KR20200054195A - 펌프 피스톤을 포함한 유압 유닛용 펌프 장치 - Google Patents

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Abstract

펌프 하우징(16), 및 상기 펌프 하우징(16) 내에서 축 방향으로 왕복 이동 가능하게 안내되는 펌프 피스톤(22)을 포함하는 차량 브레이크 시스템의 유압 유닛(14)용 펌프 장치(66)에 있어서, 펌프 장치의 작동 동안 발생하는 펌프 피스톤(22)의 진동을 댐핑하는 댐핑 요소(68)가 펌프 피스톤(22)과 펌프 하우징(16) 사이에 방사 방향으로 제공된다.

Description

펌프 피스톤을 포함한 유압 유닛용 펌프 장치
본 발명은 펌프 하우징 및 상기 펌프 하우징 내에서 축 방향으로 왕복 이동 가능하게 안내되는 펌프 피스톤을 포함한 차량 브레이크 시스템의 유압 유닛용 펌프 장치에 관한 것이다.
펌프 피스톤은 유압 유닛의 펌프 장치 내에서 유압 유체를 관련 펌프 하우징 내로 흡입하고 거기서부터 압력 하에서 유압 회로 내로 펌핑하기 위해 사용된다. 이로써, 특히 ABS/ESP 유압 장치와 같은 차량 브레이크 시스템의 유압 유닛에서 조절된 브레이크 압력이 브레이크 회로에 제공될 수 있다. 이를 위해, 각각 하나의 펌프 장치를 가진 다수의 펌프 요소들이 관련 구동 샤프트 또는 샤프트의 축에 대해 방사 방향 및 수직으로 연장되는 레이디얼 피스톤 펌프가 대체로 제공된다.
구동 모터의 샤프트 상의 개별 펌프 피스톤은 샤프트 둘레에 배치된 편심체의 편심 베어링에 지지된다. 이러한 방식으로 지지되어, 펌프 피스톤은 편심체에 의해 펌프 하우징 및 관련 펌프 실린더 내에서 축 방향으로 왕복 이동 가능하게 안내된다. 또한, 흡입 챔버 및 압력 챔버 또는 펌프 내부 공간 그리고 유입 밸브 및 배출 밸브가 펌프 하우징 내에 제공된다. 밸브는 펌프 피스톤의 펌핑 운동 동안 유압 유체 흐름을 제어하기 위해 사용된다. 또한, 가이드 링, 밀봉 링 및 지지 링은 밀봉 및 가이드 요소로서 펌프 하우징 내에서 저압 측에 펌프 피스톤과 펌프 하우징 사이에 방사 방향으로 배치된다. 가이드 링은 펌프 하우징 내에서 펌프 피스톤을 안내하기 위해 사용되고, 밀봉 링은 펌프 내부 공간과 펌프 외부 공간 사이의 유체 밀봉부로서 사용되고, 지지 링은 밀봉 링의 지지를 위해 사용된다.
본 발명의 과제는 유압 유닛에서 특히 확실한 제동 효과가 주어지는, 유압 유닛용 펌프 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 펌프 하우징 및 상기 펌프 하우징 내에서 축 방향으로 왕복 이동 가능하게 안내되는 펌프 피스톤을 포함한 차량 브레이크 시스템의 유압 유닛용 펌프 장치가 형성된다. 펌프 피스톤과 펌프 하우징 사이에 방사 방향으로 댐핑 요소가 제공되고, 상기 댐핑 요소에 의해 펌프 장치의 작동 동안 발생하는 펌프 피스톤의 진동이 댐핑된다.
일반적으로, 진동은 펌프 장치의 작동 중에, 실질적으로 편심 베어링의 회전 운동 중에 편심 베어링 자체에 발생하고, 이러한 진동은 거기에 지지된 펌프 피스톤 또는 피스톤으로 전달된다. 이로써 특히 피스톤 축에 대한 방사 방향으로의 피스톤의 진동이 야기된다. 이러한 방식으로 야기된 진동은 본 발명에 따른 댐핑 요소에 의해 피스톤의 진동의 주파수 및 진폭이 최소화되거나 또는 심지어 방지되도록 댐핑된다. 이러한 방식으로 방지되어, 진동이 피스톤을 둘러싸는 밀봉 및 가이드 요소들로 전달될 수 없다. 그렇지 않으면, 이러한 진동은 밀봉 요소들의 밀봉 작용 및 가이드 요소들의 안내 작용을 불안정하게 한다. 즉, 본 발명에 따른 댐핑 요소에 의해 펌프 장치의 작동 동안 밀봉 및 가이드 상황이 상당히 개선될 수 있다. 유압 시스템 내로의 원하지 않는 공기 유입 및/또는 브레이크 유체의 누출이 크게 감소되거나 또는 방지될 수 있다. 유압 유닛에는 특히 확실한 제동 효과가 주어질 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 댐핑 요소에 의해 피스톤을 둘러싸는 밀봉 링으로의 진동의 바람직하지 않은 전달이 저지된다. 이러한 방식으로 저지되어, 펌프 장치의 전체 작동 동안 밀봉 링의 밀봉 작용이 보장된다. 밀봉 링은 바람직하게는 유압 유체로 채워지는 펌프 내부 공간과 펌프 외부 공간 사이에 배치된다. 이러한 방식으로 배치되어, 밀봉 링은 작동 동안 펌프 내부 공간과 펌프 외부 공간 사이에서 항상 확실하게 유체를 밀봉하도록 작용할 수 있다.
