KR20120099062A

KR20120099062A - 피스톤 펌프

Info

Publication number: KR20120099062A
Application number: KR1020127013628A
Authority: KR
Inventors: 레네 셰프; 클라우스-페터 슈몰; 노르베르트 알라체; 하랄트 헤르만
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2012-09-06
Also published as: CN102630278A; EP2504577A2; JP2013511432A; JP5576941B2; EP2504577B1; WO2011064019A2; WO2011064019A3; US20130121861A1; DE102009047217A1

Abstract

본 발명에 따라, 슬립 제어된 차량 브레이크 시스템의 피스톤 펌프의 밀봉 링(11)의 지지 링(12)은 슬립 누설에 의한 밀봉링(11)과 지지 링(12) 사이의 압력 상승을 방지하기 위해 길이 방향 홈(14)을 갖도록 설계된다.

Description

피스톤 펌프{PISTON PUMP}

본 발명은 청구항 제 1항의 전제부에 따른 슬립 제어된 유압식 차량 브레이크 시스템용 피스톤 펌프에 관한 것이다. 차량 브레이크 시스템용 슬립 제어는 공지되어 있고, 통상 안티록, 안티스핀 및/또는 전자 안정성 프로그램 또는 휠 미끄럼 방지 제어로서 이루어진다. 통상적인 약어는 ABS, ASR, FDR 및 ESP 이다. 피스톤 펌프들은 슬립 제어를 위한 유압 상승을 위해 사용되고, 종종 리턴 펌프라고 한다. 피스톤 펌프는 유압식 외부 에너지-차량 브레이크 시스템에서 유압을 상승시키기 위해 사용될 수 있다.

슬립 제어된 차량 브레이크 시스템용 피스톤 펌프들은 공지되어 있다. 이들은 실린더 및 피스톤을 포함하고, 상기 피스톤은 실린더 내에서 축 방향으로 이동 가능하고, 실린더 내에서 축 방향으로 왕복 행정 운동하도록 구동될 수 있다. 차량 브레이크 시스템의 슬립 제어를 위한 피스톤 펌프의 실린더(들)는 종종 실린더 홀로서 소위 유압 블록 내에 형성되고, 상기 유압 블록은 피스톤 펌프 외에 슬립 제어를 위한 다른 유압 소자, 예컨대 솔레노이드 밸브, 유압 축압기, 체크 밸브를 포함하고, 이들을 서로 유압식으로 연결한다. 이러한 피스톤 펌프의 피스톤의 행정 구동은 종종 편심체에 의해 이루어지고, 상기 편심체는 전기 모터에 의해 회전 구동될 수 있으며 그 원주에 피스톤의 단부면이 접촉한다. 편심체로부터 떨어진 피스톤의 단부면 상에 배치된 피스톤 리턴 스프링은 편심체를 향한 피스톤의 단부면을 편심체의 원주에 접촉 상태로 유지한다.

공지된 피스톤 펌프의 피스톤은 밀봉 링에 의해 실린더 내에 밀봉되고, 상기 밀봉 링은 펌프 챔버로부터 떨어진 측면에서 축 방향으로 지지 링에 의해 지지된다. 펌프 챔버는 실린더 내의 챔버이고, 상기 실린더의 체적은 피스톤의 왕복 행정 운동시 브레이크액을 교대로 흡입하고 변위시키기 위해, 즉 브레이크액을 송출하기 위해, 교대로 커지고 작아진다. 펌프 챔버는 편심체로부터 떨어진 피스톤의 단부면 상에 배치된다. 밀봉 링은 통상 고무 탄성 재료로 이루어지고, 지지 링은 강성 플라스틱으로 이루어짐으로써 압축 하중시 변형되지 않거나 적게 변형되어야 한다. 지리 링의 기능은 압축 하중시 밀봉 링의 갭 압출을 방지하기 위해 밀봉 링을 축방향으로, 바람직하게는 가능한 넓은 면으로 지지하는 것이다. 유압 차량 브레이크 시스템의 슬립 제어를 위한 피스톤 펌프에서는 예컨대 280 바아까지의 압력이 발생하여 밀봉 링에 작용한다. 갭 압출은 피스톤과 실린더 사이의 갭 내로 밀봉 링의 유동성, 즉 소성 변형을 의미한다. 밀봉 링에 압력 제공은 펌프 챔버를 향한 측면에서 이루어지고, 밀봉 링은 지지 링에 의해 맞은 편, 즉 펌프 챔버로부터 떨어진 측면에 지지된다.

