CN103080545A - 对流体流进行节流的装置及相应的用于输送流体的活塞泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对流体流进行节流的装置，所述装置具有基体(12)，该基体包括至少一个具有可预先规定的开口横截面的节流部位(14)，本发明还涉及一种带有这种节流装置的用于输送流体的活塞泵。根据本发明，所述基体(12)至少在所述至少一个节流部位(14)的区域中构造成具有弹性，从而所述至少一个节流部位(14)的开口横截面可根据压力差可变地进行设定。

Description

对流体流进行节流的装置及相应的用于输送流体的活塞泵
技术领域
本发明涉及一种根据独立权利要求1前序部分所述的用于对流体流进行节流的装置。此外，本发明涉及一种带有这种节流装置的用于输送流体的活塞泵。
背景技术
由现有技术已知多种不实施方式的活塞泵。例如，在车辆制动系统中常常使用带有多个泵元件的径向活塞泵来输送压力介质，在这些径向活塞泵中，可借助于偏心轮使至少一个活塞往复运动。典型地，所谓的泵元件由活塞、通常构造成缸的活塞工作面、进入阀和排出阀以及密封元件组成。这些阀用于在活塞的泵送运动时的流体控制。在此，进入阀用于使流体在压缩阶段期间不可回流到吸入腔中，排出阀防止流体从压力侧回流到泵内腔中。典型地，这些阀构造成弹簧加载的球阀，其中，用于排出阀的流出通道通过所谓的排出阀盖和泵缸形成，并且排出阀被安置在排出阀盖中。
在公开文献DE 10 2008 002 740 A1中例如描述了一种用于调节在车辆液压制动系统中的制动压力的活塞泵。所描述的活塞泵包括泵壳、布置在泵壳中的用于活塞泵的容纳孔和向外封闭容纳泵的阀盖，在该阀盖中安置有排出阀和流出通道的第一和第二通道区段。流出几何结构影响活塞泵的噪声特性并且因此大多实施成具有合适的流出通道变窄部，该变窄部表现出节流作用。
在公开文献DE 10 2006 027 555 A1中例如描述了一种减少噪声形成的活塞泵。所描述的用于输送流体的活塞泵包括活塞、缸元件和布置在进入阀和排出阀之间的被盖封闭的压力腔，其中，排出阀包括实施成球的关闭体、作用于该关闭体的实施成螺旋弹簧的预紧装置、用于支撑该预紧装置的基础元件和盘形元件，并且其中，排出阀的密封座布置在该盘形元件处。通过使用该盘形元件应保证，活塞泵的不同构件的构件公差不会负面地作用于排出阀。
发明内容
与此相比，根据本发明的具有独立权利要求1所述特征的用于对流体流进行节流的装置具有如下优点：在压力差升高时节流装置的基体表现为动态的。这意味着，至少一个节流部位的开口横截面根据压力差可变地进行设定。
本发明的核心在于，将节流装置的基体构造成具有弹性，从而节流装置在压力差增大时表现为动态的。如此设计根据本发明的节流装置，即，其在出现偏差时(例如在低温时压力过高)或在出现较高的体积流时可以有利的方式弹性地调整或打开。由此可避免例如在活塞泵中的增大的内压力进而可避免构件损坏。由此，可在相同的压力水平上实现构件的成本最优的设计方案。在流体的线性特性的范围之内的“正常运行”中，该节流部位被流经。如果由于温度变化粘度增加并且由此流动阻力增加，那么节流部位的横截面稍微弹性地增大。通过节流装置的限定的、单向的流出方向，可将活塞泵的排出阀的关闭体引入优选位置中，这积极地作用于活塞泵的噪声特性。
根据本发明的动态的节流装置通过在节流部位处具有流出通道的弹性基体实现了流出通道在流体高粘度状态的情况下变宽，从而在节流装置处产生几乎恒定的压力差。通过根据本发明的动态的节流盘，驱动功率以及传递力的部件(例如轴承、活塞、高压密封环等)的负荷减小。通过基体以及节流部位的造型，可使节流特性与功能相协调。由此，这里的节流装置的实施方式实现了节流装置所应用于的流体系统的质量改善。作为另一优点，通过节流装置的动态特性可有利地防止节流部位的堵塞。在未来的结构设计中，在合适的设计中可利用此节省成本。根据本发明的节流装置不仅可与活塞泵相结合地使用而且也可用于流体系统的其它部件。
