JP2008506891A - 改善された増圧動特性を備えたピストンポンプ - Google Patents

Abstract

本発明は、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。本発明によれば、圧力室（７）内の圧力を増加させるために、往復運動可能なピストン（３）が設けられており、ばねシールエレメント（５）を備えた少なくとも１つの弁が設けられており、ばねシールエレメント（５）が、開口（６ａ）を開閉するために、シール領域（５ａ）とばね領域（５ｂ）とを有している。

Description

背景技術
本発明は、改善された増圧動特性を備えた、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。

ピストンポンプは、公知先行技術に基づき種々異なる構成で公知である。車両ブレーキ装置に用いられるピストンポンプとして、しばしばラジアルピストンポンプが使用される。この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である。このような形式のピストンポンプは、しばしばエレクトロニックスタビリティシステム（ＥＳＰ）またはエレクトロハイドロリックブレーキ装置（ＥＨＢ）に相俟って使用される。基本的には、公知のピストンポンプは、流入弁と流出弁との間に配置された圧力室を有している。この圧力室内では、ピストンの運動によって圧力が増加させられる。可能な限りコンパクトな構造を達成するために、ハイドロリック流体が、ピストンに設けられた孔を通って圧力室に案内されるピストンポンプが公知である。この場合、入口弁はピストンの圧力室側の端部で圧力室内に配置されている。この場合、流入弁の戻しばねのために、ケージ状の保持手段が圧力室内に設けられなければならない。さらに、ピストンのための戻しばねが圧力室内に配置されている。この圧力室内のこれらの多数の構成部材によって、このような形式のピストンポンプのクリアランスが比較的大きくなる。さらに、これによって、このような形式のピストンポンプが、制限された増圧動特性しか有していない。さらに、公知のピストンポンプでは、流出弁が使用される。この流出弁は、シール座と、弁閉鎖ボールと、このボールのためのばねと、このばねのための保持エレメントとを有している。したがって、公知のピストンポンプの弁は比較的多くの構成部材を有している。これによって、ある程度の組付け手間が生ぜしめられる。さらに、公知のピストンポンプはある程度の長さを軸方向に有している。

発明の利点
請求項１の特徴を備えた、ハイドロリック流体を圧送するための本発明によるピストンポンプは従来のものに比べて、ピストンポンプが僅かな構成部材個数を有しているという利点を有している。これによって、製作・組付けコストを著しく削減することができる。さらに、本発明によるピストンポンプは、減少させられた構成部材個数によって、特にピストンポンプの軸方向に僅かなサイズしか有してもいない。本発明によれば、このことは、ピストンポンプの少なくとも１つの弁がばねシールエレメントを有していることによって達成される。このばねシールエレメントはばね領域とシール領域とを有している。言い換えるならば、本発明によれば、弁閉鎖エレメントの機能を有しているだけでなく、弁ばねの機能も有している一体のばねシールエレメントが提供される。したがって、ピストンポンプの圧力室内の構成部材個数を減少させることができ、これによって、構成スペースが最小限に抑えられる。

従属請求項には、本発明の有利な構成が示してある。

有利には、ばねシールエレメントがプレート状のエレメントとして形成されていて、シール領域と、ばね領域と、保持領域とを有している。これによって、本発明によるピストンポンプを特にコンパクトにかつ小型構造に形成することができる。なぜならば、弁のために、プレート状のエレメントの厚さに相応のスペース需要しか必要とされないからである。さらに、そのほかに、ばねシールエレメントに保持領域が組み込まれて形成されている。

特に有利には、ばねシールエレメントのばね領域が、少なくとも一条のばね巻条を有しているように形成されている。

さらに有利には、ばねシールエレメントの保持領域が環状に形成されている。これによって、１つには、ばねシールエレメントの迅速なかつ簡単な位置決めを達成することができ、もう１つには、環状の保持領域がばねシールエレメントにある程度の安定性を付与している。

改善されたシール作用を得るためには、ばねシールエレメントが、有利には、弁プレートに設けられた貫通開口でシールするようになっている。この場合、弁プレートは弁座の機能を引き受けている。弁プレートは、特に有利にはプラスチック、特にＰＥＥＫから製作されている。さらに有利には、プラスチックが炭素繊維によって強化されていてもよい。

