JP6814534B2 - 流体の流れを絞るための装置、およびこれに対応する、流体を圧送するためのピストンポンプ - Google Patents

Description

本発明は、独立請求項１の前文に記載した流体の流れを絞るための装置に関する。また本発明は、このような絞り装置を備えた、流体を圧送するためのピストンポンプに関する。

ＡＢＳ機能および／またはＥＳＰ機能（ＡＢＳ：アンチロックシステム、ＥＳＰ：エレクトロニック・スタビリティ・プログラム）を有する液圧式のブレーキシステム内で圧力媒体を圧送するためのピストンポンプは、従来技術により様々な実施例のものが公知である。例えば車両ブレーキ装置に、圧力媒体を圧送するための複数のポンプ部材を備えたラジアルピストンポンプがしばしば使用され、このラジアルピストンポンプにおいては、少なくとも１つのピストンが偏心体によって往復移動せしめられる。一般的に、このようないわゆるポンプ部材は、ピストンと、しばしばシリンダとして構成されたピストン摺動面と、吸入および吐出バルブ並びにシール部材とから成っている。これらのバルブは、ピストンのポンプ運動の際の流体制御のために用いられる。この場合、吸入バルブは、流体が圧縮段階中に吸入室内に逆流しないようにするために用いられ、吐出バルブは、流体が吐出側からポンプ内室内に逆流するのを阻止する。さらに、ピストンポンプの吐出バルブの後ろに、静的および動的な絞り箇所を備えた絞り装置が設けられており、この絞り装置は、流量に応じて若しくは流量に基づく圧力差に応じて開閉する。静的な絞り箇所によって、ピストンポンプのＮＶＨパフォーマンス（ＮＶＨ：Ｎｏｉｓｅ，Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ，ドイツ語：Ｇｅｒａｅｕｓｃｈ「雑音」，Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ「振動」，Ｒａｕｈｅｉｔ「粗さ」）に関する利点が得られるが、最大可能な体積流量に関する欠点も得られる。何故ならば、各ポンプストローク後に動的な絞り箇所が再び閉鎖し、組み込まれた静的な絞り箇所を通って体積が流されるからである。これによって、圧力生成パフォーマンスの際の損失が発生し得る。

特許文献１には、例えば液圧式の車両ブレーキ装置内で流体を圧送するためのピストンポンプが記載されている。ここに記載されたピストンポンプは、シリンダと、このシリンダ内で可動に支承されたピストンと、吸入バルブと吐出バルブとの間に配置された圧力室とを有している。圧力室は、カバーによって画定されている。流体の流れ方向で吐出バルブの後ろに、流体の流れを絞るための絞り部材が設けられており、この絞り部材は、ばね弾性的なディスクとして構成されている。ばね弾性的なディスクは、カバー内に取り付けられており、この場合、カバー内にセンタリング手段が設けられており、このセンタリング手段はカバー内で絞り部材を予備センタリングするように作用する。ここに記載されたピストンポンプは、差圧に依存することなく開放された、所定の一定な流過横断面を有する貫通開口を備えた第１の絞り箇所と、差圧に依存して開放された、差圧に依存する動的な流過横断面を有する貫通開口を備えた第２の絞り箇所とを有している。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２０１１０７９８７６号明細書

これに対して、独立請求項１の特徴を有する、車両のための流体の流れを絞るための、本発明による装置は、高いモータ速度における最大の圧送効率を、低いモータ速度におけるＮＶＨパフォーマンスを変えることなく、安価に高めることができる、という利点を有している。

本発明の核心は、閉鎖体内に的確な慣性を組み込むという点にある。これによって、動的な絞り箇所の閉鎖特性を遅延させることができる。動的な絞り箇所の遅延された閉鎖特性によって、少ない回数のポンプストローク後に、静的な絞りの遮断が得られる。バルブの、組み込まれた慣性は、的確に組み込まれた、方向に依存する摩擦を介してまたはエラストマばねを介して得られる。組み込まれた慣性は、動的な絞り箇所の迅速な閉鎖を妨げる。ヒステリシスを有する閉鎖特性が生じ、動的な絞り箇所の閉鎖が時間をずらして行われる。

本発明の実施例により提供された、流体の流れを絞るための装置は、鉢状のベース体を有していて、このベース体の底部に第１の貫流開口が配置されており、また、ばね部材のばね力に抗して軸方向で可動に前記鉢状のベース体内でガイドされた閉鎖体を有しており、この閉鎖体は第２の貫流開口を有していて、この第２の貫流開口は、予め設定された不動の開口横断面を有する静的な絞り箇所を形成している。この閉鎖体は、ばね部材および第１の貫流開口と組み合わせて、動的な開口横断面を有する動的な絞り箇所を形成し、この動的な開口横断面は、圧力差に依存して可変に調節可能である。本発明によれば、閉鎖体の閉鎖運動を的確に遅延させる遅延装置が設けられている。