根据本发明的用于对流体流进行节流的装置包括基体，该基体具有至少一个具有可预先规定的开口横截面的节流部位。根据本发明，该基体至少在所述至少一个节流部位的区域中构造成具有弹性，从而所述至少一个节流部位的开口横截面可根据压力差变可变地进行设定。
根据本发明的用于输送流体的活塞泵包括活塞、缸元件和布置在进入阀和排出阀之间的被盖封闭的压力腔，其中，在流体流中在排出阀之后布置根据本发明的节流装置。根据本发明的活塞泵例如可用在车辆制动系统中以输送压力介质。
通过在从属权利要求中阐述的措施和改进方案，实现了对在独立权利要求1中给出的用于对流体流进行节流的装置和在独立权利要求9中给出的用于输送流体的活塞泵的有利改进。
特别有利的是，基体在所述至少一个节流部位的区域中具有至少一个确定开口横截面的弹性臂，其根据压力差设定所述至少一个节流部位的开口横截面。例如，所述至少一个节流部位具有与压力差无关的最小开口横截面和/或最大开口横截面。这意味着，节流部位在未承受负荷的状态中具有带有预先规定的最小开口横截面的流出通道。附加地或替代地，节流部位的流出通道的最大横截面在承受负荷的状态中例如可通过止挡限定。所述至少一个节流部位的最小开口横截面可有利地根据在预先规定的优选为0℃到120℃的温度范围中的体积流进行优化。由于温度变化，流体粘度进而在节流部位处的流动阻力也改变。由此，现在附加地使节流部位扩大，从而通过弹性特性使节流部位的自由横截面增大或产生新的自由横截面。由此在节流部位处的压力差有利地、尤其在低温时不会上升，并且流体系统的其它构件不会受到损害。
在根据本发明的装置的优选设计方案中，所选择的基体的弹性特性和/或所选择的基体的结构形式和/或所选择的所述至少一个节流部位的结构形式确定在压力差变化时所述至少一个节流部位的开口横截面的动态特性。例如，该基体可包括多个弹性臂，这些弹性臂确定所述至少一个节流部位的形状和尺寸。可如此设计该节流部位，即，通过两个第一弹性臂预先规定带有优选的流出通道的第一开口，并且通过两个第二弹性臂预先规定带有另一流出通道的在流体流方向上布置在第一开口之后的第二开口。
在根据本发明的装置的另一优选设计方案中，基体实施成带有两个弹性臂的开口环，这两个弹性臂的端部确定节流部位的形状。因此，例如这两个弹性臂的端面可彼此平行地延伸并且形成一个流出通道，该流出通道的横截面在未承受负荷的状态中沿着其长度保持不变。替代地，弹性臂的端面可实施成具有斜度，使得所形成的流出通道的横截面在未承受负荷的状态中沿流动方向变窄。作为另一替代方案，弹性臂的端面可实施成锥形，从而使所形成的流出通道的横截面在未承受负荷的状态中沿流动方向首先变窄并且然后又再次扩大。
在根据本发明的装置的另一优选设计方案中，为了位置正确地安装，基体可具有对中凸耳。此外，为了优化弹性臂的弹性特性，基体可在两个弹性臂的基部、也就是说在开口环的与节流部位相对的一侧上具有加粗部。
在根据本发明的装置的另一优选设计方案中，基体由圆形金属线和/或扁平金属线制成和/或实施成冲压件，这实现了成本低廉地制造节流装置。
在根据本发明的活塞泵的优选设计方案中，节流装置插入在缸元件和活塞泵的排出阀的盖的两个平面之间，由此实现了节流装置的简单的装配。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且在以下描述中详细进行解释。在附图中，相同的附图标记表示实施相同或相似功能的组件或元件。
图1示出了根据本发明的用于输送流体的活塞泵的一种实施例的示意性立体图；
图2示出了在图1中示出的用于输送流体的活塞泵的后部区域的立体横截面图，以示出根据本发明的用于对流体流进行节流的装置的安装空间；
图3示出了在图1和2中示出的用于输送流体的活塞泵的排出阀的盖的立体横截面图，该活塞泵中插入了根据本发明的用于对流体流进行节流的装置；
图4至图13分别示出了根据本发明的用于对流体流进行节流的装置的一种实施例；
图14示出了包括多条特征曲线的特征曲线图，用于示出根据本发明的用于对流体流进行节流的装置的各种实施方式与具有恒定横截面的节流装置相比的动态流动特性。