펌프 외부 공간은 특히 편심 베어링 및 샤프트를 가진 편심체가 배치되는 편심 공간이다. 샤프트의 회전 운동에 의해 병진식으로 왕복 이동될 수 있는 피스톤은 편심 베어링 상에 샤프트에 대해 수직으로 지지된다. 고주파 진동이 편심 베어링 상에서 발생하고 피스톤으로도 전달된다. 피스톤은 피스톤에 제공되는 가이드 유격 내에서 고주파 범위 및 관련 진폭의 진동 또는 편향에 의해 피스톤 축에 대해 횡방향, 특히 방사 방향으로 이동하는 경향이 있다. 댐핑 요소에 의해, 이러한 이동의 주파수 및 편향이 댐핑되거나 또는 제한될 수 있고 심지어 완전히 조정될 수 있다. 이로써 진동은 발생 지점에서 거의 방지될 수 있다. 그렇지 않으면, 상응하는 주파수가 특히 밀봉 링으로 전달되고, 상기 밀봉 링의 재료는 그 온도에 따라 고주파 편향을 종종 따를 수 없다. 이 경우 피스톤이 밀봉 링으로부터 분리된다. 피스톤과 밀봉 링 사이의 갭이 생기고, 상기 갭은 밀봉 링의 유체 밀봉 작용을 감소시킨다. 이러한 갭 형성은 본 발명에 따라 확실하게 방지된다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 댐핑 요소는 순수 진동 댐핑 기능을 가지며, 밀봉 링에 필요한 유체 밀봉 기능을 갖지 않는다. 따라서, 진동 댐핑 특성을 의도대로 최적화할 수 있는 댐핑 요소용 기능상 적합한 재료가 항상 선택될 수 있다. 밀봉 링에 필요한 유체 밀봉 효과와 관련해서는 타협할 필요가 없다.
또한, 본 발명에 따르면, 펌프 피스톤과 펌프 하우징 사이에 방사 방향으로, 펌프 하우징 내에 배치되며 유압 유체로 채워지는 압력 챔버를 밀봉하기 위한 밀봉 링이 제공되고, 상기 밀봉 링은 압력 챔버를 향하는 댐핑 요소의 측면 상에 배치된다. 이러한 방식으로 배치되어, 밀봉 링은 그 유체 밀봉 작용에 의해 유압 유체와 댐핑 요소의 접촉을 저지할 수 있다. 전술했듯이, 본 발명에 따른 댐핑 요소에 의해, 밀봉 링이 펌프 장치의 전체 작동에 걸쳐 확실하게 밀봉 작용을 하는 것이 보장된다. 이로써 댐핑 요소가 유압 유체와 접촉하지 않고 유압 유체가 댐핑 요소에 재료 손상되게 영향을 미칠 수 없는 것이 항상 보장된다. 따라서 댐핑 요소는 수명이 길다. 또한, 댐핑 요소는 유압 유체 저항성 재료를 포함할 필요가 없다. 재료는 그 댐핑 기능에 대해서만 기능상 적합하고 경제적으로 설계될 수 있다.
본 발명에 따라서 바람직하게는, 댐핑 요소는 밀봉 링을 구성하는 재료와는 다른 경도를 가진 재료로 형성된다. 댐핑 요소의 재료는 바람직하게는 밀봉 링의 재료보다 더 큰 경도를 가진다. 특히, 댐핑 요소의 재료가 밀봉 링의 재료보다 더 큰 경도 및/또는 강도를 가지면, 댐핑 요소의 재료는 더 큰 경도를 가진다. 경도는 재료가 다른 바디의 기계적 침투에 저항하는 기계적 저항을 의미한다. 강도는 재료가 변형 또는 분리에 대해 가지는 저항을 의미한다. 이러한 방식으로 형성되어, 댐핑 요소의 재료는 피스톤의 진동에 의한 변형에 대해 더 큰 저항을 가진다. 이로써, 댐핑 요소의 재료는 작동 동안 의도대로 피스톤의 진동에 대항하며 그 진동을 댐핑할 수 있고, 밀봉 링의 재료는 부하를 받지 않는다. 밀봉 링의 재료는 전체 작동 동안 확실하게 밀봉 작용을 한다.
대안으로서, 댐핑 요소는 바람직하게는 밀봉 링의 재료보다 더 낮은 경도를 가진 재료로 형성된다. 이러한 형성은 특정 조건 하에서 바람직할 수 있다. 바람직하게는 댐핑 요소 및 밀봉 링의 재료들은 그 기능을 완수할 수 있기 위해 주로 경도가 상이한 것이 아니라 재료 자체, 특히 그 탄성 및/또는 점탄성이 상이하다.
특히 바람직하게는 댐핑 요소의 재료는 밀봉 링의 재료보다 더 큰 탄성 및/또는 점탄성을 가진다. 탄성은 댐핑 요소가 즉시 그리고 가역적으로 변형될 수 있게 한다. 점탄성은 부분적으로 탄성이고 부분적으로 점성이다. 댐핑 요소는 탄성으로 인해 즉시, 제한적으로 및 가역적으로 변형되는 한편, 점성으로 인해 시간에 따라, 비제한적으로 및 비가역적으로 변형된다. 이로써, 피스톤의 진동은 댐핑 요소의 재료의 탄성 특성에 의해서만 흡수되어 다시 방출될 수 있는 것이 아니라 재료 자체 내의 점성에 의해 흡수될 수 있다. 댐핑 요소는 특히 고주파 범위에서의 피스톤의 진동에 대해 특히 양효한 댐핑 효과를 달성한다. 밀봉 링의 재료에 비해 더 큰 탄성 및/또는 점탄성을 가진 댐핑 요소의 재료가 변형되면, 댐핑 요소의 상응하게 더 큰 탄성 반력이 피스톤에 작용한다. 밀봉 링의 재료는 이와 관련해서 피스톤의 진동으로부터 영향을 받지 않는다.
