KR20000075863A - 피스톤 펌프 - Google Patents

Abstract

본발명은 피스톤(10)을 구비한 피스톤 펌프에 관한 것이며, 피스톤(10)은 펌프하우징(14)의 펌프보어(12)에서 축방향으로 이동가능하게 작동한다. 피스톤(100의 가공을 단순화하기 위해서 본발명은 피스톤(10)에 안내링(66)과 연결된 지지링(64)으로 장착되는 것을 제안한다. 지지링(64)와 안내링(66)의 연결을 통해서 피스톤 펌프(10)의 조립구조의 길이가 축소된다.

Description

피스톤 펌프{Reciprocating pump}

이러한 종류의 피스톤 펌프(또는 왕복동 펌프: Reciprocating pump)는 독일 특허(DE 197 12 147.0)에서 기술된 것이다. 상기 특허된 피스톤 펌프는 피스톤 하우징을 구비하고 있으며, 피스톤 하우징에는 실린더형 피스톤이 축방향으로 왕복이동 가능하게 수용되는데, 예를 들어서 회전 구동편심기(essentric rotator)를 이용해서 축방향으로 왕복행정운동을 일으키고 있다. 펌프하우징에서 축방향으로 작동되기 위해서 안내링(guide ring)을 삽입한 피스톤이 구비되어 있으며, 이때의 안내링은 피스톤과 함께 펌프하우징에서 왕복운동을 하게 된다. 안내링을 피스톤상에서 축방향으로 고정시키기 위해서 피스톤에 지지링(support ring)을 링의 정면측과 안내링이 서로 접하도록 끼우게 된다. 또한 위에서 기술된 피스톤 펌프에 있어서 안내링과 지지링이 피스톤에 장착되어, 지지링은 안내링을 피스톤 펌프를 이송행정할 때에 피스톤 펌프의 작동유체의 배출공간에서 피스톤에 의해 발생되는 축방향의 압력에 대해서 견딜 수 있도록 지지하고 있다.

본발명은 주요청구항에 따른 유압식 자동차 브레이크장치용 피스톤 펌프에 관한 것이다.

도 1은 본발명의 피스톤 펌프을 나타낸 단면도.

도 2는 도 1로 부터 본발명에 따라 안내링과 함께 전향된 피스톤 펌프용 지지링을 나타낸 단면도.

청구항 1 항의 주안점을 포함한 본발명의 피스톤 펌프에 있어서 안내링과 지지링은 서로 분해될 수 있도록 또는 분해되지 못하도록 일체형으로 서로 연결된다. 따라서 링이 피스톤에 삽입될 때에 지지링과 안내링이 오류로 인해 순서가 바꾸어 조립되거나 또는 두개의 링중 하나가 조립에서 빠지지 않도록 되어 있기 때문에 불량 조립률이 감소하게 되어 무엇보다도 조립비용의 절감을 가져오게 되는 장점을 가지고 있다. 더나아가서 피스톤의 전체 구조길이와 이에 따른 펌프하우징의 길이가 축방향으로 안내링의 두께만큼 짧아지게 되는데, 이러한 사실 즉 펌프하우징이 짧아 지는 사실은 미끄럼 제어방식의 자동차 유압브레이크장치에 있어서 장래에 상당한 의미를 갖게 한다. 더나아가서 지지링과 펌프하우징사이에 안내링이 삽입되므로써 발생되는 누수틈새가 없다는 것이 장점이다.

종속항은 청구항 제 1 항에서 제공하고 있는 본발명의 발명물의 유리한 개선형태를 갖는다.

청구항 4 항에 따른 본발명의 형태에 있어서, 지지링이 피스톤에 축방향으로 그리고 강제 끼워맞춤 방식으로 삽입되도록 되어 있다.

