JP2014504348A - バルブ、特に油圧ピストンポンプの排出バルブ - Google Patents

Abstract

バルブ開口部（１４）が構成されたバルブ着座部（１２）と、バルブ開口部（１４）を選択的に開閉するためにバルブ着座部（１２）の上に配置されたバルブ閉止体（２０）とを有するバルブ（１０）、特に流体を送出するための油圧ピストンポンプの排出バルブ（１０）において、バルブ閉止体（２０）は、バルブ開口部（１４）が閉じた状態のときにバルブ着座部（１２）とともにシール着座部（３４）を形成するシールビード（３０）を含んでいる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、バルブ開口部が構成されたバルブ着座部と、バルブ開口部を選択的に開閉するためにバルブ着座部の上に配置されたバルブ閉止体とを有するバルブ、特に流体を送出するための油圧ピストンポンプの排出バルブに関する。さらに本発明は、油圧ピストンポンプおよび車両ブレーキシステムに関する。

たとえば車両ブレーキシステムのような油圧ピストンポンプは、通常、吸入バルブ・排出バルブとしてボールバルブを有している。ボールバルブは比較的低コストに製造できるからである。

このようなボールバルブの形態のバルブは、通常、シリンダに繰込み可能かつ繰出し可能なピストンの保持部にクランプ固定されたバルブハウジングの中に配置されている。吸入バルブは、ピストンの往復運動により、シリンダ内部の圧力領域へ吸入装置によって流体を吸い込むことができるようにするために設けられている。次いで、排出バルブによって流体が圧力のもとで圧力領域から油圧システムへ、仕事を行うために送出される。

バルブハウジングは、通常、保持器として皿状に構成されており、その内部には、球形の閉止体に対して押圧をする螺旋状の復帰ばねがある。それにより球形の閉止体は、ピストンの端面に構成されたバルブ着座部に当接する。

すなわち、ピストンが復帰ばねによってシリンダから外に押し出されると、吸入バルブの閉止体は、復帰ばねの力に抗してバルブ着座部から持ち上げられる。シリンダ内で負圧が生成されるからである。ピストンがこのような運動をすると吸入バルブが開き、流体が吸入バルブを通って圧力領域へ吸い込まれる。

ピストンが偏心器によってシリンダの中へ押し込まれると、吸入バルブが閉じて排出バルブが開くが、それは、そこで閉止体が螺旋状の復帰ばねのばね力に抗して持ち上げられることによる。流体は圧力領域から油圧システムへ、仕事を行うために送出される。

特許文献１は、バルブボールと、バルブ着座面とを有するボールバルブ、特に燃料噴射設備の高圧ポンプのための高圧バルブを開示しており、バルブボールは、流入部と流出部との間の接続を中断させるために、シール着座部をなすようにバルブ着座面と協働作用する。このときバルブボールは、螺旋状の復帰ばねにより、バルブ着座面に向かって押圧される。

さらに特許文献２は、シリンダ部材と、シリンダ部材の中で往復運動可能なピストンと、ピストン室とを有し、ピストン室の中でピストンによって圧媒液を圧力付勢可能である、圧媒液を送出するためのピストンポンプを開示している。さらにこのピストンポンプは、排出バルブと、スリット制御式の吸入バルブとを含んでいる。この排出バルブでは、閉止体としてのバルブボールが円板状の復帰ばねにより、付属のバルブ着座部に向かって押圧される。

ドイツ特許出願公開第１０２００８０４３８４１Ａ１号明細書 ドイツ特許出願公開第１０２００４０２８８８９Ａ１号明細書

本発明によると、バルブ開口部が構成されたバルブ着座部と、バルブ開口部を選択的に開閉するためにバルブ着座部の上に配置されたバルブ閉止体とを有するバルブ、特に流体を送出するための油圧ピストンポンプの排出バルブが提供され、閉止体は、バルブ開口部が閉じた状態のときにバルブ着座部とともにシール着座部を形成するシールビードを含んでいる。