밀봉 링의 재료가 바람직하게 댐핑 요소의 재료보다 더 큰 경도를 가지면, 밀봉 링은 댐핑 요소보다 덜 변형될 수 있다. 밀봉 링은 피스톤 상에 확실하게 밀봉식으로 접하는 한편, 피스톤의 진동은 댐핑 요소의 더 높은 탄성 또는 점탄성에 의해 흡수된다.
또한, 댐핑 요소는 본 발명에 따라 바람직하게는 엘라스토머로 형성된다. 엘라스토머는 치수 안정적이고 탄성 변형 가능한 중합체이다. 엘라스토머는 압력에 의해 그 형태가 잠깐 바뀌고 압력이 끝나면 그 원래 모양으로 빠르게 돌아올 수 있다. 엘라스토머는 넓게 메시로 가교되어 있으므로 유연하다. 이러한 방식으로 유연하여, 엘라스토머가 피스톤의 진동을 특히 빠르고 광범위하게 진동 댐핑 방식으로 흡수할 수 있다. 엘라스토머에는 모든 유형의 가교 고무가 포함된다. 바람직한 엘라스토머는 천연 고무(NR), 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR), 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 클로로프렌 고무(CR), 부타디엔 고무(BR) 및 에틸렌 프로필렌 디엔 고무(EPDM)이다. 바람직하게는 엘라스토머는 EPDM으로 형성된다. EPDM은 특히 진동을 댐핑 방식으로 흡수할 수 있게 하고 댐핑 요소가 그 후 그 원래의 형상으로 되돌아갈 수 있게 하는 특히 높은 탄성을 가진다.
바람직하게는, 댐핑 요소는 유압 유체 비저항성이고, 특히 브레이크 유체 비저항성인 엘라스토머로 형성된다. 이러한 댐핑 요소는 경제적이고 그 진동 댐핑 기능이 의도대로 조정될 수 있다.
또한, 댐핑 요소는 본 발명에 따라 바람직하게는 비스코엘라스토머로 형성되므로 점탄성을 가진다. 전술했듯이, 피스톤의 진동은 점탄성에 의해 특히 포괄적으로 댐핑될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 바람직하게는, 댐핑 요소는 피스톤의 피스톤 외부면에 접촉하기 위한 피스톤 접촉면, 및 상기 피스톤 접촉면의 반대편에 놓여 펌프 하우징 또는 하우징 내의 내부면에 지지를 위한 지지면을 포함한다. 이 경우 피스톤 접촉면은 지지면보다 작다. 이러한 더 작은 피스톤 접촉면에 의해, 댐핑 요소는 하우징 측보다 피스톤 측에서 더 작은 표면을 가진다. 이러한 더 큰 지지면을 가진 댐핑 요소는 하우징 내에 및 상에 안정적으로 그리고 넓은 영역에 걸쳐 진동 댐핑 방식으로 접촉할 수 있다. 또한, 피스톤의 왕복 이동시 피스톤 외부면과 댐핑 요소의 피스톤 접촉면 사이의 마찰은 가급적 적게 유지될 수 있다. 피스톤은 크게 방해받지 않고 병진 운동할 수 있고 댐핑 요소는 마찰로 인한 마모가 거의 없다. 구조 기술상 특히 간단하게, 내부면은 바람직하게는 하우징 내부면인 하우징의 내부면이다.
또한, 댐핑 요소는 본 발명에 따라 피스톤의 피스톤 외부면에 접촉하기 위한 피스톤 접촉면을 포함하고, 상기 피스톤 접촉면은 마찰 감소 코팅으로 형성된다. 마찰 감소 코팅은 마찰 감소 코팅 없는 댐핑 요소의 재료보다 더 낮은 마찰 계수를 가진 코팅이다. 이러한 코팅에 의해, 피스톤의 왕복 이동시 피스톤 외부면과 피스톤 접촉면 사이의 마찰이 최소화된다. 이를 위해, 마찰 감소 코팅은 바람직하게는 평활 래커 코팅 및/또는 그리스 코팅 또는 그리스이다. 평활 래커 코팅에 의해, 특히 매끄럽고 마찰이 적은 표면이 형성된다. 평활 래커 코팅은 특히 바람직하게는 실리콘 베이스 및/또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 베이스를 가진다. 실리콘 베이스 또는 폴리실록산 베이스에 의해, 특히 유연하고 댐핑 요소의 댐핑 작용을 방해하지 않는 코팅이 달성된다. PTFE 베이스에 의해, 특히 낮은 마찰 계수를 가지며 정적 마찰의 크기가 두 바디 사이의 슬라이딩 마찰에 상응하는 코팅이 형성된다. 이로써 피스톤의 운동이 시작될 때 저크 또는 스틱 슬립 효과 없이 정지 상태로부터 운동으로의 전환이 이루어질 수 있다.
