34之后沿排出通道26的第一部分54被导引并聚集。随后，流体沿第二部分56目标明确地朝向排出阀封闭体48被导引，由此排出阀封闭体48被流体流挤开并且排出阀28被打开。通过优化流体流实现了前述优点。

最后，应该注意的是，在申请文件中、特别是在从属权利要求中提及的所有特征，尽管为引用一个或多个确定权利要求的形式，但也可以单独地或以任意组合的方式得到单独的保护。

Claims (10)

1.一种用于液压活塞泵的泵元件(10)，所述泵元件具有包围泵内腔(14)的泵壳体(12)、位于所述泵壳体内的活塞(16)、用于使流体进入所述泵内腔(14)中的进入阀(18)、用于使所述流体从所述泵内腔(14)排出的排出阀(28)以及用于过滤所述流体中的杂质的过滤器(22)，其特征在于，所述过滤器(22)沿所述流体的流动方向设置在所述活塞(16)与所述排出阀(28)之间。

2.按照权利要求1所述的泵元件，其特征在于，所述过滤器(22)包括具有过滤网(40)的至少一个过滤元件(30)，所述过滤网的网眼宽度为20μm至120μm，优选为40μm至100μm，特别优选为60μm至80μm。

3.按照权利要求2所述的泵元件，其特征在于，所述至少一个过滤元件(30)是板形的并且横向于所述流体的流动方向定位。

4.按照权利要求2所述的泵元件，其特征在于，所述至少一个过滤元件(30)沿流动方向凸起并且横向于所述流动方向定位。

5.按照权利要求2至4中任一项所述的泵元件，其特征在于，所述至少一个过滤元件(30)是多层的。

6.按照权利要求2至5中任一项所述的泵元件，设有活塞弹簧(20)，用于将所述活塞(16)与所述活塞的泵送方向反向地复位，其特征在于，所述过滤器(22)借助所述活塞弹簧(20)被夹紧。

7.按照前述权利要求1至6中任一项所述的泵元件，其特征在于，所述过滤器包括导流元件(36)，用于紧挨在所述排出阀(28)之前对流体流进行定向。

8.按照权利要求7所述的泵元件，其特征在于，通过所述导流元件(36)构成流动通道(44)，以沿流动方向将流体流聚集。

9.按照权利要求1至8中任一项所述的泵元件，设有用于将所述流体从所述泵内腔(14)导出的排出通道(26)，其特征在于，所述排出通道(26)沿所述流体的流动方向渐缩。

10.具有按照权利要求1至9中任一项所述的泵元件(10)的液压活塞泵的应用。

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