JP6667004B2 - 特に電子式のスリップ制御可能な車両ブレーキ装置内の圧力発生器としてのピストンポンプ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部の特徴に記載した、特に電子式のスリップ制御可能な車両ブレーキ装置内の圧力発生器としてのピストンポンプに関する。

このような形式のピストンポンプは従来技術により公知であり、これに関して例えば特許文献１の開示が参照される。

提出された書類の図１に示されたピストンポンプ（１０）は、この従来技術に相当する。このピストンポンプはポンプシリンダ（１２）を有しており、該ポンプシリンダ（１２）内にピストン（１４）がポンプ縦軸線Ｌに沿ってガイドされ受けられている。ピストン（１４）は、回転する偏心体またはカム（１６）によって、ピストンばね（４４）の戻し力に抗して往復ストローク運動で駆動可能である。ピストン（１４）はポンプシリンダ（１２）と共にポンプ作業室（１８）を画成しており、このポンプ作業室（１８）の体積はピストン運動方向に依存して増大または減少する。ポンプ出口（２０）はポンプ作業室（１８）から開口している。ピストンポンプ（１０）によって圧力媒体流量を制御するために、特に吐出バルブ（２２）が設けられている。この吐出バルブはポンプ作業室（１８）内の圧力に依存してポンプ出口（２０）の開口横断面を制御し、そのために、弾性的なリセット手段（２４）によって付勢された閉鎖部材（２６）を有している。この閉鎖部材は、円錐形のバルブシート（２８）と協働する。吐出バルブ（２２）の閉鎖部材（２６）として、例えばボールが使用される。

バルブシート（２８）は、ポンプシリンダ（１２）の一端部を閉鎖する底部に配置されていて、この底部の、ポンプ作業室（１８）とは反対側に形成されている。図示の吐出バルブ（２２）の閉鎖された状態で、ボールは、弁室（３０）の外側に位置するボール区分が弁室の内側に位置するボール区分よりも明らかに大きい程度に、バルブシート（２８）を包囲する弁室（３０）内に部分的に侵入する。それに応じて、仮想のボール中心点（Ｍ）は弁室（３０）の外に位置しているか若しくは吐出バルブ（２２）の貫流方向で見て弁室（３０）の下流に位置している。

閉鎖部材（２６）を軸方向でガイドするために、公知の閉鎖部材（２６）は、そのストローク運動中に孔（３２）内に侵入し、この孔（３２）は閉止プラグ（３４）に設けられた盲孔の形で形成されている。閉止プラグ（３４）は、ポンプハウジング（３８）内のピストンポンプのための受け孔（３６）を閉鎖する。孔（３２）の直径は、閉鎖部材（２６）の直径よりも僅かに大きい。さらに、孔（３２）は、閉鎖部材（２６）のリセット手段（２４）を受けるために用いられる。このリセット手段（２４）は、渦巻きばねとして構成されていて、閉鎖部材（２６）をバルブシート（２８）の方向に作用するばね力で付勢する。

さらに、ポンプ流出路（４０）は、ポンプシリンダ（１２）の底部に面した、閉止プラグ（３４）の端部に構成されている。このポンプ流出路（４０）は、ポンプシリンダ（１２）に向かって開放する溝によって構成されていて、ポンプ縦軸線Ｌに対して直交する横方向に延在する。ピストンポンプ（１０）から吐出バルブによって吐出された圧力媒体が、ポンプ流出路（４０）を通って流出する。ポンプ流出路（４０）は幾何学的に、バルブシート（２８）と閉鎖部材（２６）の仮想中心点（Ｍ）との間の高さに位置している。

この幾何学的な関係は、前記吐出バルブ（２２）の機能特性に多大な影響を有している。このような幾何学的な関係は、特にバルブ特性曲線、つまり、閉鎖部材（２６）を負荷する圧力差に依存する、吐出バルブ（２２）を通る圧力媒体流量、吐出バルブ（２２）の開放圧力、および吐出バルブ（２２）の開閉時に発生するバルブ騒音を決定する。

