JP4404397B2 - ピストンポンプ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両ブレーキ装置のためのピストンポンプであって、ポンプケーシングが設けられており、該ポンプケーシング内にはピストンが軸方向摺動可能にガイドされていて、回転駆動可能な偏心部材が設けられており、該偏心部材がピストンの端面上に配置されていて、偏心部材の周面には、ピストンの、偏心部材に面した端面が当接する形式のものに関する。
【0002】
【従来の技術】
このような形式の液圧式のスリップ制御式自動車ブレーキ装置のためのピストンポンプはドイツ連邦共和国特許出願公開第4107979号明細書により公知である。この公知のピストンポンプは円筒状の孔を有したポンプケーシングを有しており、この孔内にピストンが軸方向摺動可能に収容されている。ピストンを軸方向の往復行程運動を行うように駆動するためには、回転駆動可能な偏心部材が設けられており、この偏心部材がピストンの端面上に配置されていて、偏心部材の周面には、ピストンの、当接面を形成する端面が当接する。公知のピストンポンプのピストンは、旋盤加工及び穿孔加工により切削されて製造される多段に段付けされた手間のかかる工作物である。ピストンの周面は、ピストンの摺動面を形成するので研磨されなければならない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭で述べた形式のピストンポンプを改良して、簡単かつ安価に製造することのできるピストンポンプを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、ピストンがプラスチックから成っており、ピストンが、偏心部材に面した端面で切欠を有していて、該切欠が、偏心部材に面した端面で開口しており、ピストンが耐摩耗性の材料から成る偏心体当接部材を有していて、該偏心体当接部材が前記切欠に挿入されていて、ピストンが前記偏心体当接部材で前記偏心部材の周面に当接するようにした。
【0005】
【発明の効果】
請求項1の特徴部に記載の形式の本発明によるピストンポンプは、プラスチックから成るピストンを有していて、このピストンは例えば射出成形により製造されている。ピストンの、偏心部材に当接して当接面を形成する端面が、とりわけ偏心部材と当接面との間の摩擦に基づき生じる負荷に永続的に耐えるために、ピストンは耐摩耗性の材料から成る偏心体当接部材を有していて、ピストンはこの偏心体当接部材で偏心部材の周面に当接する。偏心体当接部材は例えば円筒状又は鋭い円錐角度を有した円錐状であって、ピストンの、偏心部材に面した端部に設けられた補完的な切欠に、例えばプレス嵌めによって挿入されている。偏心体当接部材は、例えば硬化された鋼のような金属又はセラミック、例えば焼結セラミックから成っていてよい。
【0006】
本発明によるピストンポンプの有する利点はまず第一に、ピストンを簡単かつ迅速かつ安価に射出成形により製造することができるということである。偏心体当接部材は有利には変形、例えば冷間打撃加工により製造される。例えばピストン周面の研磨又は、ピストンに配置された弁座のエンボス加工のような後加工を行う必要はない。場合によってはピストンポンプへの流体流入又はピストンポンプからの流体流出のためにピストン内に必要な流体通路は、射出成形工具に挿入される成形コアによって製造される。これによりこのために後加工を行う必要はない。
【0007】
偏心体当接部材はピストンをプラスチックから製造した後でピストンに挿入される。これは偏心体当接部材をピストンのプラスチックで射出成形して埋め込むよりも有利である。即ち、偏心体当接部材を射出成形工具に挿入する必要がなく、例えば400バールの高い射出圧に基づき射出成形過程時に生じる大きな力に抗するように射出成形工具に形状接続によって固定する必要がないという利点である。本発明によるピストンポンプの別の利点は、偏心体当接部材が室温でピストンに挿入されるので、これにより特に、プラスチック製のピストンと耐摩耗性材料製の、即ち例えば硬化された鋼又は焼結セラミック製の偏心体当接部材との異なる熱膨張係数に基づく、シリンダ孔内のピストンの不密性のような問題が回避される。
