JP2017526864A - ピストンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、スリップ制御式の車両ブレーキ装置の液圧ポンプとして設けられた、段付きピストン（４）を備えるピストンポンプ（１）に関する。【解決手段】 本発明によれば、前記段付きピストン（４）のピストン段部（８）が段状スペース（３６）を画成しており、前記段状スペース（３６）が差圧弁（３７）を介してポンプ出口（３４）に連通している。前記段状スペース（３６）は、変位スペース（２５）とは逆に、より少ない量を吸入し、かつ変位させ、それによってポンプ出口（３４）内により均一なブレーキ液体積流量および、より小さい圧力脈動が得られる。【選択図】 図１

Description

本発明は、請求項１の前提部の特徴を有するピストンポンプに関する。このピストンポンプは、スリップ制御された液圧式の車両ブレーキ装置のために設けられている。

特許文献１によれば、直径が段付けされた段付きピストンを備えるピストンポンプについて開示されており、この段付きピストンは、内部で同様に段付けされた直径を有するポンプ孔内で軸方向に摺動可能である。ポンプ孔は穿孔によって製造される必要はなく、基本的に任意の方法で製造されてよい。ポンプ孔内において段付きピストンを往復ストローク運動で駆動するために、公知のピストンポンプは偏心体を有しており、この偏心体は、段付きピストンの偏心体側の終端部に配置されていて、偏心体の周面に段付きピストンの終端部が当接している。ここでは明確に表示するために変位側と称呼される、偏心体から遠い方の端面側において、公知のピストンポンプの段付きピストンは、ポンプ孔内で変位スペースを画成しており、この変位スペースの容積は、段付きピストンによって、往復ストローク運動時に交互に縮小および拡大される。変位スペースの容積が縮小するピストンストロークは、ここでは送りストロークと称呼され、送りスペースの容積が拡大する逆方向のストロークは、ここでは戻りストロークと称呼される。公知のピストンポンプの段付きピストンは、変位スペースとは反対側に環状段部を有しており、この環状段部は、ここでは明確に表示するために段状スペースと称呼されるスペースをポンプ孔内に画成している。段状スペースの容積変化は、変位スペースの容積変化とは逆に、段状スペースの容積が段付きピストンの送りストローク時に拡大し、段付きピストンの戻りストローク時に縮小する。公知のピストンポンプの段状スペースは、段付きピストンを包囲する、ポンプ孔内の環状スペースであって、この環状スペースの横断面は、変位スペースの横断面よりも小さいので、段付きピストンのストローク運動時において変位スペースとは逆の段状スペースの容積変化の方がより小さい。段状スペースおよび変位スペースはポンプ出口と連通している。送りストローク時に、公知のピストンポンプの段付きピストンは、流体を変位スペースからポンプ出口内へ変位させ、ポンプ出口から段状スペース内へ流体を吸入する。変位スペースの容積変化は、段状スペースの容積変化よりも大きいので、ピストンポンプは送りストローク時に流体をポンプ孔からポンプ出口内へ変位させる。戻りストローク時に、公知のピストンポンプは流体をポンプ入口から吸入バルブによって変位スペース内に吸入する。変位スペースの容積は戻りストローク時に拡大し、流体を段状スペースからポンプ出口内へ変位させる。従って、公知のピストンポンプは、送りストローク時においても、戻りストローク時においても流体をポンプ出口内へ変位させ、これによって、ポンプ出口内における流体体積流量はより均一であって、圧力脈動はより小さい、という利点を有している。理想的には、変位スペースと段状スペースとは２：１の横断面比を有しているので、ピストンポンプは両ストロークでポンプ出口内に同量の流体を変位させる。