본 발명의 과제는 밀봉 링과 지지 링 사이의 압력 상승이 방지되는 피스톤 펌프를 제공하는 것이다.

상기 과제는 청구항 제 1항의 특징들을 가진 피스톤 펌프에 의해 달성된다.

본 발명에 따라, 지지 링은 유체용, 즉 브레이크액용 적어도 하나의 길이 방향 통로를 포함한다. 상기 길이 방향 통로에 의해, 밀봉 링을 향한 지지 링의 단부면이 밀봉 링으로부터 떨어진 그 단부면과 통한다. 이로 인해, 밀봉 링과 지지 링 사이의 압력 상승이 피해지고, 밀봉 링과 지지 링 사이의 압력이 길이 방향 통로를 통해 감소한다. 밀봉 링과 지지 링 사이의 압력은 실린더 내에서 피스톤의 행정 운동시 밀봉 링과 실린더 사이에 슬립 누설이 있는 경우 소위 슬립 압력으로서 설정될 수 있다. 밀봉 링과 지지 링 사이의 압력 상승은 밀봉 링을 지지 링으로부터 멀리 밀어낼 것이며 전술한 바와 같이 지지 링의 적어도 하나의 길이 방향 통로에 의해 방지된다.

통상적으로 밀봉 링과 지지 링은 피스톤 상에 배치되고, 피스톤과 함께 움직인다. 반대의 경우, 밀봉 링 및 지지 링이 실린더 내에 배치되고 상기 실린더에 의해 정지해 있다.

본 발명의 장점은 실린더의 내경에 상응하는 외경, 및 밀봉 링 및 지지 링이 배치된 지점에서 피스톤의 외경에 상응하는 내경을 가진 링형 면 상에서 밀봉 링이 지지링에 의해 축 방향으로 비교적 큰 면으로 지지될 수 있는 가능성에 있다. 밀봉 링을 향한 입구에서 적어도 하나의 길이 방향 통로의 횡단면만이 지지 횡단면으로부터 제외된다.

종속 청구항들은 청구항 제 1항에 제시된 본 발명의 바람직한 실시예 및 개선예이다.

길이 방향 통로를 청구항 제 2항에 따라 지지 링의 외주 또는 내주에 있는 길이 방향 홈으로 형성하는 것은 예컨대 길이 방향 통로로서도 가능한 지지 링을 통한 관통 홀에 비해 지지 링의 간단한 제조 가능성의 장점을 갖는다.

청구항 제 3항에 따라 본 발명에 따른 지지 링이 소위 보상 피스톤에 제공된다. 보상 피스톤은 편심체를 가진, 특히 유체 제어부를 갖지 않는, 즉 유입 밸브 및 배출 밸브를 포함하지 않는 실린더를 가진 펌프 피스톤과 동일한 편심체를 가진펌프 피스톤과 동일하게 구동된다. 보상 피스톤은 피스톤 펌프의 펌프 피스톤과 통하고, 그 압력 맥동을 줄인다. 보상 피스톤은 그 실린더와 함께 유압 축압기로서 파악될 수 있고, 상기 유압 축압기의 체적은 펌프 피스톤(들)의 행정 운동과 동기로 변화된다. 보상 피스톤 및 그 실린더는 별도의 유입부 및 배출부를 필요로 하지 않고, 하나의 접속부만으로 충분하지만, 별도의 유입부 및 배출부도 배제되지 않는다.

청구항 제 4항에 따라 링형 비드가 밀봉 링의 외부면 및/또는 내부면에 제공되고, 상기 비드의 봉우리가 실린더 또는 피스톤에 밀봉 방식으로 접촉한다.