具体实施方式
如可从图1至图3中看出的那样，根据本发明的用于输送流体的活塞泵1包括活塞3、缸元件5、密封元件7和布置在不可见的输入口之前的流体过滤器9，在该输入口之后布置有不可见的进入阀。在未示出的进入阀和排出阀20之间在缸元件5的内部布置有被盖16封闭的压力腔5.2，在盖16中布置有排出阀20。盖16被压在缸元件5的实施成缩进部5.1的后部部分上，使得在盖16和缩进部5.1之间形成至少一个流体通道16.2和至少一个流出口16.4。例如，所示出的根据本发明的活塞泵1可布置在泵壳或者说流体块的未示出的容纳孔中。横向延伸的压力介质通道可通入该容纳孔中，流体通过所述压力介质通道经由流体过滤器9被引向活塞泵1的输入口或从活塞泵1的所述至少一个流出口16.4被引导出来。
如还可从图2中看出的那样，排出阀20包括布置在压力腔5.2的排出口5.4处的密封座22、优选地实施成球体的关闭体24和作用于该关闭体24的复位弹簧26。在流体流18中，在排出阀之后设置带有基体12和节流部位14的用于对流体流18进行节流的装置10，以用于减少噪声形成。为了该目的，在缸元件5和盖16之间设置用于节流装置10的安装空间16.6，其由在缸元件5的端侧处的平面和盖16的向内成台阶的平面限定。在将盖16压到缸元件的缩进部5.1上之前将节流装置10插入盖16中，如可从图3中看出的那样。
以已知的方式，盖16可或者以切削的方式或者以变形加工的方式制成，其中，出于对批量生产的经济性考虑，变形加工工艺是适合的。流出几何结构影响活塞泵1的噪声特性并且因此以合适的方式构造。在由现有技术已知的活塞泵中，该构造方案大多为表现出节流作用的、合适的流出通道变窄部。通过该节流作用产生液压的低通滤波作用，这对不期望的噪声形成产生积极的影响。在0℃到120℃的范围中的制动液的动力粘度的特性可被视为几乎恒定的，并且对于该温度范围，最优的节流效果被限定。作为在要求的从-40℃到120℃的温度范围上的制动液的运动粘度的较大变化的结果，节流尤其在较低的温度时使活塞泵以及整个泵驱动装置的承受压力负荷的构件承受载荷。在较低的温度时，通过变窄的横截面引起显著提高的液体摩擦，这导致泵内压力的明显过高，并且由此造成上述载荷。
根据本发明，节流装置10的基体12至少在所述至少一个节流部位14的区域中构造成具有弹性，从而所述至少一个节流部位14的开口横截面可根据压力差可变地进行设定。由此有利地，本发明的实施方式能够使其节流特性或者说开口横截面动态地与存在的压力差相适应。为了该目的，基体12在所述至少一个节流部位14的区域中具有至少一个确定开口横截面的弹性臂，该弹性臂根据压力差设定所述至少一个节流部位14的开口横截面。
在所示出的实施例中，所述至少一个节流部位14具有与压力差无关的最小开口横截面，该最小开口横截面根据期望的节流特性针对在预先规定的优选为0℃到120℃的温度范围中的体积流进行优化。由于温度变化，流体粘度进而在节流部位14的预先规定的最小节流横截面处的流动阻力也改变。通过基体12在节流部位14的区域中弹性的实施方案使节流部位14扩大，从而使自由横截面增大或产生新的自由横截面。由此有利地，特别是在低温时活塞泵1的内压力不会上升，从而活塞泵1的其它构件不会受到损害。节流部位14的与压力差无关的最大开口横截面例如可由已有的安装空间16.6或由止挡预先规定。在压力差变化时所述至少一个节流部位14的开口横截面的动态特性可有利地通过选择或预先规定基体12的弹性特性和/或结构形式和/或所述至少一个节流部位14的结构形式进行确定。
如可从图4至图13中看出的那样，在所示出的实施方式中，节流装置10、30、110、120、210、220、230、310、320、330的基体12、32、112、122、212、222、232、312、322、332实施成带有至少两个弹性臂12.1、12.2、32.1、32.2、32.3、32.4、112.1、112.2、122.1、122.2、212.1、212.2、222.1、222.2、232.1、232.2、312.1、312.2、322.1、322.2、332.1、332.2的开口环，所述至少两个弹性臂的端部确定相应的节流部位14、34.1、34.2、114、124、214、224、234、314、324、334的形状。
