CN110030182B - 用于输送压力介质回路中的压力介质的活塞泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种活塞泵(110)，所述活塞泵用于输送压力介质回路中、尤其是机动车的可电子防滑调节的制动设备的制动回路中的压力介质。已知的活塞泵设有限定工作腔(120)的泵活塞(112)，所述泵活塞可移动地容纳在泵缸体中，并且能够驱动所述泵活塞在第一换向位置和第二换向位置之间进行来回的往复运动。所述工作腔(120)能够可控地与泵入口(134)或者与泵出口(152)连接。根据本发明设有从所述泵出口(152)到所述工作腔(120)的压力介质连接部(160)，所述压力介质连接部能够取决于所述泵活塞(112)相对于第一换向位置的相对位置受控。利用本发明减小了所述活塞泵(110)的压力脉冲并且减小了运行噪声。

Description

用于输送压力介质回路中的压力介质的活塞泵
技术领域
本发明涉及一种用于输送压力介质回路中的压力介质的活塞泵。所述活塞泵用于输送压力介质回路中的压力介质，所述活塞泵具有限定工作腔的泵活塞，所述泵活塞可移动地容纳在泵缸体中，并且能够驱动所述泵活塞在第一换向位置和第二换向位置之间进行来回的往复运动，其中所述工作腔在所述泵活塞的第一换向位置中具有最大体积，并且在所述泵活塞的第二换向位置中具有最小体积，并且其中所述工作腔能够可控地分别沿相反方向与所述活塞泵的泵入口或者泵出口连接。这种活塞泵例如由文献DE 10 2005 042 196A1已知。
背景技术
这种已知的活塞泵包括一泵活塞，所述泵活塞限定一工作腔并且可移动地容纳在泵缸体中。所述泵活塞由电动驱动的驱动元件驱动以进行来回的往复运动。在所述泵活塞的第一换向位置中工作腔具有最大体积，并且在所述泵活塞的第二换向位置中工作腔具有最小体积。为了输送压力介质，所述工作腔能够与泵入口或者与泵出口连接。所述工作腔与泵入口或者泵出口的相应连接彼此交替地进行并且由弹簧加载的止回阀控制。
在可电子防滑调节的车辆制动设备或者说所谓的ABS、ASR或者ESP制动设备中，安装有这种用于在车轮制动器中产生制动压力的活塞泵。在活塞泵中发生的、在吸入压力介质和排出压力介质之间周期性的交替导致了压力脉冲，该压力脉冲能够传递到连接到所述活塞泵上的功率***并且能够通过机动车的车身传递到车辆内部空间中。于是所述压力脉冲作为干扰的运行噪声可能被车辆乘员听到，尤其是当车辆制动设备在驾驶员助力功能、比如像自动距离调节功能的范畴中激活时。
实验室研究表明，对于压力脉冲以及其它来说，与活塞泵中所谓的零输送行程或者零输送角度是有因果关系的。这些数值表示驱动元件的行程或者旋转角度，其中在活塞泵中在将压力介质从泵活塞排出到泵出口中之前，压力介质被泵活塞压缩到输送压力。泵活塞的或者说活塞泵的压缩阶段由于零输送行程或者零输送角度而在本来的输送开始之前开始。在开始压力介质输送时，由此产生的更高的活塞速度导致了在所述活塞泵的工作腔中的流体柱的更强烈的加速并且造成了更强烈的压力脉冲。当气体在仅仅部分地填充的活塞泵中由压力介质排出时或者当在活塞泵中由于空穴形成蒸汽时，活塞泵的零输送行程或者零输送角度此外也会提高。
发明内容