"봉우리"는 비드의 "가장 높은" 부분을 말하며, 즉 방사방향으로 가장 멀리 외부에 놓인 또는 가장 멀리 내부에 놓인 비드의 환형 부분이며, 바람직하게는 청구항 제 5항에 따라 링형 비드가 그 밖의 점에서 사각형 링 횡단면을 가진 밀봉 링에 형성된다. 링 횡단면의 사각형 기본 형태에 의해 밀봉 링의 높은 압축 강도가 얻어지고, 밀봉 링은 비교적 중실이다. 밀봉 링의 밀봉 영역을 비드로서 형성하는 것은 비교적 중실의 형성을 가능하게 함으로써 높은 압축 강도를 가능하게 한다. 밀봉 링의 특히 밀봉 영역의 압축 강도에서는 전적으로 밀봉 링의 파괴를 방지하는 것이 중요한 것이 아니라, 한 면의 압축 하중시 밀봉 영역의 변형을 적게 유지함으로써 밀봉 효과가 가능한 떨어지지 않게 하는 것이 중요하다. 본 발명에 따라 형성된 밀봉 링의 다른 장점은 그것의 압력 활성화이다: 압축 하중시 밀봉 링이 축 방향으로 압축되고 방사방향 외부로 및/또는 내부로 확대됨으로써, 실린더 및/또는 피스톤에 대한 압착력이 커진다. 따라서, 낮은 압력 및 높은 압력에서 양호한 밀봉 효과가 얻어지고, 마찰 및 마모를 줄이기 위해 낮은 압력에서 압착력은 낮을 수 있다.

청구항 제 6항은 한 면이 폐쇄된 실린더를 제공한다. 이는 실린더 단부가 별도의 부품에 의해 폐쇄될 필요가 없다는 장점을 갖는다.

본 발명에 의해, 밀봉 링과 지지 링 사이의 압력 상승이 방지되는 피스톤 펌프가 제공된다.

이하, 본 발명이 도면에 도시된 실시예를 참고로 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 피스톤 및 실린더의 축 단면도.
도 2는 도 1의 피스톤의 본 발명에 따른 지지 링의 사시도.
도 3은 도 1의 피스톤의 본 발명에 따른 밀봉 링의 1/2 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 피스톤 펌프의 개략도.

도 1에 도시된 피스톤(1)은 축 방향으로 이동 가능하게 실린더(2) 내에 수용된다. 하나의 단부에서 피스톤(1)이 실린더(2)로부터 돌출하고, 실린더(2)의 다른 단부는 실린더(2)의 일체형 구성 부분인 베이스(3)에 의해 폐쇄되도록 형성된다. 피스톤(1)은 피스톤과 실린더(2) 내의 베이스(3) 사이에 저장 챔버(4)를 포함한다.

피스톤(1)은 도시되지 않은 전기 모터에 의해 편심 회전 축을 중심으로 회전 구동 가능한 편심체(5)와 함께 실린더(2) 내에서 축 방향으로 왕복 행정 운동하도록 구동될 수 있다. 왕복 행정 운동시, 피스톤(1)은 교대로 저장 챔버(4)의 체적을 확대 및 축소함으로써, 유체가 교대로 수용 및 배출된다.

저장 챔버(4) 내에 피스톤 리턴 스프링(6)이 배치되고, 상기 스프링(6)은 실린더(2)의 베이스(3)에 지지되며 스프링 홀더(7)를 통해 축 방향으로 피스톤(1)을 가압하고, 실린더(2)로부터 돌출한 피스톤 단부를 편심체(5)의 원주에 접촉 상태로 유지한다. 스프링 홀더(7)는 박판으로 이루어진 딥 드로잉 부품이고, 상기 부품은 납작한 보울 형태이며 넓은 플랜지형 가장자리(8)를 포함하고, 상기 가장자리를 피스톤 리턴 스프링(6)이 가압한다. 스프링 홀더(7)는 피스톤(1)의 직경이 테이퍼된 동축 연장부(9) 상에 놓이고, 상기 연장부는 피스톤(1)의 일체형 구성 부분이다. 스프링 홀더(7)의 가장자리(8)와 연장부(9)를 향한 전이부에 있는 피스톤(1)의 링 숄더(10) 사이에서 밀봉 링(11) 및 지지 링(12)이 피스톤(1)의 연장부(9) 상에 놓인다. 밀봉 링(11)은 저장 챔버(4)를 향한 지지 링(12)의 측면 상에 배치된다.