【0008】
本発明のさらなる利点は、ピストンをプラスチックから製造することにより得られる、ポンプケーシングにおけるピストンの良好な滑り特性にある。滑り特性を改善し摩耗を回避するために、ピストンのプラスチックにテフロン成分を混合することができる。プラスチックから成るピストンの剛性を高めるために、このプラスチックは繊維、例えばガラス繊維又は炭素繊維を有することができる。流体流入又は流体流出を制御する弁がピストンに取り付けられていて、この弁の弁座がピストンに形成されているならば、プラスチックから成るピストンの弾性特性により、特に圧力上昇時における弁の閉鎖特性及びシール特性が改善される。さらに、ピストンをプラスチックから製造することにより、ピストンをポンプケーシングで直接に又はポンプケーシングに挿入されたブシュでガイドすることができ、これによりガイドリングを省略できるという利点が得られる。
【0009】
さらに本発明は、ピストンの一方の端部がピストンの他方の端部よりも大きな直径を有するような段付きピストンを付加的な手間なしに製造することができるという利点を有している。段付きピストンを使用することにより、ピストンポンプの吸い込み特性に所望のように影響を与えることができる。
【0010】
請求項2以下には、請求項1の有利な構成及び別の構成が記載されている。
【0011】
偏心体当接部材のプレス嵌めを生ぜしめる、偏心体当接部材が挿入されるピストンに設けられた切欠に対する、偏心体当接部材の過大寸法は請求項6によれば、ピストンを偏心部材に面した端部においてポンプケーシングで軸方向摺動可能にガイドする、ピストンのガイド面の軸方向外側に位置している。請求項7によれば、プレス嵌めの個所ではピストンがその外周面で不足寸法を有している。この不足寸法は例えば、ピストンの、偏心部材に面した端部に形成された斜め面取部によって形成することができる。この斜め面取部は、ピストンの切欠における偏心体当接部材のプレス嵌めの領域にわたって軸方向に延びている。これにより偏心体当接部材をプレス嵌めすることによりピストンが拡張した場合も、ポンプケーシングにおいてピストンを締め付ける恐れのある、ピストンの外周面における過大寸法は生じないということが保証される。ピストンがそのガイド面でポンプケーシング内で軸方向に摺動するようにガイドされることが保証される。請求項4によればこのプレス嵌めは、ピストンに設けられた切り欠きの領域におけるピストンの壁厚さを増大することによっても行われる。それは即ち例えば、偏心体当接部材を周囲で取り囲むピストン壁を例えば突起状に又は円錐状に形成することである。ピストンの切欠に対する偏心体当接部材の過大寸法とは、偏心体当接部材に対するピストンの切欠の不足寸法と同義である。
【0012】
本発明によるピストンポンプは特に、車両のブレーキ装置のポンプとして設けられ、ホイールブレーキシリンダにおける圧力の制御の際に使用される。ブレーキ装置の形式に応じて、このような形式のブレーキ装置には、ABS若しくはASR若しくはFDR若しくはEHBという省略名称が使用される。ブレーキ装置においてこのポンプは例えば、ブレーキ液を単数又は複数のホイールブレーキシリンダからマスタブレーキシリンダへ逆流させるために(ABS)、及び/又はブレーキ液を貯えタンクから単数又は複数のホイールブレーキシリンダに圧送するために(ASR若しくはFDR若しくはEHB)働く。このポンプは例えば、ホイールスリップ制御を行うブレーキ装置(ABS若しくはASR)及び/又は操縦補助として働くブレーキ装置(FDR)及び/又は電子液圧式のブレーキ装置(EHB)で必要とされる。ホイールスリップ制御(ABS若しくはASR)により、例えばブレーキ過程において強い圧力がブレーキペダルにかけられた場合に自動車の車輪がロックしてしまうこと(ABS)及び/又は強い圧力がアクセルペダルにかけられた場合に自動車の駆動輪が空転してしまうこと(ASR)を回避することができる。操縦補助(FDR)として働くブレーキ装置では、ブレーキペダル若しくはアクセルペダルの操作とは無関係に、ブレーキ圧を単数又は複数のホイールブレーキシリンダにおいて形成し、これにより例えば、ドライバ所望の軌道から自動車が逸脱してしまうことを阻止することができる。このポンプは、電子液圧式のブレーキ装置(EHB)でも使用することができる。この場合は、電気的なブレーキペダルセンサがブレーキペダルの操作を検出した場合に、ポンプが単数又は複数のホイールブレーキシリンダにブレーキ液を圧送する。又は、ポンプはこのブレーキ装置のタンクを充填するために働く。