청구항 제 5 항에 따른 본발명의 형태에 있어서, 지지링은 피스톤이 이루고 있는 지지면에 대해 축방향으로 지지된다. 지지면은 피스톤에 가공된 원주홈 측면으로 구조를 이루고 있으며, 바로 이 원주홈 측면으로 지지링이 형상결합식으로 삽입 고정된다. 지지면은 소직경에서 대직경의 피스톤 절단면 까지의 변형과정부로 이루어져 있어서, 지지링은 지지면에 축방향으로 형상결합되어 지지된다. 또다른 방법으로서 지지면은 하나 또는 여러개의 피스톤둘레의 위치에서 레이디얼 방향으로 둘출부의 형태와 또한 피스톤 원주의 오목한 형태로 이루어져서, 이 오목한 곳으로 지지링이 돌출부와 함께 맞물려 작용하도록 되어 있다.

본발명의 피스톤 펌프는 특히 자동차 브레이크장치에 펌프로서 장착되며 자동차 휠의 실린더에서의 압력을 제어할 때에 사용된다. 각각의 브레이크 장치의 종류에 따라서 간단히 ABS 또는 ASR 또는 FDR 또는 EHB 등이 사용되고 있다. 브레이크 장치에 있어서 펌프는 하나 또는 여러개의 휠브레이크 실린더에서 메인 브레이크 실린더(ABS)로 브레이크 작동유체의 귀환이송을 위해서 사용되거나 또는 브레이크 작동유체를 저장탱크에서 하나 또는 여러개의 휠브레이크 실린더로 운송하기 위해서 사용되고 있다(ASR, FDR 또는 EHB). 본발명의 펌프는 예를 들어서 안티브레이크 제어장치(ABS 또는 ASR)를 구비한 브레이크장치에 있어서나 또는 파워핸들로서 이용되는 브레이크장치(FDR)에 있어서나 또는 전기 유압 브레이크장치(EHB)에 대해서 필요하다. 안티브레이크 제어장치(ABS, ASR)에 있어서 예를 들어서 브레이크가 작용하는 동안에 자동차 바퀴의 블로킹(blocking)을 브레이크 페달(ABS)의 고압으로 또는 자동차 구동바퀴의 미끄럼 회전을 가속페달(ASR)의 고압으로 방해하도록 한다. 파워핸들로서 사용되고 있는 브레이크 장치에 있어서 브레이크 페달 또는 가속페달의 작동과 무관하게 브레이크 압력이 하나 또는 여러개의 휠 브레이크 실린더에서 운전자가 원하는 항로에서 자동차가 이탈되는 것을 방지하기 위해서 생성된다. 본발명의 펌프는 또한 전기식 유압브레이크장치(EHB)에 사용되며, 전기식 브레이크 페달센서가 브레이크 페달의 작동을 감지하거나 또는 이 센서에 있어서 펌프가 브레이크장치의 저장소에 충전을 위해서 사용될 때에, 펌프는 브레이크 작동유체를 하나 또는 여러개의 휠브레이크 실린더로 운송하게 된다.

본발명은 다음에 도면에 나타나 있는 실시예에 따라서 상세히 설명한다.

도 1에 있어서 보여주고 있는 본발명의 피스톤 펌프는 확실히 실린더형의 피스톤(10)을 구비하고 있으며, 이 피스톤(10)은 스텝으로 되어 관통된 펌프보어(12)에서 펌프하우징(14)을 구성하고 있는 도면에서는 나타나 있지 않은 미끄럼 제어식 자동차 유압브레이크장치의 유압블록에 수용되어 있다. 펌프하우징(14)을 이루고 있는 유압블록에 의해서 피스톤 펌프를 둘러싸고 있는 부분절단면은 도면에서 자세히 나타나 있다. 피스톤 펌프외에 도면에는 나타나 있지 않은 유압요소 즉 자동차의 솔레노이드 밸브, 작동유체 저장탱크와 유압댐핑장치등이 종래의 방법과 마찬가지로 유압블록(14)에 장착되고 유압에 의해서 서로 피스톤 펌프와 회로 연결된다.