如还可从图4至图13中看出的那样，相应的节流装置10、30、110、120、210、220、230、310、320、330的基体12、32、112、122、212、222、232、312、322、332由圆形金属线和/或扁平金属线制成和/或制成冲压件。
在图4中示出的实施例中，节流装置10的基体12实施成带有节流部位14和对中凸耳12.3的冲压件，该对中凸耳12.3与节流部位14相对地布置在基体12上。该对中凸耳12.3有利地使位置正确地安装基体12成为可能。如还可从图4中看出的那样，其形状由两个弹性臂12.1、12.2确定的节流部位14的预先规定的最小开口横截面实现了增加的经过节流部位14流出通道的流体流18，直至通过弹性特性确定的压力差极限值。如果压力差上升超过该压力差极限值，那么两个弹性臂12.1、12.2朝向通过箭头18.2、18.2指出的方向张开，从而节流部位14的开口横截面和流体的流量Q增大并且有效的压力差减小。
替代地，图5示出了带有四个弹性臂32.1、32.2、32.3、32.4和两个沿流动方向相继布置的节流部位34.1、34.2的制成冲压件的节流装置30。如还可从图5中看出的那样，其形状由两个第一弹性臂32.1、32.2确定的第一节流部位34.1的预先规定的最小开口横截面实现了增加的经过节流部位34.1、34.2流出通道的流体流18，直至通过弹性特性确定的压力差极限值。如果压力差上升超过该压力差极限值，那么两个第一弹性臂32.1、32.2朝向通过箭头38.2、38.2指出的方向张开，从而第一节流部位34.1的开口横截面和流体的流量Q增大并且有效的压力差减小。相似地，其形状由两个第二弹性臂32.3、32.4确定的第二节流部位34.2实现了对第二压力差极限值的预先规定。
在图6中示出的实施例中，节流装置110的基体112实施成带有两个弹性臂112.1、112.2和一个节流部位114的由扁平金属线制成的开口环。为了优化弹性臂112.1、112.2的弹性特性，在基体112上与节流部位114相对地布置加粗部112.4。两个弹性臂112.1、112.2通过其端面的形状确定节流部位114的预先规定的最小开口横截面的形状。如还可从图6中看出的那样，两个弹性臂112.1、112.2的端面彼此平行地延伸且形成一个流出通道，该流出通道的横截面在所示出的未承受负荷的状态中沿其长度是恒定。在图6中示出的实施方式的工作原理相应于结合图4描述的工作原理，从而在此省去重复描述。
在图7中示出的实施例中，节流装置120的基体122实施成带有两个弹性臂122.1、122.2和一个节流部位124的由圆形金属线制成的开口环。为了优化弹性臂122.1、122.2的弹性特性，在基体122上与节流部位124相对地同样布置有加粗部122.4。与在图6中示出的实施例相似地，在图7中示出的实施例中，两个弹性臂122.1、122.2的端面也彼此平行地延伸且形成一个流出通道，该流出通道的横截面在所示出的未承受负荷的状态中沿其长度是恒定。在图7中示出的实施方式的工作原理也相应于结合图4描述的工作原理，从而在此省去重复描述。
在图8至10中示出的实施例中，节流装置210、220、230的基体212、222、232分别实施成分别带有两个弹性臂212.1、212.2、222.1、222.2、232.1、232.2和一个节流部位214、224、234的由圆形金属线制成的开口环。在图8至10中示出的实施例通过节流部位214、224、234预先规定的最小开口横截面的形状有所区别。如还可从图8中看出的那样，在此两个弹性臂212.1、212.2的端面彼此平行地延伸且形成一个流出通道，该流出通道的横截面在所示出的未承受负荷的状态中沿其长度是恒定的。如还可从图9中看出的那样，在此两个弹性臂222.1、222.2的端面实施成锥形并且形成一个流出通道，该流出通道的横截面在所示出的未承受负荷的状态中沿流动方向首先变窄并且然后再次扩大。如还可从图10中看出的那样，两个弹性臂232.1、232.2的端面在此分别实施成具有斜度并且形成一个流出通道，该流出通道的横截面在所示出的未承受负荷的状态中沿流动方向变窄。在图8至10中示出的实施方式的工作原理相应于结合图4描述的工作原理，从而在此省去重复描述。