【0013】
【発明の実施の形態】
次に図面につき本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【0014】
図面に示した本発明のピストンポンプ10は、ポンプケーシング14に設けられたシリンダ孔であるポンプ孔12に挿入されている。ポンプケーシング14は、その他の部分は図示されていない車両ブレーキ装置の液圧ブロックから形成されている。図面では見易くするためにピストンポンプ10を取り囲む破断部分しか示されていない液圧ブロックには、電磁弁又はこれに類するもののような他の液圧的な構成部分(図示せず)が挿入され、液圧的に互いに接続されていて、かつピストンポンプ10に接続されている。液圧ブロックに挿入される、ピストンポンプ10を含む液圧的な構成部材を有した液圧ブロックは、自動車のブレーキ装置のスリップ制御装置の部分である。液圧ブロックは公知のようにマスタブレーキシリンダ(図示せず)に接続されており、この液圧ブロック10には、ホイールブレーキシリンダ(図示せず)が液圧的に接続されている。
【0015】
ピストンポンプ10は、一体に成形されたブシュ底部18を有したブシュ16を有している。このブシュ16はポンプ孔12内にプレス嵌めされている。円筒状の閉鎖栓22が縁曲げ部20によってブシュ底部18に取り付けられている。閉鎖栓22はポンプケーシング14のかしめ部24によってポンプ孔12の端部を圧力密に閉鎖し、ブシュ16をポンプケーシング14に位置固定する。閉鎖栓22に設けられた袋孔26には、流出弁28としての逆止弁が挿入されている。この流出弁28は、弁閉鎖体として弁球30を有している。この弁球30は弁閉鎖ばね32としての圧縮コイルばねによって、円錐状の弁座34に向かって押圧される。弁座34は、ブシュ底部18に設けられた軸方向の貫通孔36の開口部に形成されている。流出は、半径方向の溝によって閉鎖栓22に形成された流出通路38を貫通して行われる。この流出通路38はポンプケーシング14に設けられた流出孔40に連通している。
【0016】
本発明によるピストンポンプ10のピストン42は、プラスチックから成るほぼ円筒状の射出成形部分である。ピストン42はブシュ16から短い部分で突出している。ピストン42は炭素繊維強化されたプラスチックから成っている。この炭素繊維強化プラスチックには、滑り特性を改善するためにテフロン成分が混合されている。ピストン42はブシュ16から突出する端部では、ポンプケーシング14に設けられたポンプ孔12に直接的に軸方向でガイドされている。ピストン42は、ブシュ16内に位置する端部をガイドするためには、ピストン42に一体に成形されたフランジ46を有している。ピストン42はこのフランジ46でブシュ16内で軸方向にガイドされている。滑りリング又はこれに類するものは不要である。ピストン42の、ブシュ16内に位置する端部におけるブシュ16とピストン42との間のシールは、ゴム弾性的なエラストマシールリング48によって行われる。このエラストマシールリング48は、フランジ46の、ピストンポンプ10の押しのけ室50に面した側からピストン42上に装着されている。押しのけ室50はブシュ16によって取り囲まれていて、押しのけ室50は、一方では端部においてブシュ底部18によって、他方ではピストン42によってエラストマシール部材48で制限されている。押しのけ室50の容積は、ピストン42がブシュ16内で軸方向で往復行程運動を行う際に増減する。これにより自体公知のように流体がピストンポンプ10によって吸い込まれ、吐出・搬送される。
【0017】