与此相对地，根据本发明的活塞泵设有从所述泵出口到所述工作腔的压力介质连接部，所述压力介质连接部能够取决于所述泵活塞相对于所述换向位置其中之一的相对位置受控。其具有以下优点：活塞泵的压缩阶段的开始与开始输送在时间上彼此接近。这通过在活塞泵的泵出口与工作腔之间的压力介质连接部实现，在泵活塞的抽吸阶段结束之前不久形成或者说开放所述压力介质连接部。通过该开放的压力介质连接部，迄今在工作腔中存在的低压被升高到输送压力，并且一旦所述泵活塞离开其第一换向位置，所述活塞泵的输送阶段能够以较小的时间延迟或者在理想的方式下无时间延迟地开始。因此，压力介质输送在泵活塞的更低的速度下开始并且在所述活塞泵的工作腔中的流体柱被更小地加速。结果，由此降低了活塞泵的压力脉冲以及必要时降低了可感知干扰的运行噪声。
本发明的其它优点或者有利的改进方案由接下来进行的描述给出。
根据本发明所述压力介质连接部包括通到所述工作腔中的孔口横截面，所述孔口横截面由所述泵活塞或者由紧固在所述泵活塞上的构件控制。所述孔口横截面为圆环形、矩形、三角形、正方形、椭圆形或者梯形。所述压力介质连接部由止回阀控制，所述止回阀沿从所述泵出口到所述工作腔的流动方向是能穿过的并且沿与之相反的、从所述工作腔到所述泵出口的流动方向是锁闭的。所述压力介质连接部包括至少两个具有不同大小的横截面的连接部段，其中具有最小的横截面的连接部段朝向所述工作腔。在所述连接部段之间的过渡部构造为直角的凸肩或者构造为斜面。
根据有利的方式，位于所述活塞泵的泵出口和工作腔之间的压力介质连接部由所述泵活塞或者由固定在所述泵活塞上的构件控制。这能够通过将压力介质连接部的孔口横截面布置在泵缸体的圆周上并且由进行往复运动的泵活塞转运来实现。因此，不需要附加的、用于控制所述活塞泵上的压力介质连接部的装置，并且既不会产生结构空间、结构成本也不会产生用于与活塞运动在时间上同步地控制该压力介质连接部的费用。
通过选择通到工作腔中的孔口横截面的形状能够进一步优化所述活塞泵的运行噪声。这同样适用于在该压力介质连接部的两个连接部段之间设有台阶的设计方案，所述压力介质连接部具有不同大小的横截面。对此，具有最小横截面连接部段朝向所述活塞泵的工作腔。
其它的改进方案能够通过在所述压力介质连接部中布置止回阀实现，所述止回阀避免了压力介质直接从工作腔流出到泵出口，并且仅仅对于从泵出口流动到工作腔的压力介质来说是能穿过的。
附图说明
在以下描述中详细地阐述本发明的实施例，并且在附图中示出本发明的实施例。在附图中：
图1示出了根据本发明的活塞泵的纵剖面图，其中在图1a中示出了处于其第一换向位置中的活塞，而在图1b中示出了处于其第二换向位置中的活塞；
图2示出了根据本发明的活塞泵的第一改进方案，其中一止回阀布置在从活塞泵的泵出口到工作腔的压力介质连接部中；
图3示出了根据本发明的活塞泵的第二改进方案，其中从活塞泵的泵出口到工作腔的压力介质连接部包括具有不同大小的横截面的连接部部段；并且
图4借助总共四张彼此时间同步地绘出的图表图示出了：与传统构造的并且由现有技术已知的活塞泵相比，在根据本发明构造的活塞泵的压缩阶段期间泵活塞的升程、泵内压力、压力梯度以及压力脉冲。所有图表显示出的是泵活塞的升程关于时间的曲线。
具体实施方式
按照图1a和1b所示的、处在两个不同活塞位置中的活塞泵110分别具有一泵活塞112，所述泵活塞能够由实施旋转运动的驱动元件114驱动以进行来回的往复运动。所述泵活塞112为此例如可移动地容纳在柱状的衬套116中并且由所述驱动元件114克服复位弹簧118的力加载。该复位弹簧118布置在所述活塞泵110的工作腔120的内部，并且利用其中一端部支撑在衬套116的底部上以及利用与该端部对置的第二端部支撑在泵活塞112的、限定工作腔120的端面上。