피스톤(10)을 구동을 위해서 전기모터로 회전구동되는 편심기(16)가 사용되고 있으며, 편심기(16)는 피스톤(10)의 정면측 펌프하우징(14)에 장착된다. 나선형 압축스프링으로 되어있는 피스톤을 복귀시키는 피스톤 복귀스프링(18)이 펌프보어(12)로 편심기(16)의 상대면에 장착된다. 피스톤 복귀스프링(18)은 편심기(16)의 상대측 피스톤(10)의 정면종단에 작용하고 편심기(16)의 원주부(또는 둘레)를 압축하게 된다. 편심기(16)가 회전구동되는 경우에 있어서 편심기는 피스톤(10)을 피스톤 복귀스프링(18)의 압축력에 대해서 왕복행정운동으로 구동하게 된다. 가격절감을 위한 가공을 이유로 피스톤(10)은 확실히 완전 원통형으로 되어 있다. 편심기(16)와 떨어져 있는 피스톤 펌프의 정면측의 펌프보어(12)에 위치하고 있는 피스톤 펌프의 배출공간으로 브레이크 작동유체를 흡입하기 위해서 피스톤(10)은 대략 자신의 종축 중간지점에 서로 교차되는 두개의 수평보어(22)가 구조를 이루고 있으며, 동시에 이 수평보어(22)는 축방향의 메인(main)보어(24)를 보어의 거의 기준선에서 관통 교차되고, 편심기(16)와 떨어진 피스톤(10)의 정면측에 즉 배출공간(20)으로 관통되어 연결되어 있다. 피스톤 하우징(14)를 이루고 있는 유압블록에서 하나의 흡입보어(26)가 구조를 이루고 있으며, 이때의 흡입보어(26)는 대략 피스톤(10)에 이루어진 수평보어(22)의 높이로 펌프하우징(14)의 펌프보어(12)와 관통연결되어 있다. 흡입보어(26)는 펌프보어(12)에 의해서 관통되어 수평보어(22)와 함께 그리고 이를 통해서 배출공간으로 가는 메인보어(24)와 서로 연결되어 있다.

피스톤(10)에서 배출공간(20)으로 향하는 메인보어(24)의 입구는 스프링의 압축력으로 작동되는 첵크밸브로된 피스톤 펌프의 흡입밸브(30)의 원추형 밸브시트(28)로 이루어져 있다. 흡입밸브(30)는 밸브폐쇄몸체(34)의 역할을 하는 밸브작동원형구(32)를 구비하고 있으며, 이때의 밸브작동원형구(32)는 나선형 압축스프링으로 된 밸브닫힘스프링(34)에 의해서 밸브시트(28)를 밀착시킨다. 밸브작동원형구(32)와 밸브닫힘스프링(34)은 단지모양의 밸브케이싱(36)에 수용되고, 밸브케이싱(36)은 편심기(16)와는 반대로 그리고 배출공간(20)에 대해서는 전향된 정면종단부에 있는 피스톤(10)이 연장된 곳에서 위치하게 되는 밸브케이싱(36)이 장착되어 있다. 밸브케이싱(36)은 철판으로서 바닥(40)의 원주둘레에서 관통구(38)를 프레스 가공하여 생산한다. 밸브닫힘스프링(34)은 밸브케이싱(36)의 바닥(40)의 내부에서 지지한다. 이때의 밸브케이싱(36)은 피스톤 펌프의 배출공간(20)에 위치하게 된다.