また、流体を圧送するためのピストンポンプが設けられており、このピストンポンプは、ピストンと、ポンプシリンダと、吸入バルブと吐出バルブとの間に配置された圧力室とを有している。流体の流れ方向で見て吐出バルブの後ろに、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、本発明に従って、流体の流れを絞るための装置として構成されている。

従属請求項に記載した手段および実施態様によって、独立請求項１に記載した、流体の流れを絞るための装置、および独立請求項７に記載した、流体を圧送するためのピストンポンプの好適な改善が可能である。

特に好適には、遅延装置が、リップを備えた摩擦部材を有していてよく、該摩擦部材は、閉鎖体と鉢状のベース体の内壁との間に配置されていてよく、方向に依存する摩擦を発生させることができる。摩擦部材は例えば、この摩擦部材のリップが鉢状のベース体の内壁に沿ってガイドされ得るように、閉鎖体の収容部内に配置され得るかまたは閉鎖体に一体成形され得る。閉鎖体がプラスチック射出成形部として構成されていれば、方向に依存する摩擦部材は、好適な形式で、大した費用をかけることなしに射出成形部内に直に組み込むことができる。また、摩擦部材は、閉鎖体の開放方向で、より低い摩擦値を有していてよく、閉鎖体の閉鎖方向で、より高い摩擦値を有していてよい。

本発明による装置の選択的な構成によれば、遅延装置は、エラストマばねとして構成されたばね部材を有していてよい。閉鎖体の閉鎖運動の遅延は、この実施例では、エラストマばねのための適当な材料選択および／または幾何学形状選択によって簡単に、予め設定され得る。

本発明によるピストンポンプの好適な実施態様によれば、遅延装置は、ピストンポンプの第１の運転形式において、ポンプストロークの所定回数後に静的な絞り箇所が遮断されて、動的な絞り箇所により形成されたバイパスによって架橋され得るように、設計され得る。また、遅延装置は、第２の運転形式において静的な絞り箇所が接続されて、圧力に依存することなしに流体の流れを絞ることができるように、設計され得る。ピストンポンプは、好適な形式で、第１の運転形式では、より高い圧送効率を有し、第２の運転形式では、より低い圧送効率を有している。

流体の流れを絞るための、本発明による装置の第１実施例を有する、流体を圧送するための、本発明によるピストンポンプの第１実施例の一部の概略的な断面図である。 図１に示した流体を圧送するための、本発明によるピストンポンプの概略的な詳細図である。 流体の流れを絞るための、本発明による装置の第２実施例を有する、流体を圧送するための、本発明によるピストンポンプの第２実施例の一部の概略的な断面図である。 図１または図３に示した、流体の流れを絞るための本発明による装置の、力とストロークに関する特性曲線である。 対応するピストンポンプの第１のストロークにおける、図１または図３に示した流体の流れを絞るための、本発明による装置の流量と圧力差に関する特性曲線である。 対応するピストンポンプの第２のストロークにおける、図１または図３に示した流体の流れを絞るための、本発明による装置の流量と圧力差に関する特性曲線である。 対応するピストンポンプの第３のストロークからの、図１または図３に示した流体の流れを絞るための、本発明による装置の流量と圧力差に関する特性曲線である。

本発明の実施例が図面に示されていて、以下に詳しく説明されている。図面中、同じ若しくは類似の機能を有する構成部材若しくは要素には同じ符号が付けられている。

図１〜図３に示されているように、図示の本発明による、流体の流れを絞るための装置１０，１０Ａの実施例は、底部に第１の貫流開口１４．１が配置された鉢状のベース体１４と、ばね部材１８，１８Ａのばね力に抗して軸方向で可動に前記鉢状のベース体１４内でガイドされた閉鎖体１６，１６Ａとを有している。この閉鎖体１６，１６Ａは第２の貫流開口１６．１を有しており、この第２の貫流開口１６．１は、予め設定された不動の開口横断面を有する静的な絞り箇所１１を形成する。この場合、閉鎖体１６，１６Ａは、ばね部材１８，１８Ａおよび第１の貫流開口１４．１と組み合わせて、圧力差に依存して可変に調節可能な動的な開口横断面を有する動的な絞り箇所１２，１２Ａを形成する。本発明によれば、遅延装置２０，２０Ａが設けられており、この遅延装置２０，２０Ａは、閉鎖体１６，１６Ａの閉鎖運動を的確に遅延させる。