在图11至13中示出的实施例中，节流装置310、320、330的基体312、322、332分别实施成由扁平金属线制成的开口环和/或实施成冲压件，开口环和冲压件分别带有两个弹性臂312.1、312.2、322.1、322.2、332.1、332.2和一个节流部位314、324、334。在图11至13中示出的实施例通过节流部位314、324、334预先规定的最小开口横截面的形状有所区别。如还可从图11中看出的那样，在此两个弹性臂312.1、312.2的端面彼此平行地延伸且形成一个流出通道，该流出通道的横截面在所示出的未承受负荷的状态中沿其长度是恒定的。如还可从图12中看出的那样，在此两个弹性臂322.1、322.2的端面实施成锥形并且形成一个流出通道，该流出通道的横截面在所示出的未承受负荷的状态中沿流动方向首先变窄并且然后再次扩大。如还可从图13中看出的那样，两个弹性臂332.1、332.2的端面在此分别实施成具有斜度并且形成一个流出通道，该流出通道的横截面在所示出的未承受负荷的状态中沿流动方向变窄。在图11至13中示出的实施方式的工作原理相应于结合图4描述的工作原理，从而在此省去重复描述。
图14示出了包括多条特征曲线的特征曲线图，用于示出根据本发明的节流装置10、30、110、120、210、220、230、310、320、330的实施方式与通过特征曲线K3表示的、带有具有与压力差无关的恒定横截面的节流部位的节流装置相比的动态流动特性。如还可从图14中看出的那样，在压力差Δp增大时根据特征曲线K3的流体流量Q首先快速增加，之后与增加的压力差Δp无关地具有几乎恒定的走向。
在图14中特征曲线K2表示图6和7中的实施方式的动态特性。如还可从图14中看出的那样，根据特征曲线K1的流体流量Q表现出递减的走向，也就是说在压力差Δp增加时流量Q首先缓慢地增加并且从一定的压力差极限值起具有快速的上升以防止压力差继续上升。
在图14中特征曲线K3表示图8至图13中的实施方式的动态特性。如还可从图14中看出的那样，根据特征曲线K2的流量Q表现出线性的走向，其斜率可通过基体和节流部位的构造方案确定。
本发明的实施方式有利地实现了非常好的NVH特性(NVH：噪声、振动、声振粗糙度)。借助于弹性的节流装置，在流体的高粘度状态时可有利地保持节流装置之前和之后的压力差恒定。由此减小了驱动功率、以及传递力的部件(例如轴承、活塞、高压密封环等)的负荷。在未来的结构设计中，在合适的设计中可利用此节省成本。此外，通过节流部位的造型可有利地使节流特性与功能相协调。

Claims (10)

1.一种用于对流体流进行节流的装置，所述装置具有基体(12、32、112、122、212、222、232、312、322、332)，该基体包括具有能预先规定的开口横截面的至少一个节流部位(14、34.1、34.2、114、124、214、224、234、314、324、334)，其特征在于，所述基体(12、32、112、122、212、222、232、312、322、332)至少在所述至少一个节流部位(14、34.1、34.2、114、124、214、224、234、314、324、334)的区域中构造成具有弹性，从而所述至少一个节流部位(14、34.1、34.2、114、124、214、224、234、314、324、334)的开口横截面能够根据压力差可变地进行设定。