또한, 댐핑 요소는 본 발명에 따라 피스톤의 피스톤 외부면에 접촉하기 위한 피스톤 접촉면, 및 상기 피스톤 접촉면의 반대편에 놓여 하우징 내의 내부면에 지지를 위한 지지면을 포함하고, 댐핑 요소는 제 1 및 제 2 재료로 제조되며, 제 1 재료로 피스톤 접촉면이 형성되고 제 2 재료로 지지면이 형성된다. 제 1 재료는 제 2 재료가 내부면에 대해 가진 것보다 더 낮은 마찰 계수를 피스톤 외부면에 대해 가진다. 특히, 제 1 재료는 제 2 재료가 내부면에 대해 가진 것보다 더 적은 슬라이딩 마찰을 피스톤 외부면에 대해 가진다. 이로써, 피스톤은 피스톤 외부면 상에서의 병진 운동시 거의 제동되지 않고 댐핑 요소는 마찰에 의한 마모로부터 보호된다. 또한, 댐핑 요소의 지지면은 제 1 재료보다 더 높은 마찰 계수를 가진, 내부면에 접촉한 제 2 재료에 의해 비교적 안정적으로 하우징 내에 및 상에 지지된다. 하우징 내의 내부면은 바람직하게는 예를 들어 가이드 링과 같은 하우징 내에 배치된 구성 요소의, 피스톤을 향하는 내부면이다. 구조 기술상 특히 바람직하게 내부면은 하우징 내부면인 하우징의 내부면이다.
바람직하게는 제 1 재료는 종종 듀폰(DuPont)사의 상표명 테플론으로 지칭되는 PTFE이다. PTFE는 마찰이 아주 적고 매우 치수 안정적이다. 이로써 하우징과 피스톤 사이에 실질적인 전단력이 작용할 수 없다. 이러한 전단력으로 인한 압축에 의한 댐핑 요소의 손상이 확실하게 방지될 수 있다. 또한 PTFE에 의해 바람직하지 않은 스틱 슬립 효과도 방지된다.
바람직하게는 제 2 재료는 엘라스토머이다. 엘라스토머에 의해, 제 1 재료에 비해 댐핑 요소의 더 큰 슬라이딩 마찰이 하우징 내의 내부면에 대해 형성된다. 이로써 댐핑 요소는 피스톤의 왕복 이동시 하우징 상에 비교적 안정적으로 포지셔닝된다. 또한, 엘라스토머는 댐핑 요소의 진동 댐핑 기능에 대해 특히 바람직한 전술한 치수 안정성 및 탄성을 가진다. 엘라스토머는 피스톤의 방사 방향 진동을 특히 확실하게 댐핑하는 한편, 피스톤은 댐핑 요소의 제 1 재료에 의해 거의 방해 받지 않으면서 병진 방식으로 슬라이딩할 수 있다. 바람직하게는 전술한 엘라스토머, 특히 바람직하게는 EPDM이 엘라스토머로서 사용된다. 대안으로서 또는 추가로, 제 2 재료는 바람직하게는 전술한 장점을 달성할 수 있는 비스코엘라스토머로 형성된다.
바람직하게는, 댐핑 요소는 피스톤을 부분적으로만 둘러싼다. 이러한 방식으로 둘러싸면, 충분히 강한 댐핑시 댐핑 요소와 피스톤 사이의 마찰이 감소될 수 있다.
본 발명에 따르면 특히 바람직하게는, 댐핑 요소는 펌프 피스톤 둘레를 둘러싸도록 형성된 링 형태를 가진다. 이러한 방식으로 형성되어, 피스톤의 전체 둘레가 댐핑 요소의 링 형태에 의해 안정적으로 둘러싸이고 특히 균일한 댐핑 작용이 달성된다.
링 형태에 의해, 원형 댐핑 링이 형성되고, 상기 원형 댐핑 링의 단면은 바람직하게는 제조 기술상 용이하게 O형 또는 직사각형으로 형성된다. 특히 바람직하게 링 형태는 코너가 피스톤 측에서 챔퍼링되거나 또는 단으로 형성된 직사각형 단면을 가진다. 이로써 전술한 장점을 가진, 지지면에 비해 더 작은 피스톤 접촉면이 달성된다. 링 형태는 바람직하게는 직사각형 단면으로 형성되고, 상기 직사각형 단면은 대안으로서 또는 추가로 하우징측에 코너의 챔퍼링 또는 단을 가진다. 이로써, 댐핑 링은 펌프 하우징 내로 의도대로 압입되거나 또는 지지될 수 있다. 링 형태는 특히 매우 바람직하게는 대략 정사각형 단면을 가진 쿼드 링으로서 형성된다. 사각형의 모서리들 사이에 재료 내의 각각 하나의 오목부가 제공된다. 이러한 쿼드 링은 O-링 또는 직사각형 링에 비해 방사 방향으로 덜 강성이고 피스톤의 진동의 흡수시 더 잘 변형될 수 있다. 또한, 쿼드 링은 오목부에 의해 마찰 감소 방식으로 직사각형 링보다 더 작은 피스톤 접촉면을 가진다. 또한, 오목부는 마찰을 줄이기 위한 윤활유를 수용하기 위해 사용될 수 있다.
제 1 및 제 2 재료로 댐핑 요소가 형성되는 경우, 제 1 재료는 피스톤 접촉면을 형성하며 제 2 재료는 지지면을 형성하고, 제 1 재료는 제 2 재료가 내부면에 대해 가진 것보다 더 작은 마찰 계수를 피스톤 외부면에 대해 가지면, 댐핑 요소의 제 1 재료가 사다리꼴 단면을 가지고, 상기 사다리꼴 단면의 더 긴 베이스 면은 피스톤 측에 배치되도록 댐핑 요소의 단면을 형성하는 것이 바람직하다. 거기서 피스톤의 진동은 넓은 영역에 걸쳐 흡수될 수 있다. 이로써 피스톤 접촉면의 더 큰 마찰면이 달성되지만, 이는 마찰이 적은 제 1 재료에 의해 피스톤의 병진 운동에 상당한 영향을 미치지 않는다.