本発明による、流体の流れの絞り装置１０，１０Ａの実施例は、図示の実施例では、流体を圧送するためのピストンポンプ１，１Ａ内に嵌め込まれており、このピストンポンプ１，１Ａは、ピストンと、ポンプシリンダ５と、吸入バルブと吐出バルブとの間に配置された圧力室とを有している。この場合、絞り装置１０，１０Ａは、流体の流れ方向でピストンポンプ１，１Ａの吐出バルブの後ろに配置されている。ポンプシリンダ５は、図示の実施例では、相応の流体通路３．１，３．２を有する流体ブロック３の収容孔内に嵌め込まれている。絞り装置１０，１０Ａの遅延装置２０，２０Ａは、より高い圧送効率および高いモータ速度を特徴とするピストンポンプ１，１Ａの第１の運転形式で、静的な絞り箇所１１がポンプストロークの所定回数後に遮断されて、動的な絞り箇所１２，１２Ａにより形成されたバイパスによって架橋されるように、設計されている。さらに、遅延装置２０，２０Ａは、より低い圧送効率および低いモータ速度を特徴とするピストンポンプ１，１Ａの第２の運転形式において、静的な絞り箇所１１が接続されて、圧力に依存することなしに流体の流れを絞るように、設計されている。

できるだけ高い圧送効率を得られるようにするために、始めは静的な絞り箇所１１は、それぞれのポンプストロークにおいて可能な限り「遮断」される。しかしながら、良好なＮＶＨパフォーマンスにとっては、制御状態で雑音を発生させる操縦が行われる低いモータ速度において流体の流れを絞るために、まさにこのような静的な絞り箇所１１が非常に重要である。低いモータ速度においては、本発明に従って組み込まれた慣性が絞り装置１０，１０Ａの閉鎖特性に影響を及ぼすことはない。各ポンプストロークは、低いモータ速度において互いに大きく離れており、動的な絞り箇所１２は組み込まれた慣性にも拘わらず閉鎖することができる。高い圧送効率が要求される場合の高いモータ速度において、動的な絞り箇所１２はもはや閉鎖することはできない、何故ならば、組み込まれた慣性は大きすぎて、動的な絞り箇所１２は短時間でもはや閉鎖できなくなるからである。これによって、ダイレクトなバイパスが得られ、静的な絞り箇所１１は「遮断」される。

さらに図１および図２に示されているように、遅延装置２０は、本発明による絞り装置１０の図示の第１実施例では、リップ２２．１を備えた摩擦部材２２を有しており、この摩擦部材２２は、閉鎖体１６と鉢状のベース体１４の内壁１４．２との間に配置されていて、方向に依存して摩擦を発生させる。図示の第１実施例では、摩擦部材２２は、摩擦部材２２のリップ２２．１が鉢状のベース体１４の内壁１４．２に沿ってガイドされるように、閉鎖体１６に環状の溝として形成された収容部２４内に配置されている。このように構成されたリップ２２．１によって、摩擦部材２２は、閉鎖体１６の開放方向で、閉鎖体１６の閉鎖方向におけるよりも低い摩擦値を有している。従って、摩擦部材２２は閉鎖方向で、開放方向におけるよりも高い摩擦値を有している。図示していない選択的な実施例において、閉鎖体１６はプラスチック射出成形部として構成されており、このプラスチック射出成形部に直に摩擦部材２２が一体成形されている。

さらに図３に示されているように、本発明による絞り装置１０Ａの図示の第２実施例の遅延装置２０Ａは、エラストマばね２２Ａとして構成されたばね部材１８Ａを有している。閉鎖体１６Ａの閉鎖運動の遅延は、エラストマばね２２Ａのための適当な材料選択および／または幾何学形状選択によって簡単に予め設定することができる。

さらに図４に示されているように、第１実施例による組み込まれた摩擦部材２２若しくは第２実施例による嵌め込まれたエラストマばね２２Ａは、本発明による絞り装置１０，１０Ａの図示された力とストロークに関する特性曲線のヒステリシスに影響を及ぼす。

さらに図５に示されているように、高い圧送効率における第１のポンプストロークを表す、第１の流量と差圧に関する図示の特性曲線Ｈ１は、低い圧力差において明らかに静的な部分を有している。さらに図６に示されているように、高い圧送効率における第２のポンプストロークを表す、第２の流量と差圧に関する図示の特性曲線Ｈ２は、低い圧力差において、より小さい静的な部分を有しており、この小さい静的な部分は、図７に示した、高い圧送効率における第３のポンプストロークを表す、第３の流量と差圧に関する特性曲線Ｈ３においては、ほぼ完全に消失している。後続のポンプストロークのための流量と差圧に関する特性曲線の変化は、流量と差圧に関する図示の第３の特性曲線Ｈ３の変化に相当する。

１，１Ａ ピストンポンプ
３ 流体ブロック
３．１，３．２ 流体通路
５ ポンプシリンダ
１０，１０Ａ 絞り装置
１１ 静的な絞り箇所
１２，１２Ａ 動的な絞り箇所
１４ ベース体
１４．１ 第１の貫流開口
１４．２ 内壁
１６，１６Ａ 閉鎖体
１６．１ 第２の貫流開口
１８，１８Ａ ばね部材
２０，２０Ａ 遅延装置
２２ 摩擦部材
２２．１ リップ
２２Ａ エラストマばね
２４ 収容部

