JP2005344722A - ハイドロリック流体を圧送するためのピストンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】偏心体室への漏れに基づいた偏心体の故障を阻止する。
【解決手段】往復運動するピストン４と、流入弁６と、流出弁７と、該流入弁６と該流出弁７との間に位置するピストン室９と、シール範囲５ａと変形範囲５ｂとを備えた弾性的なエレメント５とが設けられており、該弾性的なエレメント５のシール範囲５ａが、ピストン４とピストン室９との間のシールを形成しており、変形範囲５ｂが、ピストン室９内の圧力を増圧させるためにピストン４によって変形可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、運転時に事実上漏れなしとなる、ハイドロリック流体を圧送するためのピストンポンプに関する。さらに本発明は、このようなピストンポンプを備えたブレーキ装置に関する。

ピストンポンプは公知先行技術に基づき、種々の構成が知られている。車両ブレーキ装置に用いられるピストンポンプとしては、しばしばラジアルピストンポンプが使用される。ラジアルピストンポンプでは、少なくとも１つのピストンが偏心体によって往復運動可能となる。このようなピストンポンプは、しばしば電子スタビリティシステム（電子安定プログラムＥＳＰ）またはエレクトロハイドロリック式のブレーキ装置（ＥＨＢ）のためにも使用される。このようなピストンポンプでは、高圧側のシールがプラスチックシールリップにより達成される。低圧側では、ガイドリングに対して隣接して配置された低圧シール機構によってピストンがシールされる。ピストンの行程運動に基づき、ピストンはこのとき低圧シール機構を擦過するようにスライドする。この場合、ピストンポンプの運転時間にわたってシールリングおよびガイドリングの摩耗が生じるので、偏心体室には高い漏れが発生する。この漏れは偏心体の故障もしくは該偏心体を駆動するモータの故障を招く恐れがある。

本発明の課題は、上記欠点を回避して、偏心体室への漏れに基づいた偏心体の故障が阻止されるような、ハイドロリック流体を圧送するためのピストンポンプを提供することである。

この課題を解決するために本発明の構成では、往復運動するピストンと、流入弁と、流出弁と、該流入弁と該流出弁との間に位置するピストン室と、シール範囲と変形範囲とを備えた弾性的なエレメントとが設けられており、該弾性的なエレメントのシール範囲が、ピストンとピストン室との間のシールを形成しており、変形範囲が、ピストン室内の圧力を増圧させるためにピストンによって変形可能であるようにした。

本発明によるピストンポンプは従来のものに比べて、ピストンポンプの全寿命にわたって運転時の漏れが事実上完全に阻止可能となるという利点を持っている。さらに、本発明によるピストンポンプは少数の個別構成部分点数によりすぐれている。この場合、特に製造コストが減じられる。このことは本発明によれば、高圧シールおよび低圧シールの代わりに、シール範囲と変形範囲とを備えたほぼ非圧縮性の弾性的なエレメントを使用することにより達成される。この弾性的なエレメントはピストンとピストン室との間のシールを提供し、この場合、ピストンは弾性的なエレメントの変形範囲を作動させ、これによりピストン室内に所要の圧力を形成する。したがって、弾性的なエレメントは一方ではシールの機能を引き受け、他方では圧力形成もしくは増圧の機能を引き受け、これにより弾性的なエレメントの変形によってピストン室内のハイドロリック流体が加圧される。ピストン室内での圧力減少もしくは減圧の後に、弾性的なエレメントはその固有弾性に基づき、自動的に再びその出発位置もしくは初期位置へ戻ることができる。

請求項２以下には、本発明の有利な改良形が記載されている。

弾性的なエレメントはほぼハット形もしくは帽子形に形成されていると有利である。すなわち、弾性的なエレメントの変形範囲は片側で閉じられた中空円筒体として形成されており、弾性的なエレメントのシール範囲は、この中空円筒体から突出した環状の縁部として形成されているわけである。これにより、一方では、突出した環状の縁部により確実なシール機能が確保され、他方では中空円筒体により、ピストン室内に存在するハイドロリック流体を加圧するために十分な変形範囲が確保され得る。