ドイツ連邦共和国特許公開第１０２００４０６１８１０号明細書

請求項１の特徴を有する本発明によるピストンポンプは、単数または複数のピストン段部を有する段付きピストンを備えている。段付きピストンは好適には円柱形であって、単数または複数の直径段部、つまり単数または複数のピストン段部を形成する環状段部を有している。しかしながら、円柱形状および環状段部は、本発明にとって必須ではない。段付きピストンは、同様に段付けされたポンプ孔内に配置されていて、往復ストローク運動で駆動可能である。ポンプ孔は、シリンダ、ポンプハウジング、液圧ブロック等の内周面であって、この内周面内に段付きピストンが摺動可能に配置されている。ポンプ孔は、穿孔とは異なる方法で製造されていてよく、段付きピストンのように、必須ではないが好適には円筒形であって、単数または複数の直径段部を有している。ここでは変位側と称呼された側で、段付きピストンはポンプ孔内で変位スペースを画成しており、この変位スペースの容積は、段付きピストンのストローク運動時に段付きピストンの運動方向に依存して変化する。変位スペースとは反対側のピストン段部において、本発明によるピストンポンプの段付きピストンは、ポンプ孔内にスペースを画成しており、このスペースは、ここでは段状スペースと称呼される。段付きピストンのストローク運動時に、段状スペースの容積も変化するが、この段状スペースの容積変化は変位スペースの容積変化とは逆である。ここでは明確に表示するために送りストロークと称呼された段付きピストンのストロークにおいて、変位スペースの容積は縮小するのに対して、段状スペースの容積は拡大する。ここでは戻りストロークと称呼される、段付きピストンの逆方向のストロークにおいて、変位スペースの容積は拡大し、段状スペースの容積は縮小する。段状スペースの横断面は、変位スペースの横断面よりも小さいので、段付きピストンのストローク運動時における変位スペースの容積変化は、段状スペースの逆の容積変化よりも大きい。理想的には、変位スペースの横断面と段状スペースの横断面とは、互いに２：１の比を成している。

送りストローク中に、本発明によるピストンポンプの段付きピストンはその変位側で以って、流体を変位スペースからポンプ出口内へ変位させ、それと同時により少ない流体量をポンプ出口または変位スペースから段状スペースへ吸入する。従って、このピストンポンプは全体的にその段付きピストンの送りストローク時に、流体をポンプ出口内へ変位させる。戻りストローク時に、ピストンポンプは流体をポンプ入口から変位スペース内に吸入し、流体を段状スペースからポンプ出口内へ変位させるので、本発明によるピストンポンプは、戻りストローク時においても流体をポンプ出口内へ変位させる。２：１の横断面比において、送りストローク時における変位容積と戻りストローク時における変位容積とは、同じ大きさである。流体をポンプ出口内へ変位させることによって、送りストローク時においても、戻りストローク時においても、本発明によるピストンポンプは、吐出側若しくは出口側のピストン段部なしの従来のピストンポンプよりも、ポンプ出口内においてより均一な流体の流れを有していて、圧力脈動はより小さい。

本発明によれば、ピストンポンプはバルブを有しており、このバルブを介して段状スペースはポンプ出口と連通している。このバルブによって、段状スペースを、所定の運転状態においてポンプ出口から液圧式に分離することができる。例えばポンプ出口内の高い対向圧力においてバルブは閉鎖し、それによって段状スペースをポンプ出口から液圧式に分離することができるので、段付きピストンは、ポンプ出口内の高い対向圧力において、ピストン段部によってではなく、変位側のみで以って流体を変位させる。

従属請求項は、請求項１に記載した本発明の好適な実施態様および変化実施例を対象としている。

請求項２によれば、段状スペースのための逆止弁が設けられており、この逆止弁は、ポンプ出口から段状スペース内への流体の逆流を阻止する。

請求項３によれば、圧力制御式のバルブが設けられており、このバルブは、ポンプ出口内の圧力がバルブの閉鎖圧を越えると閉鎖する。請求項４によれば、差圧弁が設けられており、この差圧弁は、ポンプ出口と段状スペースとの間の圧力差が差圧弁の閉鎖圧を越えると閉鎖する。２つの実施態様は、ポンプ出口内の高い対向圧力において段状スペースをポンプ出口から液圧式に分離するので、段付きピストンは、ポンプ出口内の高い対向圧力において、ピストン段部によって吐出しない。