所述泵活塞112多部件式地构造并且包括贴靠在驱动元件114上的形式为实心构造的圆柱辊子的第一活塞部件122、接合在所述圆柱辊子的圆周上的套筒状的第二活塞部件124以及钵状地构造的构成所述活塞泵110的入口阀130的阀壳体的第三活塞部件128，所述活塞泵110的、横向于套筒轴线取向的入口开口126通到所述第二活塞部件的空心的内部中。所述第三活塞部件128利用环绕的凸起部132包围一在第二活塞部件124上、在朝向所述第三活塞部件128的一端构造的管接头，所述管接头在其圆周上形成密封轮廓。所述活塞泵110的工作腔120借助该密封轮廓相对于泵入口134密封。所述泵入口134通过入口阀130与工作腔120可控地连接。为此，所述入口阀130包括构造在所述第二活塞部件124的、朝向所述第三活塞部件128的端部上的的入口阀座136、控制该入口阀座136的入口阀体138以及将入口阀体138压靠到入口阀座136上的入口阀弹簧140。入口阀体138和入口阀弹簧140安放在布置在所述第二活塞部件124上的入口阀壳体的内部。所述入口阀壳体设有不可见的开口，在入口阀130打开时，压力介质能够穿过该开口从所述活塞泵110的泵入口134进入到工作腔120中。
此外，所述活塞泵110具有用于控制构造在衬套底部上的出口阀座144的出口阀142。所述出口阀座144同样由弹簧加载的出口阀体146控制。出口阀弹簧148为此支撑在塞子150上，所述塞子通过一凸缘在衬套116上对中。在所述塞子150上构造有横向于所述活塞泵110的纵轴线取向的泵出口152，溢出的压力介质经由该泵出口从出口阀142流出。
所述入口阀130和所述出口阀142控制穿过所述活塞泵110的压力介质穿流，方式是所述活塞泵使其工作腔120交替地与泵入口134或者与泵出口152连接。入口阀130和出口阀142取决于在工作腔120的内部由活塞致动确定的压力比地打开和关闭。如在图1a中所示，该工作腔120具有其最大体积，也就是说，所述泵活塞112位于其根据图1a所示的第一换向位置，在所述工作腔中存在低压，通过所述低压致动入口阀130打开并且致动出口阀142关闭。压力介质这时流入到所述工作腔120中。
首先，该压力介质还流过过滤元件154，在来自压力介质污物可能渗透到所述活塞泵110的内部之前，所述过滤元件过滤该污物。所述过滤元件154紧固在衬套116的敞开的端部上。此外，所述过滤元件154配备有过滤密封部156，所述过滤密封部使泵入口134相对于旋转的驱动元件114所处在的空间密封。
根据图1b，所述泵活塞112由驱动元件114致动，从而所述工作腔120具有其最小体积。所述泵活塞112因此位于其第二换向位置。与此同时，在所述工作腔120的内部产生高压，所述高压沿关闭方向加载所述入口阀130并且沿打开方向加载所述出口阀142。压力介质穿过打开的出口阀142从工作腔120流出到泵出口152。
因为就结构和功能而言所述阐述的活塞泵与现有技术相当，所以对于接下来的实施方式省略了关于这一部分的描述。
根据本发明，在所述泵出口152和所述工作腔120之间存在压力介质连接部160，所述压力介质连接部能够取决于泵活塞112相对于第一换向点的相对位置受控。该压力介质连接部160包括一连接通道162，所述连接通道优选构造在容纳所述活塞泵110的泵壳体中并且所述连接通道通入到所述活塞泵110的工作腔120中。所配属的通入部164构造在所述活塞泵110的衬套116的圆周上。该通入部由此能够由往复运动的泵活塞112控制并且定位在所述衬套116上，从而当所述泵活塞112接近其第一换向位置或者处于其第一换向位置时，孔口横截面才被打开。