ピストン42の、ブシュ16から突出する端部には、同心的な袋孔52の形の切欠が設けられている。この袋孔52は、比較的小さい直径の短い延長部54を基部53で有している。袋孔52には偏心体当接部材56が挿入されている。この偏心体当接部材56は、これに一体成形されたピン状の短い付加部58で、ピストン42に設けられた袋孔52の延長部54に係合している。偏心体当接部材56の自由端面が当接面60を形成している。偏心体当接部材56は円筒状の形状を有しており、例えば冷間打撃加工のような変形過程によって鋼から製造され、少なくとも当接面60の領域で硬化されるので、これにより高い耐摩耗性を有している。
【0018】
偏心体当接部材56が挿入されている、ピストン42に設けられた袋孔52は正確な円筒状ではなくて、鋭角的な円錐角度を有した円錐形状を有している。袋孔52は、開かれた端部から基部53の方向に拡径している。袋孔52の拡径は図面では誇張して示してある。袋孔52は、ピストン42の、ブシュ16から突出した端部で偏心体当接部材56に対して不足寸法部を有しており、この不足寸法部は、袋孔52が円錐状に形成されていることに基づき基部53の方向で過大寸法部に移行している。偏心体当接部材56を取り囲んでいて、袋孔52によって形成された、ピストン42に一体に形成されたピストン壁62の厚さは、ピストン42の、ブシュ16から突出した端部から袋孔52の基部53に向かって減少している。基部53とは反対側の面における袋孔52の不足寸法は、偏心体当接部材56とのプレス嵌めを形成する。このプレス嵌めにより偏心体当接部材56は保持され、同時に正確に同心的に整合される。プレス嵌めの領域では、ピストン42に斜め面取部59が設けられている。これによりピストン42はプレス嵌めの領域の外周面で、ポンプ孔12とブシュ16とに対して不足寸法を有している。これにより、偏心体当接部材56のプレス嵌めによるピストン42の拡張により、ポンプ孔12又はブシュ16においてピストン42が締め付けられてしまうことは回避される。偏心体当接部材56は、射出成形によりピストン42を製造した後に袋孔52に挿入される。
【0019】
本発明によるピストンポンプ10は、ピストン42を駆動するために電動モータにより回転駆動可能な偏心体64を有している。この偏心体64は、ピストン42のブシュ16から突出する端面上に配置されている。押しのけ室50に挿入された、圧縮コイルばねとして形成されたピストン戻しばね66が、ピストン42を、ピストン42内に挿入された偏心体当接部材56の当接面60で偏心体64の周面に向かって押圧する。これによりピストン42は、偏心体64の回転駆動時に軸方向で往復行程運動されるように駆動される。偏心体64が回転駆動されることにより、偏心体64の周面と、偏心体64の周面に当接する当接面60との間で摩擦が生じる。この場合に生じる負荷に、偏心体当接部材56はその高い耐摩耗性に基づき少なくとも当接面60の領域で永続的に耐えうる。
【0020】
偏心体64は回転駆動時に偏心体当接部材56に傾動モーメントを加える。袋孔52の基部53の領域における遊びに基づき偏心体当接部材56が半径方向に運動することを防止するために、偏心体当接部材56に付加部58が設けられている。この付加部58は袋孔52の延長部54に正確に嵌合するように係合し、これにより偏心体当接部材56の半径方向運動を防止している。
【0021】
本発明によるピストンポンプ10は流体流入のために、ポンプケーシング14のポンプ孔12に対して半径方向に設けられた流入孔68を有している。この流入孔68はポンプ孔12に開口している。ブシュ16の周面に設けられた流入孔70を通じて、ポンプケーシング14に設けられた流入孔68がブシュ16の内室に連通している。ピストン42には、その長さのほぼ中央で互いに交差する横方向孔72が設けられている。これらの横方向孔72は、軸方向の袋孔74とその基部の近くで交差している。袋孔74は、ピストンポンプ10の流入弁78の円錐状の弁座76を形成しながら、ピストン42の、押しのけ室50に面した端面で開口している。ピストン42に設けられた扁平で幅広で環状の溝80には基部で横方向孔72が設けられていて、この溝80により、横方向孔72がピストン42の各行程位置で流入孔68,70に連通することが保証される。ピストン42はフランジ46及び溝80において多数の段部を有しているが、このような段部はピストン42を射出成形することにより問題なく製造することができる。ピストンポンプ10の流体流入部の一部を形成する横方向孔72と、ピストン42に設けられた袋孔74とは、ピストンの製造時に、射出成形工具に挿入された成型コアによって製造されるので、ピストン42に横方向孔72と袋孔74とを製造するために別の作業工程は必要ではない。