밸브케이싱(36)이 피스톤에서 고정되기 위해서 링스텝(42)의 구조를 이루며, 이때의 링스텝으로 밸브케이싱(36)은 작동유체가 통과하게 되는 열림면을 향해서 연장되어 편심기(16)에 전향된 피스톤(10)의 정면 종단과 접하게 된다. 밸브케이싱(36)의 가장자리는 레이디얼 외부방향을 향해서 스프링 고정케이스(44)로 형태가 변형되고, 그리고 스프링 고정케이스(44)는 피스톤 복귀스프링(18)에 의해 압축된다. 스프링고정케이스(44)와 링스텝(42)위에서 피스톤 복귀스프링(18)은 피스톤(10)을 피스톤 복귀스프링(18)에 작용된 피스톤(10)의 정면과 접하고 있는 회전 구동편심기(16)의 둘레를 향해 피스톤(10) 축방향으로 압축하게 된다. 동시에 피스톤 복귀스프링(18)은 밸브케이싱(36)을 이 밸브케이싱에 장착되어 있는 밸브닫힘스프링(34)와 밸브작동원형구(32)와 함께 배출공간(20)으로 향하는 피스톤(10)의 정면종단에서 고정된다. 피스톤 복귀스프링(18)은 스프링닫힘스프링(34)보다도 훨씬 압축력이 강하므로, 피스톤 복귀스프링(18)은 피스톤 펌프의 운전중에 발생하는 밸브닫힘스프링(34)의 압축력에 대한 어떤하중이 걸리는 경우에도 밸브케이싱(36)을 고정한다.

펌프보어(12)의 한부분인 배출공간(20)은 편심기(16)와 떨어진 상대 정면에 있는 잠금몸체(46)에 의해서 닫혀져 있으며, 이때의 잠금몸체(46)는 펌프보어(12)의 입구로 삽입되고, 원주형의 펌프하우징(14)의 원주형의 제한부(48)에 의해서 압력에 잘 견디도록 밀폐 고정된다. 피스톤 복귀스프링(18)은 배출공간(20)을 향하고 있는 잠금몸체(46)의 정면(50)에 지지되어 있다. 피스톤 펌프의 밀폐공간(20)으로 부터 브레이크 작동유체의 배출을 위해서 잠금몸체(46)에서는 축방향의 아주 짧은 메인보어(52)가 구조를 이루고 있으며, 이 메인보어(52)를 통해서 레이디얼 보어(54)가 잠금몸체(46)의 원주로 안내된다. 잠금몸체(46)에 있는 레이디얼 보어(54)로 배출밸브(60)의 역할하는, 즉 도면에서는 단지 심볼식으로 나타내고 있는 체크밸브가 장착되어 있다. 배출밸브(60)는 다른 곳(예를 들어서 배출보어(58)에서)에 장착된다.

피스톤(10)은 편심기(16)를 향한 측면위에 대직경 절단면(10a)과 편심기(16)와 거리를 두고 있는 또한 배출공간(20)을 향한 측면위에 소직경이 이루어져 있다. 그리고 피스톤(10)의 두개의 절단면(10a, 10b)의 직경은 단지 약간의 차이가 있을 뿐이다. 소직경(10b)에서 대직경(10a)으로 변화하는 변형과정부(62)는 축방향의 수평보어(22)와 편심기(16)와 거리를 둔 피스톤(10)의 종단면사이에 위치하게 된다. 변형과정부(62)는 예를 들어서 레이디얼 또는 원추형의 링스텝으로 이루어져 있어서, 도시한 실시예의 변형과정부(62)의 둘레를 라운딩(62a, 62b) 처리한다. 변형과정부(62)는 피스톤(10)의 지지면을 이루고 있다. 피스톤(10)은 절삭가공 또는 소성변형가공으로 예를 들어서 냉간가공으로 생산되며, 여기서는 오히려 소성변형가공이 저렴한 생산방법의 하나가 된다. 피스톤(10)의 절단면(10a, 10b)의 직경은 단지 약간의 차이가 있기 때문에 절단면(10b)의 소직경과 피스톤(10)에서의 변형과정부(62)를 이루기 위해서 약간의 재료절삭 또는 약간의 재료소성변형만이 요구된다.

피스톤(10)에는 지지링(64)이 삽입되어 있고, 지지링(64)의 삽입구멍은 소직경(64a)으로 부터 원추형 링스텝(64b)을 지나 대직경(64c)까지 연장되어 있다. 지지링(64)은 원추형의 링스텝(64b)으로 축방향으로 피스톤(10)의 소직경(10b)에서 대직경 절단면(10a)까지의 변형과정부(62)를 지지하고 있다.

