JP2005344725A - 球状のピストンを備えたピストンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ピストン磨耗が最小化されているピストンポンプを提供する。
【解決手段】液圧流体を搬送するためのピストンポンプにおいて、当該ピストンポンプが、シリンダエレメント２ａと、該シリンダエレメント２ａ内で往復運動可能なピストンエレメント４と、該ピストンエレメント４をその初期位置に戻すために戻しエレメント８と、流入弁１０と、流出弁１１とを有しており、流入弁１０と流出弁１１との間にピストン室１２が配置されており、ピストンエレメント４が球５を有しているようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に車両のための制動装置において使用される、液圧流体を搬送するためのピストンポンプに関する。

液圧流体を搬送するためのピストンポンプは、公知先行技術に基づき種々異なる構成で公知である。この場合、公知のピストンポンプは、一般的に、円筒形のピストンを有しており、このピストンは、このピストン自身にまたはシリンダに配置されたシールエレメントを備えている。車両のための制動装置においては、２つのポンプエレメントが組み込まれており、両ポンプエレメントが互いに１８０°反対の側に位置する箇所に配置されているラジアルピストンポンプが、頻繁に使用される。この場合、第１のポンプエレメントのピストンが吐出段階にあるならば、第２のポンプエレメントのピストンは、液圧流体を吸い込むであろう。この場合、運転中、偏心器とこの偏心器に接触しているピストン面との間には、摩擦磨耗が生じる。さらに、運転中、円筒形のピストンとシリンダ孔もしくはこのシリンダ孔内に配置されたガイドリングとの間における磨耗も生じる。したがって、公知のピストンポンプは特にピストンに、好ましくない磨耗を有しており、この磨耗によってポンプの寿命が短縮されてしまう。

本発明の課題は、従来形式のピストンポンプを改良して、ピストン磨耗が最小化されているピストンポンプを提供することである。

この課題を解決するために本発明の構成では、当該ピストンポンプが、シリンダエレメントと、該シリンダエレメント内で往復運動可能なピストンエレメントと、該ピストンエレメントをその初期位置に戻すために戻しエレメントと、流入弁と、流出弁とを有しており、流入弁と流出弁との間にピストン室が配置されており、ピストンエレメントが球を有しているようにした。

請求項１の特徴部に記載したように構成された本発明によるピストンポンプは、従来のものに比べて、ピストン磨耗が最小化されているという利点を有している。この場合、本発明によるピストンポンプは、さらになお、構成サイズが減少されていてかつ製作費が低減されている。これらの利点は本発明によれば、本発明によるピストンポンプがピストンエレメントを有しており、このピストンエレメントが球を有していることによって達成される。この場合、球をピストンエレメントとして使用することによって、偏心器と球との間並びに球とシリンダ壁との間にそれぞれ転がり摩擦が得られることを保証することができる。このことによって、球もしくは偏心器およびシリンダ孔における磨耗は、公知先行技術に比べて、有意に減少され得る。なぜならば、転がり摩擦は滑り摩擦よりも著しく小さいからである。

従属請求項は、本発明の有利な構成を対象としている。

有利には、球のための戻しエレメントと球との間にシールエレメントが配置されている。このシールエレメントは、当該ピストンポンプのピストン室と偏心室との間のシールを提供する。さらに有利には、シールエレメントは、少なくとも部分的に球ピストンを収容するために、部分球状の切欠きを有している。この場合、シールエレメントは、球状のピストンと一緒に運動させられる。

偏心室からの空気の吸込みを防止するために、シールエレメントには有利には掻取りリングが配置されている。この掻取りリングは、特別に有利には、シールエレメントの、球に面した端部に配置されている。

さらに有利には、シールエレメントと球との間の摩擦値は、球と駆動する構成部材、例えば偏心器との間の摩擦値よりも小さい。このことによって、駆動される構成部材によって運動させられる球状のピストンが、運動動作中シールエレメント上を転動し、これにより、シールエレメントと球との間に転がり摩擦が得られることが保証される。前記駆動する構成部材は、有利には、外輪を備えた偏心軸受リングまたは偏心器であり、前記外輪は転動体に支承されている。このことによって、偏心軸受リングの使用時には、球状のピストンと偏心軸受リングの外輪との間にも転がり摩擦を実現することができる。