請求項５によれば、プランジャが吸込み側でも段付きピストンとして構成されているので、本発明によるピストンポンプの吸入体積流量も、送りストロークおよび戻りストロークに配分される。本発明のこの実施態様は、ピストンポンプの吸入側でも、より均一な体積流量およびより小さい圧力脈動の利点を有している。

本発明によるピストンポンプの軸断面図である。

本発明を以下に、図面に示した実施例を用いて詳しく説明する。図面は、本発明を説明するための、かつ理解するための単純化された簡略図として解釈されるべきである。

図面に示された本発明によるピストンポンプ１は、スリップ制御された液圧式の車両ブレーキ装置のための液圧ポンプとして設けられており、車両ブレーキ装置においてこのような液圧ポンプは、リターンポンプとも称呼される。このリターンポンプは、スリップ制御中または制動中若しくはスリップ制御時または制動時に、ホイールブレーキ圧が低下したときに、圧力形成のために、圧力上昇のために、またブレーキ液をリターンフローさせるために用いられる。ピストンポンプ１は液圧ブロック２内に配置されていて、この液圧ブロック２はポンプハウジングとして解釈されてよい。液圧ブロック２は、例えばアルミニウム合金より成る直方体状の金属ブロックであって、この金属ブロック内に、スリップ制御システムの、ピストンポンプ１を除くその他の液圧式の構成部材が配置されていて、液圧ブロックの孔を介して互いに液圧式に接続されている。このようなスリップ制御のその他の液圧式の構成部材は、電磁弁、逆止弁、液圧蓄圧器、ダンパである。スリップ制御システムのための液圧ブロックは公知であって、ここではこれ以上説明されない。

ピストンポンプ１は、中空円筒形のシリンダライナ３を有しており、このシリンダライナ３はピストンポンプ１のシリンダとして解釈されてもよく、このシリンダライナ３内に、段付けされた直径を有する円筒形の段付きピストン４が軸方向に摺動可能に受容されている。シリンダライナ３から突き出す段付きピストン４の端部に、回転駆動可能な偏心体５が配置されており、この偏心体５の回転軸線は、段付きピストン４の軸線に対して半径方向に延在している。シリンダライナ底部７で支えられ、段付きピストン４の、偏心体５から遠い方の端面側を押圧している、シリンダライナ３内に配置されたピストンスプリング６は、段付きピストン４の偏心体側の端部を偏心体５の周面に押し付けているので、偏心体５の回転駆動時に、段付きピストン４はシリンダライナ３内で軸方向に往復ストローク運動で駆動される。

段付きピストン４は２つの円錐形の直径段部を有しており、これらの円錐形の直径段部により、段付きピストン４はシリンダライナ底部７に向かう方向に拡大している。これらの直径段部は、ここではピストン段部８，９と称呼される。シリンダライナ３の内側は、段付きピストン４に対して相補的に直径が段付けされており、段付きピストン４は、ピストン段部８，９間で、その最大直径部で以って、つまり、偏心体５から遠い方のより大きいピストン段部８の、偏心体５とは反対側において内側でシリンダライナ３の円筒形の内周面に当接している。前述のようにシリンダとしても解釈されてよいシリンダライナ３の内側は、その製造方法とは無関係に、ポンプ孔１０として解釈されてもよい。ピストン段部８，９間で、偏心体５から遠い方のより大きいピストン段部８の、偏心体５とは反対側において、段付きピストン４は、シールリング１１によってポンプ孔１０内でシールされている。

シリンダライナ３の外側で、ピストンポンプ１の段付きピストン４は、ポンプ入口１２若しくはピストンポンプ１の吸込み側を形成する孔によって半径方向で交差されている。段付きピストン４の周面に設けられた軸平行な通路１３によって、ポンプ入口１２はピストンポンプ１の環状の吸入室１４と連通しており、この吸入室１４は、偏心体側のシリンダ段部１５と偏心体側のピストン段部９との間のシリンダライナ３内に形成されている。

