KR20110065400A - 유입 밸브에 폐쇄 바디를 갖는 피스톤 펌프 - Google Patents

Abstract

피스톤(16), 상기 피스톤(16)을 방사방향으로 실린더(14)에 대해 밀봉하는 밀봉 부재(32;48) 및 상기 피스톤(16)에 배치되고 폐쇄 부재(38;51)를 구비한 유입 밸브(18)를 포함하는 피스톤 펌프(10)에서, 본 발명에 따라 폐쇄 바디(50)는 스프링 부재(51)에 의해 지지되고, 상기 스프링 부재는 상기 밀봉 부재(48)와 일체형으로 형성된다.

Description

유입 밸브에 폐쇄 바디를 갖는 피스톤 펌프{Piston pump having a closing body at an inlet valve}

본 발명은 피스톤, 피스톤에서 방사방향으로 실린더에 대해 밀봉하는 밀봉 부재 및 피스톤에 배치되고 폐쇄 바디를 구비한 유입 밸브를 포함하는 피스톤 펌프에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 피스톤 펌프를 구비한 차량 브레이크 장치에 관한 것이다.

공지된 차량 브레이크 장치는 브레이크 압력을 조절 공급하는데 이용되는 소위 유압 장치를 포함한다. 상기 유압 장치는 펌프를 포함하고, 상기 펌프는 일반적으로 피스톤 펌프로서 형성되고 상기 펌프에서 피스톤은 실린더 내에서 이동될 수 있다. 피스톤의 이동은 2-사이클로 이루어진다. 제 1 사이클에서 이송될 유체, 예컨대 브레이크액은 유입 밸브에 의해 흡입된다. 제 2 사이클에서 유체는 배출 밸브를 통해 배출된다. 피스톤은 밀봉 부재에 의해 실린더의 내부 표면에 대해 밀봉되고, 상기 밀봉 부재에 의해 행정 운동 동안 실린더 내에서 안내된다. 상기 피스톤 펌프는 예컨대 DE 10 2005 017 131 A1호에 공지되어 있다.

본 발명의 목적은, 유입 밸브가 더 개선된 폐쇄- 및 개방 특성을 갖고 저렴하게 제조될 수 있는 피스톤 펌프를 구비한 차량 브레이크 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적은 청구범위 제 1 항의 특징들을 포함하는 피스톤 펌프에 의해 달성된다.

본 발명에 따라, 피스톤, 피스톤을 방사방향으로 실린더에 대해 밀봉하는 밀봉 부재 및 피스톤에 배치되고 폐쇄 바디를 구비한 유입 밸브를 포함하는 피스톤 펌프가 제공된다. 폐쇄 바디는 스프링 부재에 의해 지지되고, 상기 스프링 부재는 밀봉 부재와 일체형으로 형성된다.

본 발명에 따른 해결책에 의해 스프링 부재와 밀봉 부재로 이루어진 일체형 부품은 2개의 개별 부품들에 비해 저렴하게 제조될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 해결책은 다른 장점들을 제공한다. 특히 폐쇄 바디의 장착이 현저히 간단해지는데, 그 이유는 상기 폐쇄 바디가 탄성 스프링 부재에 의해 매우 간단히 장착 동안에도 제 위치에 고정될 수 있기 때문이다. 또한, 스프링 부재는 자동 장착 장치에서 밀봉 부재용 위치 인식 장치로서 이용될 수 있다. 스프링 부재와 밀봉 부재로 이루어진 일체형 디자인은 이에 적합한 탄성 재료의 특성과 관련해서도 바람직하다. 본 발명에 따른 해결책에 의해 한편으로는 폐쇄 바디의 특히 바람직한 밀봉과 다른 한편으로는 폐쇄 바디의 매우 양호한 밀봉 특성을 제공하는 탄성 재료가 선택될 수 있다.