또한, 본 발명에 따르면 바람직하게는, 링 형태는 적어도 하나의 댐핑 링 섹션을 포함한다. 링 형태는 피스톤을 안정적으로 둘러싸는 한편, 댐핑 요소의 댐핑 작용은 적어도 하나의 댐핑 링 섹션에 의해 부분적으만 이루어진다. 이러한 부분적 댐핑에 의해, 피스톤 외부면에 대한 마찰이 감소된다. 이를 위해, 링 형태의 적어도 2 개의 댐핑 링 섹션들이 제공되는 것이 바람직하고, 상기 댐핑 링 섹션들에 의해 댐핑 효과가 링 형태에 걸쳐 균일하게 분포된다. 링 형태의 내경에는 댐핑 링으로부터 방사 방향 내부로 돌출하는 적어도 하나의 원호형 원 세그먼트가 댐핑 링 섹션으로서 제공되는 것이 특히 바람직하다. 적어도 하나의 원 세그먼트는 피스톤 측에서 피스톤 접촉면을 형성한다. 이러한 세그먼트화된 원형 링은 지지면에 비해 더 작은 피스톤 접촉면을 가지며, 상기 피스톤 접촉면은 댐핑 링의 방사 방향 외부에서 연장되고 링 형태에 의해 피스톤 둘레에 안정적으로 포지셔닝된다.
또한, 본 발명에 따르면 바람직하게는, 하우징 내에서 피스톤을 안내하기 위한 가이드 링이 피스톤과 하우징 사이에 방사 방향으로 제공되고, 댐핑 요소는 가이드 링 내에서 구현, 특히 통합된다. 이러한 방식으로 구현되어, 댐핑 요소는 가이드 링과 함께 특히 쉽고 정확하게 그리고 하우징 내의 올바른 위치에 조립될 수 있다. 이를 위해, 댐핑 요소는 바람직하게는 피스톤 측에서 피스톤에 인접하게 그리고 하우징 측에서 가이드 링에 인접하게 배치되고, 가이드 링의 링형 단 내의 정확한 위치에 수용된다. 이로써 댐핑 요소는 가이드 링 내에 안정적으로 포지셔닝되고 피스톤에 직접 댐핑 작용할 수 있다.
바람직하게는, 댐핑 요소는 펌프 요소의 다른 구성 요소들이 삽입되기 전에 하우징 내의 적절한 인터페이스 상에서의 간단한 조립을 위해 구현된다. 특히 바람직하게는, 댐핑 요소는 제조 기술상 용이하게 피스톤 상에 또는 둘레에 조립되고, 피스톤을 포함한 서브 어셈블리로서 하우징 내로 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 해결책의 실시예들이 첨부한 개략적인 도면들을 참조로 하기에서 더 상세히 설명된다.
도 1은 종래 기술에 따른 유압 유닛의 펌프 장치의 단면도이고,
도 2는 작동 동안의 도 1에 따른 도면의 개략도이며,
도 3은 본 발명에 따른 펌프 장치의 제 1 실시예의 도 2에 따른 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 펌프 장치의 제 2 실시예의 도 2에 따른 도면이며,
도 5는 본 발명에 따른 댐핑 요소의 제 1 변형 예의 평면도이고,
도 6은 도 5의 선 VI-VI를 따른 단면도이며,
도 7은 본 발명에 따른 댐핑 요소의 제 2 변형 예의 사시도이고,
도 8은 본 발명에 따른 댐핑 요소의 제 3 변형 예의 도 7에 따른 도면이며,
도 9는 본 발명에 따른 댐핑 요소의 제 4 변형 예의 도 8에 따른 도면이고,
도 10은 본 발명에 따른 댐핑 요소의 제 5 변형 예의, 도 5의 선 X-X를 따른 단면도이며,
도 11은 본 발명에 따른 댐핑 요소의 제 6 변형 예의 사시도이고,
도 12는 본 발명에 따른 댐핑 요소의 제 7 변형 예의 사시도이며,
도 13은 본 발명에 따른 댐핑 요소의 제 8 변형 예의 평면도이다.
도 1 및 도 2에는 차량 브레이크 시스템의 부분적으로만 도시된 유압 유닛(14) 내의 부분적으로만 도시된 레이디얼 피스톤 펌프(12)의 펌프 요소(10)가 도시된다. 펌프 요소(10)는 유압 블록(20) 내의 보어(18)에 의해 형성된 펌프 하우징 또는 하우징(16)을 포함한다. 펌프 요소(10)는 또한 펌프 피스톤 또는 피스톤(22)을 포함하고, 상기 펌프 피스톤 또는 피스톤(22)은 편심체(24)에 의해 하우징(16) 내에서 병진식으로 왕복 운동 또는 이동 가능하다. 편심체(24)는 편심 구동부로서, 도시되지 않은 구동 샤프트 및 편심 베어링(26)을 포함하고, 상기 편심 베어링 상에 피스톤(22)이 주로 수직 및 방사 방향으로 지지된다.