段付きピストン４は軸方向の盲穴１６を有しており、この盲穴１６は、段付きピストン４の、偏心体５から遠い方の端面側に開口していて、この端面側はここでは変位側１７と称呼される。軸方向の盲穴１６は、半径方向孔１８によって交差されており、これらの半径方向孔１８によって、盲穴１６はポンプ入口１２と連通している。バルブシート１９を形成する盲穴１６の開口に、ピストンポンプ１の吸入バルブ２０としての逆止弁が配置されている。吸入バルブ２０は、遮断体２１としてのボールを有しており、この遮断体は、バルブスプリング２２によってバルブシート１９に付勢される。遮断体２１およびバルブスプリング２２は、シリンダチューブ形のバルブケージ２３内で受容されており、このバルブケージ２３はフランジ２４を有していて、このフランジ２４は、ピストンスプリング６によって段付きピストン４の変位側１７に保持されている。段付きピストン４の変位側１７とシリンダ底部７との間で、ピストンポンプ１は、シリンダライナ３内に変位スペース２５を有しており、この変位スペース２５の容積は、段付きピストン４の往復ストローク運動時に交互に縮小および拡大する。偏心体５から離れる方向の段付きピストン４の運動はここでは送りストロークと称呼され、この運動は、変位スペース２５の容積を縮小する。これとは逆の、偏心体５に向かう方向の段付きピストン４の運動は、ここでは戻りストロークと称呼され、変位スペース２５の容積を拡大する。段付きピストン４の戻りストローク時における変位スペース２５の容積拡大によって、ピストンポンプ１はブレーキ液を、入口１２から、互いに交差し合う半径方向孔１８、軸方向の盲穴１６および開放する吸入バルブ２０を介して変位スペース２５内に吸い込む。同時に、段付きピストン４の戻りストローク中に吸入室１４の容積は縮小し、この際に、段付きピストン４は偏心体側のピストン段部９によって、ブレーキ液を吸入室１４から通路１３を介してポンプ入口１２内へ変位させる。これによって、プランジャ４の戻りストローク中の、ポンプ入口１２による吸入容積は縮小する。吸入室１４の断面積は変位スペース２５の断面積よりも小さいので、戻りストローク中に吸入室１４からポンプ入口１２内に変位させられたブレーキ液体積は、変位スペース２５内に吸入されたブレーキ液体積よりも小さく、従ってポンプ入口１２によって吸入されたブレーキ液体積が依然として発生する。理想的には、変位スペース２５の断面積と吸入室１４の断面積とは、２：１の比を有しているので、段付きピストン４の戻りストローク時に、変位スペース２５内に吸入される量の半分のブレーキ液が吸入室１４からポンプ入口１２内へ変位させられる。

段付きピストン４の送りストローク時に吸入バルブ２０は閉鎖され、吸入室１４の容積は拡大するので、ピストンポンプ１は段付きピストン４の送りストローク中もブレーキ液をポンプ入口１２によって吸入する。変位スペース２５および吸入室１４の断面積比が２：１であれば、段付きピストン４の送りストローク時および戻りストローク時にポンプ入口１２を通って流れるブレーキ液体積は同じである。吸入室１４内でのブレーキ液の吸入および変位によって、送りストローク時においても戻りストローク時においてもブレーキ液の吸入が前記形式で行われ、その結果、ピストンポンプ１の吸入側においてより均一な吸入体積流量およびより小さい圧力脈動が得られる。