ピストン行程後の弾性的なエレメントの変形された変形範囲の簡単でかつ確実な戻しを確保するためには、ばねエレメントが設けられていると有利である。このばねエレメントが前記中空円筒体内に配置されていて、前記中空円筒体の底範囲へ力を加えていると特に有利である。

弾性的なエレメントが特に廉価に製造可能となるようにするためには、弾性的なエレメントが加硫ゴム材料（Gummimaterial）もしくは生ゴム材料（Kautschukmaterial）または弾性プラスチックから製造されていると有利である。さらに、弾性的なエレメントがピストンに、特に接着によって固定されていると有利である。これにより、確実な運転を保証することができる。

ピストンポンプのシリンダに沿った、弾性的なエレメントの変形範囲の改善されたスライド運動を得るためには、変形範囲の外周面に潤滑剤が配置されていると有利である。この潤滑剤は、たとえば油ベースの潤滑剤または固体潤滑剤であってよい。

特に確実なシールを提供するためには、弾性的なエレメントのシール範囲と当該ピストンポンプのシリンダ範囲との間にプレス嵌めが形成されていると有利である。弾性的なエレメントのシール範囲はピストン行程の間、定位置に留まるので、このプレス嵌めによって一層改善されたシール性を達成することができる。

ピストンの摩耗もしくは弾性的なエレメントの変形範囲の摩耗を一層減少させるためには、ピストンポンプのシリンダ範囲にスリーブが導入されていると有利である。したがって、ピストンもしくは変形範囲はこのスリーブに沿ってスライドし、これにより改善された摩耗防止が達成可能となる。

本発明によるピストンポンプは液状の潤滑剤を有していると有利である。この場合、この液状の潤滑剤は、弾性的なエレメントに接した潤滑剤室内に配置されており、これにより弾性的なエレメントの変形範囲の潤滑が確保される。言い換えれば、弾性的なエレメントに接した別個の室内に液状の潤滑剤が設けられているわけである。この別個の室は弾性的なエレメントとシリンダ範囲もしくはシリンダ内に配置されたスリーブとの間の中間室もしくは間隙であると有利である。さらにこの場合、液状の潤滑剤が偏心体室内へ流入することを阻止するために、ピストンになお付加的なシールリングが配置されている。潤滑剤としてはシリコーン油が使用されると有利である。シリコーン油は極めて良好な潤滑作用を有すると同時に、さらにその粘度が運転温度にわたってほとんど変化しないという性質を持っているので、ピストンポンプのあらゆる運転状況において十分な潤滑が確保される。別個の潤滑剤室内で液状の潤滑剤を使用することにより、本発明による弾性的なエレメントの寿命を一層改善することができる。

本発明によるピストンポンプは、車両のブレーキ装置において、たとえばホイールブレーキシリンダ内の圧力を制御するために使用されると特に有利である。本発明によるピストンポンプはこの場合、ブレーキ装置の電子式の開ループ制御・閉ループ制御システム、たとえばＥＳＰ（電子安定プログラム）、ＥＨＢ（エレクトロハイドロリック式のブレーキ装置）、ＡＳＲ（トラクションコントロールシステム）等と相まって使用されると特に有利である。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。

まず、図１につき、本発明の第１実施例によるピストンポンプ１について詳しく説明する。図１に示したように、ピストンポンプ１はハウジング２を有しており、このハウジング２には円筒状のシリンダ孔２ａが設けられている。このシリンダ孔２ａ内には、ピストン４が往復運動可能に配置されている。ピストン４は偏心体３によって運動させられる。偏心体３は公知の形式でモータ（図示しない）によって駆動される。図１には、ピストンポンプ１の１つのポンプエレメントしか図示されていない。その他のポンプエレメントは偏心体の周面に沿ってそれぞれ互いに等間隔を置いて配置されている。

