JP5681816B2 - ばね部材および流体を移送するための対応するピストンポンプ - Google Patents

Description

本発明は、独立請求項１のプリアンブルに記載のばね部材に関する。さらに本発明は、このようなばね部材を備える、流体を移送するためのピストンポンプに関する。

従来技術により様々な実施形態のピストンポンプが知られている。例えば、車両ブレーキ装置では、圧力媒体を移送するために複数のポンプ部材を備えるラジアルピストンポンプが使用されることが多く、このようなラジアルピストンポンプでは偏心器によって少なくとも１つのピストンを往復運動させることができる。典型的には、これらのいわゆるポンプ部材は、ピストンと、シリンダとして構成されていることの多いピストン作動面と、入口弁および出口弁と、シール部材とから構成される。弁は、ピストンがポンプ動作された場合に流体を制御するために用いられる。この場合、入口弁は、圧縮段階で吸込み空間内へ逆流させないようにする役割を果たし、出口弁は、流体が加圧側からポンプ内部空間内へ逆流することを防止する。典型的には、これらの弁は、ばね付勢されたボール弁として構成されており、出口弁のための流出通路は、いわゆる出口弁脚部およびポンプシリンダにより形成され、出口弁は出口弁カバー内に格納されている。随意に、一定不変の絞り装置が流出通路に組み込まれている。

例えば、ドイツ国特許出願公開第１０２２９２０１号明細書には、液圧車両ブレーキ装置においてブレーキ圧を制御するためのピストンポンプが記載されている。この明細書に記載のピストンポンプは、ポンプケーシングと、ポンプケーシング内に摺動可能に支持されたポンプピストンと、入口弁と、出口弁と、入口弁および出口弁の間に配置された圧縮室とを含み、圧縮室は、ポンプピストンの吸込み行程では拡大され、ポンプピストンの加圧行程では縮小される。出口弁の後方には、下流側に圧力チャンバと、圧力チャンバを対向空間に対して区切っている可塑性を備える壁と、が設けられており、この場合、圧力チャンバ内の圧力が可塑性を備える壁に加えられ、弾性的な壁は、弾性的で可塑性を備える本体内で支持された弾性的に撓む薄膜を備える。出口弁は、弁座と閉鎖体と閉鎖ばねとを備え、閉鎖ばねは、ケーシングに固定された弁座に対して閉鎖体を加圧する。閉鎖ばねは、板ばねの形式で実施されており、一方の端部は閉鎖体で支持され、他方の端部はケーシングに固定された本体で支持される。閉鎖ばねには少なくとも１つの通路が設けられており、この通路は、好ましくは、通路が実際に圧力媒体のための絞りとならないように大きく寸法決めされるか、貫流媒体のための一定不変の絞りとなるように、極めて小さく寸法決めされる。

ドイツ国特許出願公開第１０２２９２０１号明細書

これに対して、独立請求項１に記載の特徴を有する本発明によるばね部材、および独立請求項９に記載の特徴を有する、このようなばね部材を備える対応するピストンポンプは、圧力差が上昇した場合にばね部材の本体が動的に作用する利点を有している。すなわち、少なくとも１つの絞り部の開口断面は圧力差に関係して可変的に調節される。

本発明の核心は、本発明によるばね部材が、弁の閉鎖部材のための閉鎖ばねの機能と、流体流れを動的に絞るための絞り装置の機能とを組み合わせていることにある。この場合、例えば、球、球欠として構成されているか、または他の形式で構成されていてもよい閉鎖体と連係した閉鎖ばね機能は、ピストンポンプの圧縮室を所属のシステムの高圧側から分離する弁、例えば出口弁の開放圧力を制御する。絞り機能を実施するために、本体の絞り部の領域は撓むように構成されており、これにより、絞り装置は、圧力差が上昇した場合に動的に作用する。本発明によるばね部材では、好ましくは２つの機能の組み合わせは、閉鎖ばね機能のためのばね部材の第１ばね作用が、絞り機能のためのばね部材の第２ばね作用に対して実質的に垂直方向に働くことによって実施される。好ましくは、ばね部材の第１ばね作用は軸線方向に得られ、ばね部材の第２ばね作用は半径方向に得られる。