特別に安価に製作可能にするために、シールエレメントは有利にはプラスチック、特にＰＴＦＥから製作されている。

シールエレメントが、ピストン室と偏心室との間の特別に良好なシールを提供できるようにするために、ピストンエレメントのための戻しエレメントは、有利には、半径方向の力をシールエレメントに加える。半径方向の力を加える特別に簡単な構成は、戻しエレメントとシールエレメントとの間に有利には戻しエレメントのための収容構成部材が配置されており、しかも、収容構成部材が凹部を有しており、この凹部が、シリンダ孔に向かって傾斜させられた壁を備えていることによって達成され得る。この場合、戻しエレメントの一方の端部は、少なくとも部分的に収容構成部材内に収容されており、戻しエレメントによって加えられた戻し力は、前記傾斜させられた壁を介して、半径方向力をシールエレメントに加える。特別に有利には、収容構成部材は、先細りしている、特に円錐形の壁面と、環状の縁部とを備えて、ほぼポット状に形成されている。収容構成部材は、例えば深絞り構成部材として製作され得る。

さらに有利には、流入弁における液圧流体の流入方向は、流出弁における流出方向に対して平行ではない。換言すれば、流入弁における開口は、流出弁における開口に対して平行には位置していない。しかもこの構成によって、当該ピストンポンプの特別にコンパクトな構造が可能になる。なぜならば、短縮された軸方向の構造形式が達成され得るからである。この場合、特別に有利には、流入弁における流入方向は、流出弁における流出方向に対して約９０°の角度を成して配置されている。

本発明の別の有利な構成によれば、当該ピストンポンプのシリンダ孔内に、有利にはスリーブが配置されている。このことによって、球ピストンとスリーブとの間の摩擦抵抗がさらに減少され得る。

本発明によるピストンポンプは、特別に有利には、車両のための制動装置において使用される。しかも特別に有利には、前記制動装置は、例えばＥＳＢ、ＡＳＲ、ＥＨＢ等々のような電気式の制御および調整装置も備えている。

以下に、添付の図面に関して本発明の実施例を説明する。

以下に、図１に関して、本発明の１実施例によるピストンポンプ１を説明する。

図１に示してあるように、ピストンポンプ１はケーシング２を有しており、このケーシング２内には、ピストンエレメント４を収容するためのシリンダ孔２ａが配置されている。ピストンエレメント４は球５とシールエレメント６と収容構成部材７とを有している。この収容構成部材７はピストンエレメントの戻しばね８を収容している（図１参照）。ピストンエレメント４は偏心器３によって駆動される。偏心器３は、この実施例では、外輪３ａと転動体３ｂと内輪３ｃとを備えた偏心軸受として形成されている。このことによって、球５と偏心器３との間に転がり摩擦が実現されている。

さらに図１からわかるように、シールエレメント６は、部分球状の切欠き６ａを有しており、この切欠き６ａは球５の一部を収容している。さらに、シールエレメント６はその外周部に、凹状に周囲に延びている切欠き６ｂを有していて、球５とは逆の側の端部に、ポット状の切欠き６ｃを有している。この場合、シールエレメント６はプラスチック、特にＰＴＦＥから製作されている。偏心室からの空気の吸込みを回避するために、さらに、掻取りリング９がシールエレメント６に固定されている。

ピストンエレメント４の球５は、例えば、単純な鋼球であってよい。

収容構成部材７は、図１に示してあるように、シールエレメント６の切欠き６ｃ内に配置されている。収容構成部材７は縁部７ａと先細りしている領域７ｂと底部領域７ｃとを有している。この場合、戻しエレメント８は収容構成部材７の底部領域７ｃに支えられている。したがって、切欠き６ｃの先細りしている壁に接触している、先細りしている領域７ｂを介して、半径方向の力がシールエレメント６に加えられ得る。これにより、シールエレメント６は、シリンダ孔２ａに対する改善されたシール作用を有することができる。

さらに図１からわかるように、戻しエレメント８は、ピストンエレメント４とは逆の側の端部で、弁ケージ１６に支えられている。この弁ケージ１６は２つの弁座、つまり、流入弁１０のための第１の弁座１０ａと、流出弁１１のための第２の弁座１１ａとを有している。流入弁１０と流出弁１１との間にはピストン室１２が形成されており、このピストン室１２は孔１７を介してピストンエレメント４、より正確には、ピストンエレメントの収容構成部材７に接続している。流入弁１０は戻しばね１４によって、その閉鎖された位置に戻され、流出弁１１は戻しばね１５によってばね弾性的に予負荷される。