有利には、ばねシールエレメントを備えた弁は、ピストンが運動させられるシリンダエレメント内に配置されている。

ピストンポンプの本発明による弁は、ピストンポンプの流入弁および／または流出弁として設けられていてよい。しかし、特に有利には、弁が流入弁として設けられており、ばねシールエレメントがピストンポンプの圧力室内に配置されている。ばねシールエレメントはその一体の構造によって、ピストンポンプのクリアランスを最小限に保つことができることを可能にする。さらに、ピストンポンプの流入孔が極めて大きな直径を有しており、これによって、流入孔を通る吸込み段階での可能な限り僅かな流れ抵抗を得ることができることが可能となる。これによって、ポンプの効率を一層改善することができる。

したがって、プレート状のばねシールエレメントは一種の板ばねである。この板ばねは弁の貫通開口の上方に配置されていて、ディスク状のシール領域を有している。このシール領域は、貫通開口の直径よりも幾分大きい直径を有している。したがって、シーリングがディスク状のシール領域の縁部で行われる。

さらに有利には、ピストンのための戻しばねがピストンポンプの圧力室内に配置されており、この場合、戻しばねがばねシールエレメントの保持領域に支持されている。これによって、ばねシールエレメントの付加的な位置決めが可能になる。

特に有利には、弁がピストンポンプの流入弁として形成されていて、ピストンポンプのシリンダエレメント内に配置されており、この場合、流入弁の通流方向がピストンポンプの吸込み段階でのピストンの運動方向に等しくなっている。これによって、ピストンポンプの吸込み段階の間の特に流れに対して有利な経過が達成される。これによって、ピストンポンプが、改善された効率を有することができる。

さらに、ピストンの半径方向における極めて小さな構成スペースを備えたピストンポンプを達成することができる。このことは、有利には、ピストンポンプの弁のばねエレメントがばねリングとして形成されていることによって達成される。このばねリングとしてのばねエレメントの構成によって、このばねエレメントをばね機能のほかにピストンポンプに配置することができ、これによって、ばねリングを位置決めするための付加的な構成部材が不要となる。なぜならば、ばねリングがそのリング形状に基づき別の構成部材なしにピストンポンプの既存の構成部材に位置決め可能となるからである。

有利には、ばねリングがスリットを有している。この場合、このスリットの種々異なる構成によって、ばねリングのばね力を調整することができる。したがって、種々異なる使用事例に対して、ばねリングに設けられたスリットの種々異なる形式の構成によって可変となるばね力を備えたばねリングを設けることができる。この場合、ばねリングに設けられたスリットは、特に有利にはＺ字形に形成されている。このスリットはばねリングを、有利にはその幅において切断しており、これによって、ばねリングが周方向で中断されている。しかし、ばねリングをその幅において完全に分割しない複数のスリットをばねリングに設けることも可能である。

有利には、ばねリングが溝内に配置されている。この溝はピストンポンプのシリンダエレメントに形成されている。これによって、特にコンパクトな構造を実現することができる。

弁閉鎖エレメントをばねリングに位置決めするためには、このばねリングが、有利にはその内面に切欠きを有している。この切欠きは、有利にはＵ字形の溝であるかまたは弁閉鎖エレメントがボールである場合には部分球形の切欠きである。これによって、ボールのセルフセンタリング（自動調心）が可能となる。

特に有利には、ばねリングを有する弁が、ピストンポンプの流出弁である。

有利には、流出弁によって開閉可能である貫通開口が、ピストンポンプのシリンダエレメントに配置されており、この場合、ピストンの運動方向が、貫通開口を通る流出方向に対して垂直である。

本発明によるピストンポンプは、特に有利には車両のブレーキ装置で、たとえばホイールブレーキシリンダ内の圧力を制御しかつ調整するために使用される。有利には、この場合、本発明によるピストンポンプがブレーキ装置の電子的な制御・調整システム、たとえばＥＳＰ、ＥＨＢ、ＡＳＲ等に使用される。これによって、１つには、本発明によるピストンポンプが特に廉価に製作可能となるので、このような形式のブレーキ装置に対するコスト利点を達成することができ、もう１つには、ピストンポンプの効率と、改善された増圧動特性とを達成することができ、これによって、このような形式のブレーキシステムの応答時間を減少させることができる。

以下に、本発明の有利な実施例を図面につき詳しく説明する。

実施例の説明
以下に、図１〜図５につき本発明の１つの有利な実施例によるピストンポンプ１を説明する。

図１から明らかであるように、本発明の有利な実施例によるピストンポンプ１は、シリンダ孔２ａを備えたシリンダエレメント２を有している。シリンダ孔２ａ内には、ピストン３が配置されている。このピストン３は、図３から詳しく明らかである。このピストン３は、１つのピストンピン３ａと２つの環状溝３ｂ，３ｃとを有していて、偏心体（図示せず）によって運動させられる。