지지링(64)에는 이 지지링(64)을 원주식으로 둘러싸고 있는 폴리-테트라-플루오르-에틸렌(PTFE)으로 된 안내링(66)이 장착되어 있으며, 안내링(66)은 이동 가능하도록 펌프보어(12)와 접하고 있다. 도시한 실시예에 있어서 안내링(66)은 L-모양의 링절단면을 가지고 있으며, 동시에 중공실린더를 이루고 있는 안내링(66)의 로드(66a)가 지지링(64)을 둘러싸고 있고, 내부에서는 펌프보어(12)와 접하고 또한 안내링(66)의 L-모양의 링절단면의 로드(66b)를 이루고 있는 다른 하나의 홀플레이트(hole plate)가 일체형으로 로드(66a)에서 레이디얼 방향으로 내부를 향해서 피스톤(10)의 소직경 절단면(10b)까지 놓여있다. 이의 다른 한쪽은 링플레이트(ring plate)를 이루고 있는 안내링(66)의 로드(66b)는 배출공간(20)을 향하는 지지링(64)의 정면과 접하게 된다. 다른 로드(66b)의 상대측면에는 로드(66a)가 내부에서 볼록융기(66c)를 이루고 있으며, 이 볼록융기(66c)를 이용해서 안내링(66a)은 지지링(64)을 클립연결하므로서 축방향으로 덮게 되고 동시에 지지링(64)과 형상결합된다. 안내링(66)은 피스톤(10)을 배출공간(20)의 종단부에서 지지링(64)를 지나 축방향으로 펌프보어(12)로 유도된다.

펌프하우징(14)에서 피스톤(10)의 밀폐를 위해서 엘라스토머-밀폐링(68)이 피스톤(10)의 소직경 절단면(10b)에 삽입되고, 지지링(64)사이에서 축방향으로 안내링(66)과 함께 그리고 스프링 고정케이싱(44)사이에 축방향으로 피스톤(10)위에 고정된다. 안내링(66)과 스프링 고정케이싱(44)과의 축방향의 거리는 엘라스토머-밀폐링(68)의 축방향의 두께보다도 넓고, 따라서 에라스토머-밀폐링(68)은 축방향으로 압축되지 않는다.

편심기(16)를 향하고 있는 피스톤(10)의 종단부는 축소된 펌프보어(12)의 절단면(70)에서 축방향으로 안내되고, 원주형 홈(74)으로 삽입되는 O-링(72)을 이용해서 밀폐되며, 이때의 원주형 홈(74)은 축소된 펌프보어(12)의 절단면(70)에 홈가공된다. 이때의 편심기(16) 측면에 피스톤(10)은 자신의 대직경의 절단면(10a)과 함께 축방향으로 안내된다.

지지링(64)은 자신의 대직경의 절단면(64c)에서 강제 끼워맞춤된 대직경의 피스톤(10)의 절단면(10a)을 이루고 있으며, 소직경의 절단면(64a)에서 지지링(64)은 피스톤(10)의 소직경의 절단면(10b)과 축과 보어맞춤으로 삽입되어 있다. 이러한 사실은 무엇보다도 지지링(64)의 내부면 또는 피스톤(10)의 표면을 상할 위험 또는 어떠한 결함없이 지지링(64)이 변형과정부(62)에 이를때 까지 피스톤(10)에서 이동할 수 있으며, 변형과정부(62)에 이르렀을 때에는 단축부분이 축방향으로 피스톤(10)위에서 강제밀착된다는 장점을 갖는다. 더나아가서 지지링(64)과 안내링(66)은 피스톤(10)의 대직경 절단면(10a)이 동축으로 고정되고, 또한 절단면(10a)에 편심기(16)를 향한 피스톤(10)의 종단부가 펌프하우징(14)으로 안내된다. 이를 통해서 피스톤(10)의 수직방향의 안내가 축소된 펌프하우징(14)의 절단면에서 뿐만아니라 펌프하우징(10)의 안내링(70)의 영역에서 보장된다. 더나아가서 지지링(64)을 피스톤(10)의 대직경위로 강제끼워 맞춤과 이에 따른 지지링(64)의 연직선상 방향이 안내링(66)과 함께 피스톤(10)의 대직경의 절단면(10)에 강제끼워맞춤되는 또다른 장점은 피스톤(10)의 대직경의 절단면(10a)이 극도의 정확한 가공여유로 예를 들어서 관통연삭을 통해서 고재료의 끼워맞춤- 또는 표면열처리에 의해서 또는 이와 관계된 가공으로 간단히 생산될 수 있다. 동일한 가공생산의 질로 소직경의 절단면(10b)을 생산한다면 그에 따른 비용은 아마도 상당히 클 수가 있다. 이에 대해서 대직경의 절단면(10a)에 대해서 정확히 연직되게 소직경의 절단면(10b)의 생산비용과, 더우기 만약 피스톤(10)의 종단부가 대직경 절단면(10a)에 그리고 피스톤(10)의 다른 종단부는 소직경의 절단면(10b)으로 안내된다고 하였을 경우의 생산비용은 더욱더 증가될 수 있을 것이다.