さらに図１に示したように、ピストンポンプ１は流入弁６と流出弁７とを有している。流入弁６と流出弁７とは１つの中間構成部分８に配置されている。この中間構成部分８には、それぞれ流入弁６および流出弁７のシールシートが配置されている。中間構成部分８は弁ケージの機能を有していて、閉鎖球体１０によって流体密に閉鎖されている。流入弁６と流出弁７との間の範囲には、ピストン室９が配置されている。さらに、流入弁６を閉鎖するためには戻しばね１２が設けられており、流出弁７を閉鎖するためには戻しばね１３が設けられている。図１には符号１４で吸込管路が示されており、符号１５で流出弁７の下流側の吐出管路が示されている。さらに図１から判るように、シリンダ孔２ａは多段式に形成されていて、閉鎖エレメント１６によって流体密に閉鎖されている。この場合、流出弁７のための戻しばね１３は閉鎖エレメント１６に設けられた孔内に配置されている。

さらに図１から判るように、流入弁６は流出弁７における流出方向に対して９０゜の角度で配置されている。これにより、ポンプエレメントの軸方向における特にコンパクトな構造を達成することができる。

さらに、本発明によるピストンポンプ１は弾性的なエレメント５を有している。この弾性的なエレメント５はピストン４に固定されているか、または載着されている。この実施例では、弾性的なエレメント５がピストン４の端面に接着されている。弾性的なエレメント５は、ほぼハットもしくは帽子の形を有していて、シール範囲５ａと変形範囲５ｂとを備えている。弾性的なエレメント５の、ピストン４とは反対の側には、円筒状の開口５ｃが設けられているので、変形範囲５ｂは片側で閉じられた中空円筒体として形成されている。円筒状の開口５ｃ内には、戻しばね１１と補剛プレート１７とが配置されている。補剛プレート１７はこの場合、円筒状の開口５ｃの下側の底部に接触している。

さらに図１から判るように、弾性的なエレメント５のシール範囲５ａはシリンダ孔２ａに設けられた段部２ｂにプレス嵌めによって配置されている。これにより、高いシール性が達成される。択一的には、フランジシールの場合と同様の軸方向のシール機構を使用することができる。したがって、ハウジング２に設けられた段部２ｂにシール範囲５ａをプレス嵌めすることにより、ピストン室９と偏心体室との間の静的なシール、つまり固定用シール（statisch. Dichtung）が達成される。この固定用シールは特に高いシール性を有している。弾性的なエレメント５はゴム材料から製造されており、ピストン４としては市販のニードルローラが使用され得る。

次に、本発明によるピストンポンプ１の機能について説明する。偏心体がその下死点から上死点に向かって運動すると、ピストン４はシリンダ孔２ａ内で閉鎖エレメント１６の方向に運動させられる。ピストン４のこの運動時に、弾性的なエレメント５の変形範囲５ｂに変形が生じる。なぜならば、変形範囲５ｂが軸方向で押し合わされるからである。弾性的なエレメント５は非圧縮性の材料から製造されているので、弾性的なエレメント５の体積はほぼ一定のままとなる。シール範囲５ａがシリンダ孔２ａと固く結合されているので、変形範囲５ｂは内側へ向かって円筒状の開口５ｃ内へ圧入され、これにより円筒状の開口５ｃは部分的に埋められる。このときに戻しばね１１が同じく変形させられる。この過程の間、ピストン室９内の圧力は増大し、その結果、流出弁７が戻しばね１３のばね力に抗して開く。次いで、圧力下にあるハイドロリック流体が圧力室もしくはピストン室９から吐出管路１５へ圧送される。