도 2에 도시된 지지 링(12)은 지지 링(12)의 내부면에 챔퍼(13)를 가진 직사각형 링 횡단면을 갖는다. 지지 링(12)은 외주에 3개의 길이 방향 홈(14)을 유체용 길이 방향 통로로서 포함한다. 지지 링(12)은 외부에서 실린더(2)에 그리고 내부에서 피스톤(1)의 연장부(9)에 접촉한다. 지지 링은 강성 재료, 예컨대 PTFF(폴리테트라플루오로에틸렌) 또는 폴리 아미드, 예컨대 PA 6.6으로 이루어지고 석탄을 포함할 수 있다.

밀봉 링(11)은 도 3에 도시된 바와 같이 내부면에 챔퍼(15) 및 외주에 비드(16)를 가진 직사각형 링 횡단면을 갖는다. 비드(16)의 봉우리(17)는 실린더(2)에 밀봉 방식으로 접촉한다. 봉우리(17)는 비드(16)의 방사방향으로 가장 멀리 외부에 있는 영역이고, 도시된 실시예에서 봉우리(17)는 라운딩된다. 봉우리(17)는 비드(16)와 같이 링형이다. 밀봉 링(11)은 탄성 재료, 예컨대 EPDM(에틸렌-프로필렌-디엔-고무)와 같은 탄성 중합체로 이루어진다.

도 4는 도 1의 피스톤(1) 및 실린더(2)를 포함하는 본 발명에 따른 다중 피스톤 펌프(18)를 개략적으로 도시한다. 다중 피스톤 펌프(18)는 유압식 차량 브레이크 시스템을 위해 예컨대 안티록, 안티스핀 및/또는 전자 안정성 프로그램 또는 휠 미끄럼 방지 제어된 차량 브레이크 시스템의 리턴 펌프로서 제공된다. 상기 제어의 통상적인 약어는 ABS, ASR, FDR 및/또는 ESP이다. 다중 피스톤 펌프(18)의 다른 사용 가능성은 전기 유압식 차량 브레이크 시스템(약어 EHB)이다. 후자는 브레이킹에 필요한 작동 브레이크 압력이 외부 에너지 공급 장치의 부분인 피스톤 펌프에 의해 발생되는 외력 브레이크 시스템이다.

다중 피스톤 펌프(18)는 편심체(5)의 둘레에 성형으로 배치된 3개의 피스톤들(1, 19)을 포함하고, 상기 편심체의 일부가 도 1에 도시된다. 피스톤들(1, 19)은 실린더들(2, 20) 내에 축 방향으로 이동 가능하게 수용되고, 상기 실린더는 도시되지 않은 유압 블록 내의 펌프 홀 내에 삽입된다. 유압 블록 내에 실린더들(2, 20) 외에 다른 유압 소자, 예컨대 유압 축압기 및 슬립 제어 시스템의 솔레노이드 밸브가 수용되고 브레이크액 라인을 형성하는 홀을 통해 유압식으로 서로 연결된다. 유압 블록은 도면에 도시되어 있지 않지만, 이러한 슬립 제어 장치에 있어서 공지되어 있다. 도 1의 피스톤(1) 및 실린더(2)는 도 4 하부에 개략적으로 도시되어 있다.

편심체(5)는 도면에 도시되지 않은 전기 모터에 의해 회전 축(22)을 중심으로 회전 구동될 수 있고, 편심체(5)는 상기 회전 축에 대해 편심이다. 회전 구동시, 편심체(5)는 회전 축(22)을 중심으로 원 궤도로 움직인다. 회전 축(22)은 피스톤(1, 19)의 가상 길이 방향 축들의 교점에 놓인다.

편심체(5)로부터 떨어진 피스톤(1, 19)의 단부면 상에서 피스톤 리턴 스프링(6, 23)이 실린더들(2, 20) 내에 배치되고, 상기 실린더들은 피스톤(1, 19)을 편심체(5)의 원주에 접촉 상태로 유지한다. 회전 구동시, 편심체(5)는 피스톤(1, 19)을 실린더들(2, 20) 내에서 왕복 행정 운동하도록 구동시킨다.

