KR20000068657A - 피스톤 펌프 - Google Patents

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클라우스 포스, 게오르그 뮐러
로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 예를 들어 슬립 제어 유압식 차량 브레이크 장치에서 사용되는 피스톤 펌프(10)에 관한 것이다. 본 발명은 피스톤 펌프(10)를 저렴하게 제조할 수 있도록, 베이스(18)와 일체인 부시(16)가, 냉간 단조 부품으로서 형성해야 하는 언더컷이 없는, 피스톤 펌프(10)의 배출 밸브(60)를 위한 밸브 시트(22)를 갖는 것을 제안한다. 또한, 폐쇄 부품(66) 및 부시(16)에서의 정지부에 대해서 밀봉이 형성되므로 조립체가 간단해진다. 가압된 유체는 폐쇄 부품에 형성된 유동 통로(70)를 통해서 펌프를 벗어난다.

Description

피스톤 펌프{Piston Pump}
상기와 같은 피스톤 펌프는 DE 41 07 979 A1에 공지되어 있다. 공지된 피스톤 펌프는 전후로 진행하는 스트로크 운동에 대해 회전 가능한 캠을 통하여 구동할 수 있는 피스톤을 갖는다. 피스톤은 축방향으로 움직일 수 있도록 부시 내에 안내되며, 이 부시는 펌프 하우징의 실린더 보어 내에 삽입된다. 공지된 피스톤 펌프의 부시는 기하학적으로 복잡한 형상이며 단층을 이룬 언더컷을 갖는 내부 구멍과, 실린더 보어 내에서 외부면과 결합하기 위한 암나사와, 공구 삽입용 길이 방향 구멍 및 유입용 가로 구멍을 구비한 제조상 고가의 회전 부품이다.
본 발명은 독립항의 종류에 따른 피스톤 펌프에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 피스톤 펌프의 단면도.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 단면도.
독립항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 피스톤 펌프는 변형 과정, 주로 냉간 변형, 예를 들어 냉간 단조를 통하여 제조된 부시를 갖는다. 본 발명은 하나 또는 적은 수의 작업 단계로 부시를 신속하고 정확하게 제조할 수 있다는 장점이 있다. 추가적인 장점은 펌프 하우징의 실린더 보어 내에 부시를 간단히 삽입할 수 있다는 것이다.
종속항은 독립항에 기재된 발명의 개선과 다른 구성을 요지로 한다.
압축 끼워 맞춤은 부시와 실린더 보어 사이에서 밀봉 작용을 하며, 이를 통하여 밀봉링과 같은 분리된 밀봉 수단을 필요로 하지 않는다.
청구항 제 4 항에 따라서, 본 발명에 따른 피스톤 펌프의 부시는 이 부시와 일체인 베이스를 가지며, 이것은 변형에 대하여, 특히 부시를 펌프 하우징 내에 삽입할 때나 폐쇄 부품을 압착할 때에 부시의 견고성을 향상시키는 큰 안정성을 제공한다.
특히, 청구항 제 5 항에 따른 부시의 베이스에는 피스톤 펌프의 유입 밸브나 배출 밸브를 위한 관통 보어와 이 관통 보어의 하부상에 밸브 시트가 제공된다. 이러한 형태에 있어서 관통 보어와 밸브 시트는 부시의 제조 공정 중에 변형을 통하여 제조되는 것이 바람직하다. 본 발명의 이러한 개선에 따른 다른 장점은 분리된 밸브 시트 지지 부품과 축방향으로 짧게 구성된 복잡한 피스톤 펌프를 단순화시킬 수 있다는 것이다.