偏心体３が上死点を超えた後に、ピストン４は戻しばね１１の戻し力に基づき再び出発位置にまで運動させられ、弾性的なエレメント５の変形された変形範囲５ｂは再びその出発位置へ戻る。このピストン４の全行程の間、弾性的なエレメント５のシール範囲５ａは運動させられず、かつシリンダ孔２ａに対して確実にシールされているので、弾性的なエレメント５を介して漏れが生じる恐れはない。これにより、事実上漏れなしのピストンポンプを得ることができる。なぜならば、偏心体３を内蔵している偏心体室に対する接続が生じないからである。弾性的なエレメント５、正確に言えば変形範囲５ｂと、シリンダ孔２ａとの間の摩擦抵抗を低減させるためには、変形範囲５ｂの外周面に潤滑剤が設けられており、これにより、シリンダ孔２ａに沿った変形範囲５ｂのスライド運動ができるだけ摩擦なしに行われるようになる。潤滑部は無給油潤滑部として形成されていてよい。なぜならば、ハイドロリック流体によって変形範囲５ｂの外側範囲に設けられた潤滑部が洗い出される危険が生じなくなるからである。

吸込管路１４からのハイドロリック流体の吸込みは、弾性的なエレメント５が図１に示した出発位置へ戻される間に行われ、しかもこの場合、流入弁６の球体が、ピストン室９内に形成された負圧により戻しばね１２のばね力に抗して閉鎖球体１０の方向へ運動させられ、ハイドロリック流体が吸込管路１４からピストン室９内へ流入し得ることにより行われる。弾性的なエレメント５が出発位置に位置していて、かつピストン室９と吸込管路１４内の圧力との間に圧力平衡が成立すると、流入弁６は作動ばねとして働く戻しばね１２によって再び閉鎖される。

次に、図２につき、本発明の第２実施例によるピストンポンプ１について詳しく説明する。図１の第１実施例における構成部分と同じ構成部分もしくは同一機能の構成部分は第１実施例と同じ符号で示されている。

第１実施例とは異なり、第２実施例では、シリンダ孔２ａ内にさらに付加的に摩耗防止スリーブ１８が設けられている。この摩耗防止スリーブ１８はシリンダ孔２ａ内に圧入されていると共に、段部２ｂにも圧入されてプレス嵌めされている。摩耗防止スリーブ１８内には、第１実施例の場合と同様に弾性的なエレメント５のシール範囲５ａが圧入されてプレス嵌めされているので、弾性的なエレメント５と摩耗防止スリーブ１８との間には固定用シールが存在している。第１実施例の場合と同様に、弾性的なエレメント５の外周面には潤滑剤が設けられており、これにより弾性的なエレメント５と摩耗防止スリーブ１８の内周面との間の摩擦が減じられている。その他の点で、第２実施例は第１実施例に相当しているので、これらの点についての詳しい説明は省略する。

図３には、本発明の第３実施例によるピストンポンプ１が示されている。第１実施例における構成部分と同じ構成部分もしくは同一機能の構成部分は第１実施例の場合と同じ符号で示されている。

第１実施例および第２実施例とは異なり、第３実施例は付加的に潤滑剤室１９を有している。この潤滑剤室１９内には、液状の潤滑剤、たとえばシリコーン油が配置されている。図３から判るように、潤滑剤室１９は円筒環状の室であり、この室はハウジング２のシリンダ孔２ａと弾性的なエレメント５の変形範囲５ｂの外周面との間に配置されている。高粘性のシリコーン油はこの場合、極めて良好な潤滑作用を有していて、さらにその粘度が作動温度にわたって極めて僅かにしか変化しないという性質を持っている。これにより、シリコーン油は潤滑剤室１９のために特に適した液体であると云える。

潤滑剤室１９と偏心体室との間には実際に圧力降下が発生しないので、潤滑剤室１９から偏心体室への漏れの危険は少ない。それにもかかわらず漏れを完全に排除するために、ピストン４には付加的にシールリング２０が設けられている。このシールリング２０は潤滑剤室１９からの潤滑剤を用いても潤滑され得る。したがって、この第３実施例では弾性的なエレメント５とハウジング２との間に固体摩擦は存在せず、単に液体摩擦しか存在しないので、摩擦損失を最小限に抑えることができ、かつ弾性的なエレメント５の寿命を一層改善することができる。その他の点で第３実施例は前記第１および第２実施例に相当しているので、これらの点については詳しい説明を省略する。