도 4의 상부에 도시된 2개의 피스톤들(19)은 유체 제어부를 포함하고, 상기 유체 제어부는 유입 밸브(24) 및 배출 밸브(25)를 포함한다. 유입 밸브(24)는 피스톤(19) 내에 통합되지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 밸브들(24, 25)은 브레이크액의 흐름 방향을 제어하는 체크 밸브로서 형성된다. 브레이크액은 방사방향으로 횡 방향 홀을 통해 피스톤(19) 내로 흐른 다음, 축 방향 홀을 통해 피스톤(19) 내에 통합된 유입 밸브(24)를 지나 실린더(20) 내의 펌프 챔버 내로 흐른다. 펌프 챔버로부터 브레이크액이 배출 밸브(25)를 통해 흐른다. 브레이크액의 흐름 및 송출은 피스톤 펌프에 의해 공지되어 있다. 유입 밸브(24) 및 배출 밸브(25)를 포함하는 유체 제어부를 구비한 2개의 피스톤 펌프들(19)은 이하에서 펌프 피스톤(19)이라 한다. 그들의 유입부들(26)은 서로 연결되고, 그들의 배출부들은 다중 피스톤 펌프(18)의 공통 배출부(27)를 형성한다.

2개의 펌프 피스톤들(19)은 예컨대 90°의 각 오프셋을 가지고 V-배치로 배치된다. 이로 인해, 90°의 2개의 피스톤 펌프들의 송출 흐름들의 위상 변이 및 배출부(27)에서 맥동하는 브레이크액 흐름이 나타난다,

도 1의 피스톤(1)에 상응하는 제 3 피스톤(1)은 이하에 보상 피스톤(1)이라 한다. 상기 피스톤은 밸브 및 유체 제어부를 갖지 않는다. 상기 피스톤은 편심체(5)와 관련해서 2개의 피스톤 펌프들(19)의 2등분선 상에 마주 놓이게 배치됨으로써, 전체적으로 피스톤들(1, 19)의 성형 배치가 주어진다. 2개의 펌프 피스톤들(19)의 각 2등분선 상에 배치에 의해, 보상 피스톤(1)은 2개의 펌프 피스톤(19)의 공통 송출 흐름에 대해 역 위상으로 펌핑한다. 보상 피스톤(1)은 단 하나의 접속부(28)를 포함하고, 상기 접속부는 배출부(27)과 연결되고, 즉 보상 피스톤(1)은 2개의 펌프 피스톤(19)과 통한다. 접속부(28)는 보상 피스톤(1)의 실린더(2) 내의 서로 교차하는 방사방향 홀(29)을 통해 안내된다(도 1 참고). 그 행정 운동시, 보상 피스톤(1)은 교대로 브레이크액을 배출부(27)로부터 흡입한 다음, 흡입한 브레이크액 체적을 다시 배출부(27) 내로 변위시킨다. 보상 피스톤(1)이 2개의 펌프 피스톤(9)에 대해 역 위상으로 구동되기 때문에, 펌프 피스톤(19)의 송출 흐름이 큰 경우 보상 피스톤(1)은 브레이크액을 흡입한다. 펌프 피스톤(19)이 그 리턴 행정시 브레이크액을 송출하지 않으면, 보상 피스톤(1)이 브레이크액을 변위시키기 때문에, 2개의 펌프 피스톤(19)이 리턴 행정시 송출하지 않는 경우에도, 본 발명에 따른 다중 피스톤 펌프(18)는 배출부(27)에 송출 흐름을 갖는다. 보상 피스톤(1)은 펌프 피스톤(19)의 최대 송출 흐름을 낮추고, 2개의 펌프 피스톤(19)이 덜 송출하거나 또는 송출하지 않는 경우 송출 흐름을 높이거나 또는 야기한다. 다중 피스톤 펌프(18)의 압력 맥동은 낮아지고, 유체 제어부를 구비한 4개의 펌프 피스톤을 포함하는 유사한 다중 피스톤 펌프의 압력 맥동과 대략 동일하다.