特に高い圧力媒体流量および低いバルブ騒音は、可能な圧力発生ダイナミックスおよび車両ブレーキ装置の快適性に対する常に高まる要求に基づいて、非常に重要である。このような関係で、広範囲にセンサ制御され、運転者の関与なしで若しくは限定的な関与ありで車両ブレーキ装置によって実行される、例えば自動運転、非常ブレーキ機能等のアシスト機能が用いられる。

ヨーロッパ特許第１１８５７９４号明細書

上記従来技術に対して、請求項１の特徴によるピストンポンプは、ピストンポンプの吐出バルブの開放力を低下させ、吐出バルブによる流れガイドが改善され、ひいては吐出バルブの圧力媒体流量が高められ、またバルブ騒音が減少され得る、という利点を有している。このような効果は、ポンプ出口の直径と、バルブシートのバルブシート角度およびバルブシート深さと、それに合わせられた閉鎖体の寸法並びにポンプ出口の配置との間の幾何学的な関係を、本発明に従って最適化したことによって得られる。吐出バルブの低下された絞り作用は、運転条件下で調節されたポンプ内圧を減少させ、ポンプ構成部分の負荷を最小にし、それによってポンプ信頼性を高める。さらに、ピストンポンプを駆動するために、より小さい駆動力を必要とするだけであり、このことは、ポンプ駆動装置の構成要素、特に駆動モータおよび／またはその電子回路の経費を削減するように作用する。

本発明のその他の利点または好適な実施態様は、従属請求項および／または以下の説明から得られる。

前述したように、従来技術により公知なピストンポンプの縦断面図である。 同様に、本発明に従って構成された吐出バルブを装備したピストンポンプの一部の縦断面図である。

本発明を、１実施例を用いて図面に示し、以下の記載を用いて詳しく説明する。
互いに対応し合う構成要素には、図１および図２では同じ符号が使用されている。

図２によれば、前述の従来技術と比較可能な、本発明に従って構成された吐出バルブは、ピストンポンプ１０のポンプ出口２０の横断面を制御するために、同様に、バルブシート２８と、閉鎖部材２６と、この閉鎖部材２６をバルブシート２８に向かって付勢する弾性的なリセット手段２４とを有している。図２には、閉鎖部材２６としボールがはめ込まれており、この場合、ボールを使用することは、本発明にとって必ずしも必要ではない。同様に、例えば、円柱形のシャフト、およびこのシャフトの、少なくともポンプ出口２０を制御するためにバルブシート２８と協働する端部に半円状の区分を有する閉鎖部材２６が考えられる。また、図２によれば、閉鎖部材２６を付勢するための弾性的なリセット手段２４として渦巻きばねが設けられている。選択的に、別のばね構造、例えば円錐ばね、皿ばねまたは特殊ばね“Ｆａｃｈｆｅｄｅｒ”、また、エラストマーまたは発泡エラストマーより成る体積弾性的な構成部分等を使用してもよい。

閉鎖部材２６のリセット手段２４は、閉止プラグ３４の孔３２内に配置されており、この閉止プラグ３４は、図２には図示されていないポンプハウジングの受け孔３６を周囲に対して閉鎖する。閉止プラグ３４は、その一端部で以ってポンプシリンダ１２の底部に当接している。ポンプシリンダ１２は、図２には示されていないピストンと共にポンプ作業室１８を画成する。ポンプ作業室１８内には、ピストン（図示せず）を押し戻すピストンスプリング４４が配置されている。横断面が吐出バルブ２２によって制御されているポンプ出口２０が、ポンプシリンダ１２の底部の概ね中央に位置している。

図２はさらにポンプ流出路４０を示す。このポンプ流出路４０は、閉止プラグ３４の孔３２の壁部の領域で閉止プラグ３４から開口していて、概ねポンプ縦軸線Ｌに対して直交する横方向に延在している。ポンプ流出路４０は、孔３２への開口箇所でその最大流路横断面を有しており、つまり、開口箇所からの間隔が大きくなるにつれてポンプ流出路４０の流路横断面は連続的に縮小する。