在所述泵活塞112的该位置中，所述活塞泵110的工作腔120具有其最大体积。基于所存在的、与泵出口152的压力介质连接部，改变所述工作腔120中的压力比。替代于先前由于活塞运动方向所产生的低压，当前存在在泵出口152处产生的高压。这种压力变化在相对较小的时间段内发生，并且首先在出口阀142仍然关闭的时刻发生，所述活塞泵110于是不输送压力介质。紧接在所述泵活塞112的接下来的运动方向改变之后，通过打开出口阀142由此开始输送压力介质。根据本发明的活塞泵110的压缩阶段和输送开始在时间上彼此接近或者在理想的方式下在相同时刻开始。这造成了，所述泵活塞112的空载行程、也就是为了压缩压力介质所需的活塞升程减小到输送压力水平。
如上所述，在所描述的实施例中，所述压力介质连接部160通过所述泵活塞112或者通过布置在所述泵活塞112上的入口阀壳体(活塞部件128)来控制，这是一种特别成本低廉并且节省结构空间的技术方案，因此不必设置单独的控制机构。尽管如此，该技术方案并非用于控制该压力介质连接部160的唯一可能性。原则上例如借助于可电动地触发的阀、比如像电磁阀进行控制也是可以考虑的。
另一种用于优化根据本发明的技术方案的所阐述的效果的可能性在于对结构、尺寸和/或通到工作腔120中的通入部164的横截面的取向的选择。该孔口横截面例如可以替代于孔的圆环形状而具有矩形的、正方形的、三角形的、椭圆形的或者梯形的形状。通过在平面中对准所述孔口横截面，在通过泵活塞112控制所述孔口横截面时，能够使从关闭状态到打开状态的过渡均匀并且适配于相应的应用情况。
可以考虑的是，所述压力介质连接部160也能够附加地配设有止回阀200或者说利用止回阀200进行控制，正如在图2中示意性地示出的那样。该止回阀200布置或者说构造成，阻止沿从工作腔120到泵出口152方向的压力介质流动并且仅仅允许沿从泵出口152到工作腔120方向的压力介质流动。例如能够以这种方式改善活塞泵110的效率，即在所述活塞泵110的压缩阶段期间避免从工作腔120到泵出口152的直接的压力介质流出或者在工作腔120和泵出口152之间的液压的短路，尽管从工作腔120朝向泵出口152可能存在压力降低。
在图1a和1b中，所述压力介质连接部160在衬套116的区域中例如是柱状的、具有连续恒定的孔直径的孔。但是在上下文中同样可以考虑如在图3中示意性地示出那样的、分级地构造的压力介质连接部160，也就是说压力介质连接部160由至少两个具有不同大小的横截面的连接部段300、310构成。在这种情况下，带有最小横截面的连接部段300布置在所述压力介质连接部160的朝向活塞泵110的工作腔120的端部上并且因此确定了通到工作腔120中的孔口横截面的大小。从一连接部段300到另一连接部段310的过渡部320构造为直角的台阶或者能够在流体技术上有利地构造为带有或者不带倒圆的过渡半径的斜面(列举并未穷尽)。
图4a至4d根据彼此时间同步地绘制的特性曲线显示了所阐述的发明的工作原理。
在图4a中的特性曲线410示出了从驱动元件114传递到泵活塞112的升程。该升程从时刻t1起连续地增大。因此，在时刻t1开始所述活塞泵110的压缩阶段，也就是说，所述泵活塞112开始从其第一换向点朝向其第二换向点运动并且因此逐渐地减小了工作腔120的体积(工作升程)。
在图4b中相对于图4a在时间上同步地示出了在工作腔的内部的压力水平的曲线。虚线412在此显示了传统的活塞泵的曲线并且实线414给出了根据本发明的活塞泵的曲线。由图4b能够看出，对于根据本发明的活塞泵来说在时刻t1时直接开始压力提升，而对于传统的活塞泵来说该压力提升与此相对地在时间上延迟地进行。