シリンダ孔２ａ内には、圧力室７が設けられている。この圧力室７は、流入弁４と流出弁９との間にハイドロリック的に配置されている。流入弁４は、主として、ばねシールエレメント５を有している。このばねシールエレメント５は、図４に詳しく示してある。このばねシールエレメント５は、図１から明らかであるように、プレート状に形成されていて、ディスク状のシール領域５ａと、ばね領域５ｂと、保持領域５ｃとを有している。ばね領域５ｂはばね巻条として形成されていて、シール領域５ａを保持領域５ｃに結合している。ばねシールエレメント５は弁プレート６に配置されていて、この弁プレート６のシール座６ｂでシールしている。この場合、このシール座６ｂは、弁プレート６に設けられた貫通孔６ａの全周に沿って配置されている。したがって、ばねシールエレメント５は、シール領域５ａの環状の外側の周面領域によってシール座６ｂでシールしている。

ハイドロリック流体は、流入弁４に向かって供給管路８と接続孔１７とを介して流れる。この接続孔１７は、弁プレート６の貫通孔６ａと同じ直径を有している（図１参照）。この場合、弁プレート６はプラスチック材料、特にＰＥＥＫから製作されている。

流出弁９は、図１に示したように、ばねリング１０とボール１１とを有している。このボール１１はシール座１２でシールしている。このシール座１２はシリンダエレメント２に形成されている。流出弁９は流出孔１８に配置されていて、ピストンポンプの圧力室７を圧力管路（図示せず）に対してシールしている。さらに、圧力室７内には、ピストン３をその上死点への到達後に再びその出発位置に戻すために、戻しばね１３が配置されている。図１に示したように、この戻しばね１３はばねシールエレメント５の保持領域５ｃに支持されている。これによって、シリンダ孔２ａ内でのばねシールエレメント５の付加的な位置決めが得られる。念のために付言しておくと、ばねシールエレメント５はシリンダ孔２ａ内への僅かに過剰の押込みによって組み付けることができ、これによって、ばねシールエレメント５の組付けも極めて簡単となる。

ピストン３のピストンピン３ａによって、圧力室７内のクリアランスが可能な限り僅かとなることが達成される。さらに、ピストンピン３ａは戻しばね１３のガイドのために働く。

さらに、ピストン３には、シールリング１４と、第１のガイドリング１５と、第２のガイドリング１６とが配置されている。図１および図３から明らかであるように、シールリング１４と第１のガイドリング１５とは、ピストン３に形成された溝３ｂ内に配置されており、第２のガイドリング１６は、ピストン３に形成された溝３ｃ内に配置されている。この場合、シールリング１４はピストンポンプの圧力室７を偏心体室に対してシールしている。第１のガイドリング１５と第２のガイドリング１６とによるシリンダ孔２ａ内でのピストン３のガイドによって、このピストンの極めて剛性的なガイドを達成することができる。

両ガイドリング１５，１６は比較的大きな間隔を互いに有しており、これによって、ピストンの傾倒運動を実際に排除することができる。これによって、ピストン３のガイドが、特にこのピストン３に加えられる横力に対して極めて敏感でなくなる。この横力は偏心体駆動によってピストンに伝達され得る。

さらに図１から明らかであるように、ばねリング１０の内側の周面には、ボール１１を部分的に収容するために、切欠き１０ａが形成されている。この場合、この切欠き１０ａは、断面図で見て、Ｕ字形の形状を有している。さらに、図１から明らかであるように、ばねリング１０は溝２ｂ内に配置されている。この溝２ｂはシリンダエレメント２の外側の周面に形成されている。ばねリング１０は、閉じられたリングとして形成されていて、ある程度の弾性を流出弁の開放過程に対して提供するために、スリット１９を有している。このスリット１９は、有利にはＺ字形に形成されていて、有利にはばねリング１０にボール１１の位置に対して形成されている（図５参照）。念のために付言しておくと、スリットの形状は任意に選択可能であり、このスリットの形状によって、特にばねリング１０の開放力に影響が与えられる。この場合、ばねリング１０のスリットは、片側で部分的にしかばねリング１０に達していなくてもよいし、完全にばねリング１０を分割していてもよく、これによって、ばねリングがスリットで拡幅可能となる。ばねリング１０を完全に分割しない複数のスリットをばねリングに設けることも可能である。