동일한 행정시, 펌프 피스톤(19)의 피스톤 면은 보상 피스톤(1)의 피스톤 면보다 팩터

만큼 더 크다. 동일한 행정은 공통 편심체(5)를 구비한 모든 피스톤(1, 19)의 구동에 의해 주어진다.

지지 링(12)의 길이방향 홈(14)은 피스톤(1)의 행정 운동시 밀봉 링(11)에서의 소위 슬립 누설로 인한 밀봉 링(11)과 지지 링(12) 사이의 압력 상승을 방지한다. 슬립 누설은 윤활 막으로서 실린더(2)에 달라붙고 피스톤(1)의 행정시 밀봉 링(11) 및 지지 링(12)으로부터 저장 챔버(4)의 방향으로 통과하며, 그 중 작은 부분이 리턴 행정시 반대 방향으로 떨어져 나가는 브레이크액에 의해 야기된다. 링형 비드(16)는 실린더(2)에 밀봉 방식으로 접촉한, 링형 봉우리(17)와 함께 양호한 밀봉 효과를 야기한다. 비교적 중실의 링형 비드(16)는 탄성 재료로 이루어진 밀봉 링(11)의 비교적 큰 안정성을 야기하므로, 밀봉 링(11)이 유압식 차량 브레이크 시스템에 다중 피스톤 펌프(18)에 의해 발생된 높은 압력에 저항한다.

펌프 피스톤(19)은 보상 피스톤(1)과 같이 연장부(2)를 가질 수 있고, 상기 연장부 상에 밀봉 링(11) 및 지지 링(12)이 도 1 내지 도 3에 도시되며 도면을 참고로 전술한 바와 같이 배치된다. 피스톤(1, 19)에 의해 실린더(2, 20) 내에 포함된 챔버는 펌프 피스톤(19)에서 펌프 챔버라 하고, 보상 피스톤(1)에서 저장 챔버(4)라 한다.

1 피스톤
2 실린더
4 펌프 챔버
11 밀봉 링
12 지지 링
16 비드
17 봉우리
18 피스톤 펌프
19 펌프 피스톤

Claims

슬립 제어된 유압식 차량 브레이크 시스템(18)용 피스톤 펌프로서, 상기 피스톤 펌프는 피스톤(1)을 포함하고, 상기 피스톤은 실린더(2) 내에서 이동 가능하게 그리고 상기 실린더(2) 내에서 축 방향으로 왕복 행정 운동하도록 구동될 수 있고, 밀봉 링(11)은 상기 피스톤(1)을 상기 실린더(2) 내에 밀봉하고. 지지 링(12)은 저장 챔버 또는 펌프 챔버(4)로부터 떨어진 상기 밀봉 링(11)의 측면 상에 배치되며 상기 밀봉 링(11)을 축 방향으로 상기 저장 챔버 또는 펌프 챔버(4)로부터 먼 측면에 축 방향으로 지지하는, 피스톤 펌프에 있어서,
상기 지지 링(12)은 유체용 적어도 하나의 길이 방향 통로(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
제 1항에 있어서, 상기 지지 링(12)은 길이 방향 통로로서 적어도 하나의 길이 방향 홈(14)을 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
제 1항에 있어서, 상기 피스톤(1)은 상기 피스톤 펌프(18)의 압력 맥동을 줄이기 위한 보상 피스톤이고, 상기 보상 피스톤은 상기 피스톤 펌프(18)의 적어도 하나의 펌프 피스톤(19)과 통하며, 상기 피스톤(1) 및 상기 실린더(2)는 유체 제어부를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
제 1항에 있어서, 상기 밀봉 링(11)은 그 외부면 및/또는 내부면에 링형 비드(16)를 포함하고, 상기 링형 비드의 봉우리(17)는 상기 실린더(2) 또는 상기 피스톤(1)에 밀봉 방식으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
제 4항에 있어서, 상기 밀봉 링(11)은 외부면 및/또는 내부면에 상기 링형 비드(16)를 가진 사각형 링 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
제 1항에 있어서, 상기 실린더(2)는 폐쇄된 단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.