図１に示してあるように、シリンダ孔２ａは段部２ｂを有しており、この段部２ｂには弁ケージ１６が配置されている。シリンダ孔２ａの外向きの端部は、流出弁１１の戻しばね１５が支えられている閉鎖エレメント１８によって閉鎖される。この場合、閉鎖エレメント１８と弁ケージ１６との間に形成された通路２１を介して、加圧下にある流体が圧力管路２０に供給される。図１には、液圧流体のための供給孔を符号１９で示してある。

さらに図１からわかるように、流入弁１０における液圧液体の流入方向Ｅは、流出弁１１における流出方向Ａに対して平行ではない。より正確には、流出方向Ａは図示のポンプエレメントの軸方向軸線Ｘ−Ｘに対して平行であり、流入方向Ｅは軸方向軸線Ｘ−Ｘに対して垂直である。この構成によって、ピストンポンプの特別にコンパクトな構造が達成され得る。なぜならば、特に、軸方向軸線Ｘ−Ｘの方向における長さが、有意に減少され得るからである。ここで述べておきたいのは、図１に示した配置形式が、図１に示した球状のピストンを備えたピストンポンプにしか適用され得ないわけではないことである。流入弁と流出弁との平行ではない配置形式は、別のピストンポンプ、例えば円筒状のピストンを備えたピストンポンプの場合にも使用され得る。

以下に、本発明によるピストンポンプ１の機能を説明する。図１には、偏心器３の、その上死点の少し後の位置を示してある。偏心器３がその回転軸線Ｍを中心として矢印Ｒ方向にさらに回転させられる場合、ピストンポンプ１の吸込行程が始まる。この場合、ピストン室１２内に負圧が形成され、これにより、流入弁１０の球が戻しばね１４のばね力に抗して、流入方向Ｅの方向に弁座１０ａから離反運動させられる。このことによって、液圧流体が供給管路１９から吸い込まれ得る。

偏心器３がその下死点を越えた後、圧力形成段階が始まる。この場合、ピストン室１２内に圧力が形成される。なぜならば、ピストンエレメント４は図１で見て左方へ運動させられるからである。このことによって流入弁１０が閉鎖され、圧力室１２ａ内に圧力が、ピストン室１２からの流出弁１１に作用する圧力が戻しばね１５のばね力よりも大きくなるまで形成される。圧力室１２内の圧力が戻しばね１５の戻し力よりも大きい場合、流出弁１１は開放する。これにより、加圧下にある液圧流体が、通路２１を介して圧力管路２０内に放出され得る。偏心器３が再び上死点を越えた場合、再び吸込行程が新たに始まり、流出弁が閉鎖され、かつ流入弁１０が開放される。

ピストンエレメント４が球５を有しているので、運転中、偏心器３と球５との間並びに球５とシールエレメント６との間には、それぞれ僅かな摩擦しか生じない。より正確には、シールエレメント６と球５との間には滑り摩擦が生じる。なぜならば、偏心器の外輪３ａと球との間の摩擦値は、球とシールエレメント６との間の摩擦値よりも大きいからである。したがって球は、運転中、ポンプエレメントが圧力を形成する場合に回転させられ、かつポンプエレメントの吸込段階においても回転させられる。球５とシリンダ孔２ａとの間にも、運転中、僅かな摩擦しか生じない。このことから、ピストンエレメント４におけるピストンポンプ１の摩擦抵抗は、最小化されている。なぜならば、特に球５と偏心器３との間に転がり摩擦が得られるからである。このことによって、運転中の磨耗は、従来式の円筒形のピストンに比べて、ピストンもしくは偏心器において著しく減少され得る。本実施例では偏心器３の外輪ａも転動体３ｂにおいて転動させられるので、図１に示したピストンポンプでは、特別に小さい摩擦抵抗が得られる。

したがって本発明によれば、一方では、ピストンエレメント４における磨耗を有意に減少させることができ、さらに、半径方向力をシールエレメント６に戻しエレメント８によって加えることによって、運転中の漏れの減少を得ることができる。したがって本発明によれば、戻しエレメント８の軸方向の力は、一方では、ピストンエレメント４を戻すために使用され、他方では、シールエレメント６に対する半径方向の力を調達するために使用される。この場合、前記半径方向の力は、先細りしている領域７ｂもしくは切欠き６ｃの傾斜量が選択されることによって、所定の範囲内で調節され得る。