본 발명에 따른 피스톤 펌프의 바람직한 제 1 개선예에 따라, 스프링 부재는 특히 밀봉 부재에서부터 시작되어, 축방향으로 정렬된 제 1 섹션과 거기에 연결되고 실질적으로 방사방향으로 정렬된 제 2 섹션을 포함하는 판 스프링으로서 형성된다.

상기 판 스프링은 특히 정확하게 규정된 개방- 및 폐쇄 특성을 제공하는데, 그 이유는 거기에 장착된 폐쇄 부재가 힌지에서처럼 정확하게 안내되기 때문이다.

본 발명에 따른 피스톤 펌프의 바람직한 제 2 개선예에 따라, 폐쇄 바디는 실질적으로 반구형으로 형성되고, 특히 반구의 아치 측면은 피스톤에 속하는 밸브 시트를 향한다.

폐쇄 바디는 반구 형태로 인해 비교적 작은 질량을 갖는다. 이러한 작은 질량과 그로 인한 낮은 관성은 개방 및 폐쇄 시 가속 특성에 바람직하게 작용한다. 또한, 폐쇄 바디는 위치 편차가 작은 경우에도 해당 밸브 시트에서 양호하게 밀봉한다. 상기 폐쇄 바디의 실질적으로 평평한 측면은 거기에 작용하는 압력에 의해 압착됨으로써 폐쇄 바디가 매우 신속하게 반응하여 밸브 시트를 폐쇄할 수 있다.

본 발명에 따른 피스톤 펌프의 바람직한 제 3 개선예에 따라, 반구 형태의 실질적으로 평평한 측면들은 중앙 리세스를 갖는다.

상기 리세스는 폐쇄 바디의 질량을 더 감소시키고, 또한 유입 밸브의 폐쇄 과정 동안 유체로부터의 압력에 대한 특히 바람직하게 형성된 작용면을 제공한다.

본 발명에 따른 피스톤 펌프의 바람직한 제 4 개선예에 따라, 밀봉 부재, 스프링 부재 및 폐쇄 바디는 플라스틱으로 일체형으로 형성된다.

충분히 형태 안정적이면서 충분한 탄성의 플라스틱을 의도대로 선택함으로써, 3개의 모든 부품들, 즉 밀봉 부재, 스프링 부재 및 폐쇄 바디는 본 발명에 따라 일체형 부품으로서 하나의 제조 공정에서 제조될 수 있다. 이러한 디자인은 특히, 피스톤과 실린더 사이의 탄성 밀봉, 유입 밸브에서의 탄성 밀봉 및 폐쇄 바디의 탄성 안내를 위한 재료에 대한 요구들이 서로 멀리 떨어져 있지 않다는 사실에 기초한다. 본 발명에 따라, 상기 요구들은 한 종류의 재료에 의해서만 보장된다.

본 발명에 따른 피스톤 펌프의 바람직한 제 5 개선예에 따라, 실린더에 대해 피스톤을 지지하는 복귀 스프링을 위한 스프링 시트가 밀봉 부재에 형성된다.

상기와 같이 형성된 스프링 시트는 복귀 스프링의 특히 공간 절감 방식 배치를 가능하게 하고, 동시에 상기 복귀 스프링의 직경은 특히 길고 크게 선택될 수 있다. 따라서 상기 스프링은 조립 공간이 작은 경우에도 높은 복원력을 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 피스톤 펌프의 바람직한 제 6 개선예에 따라, 밀봉 부재는 축방향 홈을 가지며, 상기 축방향 홈은 피스톤-실린더-장치의 고압 영역을 향해 개방되어 있다.

피스톤 펌프의 작동 시 피스톤-실린더-장치의 고압 영역을 향해 개방된 상기 축방향 홈 내로 고압 영역 내의 압력이 유입될 수 있고, 이로 인해 상기 축방향 홈을 확장시킬 수 있다. 동시에 밀봉 부재의 방사방향 외측 부분, 즉 축방향 홈의 방사방향 외측 옆에 있는 부분은 실린더의 인접한 내벽을 가압한다. 고압 영역 내의 압력이 증가함에 따라 실린더에 대한 밀봉 부재의 지지가 강화되고 이로써 개선된 밀봉이 이루어진다. 동시에 피스톤에서의 누설 특성이 개선되고, 실린더 내에서 피스톤의 안내도 개선된다.