油圧ピストンポンプは、シリンダの内部空間で繰込み可能かつ繰出し可能なように支承された円筒状のピストンを含んでいるのが好ましい。シリンダの内部空間には、流体で充填された圧力領域が設けられて密閉されている。シリンダからピストンが繰り出されると、圧力領域で負圧が生成され、ピストンが吸入バルブを介して流体を圧力領域へ吸い込む。ピストンは、繰り込まれると、排出バルブを介して流体を圧力領域から油圧システムへ仕事を行うために押し出す。

本件において流体とは、たとえば鉱物油やグリコールをベースとする圧媒液のような、気体および／または液体を意味している。

吸入バルブおよび／または排出バルブは、本発明によるバルブとして構成されるのが好ましい。本発明によるバルブは、バルブ開口部を備えるバルブ着座部と、バルブ閉止体とを有している。バルブ着座部は前側と裏側とを含んでおり、ここでバルブ着座部の裏側とは、流体がバルブ開口部へ流れ込むほうの側を意味しており、前側とは、流体がバルブ開口部から流れ出るほうの側を意味している。バルブ閉止体は、バルブ着座部の前側に配置されている。

シリンダからピストンが繰り出されている間、流体は、生成される負圧に基づき、吸入バルブを通って圧力領域へと吸い込まれる。このときバルブ閉止体は特定の区間だけバルブ着座部から持ち上げられ、そのようにして、流体がバルブ開口部を通って圧力領域に流れ込む。排出バルブは、シリンダからピストンが繰り出されている間、実質的に流体を密閉するように閉じている。

ピストンがシリンダの中に繰り込まれると、吸入バルブが閉じられる。圧力領域で生成される圧力の結果、排出バルブのバルブ閉止体が持ち上げられ、バルブ開口部が開く。そして流体が圧力領域から排出バルブに沿って、仕事を行うために油圧システムへと流れ込む。

本発明によるとバルブ閉止体は、バルブ開口部が閉じた状態のときにバルブ着座部とともにシール着座部を形成するシールビードを含んでいる。このシールビードはバルブ閉止体の外側の外套面に配置されており、外套面の周りを周回するように構成されているのが好ましい。このときシールビードは、バルブ着座部に当接する閉じたリングを形成し、バルブ閉止体の残りの部分はバルブ着座部と接触しない。

バルブ閉止体が復帰手段によりバルブ着座部に向かって押圧されると、シールビードはこのバルブ着座部に押し付けられ、それにより、実質的に流体を密閉するシール着座部が提供される。バルブ開口部は閉じられる。

このように、バルブ閉止体が実質的に流体を密閉するように確実にバルブ開口部を閉止する、特に排出バルブの省スペースでコンパクトな構造ないし設計形態が提供される。

油圧ピストンポンプの製造プロセス中には、通常、品質管理の一環として、いわゆる空気圧式の密閉性検査が行われ、特にバルブの低圧検査が行われる。上述したシールビードを備える本発明のバルブが適用されれば、その結果としてピストンポンプの密閉性が有意に改善され、それにより、漏れが多すぎることに基づく不良バルブの廃棄品が減るという利点がある。それにより、全体として油圧ピストンポンプの生産コストを引き下げることができる。ピストンポンプの密閉品質が向上する。

本発明によるバルブの好ましい発展例では、シールビードはシールエッジとして構成されている。シールエッジは、断面で見て実質的に半円形に構成されているのが好ましい。

この実施形態では、シールビードは、バルブ閉止体の外側の外套面で周回するシールエッジとして、特に隆起部の形態で、周回するシールウェブとして、ないし薄いリングとして構成されている。このようなシールエッジないしシールウェブは、特別に優れた封止性ないし特別に密閉的なシール着座部を提供する。

シールビードは弾性的に構成されているのが特別に好ましい。

本件においてシールビードは、特にシールエッジの形態で、弾性的な材料から、特に弾性的なプラスチックから製作されている。バルブの閉止中にシールビードは弾性的に変形し、すなわち、シールビードはバルブ着座部の輪郭に合わせて適合化され、それによってシール着座部の高い密閉性が提供される。