도 2에서 지지링(76)을 보듯이, 지지링(76)의 삽입보어는 소직경(76a)으로 부터 원추형의 링스텝(76b)을 지나 대직경(76c)으로 도1에서 나타내고 있는 지지링(64)와 같이 이르게 된다. 더나아가서 지지링(76)은 지지링(64)와 일치하게 된다. 지지링(64)와는 달리 지지링(76)은 안내링(78)과 함께 사출가공되며, 이때에 안내링(78)은 지지링(76)의 원주를 둘러싸게 된다. 클립연결을 이용해서 해체 가능한 대신에 안내링(78)은 또한 사출에 의해서 분리될 수 없게 지지링(76)과 결합되어 있다. 지지링(76)의 고정을 개선하기 위해서 안내링(78)은 안으로 돌출되어 있는 반원의 절단모양의 볼록융기(80)를 이루고 있으며, 이때의 절단면은 반원형태의 지지링(76)의 홈절단면으로된 홈(82)으로 삽입된다. 안내링(78)은 지지링(76)의 원주를 외부에서 둘러싸고 있으며, 그러나 안내링(78)은 지지링(76)의 정면을 덮지 못하도록 되어있다. 일반적으로 도2에서 나타난 안내링(78)을 포함한 지지링(76)은 도 1에서 보여주고 있는 안내링(66)을 포함한 지지링(64)과 일치하게 되고 또한 아무런 결함없이 이들의 작용장소에서 사용된다.

Claims (7)

1. 펌프 하우징에서 축방향으로 이동가능한 피스톤을 가지고 있으며, 또한 피스톤은 축방향으로 왕복운동으로 구동될 수 있고, 피스톤에 삽입된 안내링을 가지고 있으며, 또한 이 안내링이 피스톤을 축방향으로 펌프하우징에서 안내되고, 그리고 피스톤에 장착되어 피스톤과 함께 작동되는 지지링을 가지고 있고, 또한 지지링에 대해서 안내링은 축방향으로 적어도 한방향으로 지지되어 있는 자동차 유압브레이크장치용 피스톤 펌프에 있어서,

   안내링(66; 78)이 지지링(64; 76)과 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 안내링(66)과 지지링(64)은 클립연결(66c)로 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 지지링(76)은 안내링(78)으로 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 지지링(64; 76)이 강제끼워맞춤으로 피스톤(10)에 삽입되는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한항에 있어서, 상기 피스톤(10)은 하나의 지지면(62)을 가지고 있으며, 지지면(62)으로 지지링(64; 76)이 축방향으로 적어도 하나의 방향으로 지지되는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 피스톤(10)은 대직경의 절단면(10a)과 소직경의 절단면(10b)을 가지고 있으며, 피스톤(10)의 대직경의 절단면(10a)과 소직경의 절단면(10b) 사이의 변화과정부(62)는 피스톤(10)의 지지면을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 지지링(64; 76)은 피스톤(10)의 대지경 절단면(10a)의 레이디얼 방향에서 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.