本発明によるばね部材は、低温の場合または体積流量がより大きい場合において、圧力が過剰に高くなるなどの逸脱が生じたときに、少なくとも１つの絞り部をばね部材が有利には撓むように再調整するか、または開放することができるように構成されている。ばね部材の動的な絞り機能は、圧力に応じて異なる絞り作用を形成する。圧力が大きい場合には、例えば、絞り装置のばね脚部が撓んで開き、絞り部が拡大される。絞り部のこのような拡大により、絞り作用が最小限になる。すなわち、圧力が小さい場合には高い絞り作用が提供され、圧力が大きい場合には絞り作用が減じられる。圧力が低い場合の高い絞り作用により、有利には圧力をできるだけ長く出口弁カバー内に保持することができる。したがって、体積ポットおよび／またはアキュムレータによって絞り作用を得ることができ、ポンプ機能をさらに改善することができる。このようにして、例えば、ピストンポンプ内の内圧上昇、ひいては構成部品の損傷を防止することができる。これにより、同じ圧力レベルで構成部品を最適なコストで設計することができる。流体が線形の特性を示す「通常運転」の場合に、絞り部は貫流される。温度変化に基づいて粘性、ひいては流体抵抗が増大した場合、絞り部の横断面は、わずかに撓むように拡大される。絞り装置の流出方向が一方向に定められていることにより、ピストンポンプの出口弁の閉鎖体は、好ましい位置にもたらされ、このことはピストンポンプの騒音特性に有利に作用する。

本発明による実施形態では、特にピストンポンプのためのばね部材は、少なくとも１つのばねウェブを挿入されたディスク状の本体を備える。本発明によれば、流体の流れを絞るための本体は、少なくとも１つの動的絞り部を含み、この場合、本体は、少なくとも１つの絞り部の領域で撓むように構成されており、これにより、少なくとも１つの絞り部の開口断面は、圧力差に応じて可変的に調節可能である。

流体を移送するための本発明によるピストンポンプは、ピストンと、シリンダ部材と、入口弁と出口弁との間に配置された圧力室と、を含み、この圧力室はカバーによって閉鎖されており、この場合、出口弁は閉鎖部材を含み、この閉鎖部材は、本発明によるばね部材の力に抗して可動であり、出口弁の後方において、流体流れ内に、流体の流れを絞るための手段が設けられており、この手段はばね部材に組み込まれている。本発明によるピストンポンプは、例えば、車両ブレーキ装置において圧力媒体を移送するために使用することができる。

本発明によるばね部材の実施形態では、絞り部に流出通路を備える撓む本体により、流体の粘性が高い状態では流出通路が拡大し、これにより、絞り装置においてほぼ一定不変の圧力差が設定されることが可能になる。本発明による動的絞り機能により、駆動出力と、軸受、ピストン、高圧シールリングなどの力を伝達する個別部品に対する負荷と、が低減される。本体ならびに絞り部、および、ばねウェブの形態により、絞り特性および／または閉鎖特性をポンプ機能に適合させることができる。これにより、本発明の実施形態は、これらの実施形態が使用される流体システムの質を改善することができる。さらなる利点として、絞り機能の動特性により、有利には絞り部が閉鎖されることを防止することができる。このことは、将来、構成する際に、コストを節約するために適切な設計を行う際に利用できる。本発明によるばね部材は、ピストンポンプとの関連で使用できるだけでなく、流体システムの他の構成グループのためにも使用することができる。

従属請求項に記載の手段およびさらなる実施形態により、独立請求項１に記載のばね部材および独立請求項９に記載の流体を移送するためのピストンポンプの有利な改良形態が可能である。

特に有利には、本体は、少なくとも１つの絞り部の領域に、開口断面を決定する少なくとも１つのばね脚部を備え、このばね脚部は、圧力差に応じて少なくとも１つの絞り部の開口断面を調節する。少なくとも１つの絞り部は、例えば、圧力差とは無関係の最小開口断面および／または最大開口断面を備える。すなわち、絞り部は、無負荷状態では、所定の最小横断面を有する流出通路を備える。付加的または代替的に、負荷をかけられた絞り部の流出通路の最大横断面は、例えばストッパによって制限することができる。少なくとも１つの絞り部の最小開口断面は、有利には、所定の温度範囲の体積流量に対して最適化することができる。温度変化に基づいて、流体の粘性ひいては絞り部における流体抵抗が変化する。これにより、絞り部は付加的に拡開され、これにより、撓む特性によって絞り部の開口断面が拡大されるか、または、新たな開口断面が調節される。これにより、絞り部における圧力差は、有利には、特に低温の場合には上昇せず、流体システムの他の構成部品は損傷されない。

本発明によるばね部材の有利な構成では、少なくとも１つのばねウェブは、円形アーチ状および／または渦巻き状に構成されていてもよい。これにより、ばねウェブを打抜き加工プロセスによって簡単に、素早く作製することが可能になる。