本発明の実施例によるピストンポンプの概略的な断面図である。

符号の説明

１ ピストンポンプ、 ２ ケーシング、 ２ａ シリンダ孔、 ２ｂ 段部、 ３ 偏心器、 ３ａ 外輪、 ３ｂ 転動体、 ３ｃ 内輪、 ４ ピストンエレメント、 ５ 球、 ６ シールエレメント、 ６ａ 切欠き、 ６ｂ 切欠き、 ６ｃ 切欠き、 ７ 収容構成部材、 ７ａ 縁部、 ７ｂ 先細りしている領域、 ７ｃ 底部領域、 ８ 戻しばね（戻しエレメント）、 ９ 掻取りリング、 １０ 流入弁、 １０ａ 弁座、 １１ 流出弁、 １１ａ 弁座、 １２ ピストン室、 １２ａ 圧力室、 １４ 戻しばね、 １５ 戻しばね、 １６ 弁ケージ、 １７ 孔、 １８ 閉鎖エレメント、 １９ 供給孔、 ２０ 圧力管路、 ２１ 通路、 Ａ 流出方向、 Ｅ 流入方向、 Ｍ 回転軸線

Claims (14)

1. 液圧流体を搬送するためのピストンポンプにおいて、当該ピストンポンプが、シリンダエレメント（２ａ）と、該シリンダエレメント（２ａ）内で往復運動可能なピストンエレメント（４）と、該ピストンエレメント（４）をその初期位置に戻すために戻しエレメント（８）と、流入弁（１０）と、流出弁（１１）とを有しており、流入弁（１０）と流出弁（１１）との間にピストン室（１２）が配置されており、ピストンエレメント（４）が球（５）を有していることを特徴とする、液圧流体を搬送するためのピストンポンプ。
2. 戻しエレメント（８）と球（５）との間にシールエレメント（６）が配置されている、請求項１記載のピストンポンプ。
3. シールエレメント（６）が、球（５）を少なくとも部分的に収容するために、部分球状の切欠き（６ａ）を有している、請求項２記載のピストンポンプ。
4. シールエレメント（６）に掻取りリング（９）が配置されている、請求項２または３記載のピストンポンプ。
5. シールエレメント（６）と球（５）との間の摩擦値が、球（５）と駆動する構成部材（３）との間の摩擦値よりも小さい、請求項２から４までのいずれか１項記載のピストンポンプ。
6. 前記駆動する構成部材（３）が、転動体（３ｂ）に支承された外輪（３ａ）を備えた偏心軸受リングまたは偏心器である、請求項５記載のピストンポンプ。
7. シールエレメント（６）がプラスチック、特にＰＴＦＥから製作されている、請求項２から６までのいずれか１項記載のピストンポンプ。
8. 戻しエレメント（８）が、ピストンエレメント（４）を戻すための軸方向（Ｘ−Ｘ）における力と、半径方向の力とを、シールエレメント（６）に加えるようになっている、請求項１から７までのいずれか１項記載のピストンポンプ。
9. 戻しエレメント（８）とシールエレメント（６）との間に、戻しエレメント（８ｓ）のための収容構成部材（７）が配置されており、該収容構成部材（７）が切欠きを有しており、該切欠きが、当該ピストンポンプの軸方向（Ｘ−Ｘ）に向かって傾斜させられた壁を備えている、請求項８記載のピストンポンプ。
10. 収容構成部材（７）が、先細りしている壁面（７ｂ）と、環状の縁部（７ａ）とを備えて、ほぼポット状に形成されている、請求項９記載のピストンポンプ。
11. 流入弁（１０）における液圧流体の流入方向（Ｅ）が、流出弁（１１）における流出方向（Ａ）に対して平行ではない、請求項１から１０までのいずれか１項記載のピストンポンプ。
12. 流入弁（１０）における流入方向（Ｅ）が、流出弁（１１）における流出方向（Ａ）に対して約９０°の角度を成して配置されている、請求項１１記載のピストンポンプ。
13. シリンダエレメント（２ａ）内にスリーブが配置されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のピストンポンプ。
14. 請求項１から１３までのいずれか１項記載のピストンポンプを有している、車両のための制動装置。

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