ポンプ作業室１８からポンプ出口２０が開口している。ポンプ出口２０は一定の出口直径ｄを有している。吐出バルブ２２を通る圧力媒体の流れ方向でこのポンプ出口２０に直接続いてバルブシート２８が配置されている。バルブシート２８は円錐形に構成されているので、このバルブシート２８の貫流横断面は圧力媒体の流れ方向で連続的に最小横断面から最大横断面まで拡大している。最小横断面と最大横断面との間で、バルブシート２８は弁室３０を円周方向側で包囲している。バルブシート２８は、バルブシート角度ｗを有していて、ポンプ縦軸線Ｌの方向でポンプ出口２０から、閉止プラグ３４に隣接するポンプシリンダ１２の端面側の端部まで延在している。バルブシート２８の最小横断面と最大横断面との間の最短距離は、バルブシート深さｔを表す。ボールとして構成された閉鎖部材２６は、閉鎖部材直径Ｄを有している。閉鎖部材直径Ｄは、バルブシート深さｔ、ポンプ出口直径ｄおよびバルブシート角度ｗに次のように合わせられている。つまり、閉鎖部材２６がバルブシート２８によって包囲された弁室３０内に侵入するまで、閉鎖部材２６の仮想中心点Ｍがこの弁室３０内に位置するように、合わせられている。閉鎖部材２６の中心点Ｍの位置を、図２で、縦軸線と横軸線とが閉鎖部材２６を通って交差する点に基づいて説明する。閉鎖部材２６の中心点Ｍは、バルブシート２８が閉鎖部材２６によって閉鎖されているかまたは開放されているかとは無関係に、弁室３０内に位置している。バルブシート２８の開放された状態で、閉鎖部材２６の周囲をポンプ出口２０から流出する圧力媒体が流れ、それによって閉鎖部材２６が弁室３０内でセンタリングされる。

圧力媒体流量、流体抵抗および運転騒音に関して特に好適な結果は、それぞれ閉鎖部材直径Ｄに関連して、５５°乃至６５°のバルブシート角度ｗと共に３．０ｍｍ乃至３．５ｍｍの閉鎖部材直径Ｄ、７５％乃至９５％の長さを有するバルブシート深さｔ、および６５％乃至８０％の範囲内の出口直径ｄを有するポンプ出口によって得られる。

このような幾何学的関係に基づいて、本発明によれば、ポンプ流出路４０は、吐出バルブ２２の貫流方向で見て、閉鎖部材２６の仮想中心点Ｍの下流に配置されている。

さらに、本発明による吐出バルブは、バルブシート２８から閉止プラグ３４への移行部に形成された、好適には直角に構成された環状ショルダ４２と協働する。この環状ショルダ４２は、吐出バルブ２２の貫流方向で見て、同様に閉鎖部材の仮想中心点Ｍの下流に位置していて、円錐形のバルブシート２８の最大横断面によって決定された外径、並びに閉止プラグ３４の孔３２の外径によって規定された内径を有している。本発明によれば、環状ショルダ４２の外径は、その内径の概ね１２０％乃至１３０％である。

閉止プラグ２４の孔３２内に開口するポンプ流出路の開口箇所は、環状ショルダ４２に直接隣接している。この孔３２は、好適には盲孔として構成されていて、閉鎖部材２６の直径Ｄよりもすこしだけ大きい直径を有しているが、それにも拘わらず、本発明によれば、閉鎖部材２６は運転条件下で孔３２内に侵入しない。

閉鎖部材２６のガイド若しくはセンタリングは、ポンプシリンダ１２内で、特にこのポンプシリンダ１２に形成されたバルブシート２８およびこのバルブシート２８を貫流する圧力媒体によって行われる。

もちろん、請求項１の特徴による対象から逸脱することなしに、記載した実施例に対する変更および／または補足が考えられる。従って、本発明は、ピストンポンプの吐出バルブに基づいて例として記載されているだけであって、もちろん基本的に吸入バルブに置き換えることができる、ということを指摘しておく。