본 발명에 따른 피스톤 펌프의 바람직한 제 7 개선예에 따라, 피스톤을 향한 밀봉 부재의 측면은 스텝형으로 형성된다.

밀봉 부재의 스텝형 디자인은 피스톤과 밀봉 부재 사이의 비교적 큰 접촉면을 제공한다. 이러한 넓은 접촉면은 밀봉 부재의 고정 상태를 개선시킨다. 상기 밀봉 부재는 특히 스텝(들)의 축방향으로 연장된 에지에 가압됨으로써 고정될 수 있다. 동시에 상기 에지에서 피스톤에 대한 밀봉 부재의 센터링이 이루어진다. 방사방향으로 정렬된 스텝(들)의 에지들은 피스톤에 대해 밀봉 부재를 지지하는데 이용되고, 이는 특히 전술한 복귀 스프링에 의한 피스톤의 복귀 시 바람직하다.

본 발명에 따른 피스톤 펌프의 바람직한 제 8 개선예에 따라, 밀봉 부재는 피스톤을 둘러싸도록 형성된다.

밀봉 부재가 상기와 같이 피스톤의 섹션을 둘러싸는 것은 특히 스텝, 홈 또는 피스톤의 단계(phase)에서, 밀봉 부재가 원주방향으로 부분적인 또는 환형 록킹부에 의해 피스톤에 축방향으로 후방 고정되도록 이루어진다. 이로써, 피스톤과 밀봉 부재 사이의 형상-끼워맞춤 방식의 결합부가 제공되고, 상기 결합부는 밀봉 부재의 재료의 전술한 약한 탄성 특성으로 인해 자동화 공정에서도 양호하게 제조될 수 있고 또는 예비 조립될 수 있다.

또한, 피스톤은 2개의 부분, 즉 구동장치를 향한 제 1 부분 및 밀봉 부재를 향한 제 2 부분으로 형성된다. 상기와 같이 2개의 부분으로 형성된 피스톤의 개별 부분들에 특수한 기능이 할당될 수 있다. 즉, 제 1 부분은 구동장치에서 형성된 추력을 제 2 부분으로 전달하는데 이용되고, 상기 추력은 유입 밸브 내로 유체, 특히 브레이크액의 유입을 보장한다. 실린더 내부의 고압 영역은 밀봉 부재에 의해 제한되고, 저압 영역에 대해 밀봉된다. 제 2 부분은 밀봉 부재를 실린더 내로 삽입하고, 제 1 부분으로부터 이동된다. 복귀 스프링으로부터 밀봉 부재와 제 2 부분을 통해 제 1 부분으로 복원력이 전달됨으로써 복귀가 이루어진다. 개별 부분들은 재료 선택 및 가능한 제조 방법과 관련해서, 피스톤이 일체형인 경우보다 더 간단하게 최적화될 수 있다.

또한, 바람직하게 제 1 부분은 솔리드 실린더로서 형성되고, 제 2 부분은 중공 실린더로서 형성된다. 솔리드 실린더로서 형성된 제 1 부분은 매우 저렴하게 제조될 수 있고, 특히 높은 추력을 전달할 수 있다. 상기 제 1 부분은 바람직하게 강화 섬유가 첨가된 플라스틱으로 제조된다. 중공 실린더로서 형성된 제 2 부분은 바람직하게 실린더형 중공 챔버를 가진 블랭크로서 형성될 수 있다. 제 2 부분은 바람직하게 금속으로 제조되고, 특히 소결 캐스팅 부품 또는 디프드로잉 부품으로서 형성된다. 상기와 같은 부품에 적어도 하나의 방사방향 개구가 형성될 수 있고, 피스톤 펌프의 작동 시 흡입될 유체는 상기 개구를 통해 방사방향 외측에서 내측으로, 유입 밸브의 방향으로 흐를 수 있다.