【0022】
流入弁78は、ピストン42の、押しのけ室50に面した端面に取り付けられている。流入弁78はばね負荷される逆止弁として形成されている。流入弁78は弁閉鎖体として弁球82を有している。この弁球82は、弁閉鎖ばね84を形成する圧縮コイルばねによって、ピストン42の袋孔74の開口部に設けられた弁座76に押し付けられる。弁球82と弁閉鎖ばね84とは鉢状の弁保持体86に収容されている。この弁保持体86は薄板から深絞り部分として製造されている。弁閉鎖ばね84は弁保持体86の底部に支持されている。弁保持体86の周面及び底面には流体貫流部88が設けられている。環状段部90が、弁保持体86の開かれた面に一体成形されていて、弁保持体86はこの環状段部90で、ピストン42の、押しのけ室50に面した端部に装着されている。弁保持体86の自由縁部は、孔付き板状のばね受け92を形成するように半径方向外方に向かって延びるように変形されている。ピストン戻しばね66は、ばね受け92を介してピストン42に作用している。同時にばね受け92は、このばね受け92とピストン42のフランジ46との間に挿入されたエラストマシールリング48を軸方向でピストン42上に保持する。フランジ46とばね受け92との間の軸方向の間隔は、エラストマシールリング48の幅よりも大きいので、エラストマシールリング48は軸方向で圧縮されることはない。ピストン戻しばね66は流入弁78の弁閉鎖ばね84よりも著しく剛性的に形成されているので、ピストン戻しばね66がピストン42を、ピストンポンプ10の運転時に当接面60が偏心体64の周面に当接した状態で生じるあらゆる負荷のもとで保持し、かつ弁保持体86を弁閉鎖ばね84の力に抗してピストン42に保持する。
【0023】
エラストマシールリング48がピストン42上に装着されてから、弁保持体86がピストン42に取り付けられるので、これらの部分の組み付けは極めて簡単で、特に、エラストマシールリング48は組み付け中に膨張することはない、若しくは極めて僅かにしか膨張しない。
【0024】
ピストン42が軟性的な材料、即ちプラスチックから形成されるので、ブシュ16とピストン42若しくはピストン42のフランジ46との間のピストンギャップは、極めて狭く形成することができる。ピストン42を幾分プレロードをかけてブシュ16に挿入することもできる。本発明のピストンポンプ10のピストンギャップは、例えば金属製のピストンよりも極めて狭く形成することができる。ピストン42とブシュ16との間のピストンギャップが狭いことにより、押しのけ室50内の高い圧力に基づきエラストマシールリング48がピストン42とブシュ16との間のピストンギャップ内に入り込んで圧潰されるという危険は生じない。
【0025】
場合によっては、ブシュ16が省かれ、ピストン42がブシュなしで直接にポンプケーシング14に軸方向摺動可能に案内されてもよい(図示せず)。これにより必要な構成部分の総数を減少させることができる。これはプラスチックからピストン42を製造すると有利である。何故ならば、ブシュ16を省く場合には、良好で摩擦の少ない耐久性のあるピストン42のガイドをポンプケーシング14に直接的にピストン42が行わなければならないからである。
【0026】
ピストン42は図示の実施例ではその両端部で同じ直径でガイドされている。例えばピストンポンプ10の吸い込み特性を改善するために、ピストンを異なる直径でガイドする、即ち、ピストンを段付けして形成することも可能である(図示せず)。所望の、例えばピストンの長さにわたって異なるピストン直径を有した段付けされた形状をピストン42に与えることも簡単に可能であるので、このことは、ピストンを段付けされたピストンとして形成するというこれ以上の手間を意味するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるピストンポンプの縦断面図である。