目的に適った発展例では、バルブ閉止体とシールビードは一体的に構成されている。

このようないわばバルブ閉止体・シールビード・ユニットはロバスト性が高く、低コストに製造可能であり、射出成形品として製作されているのが好ましい。シールビードの形状がすでに射出成形金型ないし射出成形鋳型に組み込まれていれば、シールビードを実質的にコスト中立的に提供することができる。

本発明によるバルブの別の好都合な発展例では、バルブ閉止体はプレート状または球冠状に構成されている。

このような種類のバルブは、球形のバルブ閉止体に比べて比較的少ない高さ寸法を有する、プレート状のバルブ閉止体を提供する。このようなバルブ閉止体の少ない高さに基づき、非常に小さいむだ容積を有する吸入バルブおよび／または排出バルブを提供することができ、それにより、油圧ピストンポンプの効率が向上する。

バルブ閉止体は、選択的に、球冠として、すなわち特定の球欠ないし特定の球セグメントとして、半球として、あるいは円錐として構成されていてよい。

バルブは、閉止体をバルブ着座部に向かって押圧する復帰力でバルブ閉止体を付勢する復帰手段をバルブの流出側に含んでいるのが好ましい。

本発明によるバルブの流出側は、バルブの前側ないしバルブ着座部の前側としても定義される。

特に復帰ばねの形態の復帰手段は、長尺状に構成されたばね線材として、または平坦に巻かれた曲がりばねとして、たとえばばね座金ないし皿ばねとして、板ばねとして、あるいは渦巻ばねとして構成されていてよい。板ばねは、円弧状に初期応力をかけられた平坦な金属帯材または金属線材でできているのが好ましい。渦巻ばねは、１つの平面で螺旋状に巻き付けられた金属帯材または金属線材で製作されているのが好ましい。渦巻ばねあるいはばね座金は、特別に簡単にバルブに組み付けることができる。復帰ばねは、たとえば銅・ベリリウム合金のようなばね鋼で製作されているのが好ましい。

このような復帰手段がバルブ閉止体の上に載り、すなわち、復帰手段は定義された応力をもってバルブ閉止体をバルブ着座部の前面からバルブ着座部に向かって押圧する。復帰手段の復帰力よりも大きい吸引力ないし押圧力がバルブ閉止体に加えられると、復帰手段は、バルブ閉止体がバルブ着座部から持ち上げられている間に、バルブ閉止体の進んだ経路に応じて変形する。すなわちバルブ閉止体は復帰力で付勢されており、それにより、バルブ閉止体は迅速かつ容易に閉止し、その際にシールビードにより、実質的に流体を密閉する閉止部（シール着座部）を形成する。

本発明によるバルブの別の好ましい発展例では、バルブ閉止体は、バルブ着座部に対して相対的にバルブ閉止体を案内するためにバルブ開口部の中に延びる案内手段を含んでいる。

このような種類の発展例では、バルブは、バルブ開口部の中に配置され、バルブ閉止体と結合された案内手段を含んでいる。この案内手段はバルブ着座部の上でバルブ閉止体を位置決めし、すなわち、バルブの開閉中にバルブ閉止体を定義された区間で案内する。バルブの閉止中に案内手段はバルブ閉止体を、バルブ着座部の上の特に事前に定義された位置へと案内し、そこでバルブ閉止体のシールビードがバルブ着座部とともに、実質的に流体を密閉する閉止部をシール着座部によって形成する。

そのために案内手段は、バルブ開口部のほうを向くバルブ閉止体の端面に配置される、長尺状に構成された段部ないし一区域として構成されているのが好ましい。このような長尺状の段部は、バルブ開口部の内部に収容される。

バルブ閉止体と案内手段は、射出成形品として一体的に構成されているのが好ましい。

別の発展例では、案内手段は流体を誘導する少なくとも１つの切欠きと、バルブ閉止体を案内するためにバルブ開口部の内側壁部に当接することができる少なくとも１つの領域とを有している。