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基体(12、32、112、122、212、222、232、312、322、332)在所述至少一个节流部位(14、34.1、34.2、114、124、214、224、234、314、324、334)的区域中具有确定开口横截面的至少一个弹性臂(12.1、12.2、32.1、32.2、32.3、32.4、112.1、112.2、122.1、122.2、212.1、212.2、222.1、222.2、232.1、232.2、312.1、312.2、322.1、322.2、332.1、332.2)，所述至少一个弹性臂根据压力差设定所述至少一个节流部位(14、34.1、34.2、114、124、214、224、234、314、324、334)的开口横截面。
3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述至少一个节流部位(14、34.1、34.2、114、124、214、224、234、314、324、334)具有与压力差无关的最小开口横截面和/或最大开口横截面。
4.按照权利要求3所述的装置，其特征在于，所述至少一个节流部位(14、34.1、34.2、114、124、214、224、234、314、324、334)的最小开口横截面根据在预先规定的优选为0℃到120℃的温度范围中的体积流进行优化。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所选择的所述基体(12、32、112、122、212、222、232、312、322、332)的弹性特性和/或所选择的所述基体的结构形式和/或所选择的所述至少一个节流部位(14、34.1、34.2、114、124、214、224、234、314、324、334)的结构形式确定在压力差变化时所述至少一个节流部位(14、34.1、34.2、114、124、214、224、234、314、324、334)的开口横截面的动态特性。
6.按照权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述基体(12、32、112、122、212、222、232、312、322、332)是带有两个弹性臂(12.1、12.2、32.1、32.2、32.3、32.4、112.1、112.2、122.1、122.2、212.1、212.2、222.1、222.2、232.1、232.2、312.1、312.2、322.1、322.2、332.1、332.2)的开口环，所述两个弹性臂的端部确定所述节流部位(14、34.1、34.2、114、124、214、224、234、314、324、334)的形状。
7.按照权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述基体(12)具有用于位置正确地安装的对中凸耳(12.3)。
8.按照权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述基体(12、32、112、122、212、222、232、312、322、332)由圆形金属线和/或扁平金属线制成和/或为冲压件。
9.一种用于输送流体的活塞泵，所述活塞泵包括活塞(3)、缸元件(5)和布置在进入阀和排出阀(20)之间的被盖(16)封闭的压力腔(5.2)，其中，在流体流(18)中在所述排出阀之后设置用于对所述流体流(18)进行节流的节流器件(10、30、110、120、210、220、230、310、320、330)，其特征在于，所述节流器件为按照权利要求1至8中任一项所述的用于对流体流(18)进行节流的装置(10、30、110、120、210、220、230、310、320、330)。
10.按照权利要求9所述的活塞泵，其特征在于，所述节流装置(10、30、110、120、210、220、230、310、320、330)插入在所述缸元件(5)和所述盖(16)的两个平面之间。
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