本発明によるばね部材のさらに有利な構成では、選択された本体のばね特性、および／または、選択された本体の構成形式、および／または、選択された少なくとも１つの絞り部の構成形式は、圧力差が変化した場合の少なくとも１つの絞り部の開口断面の動特性、および／または、少なくとも１つのばねウェブの実際に有効なばね力を決定する。本体は、周領域に、例えば複数の対称的なばね脚部を含んでいてもよく、これらのばね脚部の端部は、少なくとも１つの絞り部の形状および寸法を決定する。絞り部は、好ましい流出通路を備える第１開口が２つのばね脚部によってあらかじめ形成され、流体流れ方向において第１開口の後方に配置された、別の流出回路を備える第２開口が２つの周脚部によってあらかじめ形成されるように構成されていてもよい。

本発明によるばね部材の別の有利な構成では、少なくとも１つのばねウェブが、ディスク状の本体の中央領域に構成されている。これにより、本発明によるばね部材において組み合わされている機能を独立して実施することが可能となる。

本発明によるばね部材の別の有利な構成では、本体の周囲に、ばね部材を正しい位置に組み込むための少なくとも１つのセンタリングノーズが配置されている。

本発明によるピストンポンプの有利な構成では、ばね部材は、シリンダ部材およびカバーの２つの平坦な面の間に挿入されており、これにより、ばね部材の簡単な組付けが可能となる。この場合、ばね部材の本体は、実質的に周脚部によってシリンダ部材とピストンポンプ１のカバーとの間に配置されている。

本発明の実施例を図面に示し、以下に詳細に説明する。図面では、同一の符号は、同一または類似の機能を実施する構成部品または部材を示す。

本発明による流体を移送するためのピストンポンプの実施例を示す概略的な斜視図である。 図１に示したピストンポンプのための本発明によるばね部材の実施例を示す斜視図である。 図１に示したピストンポンプのための本発明によるばね部材の別の実施例を示す斜視図である。

図１に示すように、本発明による流体を移送するためのピストンポンプ１は、ピストン３、シリンダ部材５、シール部材７および流体フィルタ９を含み、流体フィルタ９は、流入開口（図示しない）の前方に配置されており、この流入開口の後方には入口弁（図示しない）が配置されている。シリンダ部材５の内部には、入口弁（図示しない）と出口弁２０との間に圧力室（図示しない）が配置されており、この圧力室はカバー６によって閉鎖されており、カバー６の内部には出口弁２０が配置されている。カバー６は透視できるように示されており、カバー６と段部５．１との間に少なくとも１つの流体通路および少なくとも１つの流出開口が形成されるように、段部５．１として構成されたシリンダ部材５の後方部分に被せ嵌められる。図示の本発明によるピストンポンプ１は、例えば、ポンプケーシングまたは流体ブロックの図示しない収容孔内に配置してもよい。収容孔には、横断方向に延在する圧力媒体通路が開口しており、これらの圧力媒体通路を通って、流体は、流体フィルタ９を介してピストンポンプ１の流入開口へ案内されるか、または、ピストンポンプ１の少なくとも１つの流出開口から排出される。

図１にさらに示すように、出口弁２０は、圧力室の出口に配置されたシール座（図示しない）と、例えば球、球欠体または他の形態で構成されていてもよい閉鎖体２４と、閉鎖体２４に作用するばねウェブ１６と、を含む。流体流れ方向において出口弁２０の後方には、本体１１，１１′および絞り部１４を有し、流体流れを絞るための装置１２が設けられており、これにより騒音発生が低減される。このために、シリンダ部材５とカバー６との間には、ばね部材１０，１０′のための組込みスペースが設けられており、この組込みスペースは、シリンダ部材５の端面の平坦な面と、カバー６の内方に段付けされた平坦な面とによって区切られている。ばね部材１０，１０′は、例えば、シリンダ部材５の段部５．１にカバー６を被せ嵌める前にカバー６に挿入される。

本発明によれば、ばね部材１０，１０′は、図示の実施例では出口弁２０のための閉鎖ばね機能と、絞り部１４の動的絞り機能とを組み合わせている。図１〜図３に示すように、ばね部材１０，１０′はディスク状の本体１１，１１′を備え、本体１１，１１′の内部には少なくとも１つのばねウェブ１６が配置されている。さらに本体１１，１１′は、流体流れ８を絞るために少なくとも１つの動的絞り部１４を含み、この絞り部１４の領域では本体１１，１１′は弾性的に形成されており、したがって、少なくとも１つの絞り部１４の開口断面は圧力差に応じて可変的に調節可能である。したがって、本発明によるばね部材１０，１０′は、閉鎖体２４と連係した閉鎖ばね機能によって、ピストンポンプ１の圧縮室を所属システムの高圧側から分離する出口弁２０の開放圧力を制御し、動的絞り機能によって、絞り部１４の有効横断面を制御する。本発明によるばね部材１０，１０′では、これらの２つの機能は、好ましくは、閉鎖ばね機能のためのばね部材１０，１０′の第１ばね作用が、絞り機能のためのばね部材１０，１０′の第２ばね作用に対して実質的に垂直方向に作用するように組み合わされている。図示の実施例では、ばね部材１０，１０′の第１ばね作用は軸線方向に、ばね部材１０，１０′の第２ばね作用は半径方向に得られる。