이 경우 피스톤(22)은 다체형(multi-part) 펌프 피스톤이다. 이를 위해, 피스톤(22)은 편심 베어링(26) 상에 지지된 피스톤 태핏(28), 및 상기 피스톤 태핏(28)에 인접하는, 입구(32)를 구비한 피스톤 슬리브(30)를 포함한다. 입구(32)를 통해 유압 유체인 브레이크 유체가 방사 방향 내부로 피스톤 슬리브(30) 내로 흐를 수 있다. 유입 밸브(34)가 브레이크 유체를 피스톤 슬리브(30)로부터 고압 영역(36) 내로 안내하고, 상기 고압 영역은 피스톤 슬리브(30)를 둘러싸는 실린더 컵(38)에 의해 둘러싸인다. 실린더 컵(38)과 피스톤 슬리브(30) 사이에 방사 방향으로 링형 피스톤 밀봉 요소(40)가 배치되고, 상기 피스톤 밀봉 요소에 의해 고압 영역(36)이 피스톤 슬리브(30) 및 입구(32)에 포함되는 저압 영역(42)에 대해 밀봉된다.
이러한 방식으로 밀봉되어, 피스톤(22)은 실린더 컵(38) 내에서 편심체(24)에 의해 피스톤 축(44)을 따라 축 방향으로 왕복 이동 가능하게 안내된다. 실린더 컵(38)은 다체형 펌프 실린더(46)의 일부를 형성하고, 상기 펌프 실린더에는 또한 피스톤 슬리브(30) 둘레에 배치되는 링형 필터(48)가 포함된다. 필터(48)는 입구(32)를 통해 유입되는 브레이크 유체를 여과한다.
또한, 필터(48)는 하우징(16)의 하우징 단(52)에 대해 축 방향으로 밀봉 장치(50)를 지지한다. 밀봉 장치(50)는 방사 방향 외부에서 하우징(16)에 그리고 방사 방향 내부에서 피스톤(22)에 밀봉 방식으로 접촉한다. 이로써, 밀봉 장치(50)는 밀봉될 펌프 내부 공간 또는 압력 챔버(54)를 펌프 외부 공간(56)으로부터 분리한다. 펌프 외부 공간(56)에는 주변 압력이 존재하는 한편, 펌프 요소(10)의 작동시 압력 챔버(54) 내에는 펌프 압력이 발생한다. 피스톤(22)이 하우징(16)으로부터 빠져나올 때, 압력 챔버(54)는 입구(32)를 통해 브레이크 유체로 채워진다.
밀봉 장치(50)는 가이드 링(58), 지지 링(60) 및 밀봉 링(62)을 포함한다. 가이드 링(58)은 펌프 외부 공간(56)을 향하는 밀봉 장치(50)의 측면 상에 놓이고, 방사 방향 외부에서 하우징(16)에 지지되며, 방사 방향 내부에서 피스톤(22)의 실린더형 피스톤 외부면(64)에 접촉한다. 이로써, 피스톤(22)은 그 운동 동안 의도대로 안내되고 피스톤 축(44)에 대해 횡 방향으로 지지된다. 또한, 지지 링(60)은 가이드 링(58)과 밀봉 링(62) 사이에 축 방향으로 배치되고 밀봉 링(62)의 지지를 위해 사용된다. 밀봉 링(62)은 압력 챔버(54)를 향하는 밀봉 장치(50)의 측면 상에 놓이고, 유압 유체로 채워지는 압력 챔버(54)와 펌프 외부 공간(56) 사이에서 실제 유체 밀봉부를 형성한다. 이를 위해, 밀봉 링(62)은 브레이크 유체 저항성 재료로 형성된다.
도 2에는 펌프 요소(10)의 작동 동안 피스톤(22) 상에서 진동이 어떻게 발생하는지가 도시된다. 거기서 발생하는 고주파 진동은 작동 동안 편심으로 회전하는 편심 베어링(26)으로부터 피스톤(22)으로 전달된다. 특히, 진동과 관련된 진폭은 도 2에 따른 피스톤(22) 상의 이중 화살표로 도시되듯이 피스톤 축(44)에 대해 방사 방향으로 연장된다. 피스톤(22)으로부터 시작해서, 진동은 밀봉 링(62)으로 전달된다. 거기서 진동은 밀봉 링(62)의 재료가 고주파 진동을 따를 수 없고 피스톤(22)이 밀봉 링(62)으로부터 분리되는 문제들을 야기한다. 분리시, 밀봉 링(62)과 피스톤(22) 사이에 갭이 생성된다. 밀봉 링(62)은 펌프 외부 공간(56)에 대해 압력 챔버(54)를 더 이상 확실하게 밀봉할 수 없다.
도 3 및 도 4에는 도 1 및 도 2와 달리, 피스톤(22)과 하우징(16) 사이에 방사 방향으로 배치된 댐핑 요소(68)가 제공된 본 발명에 따른 펌프 장치(66)가 도시된다. 댐핑 요소(68)는 펌프 요소(10)의 작동시 그리고 이로써 펌프 장치(66)의 작동 동안 피스톤(22) 상에 발생하는 진동의 주파수 및 진폭을 댐핑하도록 조정된다.
이를 위해, 댐핑 요소(68)는 지지 링(60)과 가이드 링(58) 사이에 축 방향으로 배치되는 한편, 밀봉 링(62)은 압력 챔버(54)를 향하는 지지 링(60)의 측면 상에 배치된다. 따라서, 밀봉 링(62)은 압력 챔버(54)를 향하는 댐핑 요소(68)의 측면 상에 놓이고, 브레이크 유체를 포함한 압력 챔버(54)를 댐핑 요소(68)에 대해 밀봉한다. 이로써, 댐핑 요소(68)는 브레이크 유체와 접촉하지 않고 브레이크 유체 비저항성 재료로 형성될 수 있다. 이 경우 댐핑 요소(68)의 재료는 에틸렌 프로필렌 디엔 고무(EPDM)이고 밀봉 링(62)의 재료보다 더 큰 경도를 가진다. 그 진동 댐핑 특성에 의해, 댐핑 요소(68)는 피스톤 외부면(64) 또는 하우징(16)과 밀봉 링(62) 사이의 갭 형성을 방지한다. 이로써, 밀봉 링(62)은 펌프 장치(66)의 전체 작동에 걸쳐 확실하게 밀봉 작용을 할 수 있다.
