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