１０ ピストンポンプ
１２ ポンプシリンダ
１４ ピストン
１６ 偏心体またはカム
１８ ポンプ作業室
２０ ポンプ出口
２２ バルブ、吐出バルブ
２４ リセット手段
２６ 閉鎖部材
２８ バルブシート
３０ 弁室
３２ 孔
３４ 閉止プラグ
３６ 受け孔
４０ ポンプ流出路
４２ 環状ショルダ
４４ ピストンスプリング
ｄ ポンプ出口直径
Ｄ 閉鎖部材直径
Ｌ ポンプ縦軸線
Ｍ 仮想中心点
ｔ バルブシート深さ
ｗ バルブシート角度

Claims (7)

1. ピストンポンプであって、
   ポンプシリンダ（１２）を有しており、該ポンプシリンダ（１２）内に駆動可能なピストン（１４）が摺動可能に受けられており、
   前記ピストン（１４）および前記ポンプシリンダ（１２）によって画成されたポンプ作業室（１８）を有しており、
   前記ポンプ作業室（１８）への圧力媒体の供給を制御するバルブ（２２）を有しており、前記バルブ（２２）が、円錐形のバルブシート（２８）および前記バルブシート（２８）と協働する半円状区分を備えた閉鎖部材（２６）を有している形式のものにおいて、
   前記バルブシート（２８）が弁室（３０）を包囲していて、該弁室（３０）内に前記閉鎖部材（２６）が、前記バルブシート（２８）の閉鎖時および開放時に少なくとも前記半円状区分の仮想中心点Ｍまで侵入しており、
   前記ピストンポンプ（１０）のポンプ流出路（４０）が前記閉鎖部材（２６）の前記半円状区分の前記仮想中心点Ｍの下流に配置されており、
   前記ピストンポンプ（１０）が、前記バルブ（２２）の貫流方向で見て、前記閉鎖部材（２６）の前記仮想中心点Ｍと前記ポンプ流出路（４０）との間の範囲内に環状ショルダ（４２）を形成しており、前記環状ショルダ（４２）の外径が前記バルブシート（２８）の横断面によって決定されていて、前記環状ショルダ（４２）の内径が前記閉鎖部材（２６）のリセット手段（２４）を受けるための孔（３２）の外径によって決定されている、
   ことを特徴とする、ピストンポンプ。
2. 前記バルブ（２２）が、前記ポンプ作業室（１８）から開口するポンプ出口（２０）の横断面を制御することを特徴とする、請求項１記載のピストンポンプ。
3. 前記閉鎖部材（２６）として、３．０ｍｍ乃至３．５ｍｍの直径（Ｄ）を有するボールが設けられており、前記バルブシート（２８）が、５５°乃至６５°のバルブシート角度（ｗ）を有していて、前記バルブシート（２８）のバルブシート深さ（ｔ）が前記閉鎖部材（２６）の直径（Ｄ）の７５％乃至９５％の長さであることを特徴とする、請求項１または２記載のピストンポンプ。
4. 前記ポンプ出口（２０）が、前記閉鎖部材（２６）の直径（Ｄ）の６５％乃至８０％であるポンプ出口直径（ｄ）を有していることを特徴とする、請求項２記載のピストンンポンプ。
5. 前記ピストンポンプ（１０）の前記ポンプ流出路（４０）が、前記環状ショルダ（４２）に直接隣接して前記ピストンポンプ（１０）の内部から開口していることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項記載のピストンポンプ。
6. 前記ポンプ流出路（４０）が、前記ポンプ流出路（４０）の開口箇所から前記ピストンポンプ（１０）の内部への距離が大きくなるにつれて連続的に減少する流路横断面を有していることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項記載のピストンポンプ。
7. 前記ピストンポンプは、電子式のスリップ制御可能な車両ブレーキ装置内の圧力発生器としてのピストンポンプである、請求項１から６のいずれか１項記載のピストンポンプ。

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