この場合、本発明によるピストンポンプ１の機能は以下の通りである。ピストンポンプの吸込み段階では、ピストン３が、図１で見て右方に運動させられる。これによって、シール領域５ａが、弁プレート６に設けられたシール座６ｂから持ち上げられることにより、ばねシールエレメント５が開放する。これによって、ハイドロリック流体が供給管路８から接続孔１７と貫通孔６ａとを介して圧力室７内に流れる。吸込み段階では、流出弁９は閉鎖されている。なぜならば、この流出弁９に後置された圧力管路（図示せず）内に存在する圧力がばねリング１０に加えられており、したがって、ボール１１がシール座１２に保持されるからである。基本的には、ＡＶ（流出弁）開放圧がばねリングの設計によって規定されることに注意しなければならない。ピストン３がその下死点に到達し、このピストン３の方向が反転された後、ピストンポンプ１の吐出し段階が始まる。この状態は、図１に示してある。吐出し段階では、ピストン３が、図１で見て矢印Ａの方向に運動させられ、これによって、圧力室７内の圧力が増加させられる。これによって、流入弁４が閉鎖する。なぜならば、圧力が圧力室７からディスク状のシール領域５ａに加えられるからである。このディスク状のシール領域５ａは比較的大きな面を有しているので、流入弁の迅速な閉鎖が確保される。ピストン３がその上死点の方向に引き続き運動させられればさせられるほど、圧力室７内の圧力はますます大きくなる。この圧力室７内の圧力が、流出弁９に後置された圧力管路内の圧力よりも大きくなると、ばねリング１０がその弾性的な特性に基づきボール１１によって半径方向外向きに押圧されることにより、流出弁９が開放し、これによって、圧力室７と圧力管路との間の接続部が、流出孔１８と、開放された流出弁とを介して開放されている。基本的には、ＡＶ開放圧がばねリングの設計によって規定されることに注意しなければならない。この状態は、ピストンの上死点への到達直前に達成される。したがって、圧力下にある流体が、圧力室７から、開放された流出弁９を通って圧力管路内に流れる。ピストン３が上死点に到達した後、その運動方向が再び反転され、吸込み段階が新たに始まる。この場合、流出弁９が、ばねリング１０のばね力と、圧力管路内でばねリングに作用する圧力とによって再び閉鎖される。ピストン３は戻しばね１３によって再び戻される。この場合、吸込み段階が再び始まる。

図１から明らかであるように、本発明によるピストンポンプ１は極めてコンパクトな構造を有している。なぜならば、流入弁４が実際に一体のばねシールエレメント５からしか成っていないからである。これによって、ピストン３の軸方向Ｘ−Ｘに特にコンパクトな構造を実現することができる。これによって、流入弁４がピストンポンプ１の圧力室７内に配置されているにもかかわらず、付加的なクリアランスが提供されない。さらに、流入弁４の本発明による構成によって、大きな流入孔（接続孔１７もしくは貫通孔６ａ）を得ることができ、これによって、最小限に抑えられたクリアランスで圧力室の極めて高い充填率ひいては極めて良好な増圧動特性が達成される。さらに、流入弁４を通るハイドロリック流体の流入方向が、吸込み段階でのピストン３の運動方向に等しくなっている。これによって、圧力室７内への流体の流入の間の損失のさらなる低減を達成することができる。

流出弁９も同じく、極めて少ない廉価な構成部材を備えて形成されていて、ボール１１とばねリング１０としか有していない。このばねリング１０は、有利には同じくプラスチックから製作されており、流出弁９の組付けが極めて簡単となると同時に廉価となる。ばねリングの内側の周面に設けられた切欠き１０ａによって、ばねリング１０の位置適正な組付けも簡単になる。

さらに、ばねリング１０の内面に設けられた、ボール１１を収容するための切欠き１０ａは、シリンダエレメント２に対するばねリング１０の回動が阻止されるという機能を有している。ばねリング１０のばね力は、スリットの種類のほかに、厚さ、幅および材料組成によっても規定される。

したがって、本発明によるピストンポンプは、減少させられた構成部材数を有しており、これによって、特に流入弁４と流出弁９との極めて簡単な組付けが付与されており、製作コストが極めて僅かとなる。流入弁に対するプレート状のばねシールエレメント５の構成と、流出弁に対するばねリング１０の構成とによって、ピストンポンプ１の極めてコンパクトな構造を達成することができる。

ピストンポンプ１の吐出し段階の間、圧力室７内の圧力の上昇によって、流入弁４での改善されたシーリングも達成される。なぜならば、圧力が直接シール領域５ａに加えられ、このシール領域５ａが比較的大きな面を有しているからである。