도 3에 따른 실시예의 경우, 댐핑 요소(68)는 피스톤(22)을 포함한 서브 어셉블리로서, 피스톤(22)을 링형으로 둘러싸도록 하우징(16) 내로 적합한 인터페이스 상으로 조립되어 있다. 도 4에 따른 실시예의 경우, 댐핑 요소(68)는 링 단(70)으로 가이드 링(58) 내에 직접 구현된다. 댐핑 요소(68) 및 가이드 링(58)은 댐핑 요소(68)가 압력 챔버(54)를 향하도록 하우징(16) 내로 설치될 수 있는 서브 어셈블리를 형성한다. 이러한 조립은 간단하고 목표에 맞게 이루어질 수 있다.
조립된 상태에서, 댐핑 요소(68)는 피스톤(22)의 피스톤 외부면(64)에 접촉하는 피스톤 접촉면(72)을 포함한다. 또한, 댐핑 요소(68)는 지지면(74)을 포함하고, 상기 지지면은 하우징의 내의 내부면(76)에 접촉하며, 상기 지지면 상에서 댐핑 요소(68)가 하우징(16) 상에 지지된다. 도 3에 따르면 내부면(76)은 하우징(16)의 하우징 내부면(78)이다. 도 4에 따른 실시예의 경우, 내부면(76)은 댐핑 요소(68)를 둘레로 둘러싸는 가이드 링(58)의 링 내부 부분면(80)이다.
도 5 내지 도 12에는 피스톤(22)을 완전히 둘레로 둘러싸는, 링 형태(81)로 형성된 댐핑 요소(68)의 몇몇 변형 예들이 도시된다. 피스톤 접촉면(72)은 링 형태(81)의 전체 내주(82)에 걸쳐 연장된다. 도 6에 따른 변형 예의 경우, 댐핑 요소(68)는 부하를 받지 않는 상태에서 원형인 단면을 가진 O 링으로서 형성된다. 도 7 내지 도 9에 따른 변형 예들의 경우, 직사각형 단면을 가진 댐핑 요소(68)가 제공된다. 도 7에는 이 경우 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 형성된 마찰 감소 코팅(83)이 피스톤 측에서 피스톤 접촉면(72) 상에 제공되는 변형 예가 도시된다. 이러한 코팅(83)은 명시되지 않더라도 필요한 경우 모든 변형 예들이 가능하다. 도 8에는 댐핑 요소(68)의 직사각 형태의 코너(86)의 챔퍼링(84)에 의해, 피스톤 접촉면(72)의 반대편에 놓인 지지면(74)보다 더 작은 피스톤 접촉면(72)이 형성되는 변형 예가 도시된다. 동일한 목적으로 도 9에 따른 변형 예의 경우, 코너(86)는 단 또는 홈(88)에 의해 단형으로 형성된다. 도 10에는 댐핑 요소(68)가 쿼드 링으로서 형성되고 4 개의 코너들(86)을 가진 대략 직육면체 단면을 가지는 변형 예가 도시된다. 각각의 코너(86) 사이에 오목부(90)가 제공되고, 상기 오목부에 의해 피스톤 접촉면(72)은 오목부(90) 없는 댐핑 요소(68)에 비해 더 작다.
도 5 내지 도 10에 따른 댐핑 요소(68)는 단일 엘라스토머 재료로 이루어진 EPDM으로 제조된다. 도 11 및 도 12에 따른 변형 예의 경우, 댐핑 요소(68)는 제 1 재료(92) 및 제 2 재료(94)를 포함한다. 제 2 재료(94)는 엘라스토머인 EPDM으로 형성되고 제 1 재료(92)는 특히 마찰이 적은 재료인 PTFE로 형성된다. 피스톤 접촉면(72)은 제 1 재료(92)로 형성되고 지지면(74)은 제 2 재료(94)로 형성된다. 이러한 방식으로 형성되어, 제 1 재료(92)는 제 2 재료가 하우징(16) 내의 내부면(76)에 대해 가지는 것보다 더 낮은 마찰 계수를 피스톤 외부면(64)에 대해 가진다.
또한, 도 11에 따른 댐핑 요소(68)는 마찰이 적은 제 1 재료(92)로 형성된 피스톤 접촉면(72)을 포함하고, 상기 피스톤 접촉면은 피스톤 측에 추가 마찰 감소 오목부(90)를 포함한다. 이로써, 피스톤 접촉면(72)은 마찰이 적은 재료에 추가하여 마찰 감소 방식으로 지지면(74)보다 작게 형성된다.
도 12에 따른 변형 예의 경우, 마찰이 적은 재료(92)로 형성되며 사다리꼴 단면을 가진 댐핑 요소(68)의 재료 섹션(96)이 얻어지고, 상기 재료 섹션의 더 긴베이스 면은 피스톤 접촉면(72)을 형성한다. 이로써, 피스톤 접촉면(72)은 지지면(74)보다 더 크지만 마찰 손실은 마찰이 적은 재료(92)에 의해 성공적으로 보상될 수 있다. 또한, 피스톤(22)의 진동은 더 큰 피스톤 접촉면(72)의 다른 영역을 통해 댐핑 요소(68) 내로 흡수될 수 있다.