シリンダライナ底部７は吐出用に中央孔２６を有しており、この中央孔２６の外側の開口は、ピストンポンプ１の吐出バルブ２７のバルブシートを形成している。吐出バルブ２７は、図示され、かつ説明された前記実施形態では、吸入バルブ２０と同様に逆止弁として構成されていて、遮断体２８としてのボールを有しており、この遮断体２８は、外部からバルブスプリング２９によって、シリンダライナ底部７内でバルブシートを形成する中央孔２６の開口に向かって付勢される。遮断体２８およびバルブスプリング２９は、ポンプカバー３０内の盲穴３０内に配置されており、このポンプカバーは液圧ブロック２内に気密に押し込まれているかまたはかしめられている。ポンプカバー３０とシリンダライナ底部７との間に半径方向ギャップ３２が形成されており、この半径方向ギャップ３２は、シリンダライナ３を包囲する環状ギャップ３３内に移行していて、この環状ギャップ３３内に半径方向孔が開口しており、この半径方向孔は、ピストンポンプ１の吐出側としても解釈され得るポンプ出口３４を形成している。送りストローク時に、段付きピストン４は変位スペース２５の容積を縮小し、ブレーキ液を変位スペース２５から、開放する吐出バルブ２７を介して半径方向ギャップ３２内へ変位させ、この半径方向ギャップ３２からブレーキ液は環状ギャップ３３を介してポンプ出口３４内に流れる。

偏心体から遠い方のピストン段部８とシリンダライナ３の内部に対応配設された環状段部３５との間で、段付きピストン４はシリンダライナ３内に環状スペースを画成しており、この環状スペースはここでは段状スペース３６と称呼される。段状スペース３６の容積は、段付きピストン４の送りストローク時に拡大し、この際に変位スペース２５の容積は縮小し、段付きピストン４の戻りストローク時に段状スペース３６の容積は縮小し、この際に変位スペース２５の容積は拡大する。環状の段状スペース３６の断面積は変位スペース２５の断面積よりも小さいので、段付きピストン４の１回のストロークにおける段状スペース３６の容積変化は、変位スペース２５の逆の容積変化よりも小さい。ここでも理想的には、２：１の断面積比が当てはまるので、変位スペース２５および段状スペース３６の容積変化の比は２：１である。

段状スペース３６は、バルブ３７を介して、シリンダライナ３を包囲する環状ギャップ３３およびひいてはポンプ出口３４と連通している。段付きピストン４の送りストローク中にブレーキ液が変位スペース２５からポンプ出口３４内に変位させられると、ピストンポンプ１はブレーキ液を環状ギャップ３３若しくはポンプ出口３４から段状スペース３６内に吸入する。送りストローク中に段状スペース３６内に吸入されたブレーキ液体積は、変位スペース２５から同時に変位させられたブレーキ液体積よりも小さいので、ピストンポンプ１は全体的にブレーキ液をポンプ出口３４内へ変位させる。

段付きピストン４の戻りストローク時に、吐出バルブ２７は閉鎖され、段付きピストン４はブレーキ液を、戻りストローク時に縮小された段状スペース３６からポンプ出口３４内へ変位させ、それによってピストンポンプ１は戻りストローク時でもブレーキ液をポンプ出口３４内へ変位させる。理想的には、段付きピストン４の送りストローク時に変位スペース２５から変位させられたブレーキ液は、段状スペース３６内に吸入されたブレーキ液量の２倍の量であり、これによって、送りストローク時に、および戻りストローク時にピストンポンプ１によって全体的にポンプ出口３４内に変位させられたブレーキ液量は同じである。段状スペース３６に基づいて、若しくは出口側若しくは吐出側が段付けされた段付きピストン４の構成に基づいて、ピストンポンプ１はより均一な吐出体積流量を有しており、この吐出体積流量は、送りストロークおよび戻りストロークに亘って配分されており；ポンプ出口３４内およびひいてはピストンポンプ１の吐出側の圧力脈動は減少されている。