少なくとも１つの絞り部１４の領域で本体１１，１１′が撓むように構成されていることにより、本発明の実施形態では、有利には、生じた圧力差に絞り特性すなわち絞りの開口断面を動的に適合させることができる。このために、本体１１，１１′は、少なくとも１つの絞り部１４の領域に、開口断面を決定する少なくとも１つのばね脚部１２．１，１２．２を備え、これらのばね脚部１２．１，１２．２は、圧力差に応じて少なくとも１つの絞り部１４の開口断面を調節する。

図示の実施例では、少なくとも１つの絞り部１４は、圧力差とは無関係の最少開口断面を備え、この最小開口断面は、所定の温度範囲における体積流量に対する所望の絞り特性に応じて最適化することができる。温度変化に基づいて流体の粘性も変化し、ひいては絞り部１４の所定の最小絞り横断面における流体抵抗も変化する。本体１１，１１′が絞り部１４の領域で撓むように構成されていることにより、絞り部１４は開拡され、これにより、開口断面が拡大されるか、または、新たな開口断面が調節される。これにより、ピストンポンプ１の内圧は、有利には、特に低温時に上昇せず、したがって、ピストンポンプ１の他の構成部品は損傷されない。圧力差とは無関係の絞り部１４の最大開口断面は、例えば、提供されている組込みスペースまたはストッパによって定めることができる。圧力差が変化した場合の少なくとも１つの絞り部１４の開口断面の動特性は、有利には本体１１，１１′のばね特性および／または構成形式の選択もしくは定めによって決定することができる。同様のことが、閉鎖ばね機能を実施するための少なくとも１つのばねウェブ１６のばね作用についてもいえる。

図１〜図３に示すように、少なくとも１つのばねウェブ１６は、ディスク状の本体１１，１１′の中央部に構成されている。図示の実施例では、ばねウェブ１６は、付属の破断部を備え、渦巻き状に形成されている。代替的には、少なくとも１つのばねウェブ１６を実施するためには、円形アーチ形状、または専門家にとって適当であると思われる他の形状も可能である。

図１〜図３にさらに示すように、図示の実施形態では、ばね部材１０，１０′の本体１１，１１′は、周領域にそれぞれ２つのばね脚部１２．１，１２．２を備え、これらのばね脚部の端部はそれぞれの絞り部１４の形状を決定する。ばね部材１０，１０′の本体１１，１１′は、例えば、打抜き加工部品として作製してもよい。

図２に示した実施例では、ばね部材１０の本体１１は、１つの絞り部１４および本体１１に配置される複数のセンタリングノーズ１８を備える打抜き加工部品として実施されており、これにより、ばね部材１０の挿入が容易になる。センタリングノーズ１８は、有利には本体１１を正しい位置に組み込むことを可能にする。図２にさらに示すように、絞り部１４の所定の最小開口断面は２つのばね脚部１２．１，１２．２によって形状を決定されており、このような最小開口断面は、ばね特性によって決定される圧力差限界値まで、絞り部１４の流出通路１５を通る流体流れ８が増大することを可能にする。圧力差が圧力差限界値を超えて上昇した場合、２つのばね脚部１２．１，１２．２は、矢印８．１，８．２により示した方向に開拡され、これにより、絞り部１４の開口断面は拡大され、流体の流量Ｑは増大され、有効圧力差が低減される。

図２にさらに示すように、本体１１の２つの周脚部１２．３，１２．４の間に構成された流出開口１５は、絞り部１４の最大開口断面をあらかじめ定めることを可能にし、この場合、流出開口１５の形状は周脚部１２．３，１２．４の端部によって決定される。さらに、本体１１は、実質的に周脚部１２．３，１２．４によって、ピストンポンプ１のシリンダ部材５とカバー６との間に配置されている。