【符号の説明】
10 ピストンポンプ、 12 ポンプ孔、 14 ポンプケーシング、 16 ブシュ、 18 ブシュ底部、 20 縁曲げ部、 22 閉鎖栓、 24かしめ部、 26 袋孔、 28 流出弁、 30 弁球、 32 弁閉鎖ばね、 34 弁座、 36 貫通孔、 38 流出通路、 40 流出孔、 42 ピストン、 46 フランジ、 48 エラストマシールリング、 50 押しのけ室、 52 袋孔、 53 基部、 54 延長部、 56 偏心体当接部材、 58 付加部、 59 斜め面取部、 60 当接面、 62 ピストン壁、 64 偏心体、 66 ピストン戻しばね、 68,70 流入孔、72 横方向孔、 74 袋孔、 76 弁座、 78 流入弁、 80 溝、 82 弁球、 84 弁閉鎖ばね、 86 弁保持体、 88 流体貫流部、 90 環状段部、 92 ばね受け
Claims (12)
- 車両ブレーキ装置のためのピストンポンプであって、ポンプケーシングが設けられており、該ポンプケーシング内にはピストンが軸方向摺動可能にガイドされていて、回転駆動可能な偏心部材が設けられており、該偏心部材がピストンの端面上に配置されていて、偏心部材の周面には、ピストンの、偏心部材に面した端面が当接する形式のものにおいて、
ピストン(42)がプラスチックから成っており、ピストン(42)が、偏心部材(64)に面した端面で切欠(52)を有していて、該切欠(52)が、偏心部材(64)に面した端面で開口しており、ピストン(42)が耐摩耗性の材料から成る偏心体当接部材(56)を有していて、該偏心体当接部材(56)が前記切欠(52)に挿入されていて、ピストン(42)が前記偏心体当接部材(56)で前記偏心部材(64)の周面に当接しており、前記切欠(52)は前記開口する端面から切欠(52)の基部(53)の方向に広がっていることを特徴とするピストンポンプ。 - 偏心体当接部材(56)が円筒状である、請求項1記載のピストンポンプ。
- 偏心体当接部材(56)が、ピストン(42)に設けられた切欠(52)にプレス嵌めされている、請求項1記載のピストンポンプ。
- ピストン(42)に設けられた切欠(52)内での偏心体当接部材(56)のプレス嵌めは、切欠(52)の領域におけるピストン(42)の壁厚さの増大により形成されている、請求項3記載のピストンポンプ。
- 偏心体当接部材(56)が、ピストン(42)に設けられた切欠(52)に対して嵌め合いしろとしての過大寸法を有している、請求項3記載のピストンポンプ。
- 前記過大寸法が、ピストン(42)を偏心部材(64)に面した端部においてポンプケーシング(14)で軸方向摺動可能にガイドする、ピストン(42)のガイド面の軸方向外側に位置している、請求項5記載のピストンポンプ。
- ピストン(42)の外周が、偏心体当接部材(56)の過大寸法の領域で、前記ポンプケーシング内におけるピストン(42)のガイド(12,16)に対してピストン(42)を摺動可能にする不足寸法を有している、請求項5記載のピストンポンプ。
- 偏心体当接部材(56)の外周面と、ピストン(42)に設けられた切欠(52)の内周面との間で軸方向で角度差が生じる、請求項4又は5記載のピストンポンプ。
- 偏心体当接部材(56)が、両端部の領域で、ピストン(42)に設けられた切欠(52)に半径方向で形状接続的に保持されている、請求項5記載のピストンポンプ。
- 偏心体当接部材(56)が金属又はセラミックから形成されている、請求項1記載のピストンポンプ。
- ピストン(42)のプラスチックがテフロン成分を有している、請求項1記載のピストンポンプ。
- ピストン(42)のプラスチックが斜め面取部を有している、請求項1記載のピストンポンプ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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