하기에서 본 발명에 따른 해결책의 실시예가 첨부된 개략도를 참고로 설명된다.

도 1은 선행기술에 따른 피스톤 펌프의 종단면도.
도 2는 도 1의 II부분의 확대도.
도 3는 본 발명에 따른 피스톤 펌프의 제 1 실시예의 종단면도.
도 4는 도 3의 IV부분의 확대도.
도 5는 도 3 및 도 4의 실시예에 따른, 폐쇄 바디, 스프링 부재 및 밀봉 부재로 이루어진 장치의 사시도.

도 1 및 도 2에는 선행기술에 따른 피스톤 펌프(10)가 도시되고, 상기 피스톤 펌프는 특히, 실린더(14) 및 상기 실린더 내에 이동 가능하게 지지된 피스톤(16)으로 이루어진 피스톤 장치(12)를 포함한다. 피스톤 장치(12)는 또한 유입 밸브(18)와 배출 밸브(20)를 포함한다. 상기 밸브들(18, 20)은, 피스톤(16)이 실린더(14) 내에서 행정 운동 시 유입부(22)를 통해 유체를 실린더(14) 내부의 고압 챔버 또는 고압 영역으로 흡입할 수 있도록 하고, 배출부(26)를 통해 압력 하에서 상기 유체를 다시 고압 영역(24) 밖으로 송출할 수 있게 한다. 이 경우 유체는 브레이크액이다.

피스톤(16)은 고압 영역(24)에 있는 복귀 스프링(28)에 의해 탄성적으로 축방향으로 예비 응력을 받는다. 도 1과 관련해서 복귀 스프링(28)의 좌측 단부는 실린더(14)의 단부면에 지지되고, 우측 단부는 스프링 시트(30)를 가압한다. 스프링 시트(30)는 피스톤(16)에 고정 결합되므로, 복귀 스프링(28)은 스프링 시트(30)를 통해 피스톤(16)을 가압한다.

피스톤(16)과 실린더(14) 사이에 밀봉 부재(32)가 배치되고, 상기 밀봉 부재에 의해 실린더(14) 내의 고압 영역(24)이 밀봉된다. 밀봉 부재(32)는 링형으로 형성되고, 피스톤(16)의 외부 표면을 둘러싼다. 상기 외부 표면에서 밀봉 부재(32)는 피스톤(16) 상에 끼워지는, 유입 밸브(18)의 밸브 케이지 또는 밸브 하우징(34)에 의해 고정 지지된다. 밸브 하우징(34)에 숄더 형태의 스프링 시트(30)가 형성된다. 이렇게 지지되는 밀봉 부재(32)는 실린더(14)의 내부 표면에 방사방향 내측으로 접촉함으로써, 그곳을 따라 슬라이딩할 수 있고 밀봉할 수 있다.

밸브 하우징(34)은 비이커 형태로 케이지로서 형성되고, 상기 케이지의 내부에 나선형 복귀 스프링(36)이 배치되고, 상기 스프링은 볼 형태의 폐쇄 바디(38)를 가압한다. 이로 인해 폐쇄 바디(38)는 (도 1 및 도 2에 도시된 작동 상태에서) 피스톤(16)의 단부측에 형성된 밸브 시트(40)에 접촉한다. 피스톤(16)이 도 1과 관련해서 우측으로 실린더(14)로부터 빼내지면, 폐쇄 바디(38)는 복귀 스프링(36)의 힘에 대항해서 상기 밸브 시트(40)로부터 분리된다. 이러한 이동 시 유입 밸브(18)는 개방되고, 유체는 고압 영역(24) 내로 흡입된다.