案内手段は、バルブ閉止体を案内するためにバルブ開口部の内側壁部に当接する少なくとも１つの領域を有している。このとき少なくとも１つの別の領域（流体を誘導する切欠き）は、バルブ開口部の内側壁部から間隔をおいており、バルブ閉止体が持ち上げられたときに、バルブ開口部の内側壁部と案内手段の外側壁部との間でバルブ開口部を通って流体が流れることができるように作用する。つまり案内手段は少なくとも２つの領域に区分されており、すなわち、バルブ開口部の内側壁部に当接し、それによってバルブ閉止体の正確な案内を軸方向と半径方向で惹起する領域と、（排出バルブの場合に）圧縮室すなわち圧力領域と高圧側すなわち油圧システムとの間で流体を誘導する接続部を提供する、切り欠かれた領域とに区分されている。

バルブ閉止体を案内するための少なくとも１つの領域は、バルブ開口部の内側壁部に軸方向で当接するウェブないしリブとして構成されているのが好ましい。案内手段は、実質的に互いに均等に間隔をおき、流体を誘導する切欠きに対して交互に配置された、特に２つから６つの、好ましくは４つのウェブないしリブを有している。

さらに本発明の課題は、本発明によるバルブを備える油圧ピストンポンプによって解決される。

本発明による油圧ピストンポンプは、シリンダと、シリンダの中で繰込み可能かつ繰出し可能に支承されたピストンとを含んでいる。シリンダの内部空間には、流体で充填された圧力領域が形成されている。ピストンからシリンダが繰り出されると、圧力領域で負圧が生成され、ピストンは吸入バルブを介して流体を圧力領域に吸い込む。それに対してピストンは繰り込まれると、排出バルブを介して流体を圧力領域から油圧システムへ仕事を行うために押し出す。

吸入バルブおよび／または排出バルブは、上に述べた構成要件と利点を備える本発明によるバルブとして構成されるのが好ましい。このようなバルブは、一方では、高いロバスト性と良好な封止挙動を保証する。特に、バルブを製造するときの空気圧式の密閉性検査のときに、密閉品質の改善を実現することができる。それにより、密閉性検査に合格しなかったバルブの廃棄品が減るので、生産コストを全体として引き下げることができる。

最後に、本発明による油圧ピストンポンプを備える車両ブレーキシステムが提供される。

本発明による車両ブレーキシステムは、上に述べた構成要件と利点を備える、本発明によるバルブを備えた油圧ピストンポンプを含んでいる。

このような種類の車両ブレーキシステムは、たとえばアンチブロックシステム（ＡＢＳ）、駆動輪スリップ制御（ＴＣＳ−トラクションコントロールシステム）、電子安定化プログラム（ＥＳＰ）、あるいは電子油圧ブレーキシステム（ＥＨＢ）であってよい。このようなシステムでは、特に、高い密閉性を保証し、ブレーキシステムの最善の機能を長い耐用期間で提供する、ロバスト性が高いと同時に低コストに製造できるバルブを油圧ピストンポンプが有していると好ましい。

次に、本発明による解決法の実施例について添付の図面を参照しながら詳しく説明する。図面は次のものを示している：

従来技術に基づく油圧ピストンポンプの排出バルブを示す縦断面図である。 本発明によるシールビードを備えるバルブ閉止体を示す図である。 本発明によるバルブを示す図である。 図３のＩＶ−ＩＶ断面を拡大して示す図である。

図１は、従来技術に基づく油圧ピストンポンプの排出バルブ１０を示している。バルブ１０は、実質的に円形のバルブ開口部１４により貫通されるバルブ着座部１２を含んでいる。

バルブ着座部１２は前側１６と裏側１８を有しており、裏側１８は、本例ではブレーキ液である流体がバルブ開口部１４に流れ込む側として定義され、前側１６は、流体がバルブ開口部１４から流れ出る側として定義される。

さらにバルブ１０は、バルブ着座部１２の前側１８に、すなわち流出側に、バルブ開口部１４を選択的に開閉するために配置された球形のバルブ閉止体２０を含んでいる。

バルブ閉止体２０は、本例では渦巻ばねである復帰手段２２により、バルブ閉止体２０をバルブ着座部１２の前面１８に向かって押圧する復帰力で付勢される。復帰手段２２はバルブ１０の流出側１８に配置されており、そのようにして、バルブ閉止体２０に圧縮力を及ぼす。このとき復帰手段２２は、バルブ開口部１４と反対を向いているほうのバルブ閉止体２０の側で支承されており、バルブカバー２６の段部２４に保持されている。