图4c与此相对地给出了传统的活塞泵(虚线)的压力梯度曲线416与根据本发明的活塞泵(实线)的压力梯度曲线418的比较。所述压力梯度表示相应的活塞泵110的工作腔120的内部的压力水平变化的速度。对于按照本发明的活塞泵110来说，工作腔120中的压力从时刻t1起已经缓慢升高并且在时刻t2时达到其最大的变化速度，而对于传统的活塞泵来说，压力水平在时刻t1时暂时不变并且最大的变化速度在相对于时刻t2更晚的时刻t3时出现。后者明显高于本发明主题的情况。该图4c于是显示出了，相比于传统的活塞泵，在本发明主题的情况下压力形成得更早并且发展得更均匀。
最后在图4d中显示出了根据本发明的活塞泵(实线)的压力脉冲420与传统的活塞泵(虚线)的压力脉冲422的对比。由于活塞泵的周期性的工作方式，压力脉冲是不可避免的，因此能够从该特性曲线420、422中看出，相比于已知的活塞泵，本发明主题的压力脉冲具有更平坦的曲线并且具有更低的最大值。这显示出了所阐述的措施减小压力脉冲的效果。在活塞泵中不可避免的压力脉冲在本发明主题的情况下强度更低并且可感知干扰的噪音更小。
当然也可以考虑相对于本发明所描述的实施例的其它变型和补充，而不会偏离本发明的基本思路。

Claims (7)

1.一种活塞泵，所述活塞泵用于输送压力介质回路中的压力介质，
所述活塞泵具有限定工作腔(120)的泵活塞(112)，所述泵活塞可移动地容纳在泵缸体中，并且能够驱动所述泵活塞在第一换向位置和第二换向位置之间进行来回的往复运动，
其中所述工作腔(120)在所述泵活塞(112)的第一换向位置中具有最大体积，并且在所述泵活塞(112)的第二换向位置中具有最小体积，并且
其中所述工作腔(120)能够可控地分别沿相反方向与所述活塞泵(110)的泵入口(134)或者泵出口(152)连接，其特征在于，
设有从所述泵出口(152)到所述工作腔(120)的压力介质连接部(160)，所述压力介质连接部能够取决于所述泵活塞(112)相对于所述换向位置其中之一的相对位置受控。
2.按照权利要求1所述的活塞泵，其特征在于，
所述压力介质连接部(160)包括通到所述工作腔(120)中的孔口横截面，所述孔口横截面由所述泵活塞(112)或者由紧固在所述泵活塞上的构件控制。
3.按照权利要求2所述的活塞泵，其特征在于，
所述孔口横截面为圆环形、矩形、三角形、正方形、椭圆形或者梯形。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的活塞泵，其特征在于，所述压力介质连接部(160)由止回阀(200)控制，所述止回阀沿从所述泵出口(152)到所述工作腔(120)的流动方向是能穿过的并且沿与之相反的、从所述工作腔(120)到所述泵出口(152)的流动方向是锁闭的。
5.按照权利要求1至3中任一项所述的活塞泵，其特征在于，所述压力介质连接部(160)包括至少两个具有不同大小的横截面的连接部段(300、310)，其中具有最小的横截面的连接部段(300)朝向所述工作腔(120)。
6.按照权利要求5所述的活塞泵，其特征在于，
在所述连接部段(300、310)之间的过渡部(320)构造为直角的凸肩或者构造为斜面。
7.按照权利要求1所述的活塞泵，其特征在于，所述活塞泵用于输送机动车的可电子防滑调节的制动设备的制动回路中的压力介质。
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