次に、図４につき、本発明の第４実施例によるピストンポンプ１について詳しく説明する。第１実施例〜第３実施例における構成部分と同じ構成部分もしくは同一機能の構成部分は第１実施例〜第３実施例の場合と同じ符号で示されている。

第４実施例はほぼ第３実施例に相当していて、やはり潤滑剤室１９と付加的なシールリング２０とを有している。しかし、第３実施例とは異なり、第４実施例ではなお付加的に摩耗防止スリーブ１８が設けられており、これによりピストン４とシリンダとの間の摩擦が一層低減されている。

本発明の第１実施例によるピストンポンプの概略的な断面図である。 本発明の第２実施例によるピストンポンプの概略的な断面図である。 本発明の第３実施例によるピストンポンプの概略的な断面図である。 本発明の第４実施例によるピストンポンプの概略的な断面図である。

符号の説明

１ ピストンポンプ
２ ハウジング
２ａ シリンダ孔
２ｂ 段部
３ 偏心体
４ ピストン
５ 弾性的なエレメント
５ａ シール範囲
５ｂ 変形範囲
５ｃ 開口
６ 流入弁
７ 流出弁
８ 中間構成部分
９ ピストン室
１０ 閉鎖球体
１１ 戻しばね
１２ 戻しばね
１３ 戻しばね
１４ 吸込管路
１５ 吐出管路
１６ 閉鎖エレメント
１７ 補剛プレート
１８ 摩耗防止スリーブ
１９ 潤滑剤室
２０ シールリング

Claims (11)

1. ハイドロリック流体を圧送するためのピストンポンプにおいて、往復運動するピストン（４）と、流入弁（６）と、流出弁（７）と、該流入弁（６）と該流出弁（７）との間に位置するピストン室（９）と、シール範囲（５ａ）と変形範囲（５ｂ）とを備えた弾性的なエレメント（５）とが設けられており、該弾性的なエレメント（５）のシール範囲（５ａ）が、ピストン（４）とピストン室（９）との間のシールを形成しており、変形範囲（５ｂ）が、ピストン室（９）内の圧力を増圧させるためにピストン（４）によって変形可能であることを特徴とする、ハイドロリック流体を圧送するためのピストンポンプ。
2. 弾性的なエレメント（５）がほぼハット形に形成されている、請求項１記載のピストンポンプ。
3. 弾性的なエレメント（５）の変形範囲（５ｂ）をその出発位置へ戻すために、ばねエレメント（１１）が設けられている、請求項１または２記載のピストンポンプ。
4. 弾性的なエレメント（５）が、加硫ゴム材料もしくは生ゴム材料または弾性プラスチックから製造されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のピストンポンプ。
5. 弾性的なエレメント（５）がピストン（４）に、特に接着によって固定可能である、請求項１から４までのいずれか１項記載のピストンポンプ。
6. 弾性的なエレメント（５）の変形範囲（５ｂ）の外周面に潤滑剤が配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のピストンポンプ。
7. 弾性的なエレメント（５）のシール範囲（５ａ）と、当該ピストンポンプのシリンダ範囲（２ｂ）との間にプレス嵌めが形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のピストンポンプ。
8. スリーブ（１８）が設けられており、該スリーブ（１８）内に弾性的なエレメント（５）および／またはピストン（４）が配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のピストンポンプ。
9. 弾性的なエレメント（５）の変形範囲（５ｂ）の潤滑を確保するために、弾性的なエレメント（５）に接した環状の潤滑剤室（１９）内に液状の潤滑剤が配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のピストンポンプ。
10. 液状の潤滑剤がシリコーン油である、請求項９記載のピストンポンプ。
11. 請求項１から１０までのいずれか１項記載のピストンポンプを有する、車両に用いられるブレーキ装置またはスタビリティシステム。

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