本発明の１つの実施例によるピストンポンプの概略的な断面図である。 図１に示したピストンポンプの斜視的な概略的な断面図である。 図１および図２に示したピストンポンプの個別構成部材の斜視的な分解図である。 本発明の実施例によるばねシールエレメントの概略的な平面図である。 本発明の実施例によるばねリングの概略的な平面図である。

符号の説明

１ ピストンポンプ、 ２ シリンダエレメント、 ２ａ シリンダ孔、 ２ｂ 溝、 ３ ピストン、 ３ａ ピストンピン、 ３ｂ 環状溝、 ３ｃ 環状溝、 ４ 流入弁、 ５ ばねシールエレメント、 ５ａ シール領域、 ５ｂ ばね領域、 ５ｃ 保持領域、 ６ 弁プレート、 ６ａ 貫通孔、 ６ｂ シール座、 ７ 圧力室、 ８ 供給管路、 ９ 流出弁、 １０ ばねリング、 １０ａ 切欠き、 １１ ボール、 １２ シール座、 １３ 戻しばね、 １４ シールリング、 １５ ガイドリング、 １６ ガイドリング、 １７ 接続孔、 １８ 流出孔、 １９ スリット、 Ａ 矢印、 Ｘ−Ｘ 軸方向

Claims (18)

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、圧力室（７）内の圧力を増加させるために、往復運動可能なピストン（３）が設けられており、ばねシールエレメント（５）を備えた少なくとも１つの弁（４）が設けられており、ばねシールエレメント（５）が、開口（６ａ）を開閉するために、シール領域（５ａ）とばね領域（５ｂ）とを有してい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. ばねシールエレメント（５）が、プレート状のエレメントとして形成されていて、シール領域（５ａ）と、ばね領域（５ｂ）と、保持領域（５ｃ）とを有している、請求項１記載のピストンポンプ。
3. ばねシールエレメント（５）のばね領域（５ｂ）が、少なくとも一条のばね巻条を有している、請求項１または２記載のピストンポンプ。
4. ばねシールエレメント（５）の保持領域（５ｃ）が、環状に形成されている、請求項２または３記載のピストンポンプ。
5. ばねシールエレメント（５）が、弁プレート（６）のシール座（６ｂ）でシールするようになっている、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. 弁（４）が、当該ピストンポンプのシリンダエレメント（２）内に配置されている、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. 弁（４）が、当該ピストンポンプの流入弁として形成されていて、圧力室（７）を仕切っている、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. ピストン（３）のための戻しばね（１３）が、圧力室（７）内に配置されていて、ばねシールエレメント（５）の保持領域（５ｃ）に支持されている、請求項７記載のピストンポンプ。
9. 当該ピストンポンプの流入弁と流出弁とが、ばねシールエレメントを有している、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. 弁（４）が、当該ピストンポンプの流入弁として形成されていて、シリンダエレメント（２）内に配置されており、流入開口（１７）を通るハイドロリック流体の流入方向が、当該ピストンポンプの吸込み段階でのピストン（３）の運動方向に等しくなっている、請求項１から９までのいずれか１項記載のピストンポンプ。
11. 弁（９）が、貫通開口（１８）を開閉するために、弁閉鎖エレメント（１１）とばねエレメントとを有しており、該ばねエレメントが、ばねリング（１０）として形成されている、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。
12. ばねリング（１０）が、スリット（１９）を有している、請求項１１記載のピストンポンプ。
13. スリット（１９）が、ばねリング（１０）を該ばねリングの幅において切断しており、スリット（１９）が、ほぼＺ字形に形成されている、請求項１２記載のピストンポンプ。
14. ばねリング（１０）が、当該ピストンポンプのシリンダエレメント（２）に設けられた溝（２ｂ）内に配置されている、請求項１１から１３までのいずれか１項記載のピストンポンプ。
15. ばねリング（１０）が、弁閉鎖エレメント（１１）を少なくとも部分的に収容するために、内面に設けられた切欠き（１０ａ）を有している、請求項１１から１４までのいずれか１項記載のピストンポンプ。
16. 弁（９）が、当該ピストンポンプの流出弁として形成されている、請求項１１から１５までのいずれか１項記載のピストンポンプ。
17. 流出弁によって開閉可能である貫通開口（１８）が、当該ピストンポンプのシリンダエレメント（２）に配置されており、ピストン（３）の運動方向が、貫通開口（１８）を通る流出方向に対して垂直である、請求項１６記載のピストンポンプ。
18. 請求項１から１７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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