Claims (9)

1. 流体を圧送するためのピストンポンプ（１，１Ａ）において流体の流れ方向で見て吐出バルブの後ろに設けられ、流体の流れを絞るための装置（１０，１０Ａ）であって、
   鉢状のベース体（１４）を有していて、該ベース体（１４）の底部に第１の貫流開口（１４．１）が配置されており、ばね部材（１８，１８Ａ）のばね力に抗して軸方向で可動に前記鉢状のベース体（１４）内でガイドされた閉鎖体（１６，１６Ａ）を有しており、該閉鎖体（１６，１６Ａ）が第２の貫流開口（１６．１）を有していて、該第２の貫流開口（１６．１）は、予め設定された不動の開口横断面を有する静的な絞り箇所（１１）を形成しており、前記閉鎖体（１６，１６Ａ）は、前記ばね部材（１８，１８Ａ）および前記第１の貫流開口（１４．１）と組み合わせて、動的な開口横断面を有する動的な絞り箇所（１２，１２Ａ）を形成し、該動的な開口横断面は、前記閉鎖体（１６，１６Ａ）の上流側と下流側の圧力差に依存して該閉鎖体（１６，１６Ａ）が前記第１の貫流開口（１４．１）を閉鎖する閉鎖方向または前記第１の貫流開口（１４．１）を開放する開放方向に動作されることにより、可変に調節可能である形式の装置において、
   前記閉鎖体（１６，１６Ａ）の閉鎖運動を的確に遅延させる遅延装置（２０，２０Ａ）が設けられ、
   前記遅延装置（２０）は、前記閉鎖体（１６）が前記第１の貫流開口（１４．１）を閉鎖する閉鎖方向への運動を、該閉鎖体（１６）が前記第１の貫流開口（１４．１）を開放する開放方向への運動よりも遅延させる
   ことを特徴とする、流体の流れを絞るための装置。
2. 前記遅延装置（２０）が、リップ（２２．１）を備えた摩擦部材（２２）を有しており、該摩擦部材（２２）は、前記閉鎖体（１６）と前記鉢状のベース体（１４）の内壁（１４．２）との間に配置されていて、前記閉鎖体（１６）の前記閉鎖方向及び前記開放方向に依存する摩擦を発生させることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記摩擦部材（２２）は、該摩擦部材（２２）の前記リップ（２２．１）が前記鉢状のベース体（１４）の前記内壁（１４．２）に沿ってガイドされるように、前記閉鎖体（１６）の収容部（２４）内に配置されているかまたは前記閉鎖体（１６）に一体成形されている
   ことを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. 前記摩擦部材（２２）は、前記閉鎖体（１６）の開放方向で、より低い摩擦値を有し、前記閉鎖体（１６）の閉鎖方向で、より高い摩擦値を有していることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
5. 前記遅延装置（２０Ａ）は、エラストマばね（２２Ａ）として構成されたばね部材（１８Ａ）を有し、
   前記エラストマばね（２２Ａ）は、ストロークの増加する過程における反発力が該ストロークの減少する過程における同じストロークであるときの反発力に比較して大きくなるヒステリシス特性を有することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
6. 前記閉鎖体（１６Ａ）の閉鎖運動の遅延が、前記エラストマばね（２２Ａ）の材料選択および／または幾何学形状選択によって予め設定されることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
7. 流体を圧送するためのピストンポンプ（１，１Ａ）であって、ピストンと、ポンプシリンダ（５）と、吸入バルブと吐出バルブとの間に配置された圧力室とを有しており、流体の流れ方向で見て前記吐出バルブの後ろに、流体の流れを絞るための手段（１０）が設けられている形式のピストンポンプにおいて、
   前記絞り手段が、請求項１から６までの少なくともいずれか１項に記載の流体の流れを絞るための装置（１０）として構成されていることを特徴とする、流体を圧送するためのピストンポンプ。
8. 前記遅延装置（２０，２０Ａ）は、ピストンポンプ（１，１Ａ）の第１の運転形式において、前記流体の流れが、ポンプストロークの所定回数後に静的な絞り箇所（１１）において制限されて、動的な絞り箇所（１２，１２Ａ）により形成されたバイパスによって架橋されるように、設計されていることを特徴とする、請求項７に記載のピストンポンプ。
9. 前記遅延装置（２０，２０Ａ）は、第２の運転形式において前記静的な絞り箇所（１１）が接続されて、圧力に依存することなしに流体の流れを絞るように、設計されていることを特徴とする、請求項７または８に記載のピストンポンプ。

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