バルブ閉止体２０に及ぼされる圧力が復帰手段２２の復帰力よりも大きくなると、バルブ閉止体２０はバルブ着座部１２から持ち上げられ、流体は油圧システム（いわゆる高圧側）へ作業を行うために誘導される。すなわち排出バルブ１０は、油圧ピストンポンプの圧縮室２８を高圧側から隔てている。

図２は、シールビード３０を備える本発明によるバルブ閉止体２０を示している。このバルブ閉止体２０は、図１の油圧ピストンポンプの排出バルブ１０に付属するものである。油圧ピストンポンプは、車両ブレーキシステムに組み込まれている。図３は、バルブ着座部１２に付属するバルブ閉止体２０を示している。

バルブ閉止体２０は、実質的に半球形ないし球冠形に構成されている。このようなバルブ閉止体２０は、特に、ピストンポンプで少ない設計スペースしか必要としないからである。しかしながら、たとえばプレート形や円錐形のバルブ閉止体２０のような、これ以外のジオメトリーも考えられる。

バルブ開口部１４に向かってテーパ状に先細になると同時に若干湾曲しているバルブ閉止体２０の外套面３２には、弾性的に構成された隆起部ないしシールエッジの形態のシールビード３０が、周回するように配置されている。この隆起部は断面で見て、実質的に、程度の差こそあれ平坦化された半円形である。

バルブ１０が閉じた状態にあるとき、すなわち、復帰手段２２がバルブ閉止体２０に復帰力を及ぼしていてバルブ閉止体がバルブ着座部１２に載っているとき、シールビード３０はバルブ着座部１２とともに、流体を密閉するシール着座部３４を形成する（図４参照）。すなわち、バルブ開口部１４は流体を密閉するように閉じられる。

シールビード３０ないしシールエッジは、バルブ１０の閉止プロセスの間、その比較的小さいサイズと弾性的な特性とに基づいて変形し、その際に、バルブ着座部１２の輪郭に合わせて適合化される。それにより、バルブ１０の高い密閉性が保証される。

このような種類の油圧ピストンポンプないしバルブ１０の製造プロセスの品質検査の一環としての空気圧式の密閉性検査から、密閉性が有意に改善されることが判明している。特にシールビード３０は、低圧検査に際して非常にプラスの影響を及ぼす。漏れが多すぎることによる不良なバルブ１０の廃棄品が減り、それによって生産コストが削減される。

周回する細いシールビード３０を備えるバルブ閉止体２０は、バルブ閉止体２０とともにバルブ閉止体・案内手段・ユニット３８を形成する案内手段３６をさらに含んでいる。このバルブ閉止体・案内手段・ユニット３８は、プラスチック射出成形品として一体的に成形されている。

バルブ閉止体・案内手段・ユニット３８がバルブ１０へ挿入されると（図３参照）、案内手段３６はバルブ開口部１４の中に延びて、バルブ１０の開閉中にバルブ閉止体２０をバルブ着座部１２に対して相対的に案内する。

そのために案内手段３６は、バルブ開口部１４のほうを向いているバルブ閉止体２０の端面に付加されてバルブ開口部１４の中に延びる、円筒状の段部４０として構成されている。案内手段３６はバルブ開口部１４の中に収容されて、流体を誘導する切欠き４２が、バルブ開口部１４の内側壁部４４から間隔をおくようになっている。それに対して、流体を誘導する切欠き４２に対して交互に配置された４つの領域４６は、バルブ開口部１４の内側壁部４４に当接する。これらの領域４６は、バルブ閉止体２０を開閉中に軸方向と半径方向で案内し、バルブ着座部１２の上で正確に位置決めするために設けられている。バルブ閉止体２０は、定義された区間で案内される。このようなバルブ閉止体２０の案内に基づき、バルブ閉止体２０の意図しない偏向が防止される。