도 1 및 도 2에 따른 밀봉 부재(32)는 실질적으로 횡단면이 사각형인 베이스 바디(42)를 갖고, 상기 베이스 바디에 고압 영역(24)을 향한 밀봉 립(44)이 형성된다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 피스톤 펌프(10)를 도시한다. 상기 피스톤 펌프는 마찬가지로 실린더(14) 및 그 안에서 이동 가능한 피스톤(16)으로 이루어진 피스톤 장치(12)를 포함한다. 또한, 유입 밸브(18)와 배출 밸브(20)가 배치된다. 피스톤(16)은 고압 영역(24)에 있는 복귀 스프링(28)에 의해 탄성적으로 예비 응력을 받고, 상기 복귀 스프링은 피스톤(16)에 고정 결합된 본 발명에 따른 스프링 시트(46)를 가압한다.

또한, 피스톤(16)과 실린더(14) 사이에 밀봉 부재(48)가 배치되고, 상기 밀봉 부재는 피스톤(16)에 고정 지지되고, 실린더(14)의 내부 표면을 따라 슬라이딩할 수 있다. 상기 밀봉 부재(48)는 본 발명에 따른 스프링 부재(50)와 일체형으로 형성되고, 상기 스프링 부재는 폐쇄 바디(51)를 지지한다. 스프링 부재(50)와 밀봉 부재(48)가 일체형으로 형성됨으로써, 폐쇄 바디(51)가 해당 밸브 시트(40)에서 개방 및 폐쇄 시 특히 짧은 반응 시간을 갖는 축방향으로 매우 짧은 콤팩트한 구조가 가능해진다.

스프링 시트(46)에 접촉하는 복귀 스프링(28)에 의해, 밀봉 부재(48)는 추가로 예비 응력을 받는다. 또한, 복귀 스프링(28)을 위해 스프링 시트(46)에 방사방향으로 매우 넓은 장착면이 제공된다.

밀봉 부재(48)는 도 4에 도시된 바와 같이 축방향 홈(52)을 가지며, 상기 홈은 고압 영역(24)의 방향으로 개방되어 있다. 따라서, 고압 영역(24) 내의 가압된 유체는 상기 축방향 홈(52)에 도달한다. 상기 유체는 축방향 홈(52)의 서로 대향 배치된 2개의 내측면 또는 에지(54, 56)를 방사방향으로 서로 멀어지게 가압한다. 특히, 밀봉 립이라고도 하며, 축방향 홈(52)의 방사방향 외부에 있는, 밀봉 부재(48)의 립 형상부 또는 섹션(58)은 방사방향 외측으로, 그에 따라 실린더(14)의 내부 표면에 대해 가압된다. 이로 인해 고압 영역(24)에서 압력의 상승 시 밀봉 부재(48)의 상기 섹션(58)은 실린더(14)에 더 강력하게 지지되고, 따라서 거기를 더 양호하게 밀봉한다. 또한, 실린더(14) 내에서 피스톤(16)의 안내도 개선된다.

도 3에 도시된 실시예에서 피스톤(16)은 2개의 부분, 즉 제 1 부분(60)과 제 2 부분(62)으로 형성된다. 제 1 부분(60)은 바 형태의 솔리드 실린더형 구조이고, 상기 구조는 플라스틱으로 사출되고, (도시되지 않은) 편심 구동장치의 축방향 추력을 제 2 부분(62) 및 밀봉 부재(48)로 전달할 수 있도록 설계된다. 제 2 부분(62)은 중공 실린더형 소결 캐스팅 부품이고, 그 2개의 단부에 각각 숄더 또는 스텝(64 또는 66)을 갖는다. 스텝(64)은 제 1 부분(60)의 단부 영역을 방사방향 외측에 포함하고, 이 경우 상기 제 1 부분(60)은 압입 끼워맞춤에 의해 스텝(64)의 내부에 비형상-끼워맞춤 방식으로 고정된다. 스텝(66)은 밀봉 부재(48)에 인접하게 배치되고, 상기 밀봉 부재에 의해 방사방향 외측에서, 축방향으로 둘러싸인다. 밀봉 부재(48)의 코어를 형성하는 상기 밀봉 부재(48)의 섹션(68)은 방사방향 외측으로 스텝(66)에 접촉하고, 상기 스텝과 함께 압입 끼워맞춤을 형성한다. 방사방향으로 완전히 외측에 놓인 밀봉 부재(48)의 다른 섹션(70)은 일종의 암 또는 슬리브로서 제 2 부분(62)의 스텝(66)을 완전히 둘러싼다. 상기 섹션(70)에서 원주방향으로 다수의 록킹부들(72)이 형성되고, 상기 록킹부들은 스텝(66)의 방사방향 외부 영역 후방에 고정되고, 이로써 제 2 부분(62)과 축방향 형상-끼워맞춤 방식의 연결을 형성한다.