図示され、かつ説明された本発明の前記実施形態において、段状スペース３６に対応配設されたバルブ３７は逆止弁若しくは差圧弁であって、この逆止弁若しくは差圧弁は、バルブスプリング３８によって開放保持され、ポンプ出口３４と段状スペース３６との間の圧力差がバルブ３７の閉鎖圧を越えると閉鎖する。一般的に、バルブ３７は、圧力制御弁として解釈されてもよい。バルブ３７の閉鎖圧は例えば４０ｂａｒである。ポンプ出口３４と段状スペース３６と間の差圧が、バルブ３７の閉鎖圧を越えると、バルブ３７は閉鎖し、それによって段状スペース３６をポンプ出口３４から液圧式に分離する。これによって、段付きピストン４の、偏心体から遠い方のピストン段部８は、バルブ３７の閉鎖圧に抗して最大で作業し、これによって、ピストンスプリング６によってもたらされなければならない、段付きピストン４を戻りストローク方向で運動させるための力は限定される。

１ ピストンポンプ
２ 液圧ブロック
３ シリンダライナ
４ 段付きピストン
５ 偏心体
６ ピストンスプリング
７ シリンダライナ底部
８，９ ピストン段部
１０ ポンプ孔
１１ シールリング
１２ ポンプ入口
１３ 通路
１４ 吸入室
１５ シリンダ段部
１６ 盲穴
１７ 変位側
１８ 半径方向孔
１９ バルブシート
２０ 吸入バルブ
２１ 遮断体
２２ バルブスプリング
２３ バルブケージ
２４ フランジ
２５ 変位スペース
２６ 中央孔
２７ 吐出バルブ
２８ 遮断体
３０ 盲穴
３２ 半径方向ギャップ
３３ 環状ギャップ
３４ ポンプ出口
３５ 環状段部
３６ 段状スペース
３７ バルブ
３８ バルブスプリング

Claims (5)

1. ピストン段部（８，９）を有する段付きピストン（４）を備えたピストンポンプであって、前記段付きピストン（４）が段付けされたポンプ孔（１０）内において往復ストローク運動で駆動可能であり、前記ピストンポンプ（１）が前記段付きピストン（４）の変位側（１７）で前記ポンプ孔（１０）内に変位スペース（２５）を有しており、該変位スペース（２５）は一方側が前記段付きピストン（４）によって仕切られていて、前記変位スペース（２５）の容積が、前記段付きピストン（４）の送りストローク時に縮小し、前記段付きピストン（４）の逆方向の戻りストローク時に拡大するようになっており、前記ピストンポンプ（１）が、前記段付きピストン（４）のピストン段部（８）の、前記変位スペース（２５）とは反対側で前記ポンプ孔（１０）内に段状スペース（３６）を有しており、該段状スペース（３６）の横断面が前記変位スペース（２５）の横断面よりも小さく、前記段状スペース（３６）の容積が、前記段付きピストン（４）の前記送りストローク時に拡大し、戻りストローク時に縮小するようになっており、前記変位スペース（２５）および前記段状スペース（３６）がポンプ出口（３４）と連通している形式のものにおいて、
   前記段状スペース（３６）がバルブ（３７）を介して前記ポンプ出口（３４）と連通していることを特徴とする、ピストンポンプ。
2. 前記バルブ（３７）が逆止弁であることを特徴とする、請求項１記載のピストンポンプ。
3. 前記バルブ（３７）が、圧力制御されていて、前記ポンプ出口（３４）内の圧力が前記バルブ（３７）の閉鎖圧を越えると閉鎖することを特徴とする、請求項１記載のピストンポンプ。
4. 前記バルブ（３７）が差圧弁であって、該差圧弁は前記ポンプ出口（３４）と前記段状スペース（３６）との間の圧力差が前記差圧弁の閉鎖圧を越えると閉鎖することを特徴とする、請求項１記載のピストンポンプ。
5. 前記段付きピストン（４）が吸込み側でも段付きピストンとして構成されていて、それによって前記ピストンポンプ（１）は両ストローク方向で流体を吸入することを特徴とする、請求項１記載のピストンポンプ。
   

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