バルブ閉止体２０がバルブ着座部１２から持ち上げられると、流体は、流体を誘導する切欠き４２に沿ってバルブ１０を通って流れる。

バルブ開口部１４の内側壁部４４に当接する、バルブ閉止体２０を案内するための領域４６は、本例では、軸方向に延びる、実質的に均等な相互間隔をおいた４つのウェブ４６として構成されている。つまりバルブ１０の開閉中に、これらのウェブ４６がバルブ開口部１４の長手方向で、その内側壁部４４に沿って摺動する。

簡単かつ迅速かつ正確な閉止挙動で優れた密閉作用を保証し、油圧ピストンポンプへ容易に組み込むことができる、低コストでロバスト性の高いバルブ１０が提供される。シールビード３０ないしシールエッジは、バルブ１０の高い空気圧的な密閉性を保証する。さらにバルブ閉止体・案内手段・ユニット３８はコンパクトな設計形態を有しており、それにより、バルブ１０の省スペースな構造が保証される。

最後に付言しておくと、出願書類および特に従属請求項に記載されているすべての構成要件は、１つまたは複数の特定の請求項の引用が形式上は行われているものの、単独あるいは任意の組み合わせとしても、独立した権利保護が与えられるべきである。

１０ バルブ
１２ バルブ着座部
１４ バルブ開口部
２０ バルブ閉止体
１８ 流出側
２２ 復帰手段
３０ シールビード
３４ シール着座部
３６ 案内手段
４４ 内側壁部

バルブ着座部１２は裏側１６と前側１８を有しており、裏側１６は、本例ではブレーキ液である流体がバルブ開口部１４に流れ込む側として定義され、前側１８は、流体がバルブ開口部１４から流れ出る側として定義される。

Claims (10)

1. バルブ開口部（１４）が構成されたバルブ着座部（１２）と、前記バルブ開口部（１４）を選択的に開閉するために前記バルブ着座部（１２）の上に配置されたバルブ閉止体（２０）とを有するバルブ（１０）、特に流体を送出するための油圧ピストンポンプの排出バルブ（１０）において、
   前記バルブ閉止体（２０）は前記バルブ開口部（１４）が閉じた状態のときに前記バルブ着座部（１２）とともにシール着座部（３４）を形成するシールビード（３０）を含んでいることを特徴とするバルブ。
2. 前記シールビード（３０）はシールエッジとして構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ（１０）。
3. 前記シールビード（３０）は弾性的に構成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のバルブ（１０）。
4. 前記バルブ閉止体（２０）と前記シールビード（３０）は一体的に構成されていることを特徴とする、先行請求項のうちいずれか１項に記載のバルブ（１０）。
5. 前記バルブ閉止体（２０）は前記バルブ着座部（１２）に対して相対的な前記バルブ閉止体（２０）の案内のために前記バルブ開口部（１４）の中に延びる案内手段（３６）を含んでいることを特徴とする、先行請求項のうちいずれか１項に記載のバルブ（１０）。
6. 前記バルブ（１０）は前記バルブ（１０）の流出側（１８）に復帰手段（２２）を含んでおり、該復帰手段は前記バルブ閉止体（２０）を前記バルブ着座部（１２）に向かって押圧する復帰力で前記バルブ閉止体（２０）を付勢することを特徴とする、先行請求項のうちいずれか１項に記載のバルブ（１０）。
7. 前記バルブ閉止体（２０）はプレート状または球冠状に構成されていることを特徴とする、先行請求項のうちいずれか１項に記載のバルブ（１０）。
8. 前記案内手段（３６）は、流体を誘導する少なくとも１つの切欠き（４２）と、前記バルブ閉止体（２０）を案内するために前記バルブ開口部（１４）の内側壁部（４４）に当接する少なくとも１つの領域（４６）とを有していることを特徴とする、請求項７に記載のバルブ（１０）。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載のバルブ（１０）を有している油圧ピストンポンプ。
10. 請求項９に記載の油圧ピストンポンプを有している車両ブレーキシステム。

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