図２に示した実施例とは異なり、図３に示した実施例のばね部材１０′は、打抜き加工部品として構成された本体１１′を備え、この本体１１′にはセンタリングノーズは配置されていない。図３に示すように、絞り部１４の所定の最小開口断面は２つの脚部１２．１，１２．２によって形状を決定されており、このような最小開口断面は、この実施形態においても、ばね特性によって決定された圧力差限界値まで、絞り部１４の流出通路１５を通る流体流れ８が増大することを可能にする。圧力差が圧力差限界値を超えて上昇した場合、２つのばね脚部１２．１，１２．２は、矢印８．１，８．２により示した方向に拡開され、これにより、絞り部１４の開口断面は拡大され、流体の流量は増大され、有効圧力差が低減される。この実施形態においても、本体１１′の２つの周脚部１２．３，１２．４の間に構成された流出開口１５は、絞り部１４の最大開口断面をあらかじめ定めることを可能にし、この場合、流出開口１５の形状は、周脚部１２．３，１２．４の端部によって決定される。さらに、本体１１′は、実質的に周脚部１２．３，１２．４によって、ピストンポンプ１のシリンダ部材５とカバー６との間に配置されている。

本発明の実施形態は、有利には、極めて良好なＮＶＨ特性（ＮＶＨ：騒音、振動、ハーシュネス）を可能にする。撓む絞り装置によって、流体の粘性が高い状態において絞り装置の前後における圧力差を有利には一定不変に保持することができる。これにより、駆動出力と、軸受、ピストン、高圧シールリングなどの力を伝達する個々の部品に対する負荷と、が低減される。このことは、将来的に構成する場合に、コストを節約するために適切な設計を行う際に利用できる。さらに、絞り部の形態により、絞り特性を有利に機能に適合させることができる。

１…ピストンポンプ
３…ピストン
５…シリンダ部材
５．１…段部
６…カバー
７…シール部材
９…流体フィルタ
１０，１０′…ばね部材
１１，１１′…本体
１２…装置
１２．１，１２．２…ばね脚部
１２．３，１２．４…周脚部
１４…絞り部
１５…流出通路（流出開口）
１６…ばねウェブ
１８…センタリングノーズ
２０…出口弁
２４…閉鎖体

Claims (10)

1. ディスク状の本体を備え、該本体の内部に少なくとも１つのばねウェブが配置されたばね部材であって、
   前記本体は、流体流れを絞るための少なくとも１つの動的な絞り部を含み、
   前記本体は、前記絞り部の領域で撓むように構成されており、これにより、前記絞り部の開口断面が、圧力差に応じて可変的に調節可能であり、
   前記絞り部の領域における前記本体のばね作用の方向は、前記ばねウェブのばね作用の方向に対して直角である、
   ばね部材。
2. 請求項１に記載のばね部材であって、
   前記本体は、前記絞り部の領域に、前記開口断面を決定する少なくとも１つのばね脚部を備え、
   前記ばね脚部は、圧力差に応じて前記絞り部の前記開口断面を調節する
   ばね部材。
3. 請求項１または請求項２に記載のばね部材であって、
   前記絞り部は、圧力差とは無関係の最小開口断面と最大開口断面とのうちの少なくとも一方を備えるばね部材。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のばね部材であって、
   前記ばねウェブは、円形アーチ状と渦巻き状とのうちの少なくとも一方に構成されているばね部材。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のばね部材であって、
   選択された前記本体のばね特性と、選択された前記本体の構成形式と、選択された前記絞り部の構成形式と、のうちの少なくとも１つが、圧力差が変化した場合の前記絞り部の開口断面の動特性と、前記ばねウェブの実際に有効なばね力と、のうちの少なくとも一方を決定するばね部材。
6. 請求項２に記載のばね部材であって、
   ２つの対称的な前記ばね脚部は、前記本体の周領域に形成され、
   前記ばね脚部の端部は、前記絞り部の形状を決定する
   ばね部材。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のばね部材であって、
   前記ばねウェブは、前記本体の中央領域に構成されているばね部材。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のばね部材であって、
   前記本体の周囲に、前記本体を正しい位置に組み込むための少なくとも１つのセンタリングノーズが配置されているばね部材。
9. 流体を移送するためのピストンポンプであって、該ピストンポンプが、ピストンと、シリンダ部材と、入口弁と出口弁との間に配置された圧力室と、を含み、該圧力室がカバーによって閉鎖されており、前記出口弁が閉鎖部材を含み、前記出口弁の後方に、流体流れ内に、該流体流れを絞るための手段が設けられる、流体を移送するためのピストンポンプにおいて、
   請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のばね部材が前記出口弁に設けられ、
   前記閉鎖部材が、前記ばね部材の力に抗して可動である、
   ピストンポンプ。
10. 請求項９に記載のピストンポンプであって、
    前記ばね部材は、前記シリンダ部材および前記カバーの平坦な面の間に挿入されているピストンポンプ。

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