도 13에는 링 형태(81)의 변형 예가 도시되고, 상기 링 형태의 피스톤 접촉면(72)은 세그먼트화되거나 또는 부분적으로 내주(82)를 넘어 연장된다. 이를 위해, 방사 방향 내측으로 향하는 다수의 원형 링 세그먼트들이 댐핑 링 섹션들(98)로서 내주(82) 상에 제공되고, 상기 링 섹션들에 의해 방사 방향 내부로 피스톤 접촉면(72)이 함께 형성된다. 이 경우 바람직하게는 이러한 4 개의 링 섹션들(98)이 내주(82) 상에 균일하게 분포되게 배치된다. 전술한 바와 같이, 단면을 가진 각각의 개별 링 섹션(98)이 형성될 수 있다.
14 유압 유닛
16 펌프 하우징
22 펌프 피스톤
54 압력 챔버
58 가이드 링
62 밀봉 링
64 피스톤 외부면
66 펌프 장치
68 댐핑 요소
72 피스톤 접촉면
74 지지면
76, 78, 80 내부면
81 링 형태
83 코팅
92 제 1 재료
94 제 2 재료
98 링 섹션

Claims (10)

  1. 펌프 하우징(16) 및 상기 펌프 하우징(16) 내에서 축 방향으로 왕복 이동 가능하게 안내되는 펌프 피스톤(22)을 포함하는 차량 브레이크 시스템의 유압 유닛(14)용 펌프 장치(66)에 있어서,
    상기 펌프 피스톤(22)과 상기 펌프 하우징(16) 사이에 방사 방향으로 댐핑 요소(68)가 제공되고, 상기 댐핑 요소(68)에 의해 상기 펌프 장치(66)의 작동 동안 발생하는 상기 펌프 피스톤(22)의 진동이 댐핑되는 것을 특징으로 하는 유압 유닛(14)용 펌프 장치(66).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 펌프 하우징(16) 내에 배치되어 유압 유체로 채워지는 압력 챔버(54)를 밀봉하기 위한 밀봉 링(62)이 상기 펌프 피스톤(22)과 상기 펌프 하우징(16) 사이에 방사 방향으로 제공되고, 상기 밀봉 링(62)은 상기 압력 챔버(54)를 향하는 상기 댐핑 요소(68)의 측면 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 유압 유닛(14)용 펌프 장치(66).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 댐핑 요소(68)는 상기 밀봉 링(62)을 구성하는 재료와는 다른 경도를 가진 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 유압 유닛(14)용 펌프 장치(66).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 댐핑 요소(68)는 바람직하게는 유압 유체 비저항성이며, 특히 바람직하게는 브레이크 유체 비저항성인 엘라스토머로 형성되는 것을 특징으로 하는 유압 유닛(14)용 펌프 장치(66).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 댐핑 요소(68)는 상기 펌프 피스톤(22)의 피스톤 외부면(64)에 접촉하기 위한 피스톤 접촉면(72), 및 상기 피스톤 접촉면(72)의 반대편에 놓여 상기 펌프 하우징(16) 내의 내부면(76, 78, 80)에 지지를 위한 지지면(74)을 포함하고, 상기 피스톤 접촉면(72)은 상기 지지면(74)보다 작은 것을 특징으로 하는 유압 유닛(14)용 펌프 장치(66).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 댐핑 요소(68)는 상기 펌프 피스톤(22)의 피스톤 외부면(64)에 접촉하기 위한 피스톤 접촉면(72)을 포함하고, 상기 피스톤 접촉면(72)은 마찰 감소 코팅(83)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유압 유닛(14)용 펌프 장치(66).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 댐핑 요소(68)는 상기 펌프 피스톤(22)의 피스톤 외부면(64)에 접촉하기 위한 피스톤 접촉면(72), 및 상기 피스톤 접촉면(72)의 반대편에 놓여 상기 펌프 하우징(16) 내의 내부면(76, 78, 80)에 지지를 위한 지지면(74)을 포함하고, 상기 댐핑 요소(68)는 제 1 재료(92) 및 제 2 재료(94)로 제조되며, 상기 제 1 재료(92)로 상기 피스톤 접촉면(72)이 형성되고 상기 제 2 재료(94)로 상기 지지면(74)이 형성되며, 상기 제 1 재료(92)는 상기 제 2 재료(94)가 상기 내부면(76, 78, 80)에 대해 가지는 것보다 더 작은 마찰 계수를 상기 피스톤 외부면(64)에 대해 가지는 것을 특징으로 하는 유압 유닛(14)용 펌프 장치(66).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 댐핑 요소(68)는 상기 펌프 피스톤(22)을 둘레로 둘러싸도록 형성된 링 형태(81)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 유닛(14)용 펌프 장치(66).
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 링 형태(81)는 적어도 하나의 댐핑 링 섹션(98)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 유닛(14)용 펌프 장치(66).
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프 하우징(16) 내에서 상기 펌프 피스톤(22)을 안내하기 위한 가이드 링(58)이 상기 펌프 피스톤(22)과 상기 펌프 하우징(16) 사이에 방사 방향으로 제공되고, 상기 댐핑 요소(68)는 상기 가이드 링(58) 내에서 구현되는 것을 특징으로 하는 유압 유닛(14)용 펌프 장치(66).
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