도 4 및 도 5에는 밀봉 부재(48), 스프링 부재(50) 및 폐쇄 바디(51)로 형성된 일체형 유닛이 도시된다. 실질적으로 링형 밀봉 부재(48)로부터 일종의 판 스프링인 스프링 부재(50)의 제 1 섹션(74)이 축방향으로 피스톤(16)으로부터 멀리 돌출한다. 제 1 섹션(74)에 제 2 섹션(76)이 연결되고, 상기 제 2 섹션은 실질적으로 방사방향으로 연장되고, 상기 섹션은 도시된 실시예에서 방사방향으로 약간 기울어져 연장된다.

제 2 섹션(76)에 폐쇄 바디(51)가 지지되고, 상기 폐쇄 바디는 실질적으로 반구형이고, 밸브 시트(40)를 향한 아치형 표면(78)을 갖는다. 그와 달리 폐쇄 바디(51)의 경계면(80)은 실질적으로 평평하게 형성되고, 상기 경계면 중앙에 리세스(82)가 배치된다.

10 피스톤 펌프
14 실린더
16 피스톤
18 유입 밸브
48 밀봉 부재
50 스프링 부재
51 폐쇄 바디

Claims (10)

1. 피스톤(16), 상기 피스톤(16)을 방사방향으로 실린더(14)에 대해 밀봉하는 밀봉 부재(32;48), 및 상기 피스톤(16)에 배치되고 폐쇄 부재(38;51)를 구비한 유입 밸브(18)를 포함하는 피스톤 펌프(10)에 있어서,
   상기 폐쇄 바디(51)는 스프링 부재(50)에 의해 지지되고, 상기 스프링 부재는 상기 밀봉 부재(48)와 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스프링 부재(50)는, 특히 상기 밀봉 부재(48)로부터 시작되어, 축방향으로 정렬된 제 1 섹션(74) 및 거기에 연결되고 실질적으로 방사방향으로 정렬된 제 2 섹션(76)을 포함하는 판 스프링으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 폐쇄 바디(51)는 실질적으로 반구형으로 형성되고, 특히 반구형의 아치 측면(78)은 상기 피스톤(16)에 속하는 밸브 시트(40)를 향하는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
4. 제 3 항에 있어서, 반구 형태의, 실질적으로 평평한 측면(80)은 중앙 리세스(82)를 갖는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉 부재(48), 상기 스프링 부재(50) 및 상기 폐쇄 바디(51)는 플라스틱으로 일체형으로 제조되는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실린더(14)에 대해 상기 피스톤(16)을 지지하는 복귀 스프링(28)용 스프링 시트(46)가 상기 밀봉 부재(48)에 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉 부재(48)는 축방향 홈(52)을 가지며, 상기 축방향 홈은 피스톤-실린더 장치(16, 14)의 고압 영역(24)을 향해 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤(16)을 향한 상기 밀봉 부재(48)의 측면은 스텝형(66)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉 부재(48)는 상기 피스톤(16)을 둘러싸도록(70, 72) 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 피스톤 펌프(10)를 구비한 차량 브레이크 장치.
    
    
    

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