청구항 제 6 항에 따른 피스톤 펌프에 있어서, 폐쇄 부품은 실린더 보어를 배출실의 한쪽에서 기밀하게 밀봉하며, 예를 들면 부시의 삽입을 통하여 폐쇄 부품 내에서 부시와 견고하게 결합하며, 펌프 하우징 내에서 코킹을 통하여 기밀하게 고정된다. 부시와 마찬가지로, 폐쇄 부품은 변형 부품으로서 쉽고 신속하게 제조할 수 있다. 하우징 내의 폐쇄 부품의 코킹은 펌프 하우징의 실린더 보어 내에서 고정된 폐쇄 부품에 대하여 부시의 컴파운드를 반경 방향으로 고르게 형성할 수 있다. 이로 인하여 폐쇄 부품과 부시 사이에서 이들 부품들의 압착 끼워 맞춤을 통한 밀봉에 기초하여 밀봉 링에 관련된 비용을 감소시킬 수 있다는 장점을 갖는다.
청구항 제 9 항에 따라서, 특히, 펌프 출구로서의 관류 통로는 내부에서 외부를 향해 뻗은 슬롯으로 형성되며, 이 슬롯은 상호 마주하는 폐쇄 부품과 부시의 평면들이 절삭되어 형성된다. 이로써 부시 및 폐쇄 부품을 향하여 개방된 슬롯이 폐쇄 부품 및 부시 내에서 폐쇄 부품 및 부시의 제조 공정시 변형을 통하여 제조될 수 있는 장점을 가지며, 이 슬롯은 폐쇄 부품이 부시에 압착될 때 부시로부터/부시의 베이스로부터 또는 폐쇄 부품으로부터 관류 통로까지 뻗어 있다.
피스톤 펌프는 특히, 차량의 브레이크 장치 내의 펌프로서 제공되며 차륜 브레이크 실린더 내의 압력을 제어하기 위해 사용된다. 브레이크 장치에 관한 기술에 따르면 상기와 같은 브레이크 장치용으로 ABS, ASR, FDR, EHB가 사용된다. 브레이크 장치에서 펌프는, 예를 들어 하나의 차륜 브레이크 실린더나 복수의 차륜 브레이크 실린더로부터 메인 브레이크 실린더(ABS)에 브레이크 유액을 귀환시키기 위하여 및/또는 저장 탱크로부터 하나의 차륜 브레이크 실린더나 복수의 차륜 브레이크 실린더(ASR, FDR, EHB)에 브레이크 유액을 공급하기 위하여 사용한다. 펌프는, 예를 들어 차륜 슬립 제어(ABS, ASR)를 구비한 브레이크 장치와, 운전 보조 장비로서 사용된 브레이크 장치(FDR)와, 전기 유압식 브레이크 장치(EHB)에 필요하다. 차륜 슬립 제어(ABS, ASR)를 통하여, 예를 들어 브레이크 페달에 강한 압력을 가하는 제동과정(ASB) 동안에 및/또는 가스 페달 상에 강한 압력을 가하는 차량의 구동 차륜의 완전 회전 동안에 차륜들의 정지를 방지할 수 있다. 운전 보조 장비로서 사용된 브레이크 장치에 있어서, 하나 이상의 차륜 브레이크 실린더 내의 제동 압력은 브레이크 페달 및 가스 페달의 작동과 독립적으로 이루어진다. 또한 펌프는 전기 유압식 브레이크 장치(EHB)에서 사용될 수 있으며, 여기서 전기 브레이크 페달 센서가 브레이크 페달의 구동을 검측할 때 펌프는 브레이크 유액을 차륜 브레이크 실린더로 공급하거나 브레이크 장치의 저장 탱크를 충진시키기 위하여 사용된다.
이하에서 도면에 도시한 실시예에 따라서 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.
도면에서 전체적으로 도면 부호 10으로 표시한 본 발명에 따른 피스톤 펌프는 펌프 하우징(12)을 형성하는 유압 블록 내에 수용된다. 유압 블록에는 또한 도시하지 않은 자기 밸브, 유압 저장소, 유압식 슬립 제어 차량 브레이크 장치의 댐퍼와 같은 구조물이 수용되어, 상호 유압식으로 작용하며 피스톤 펌프(10)와 교차한다.
피스톤 펌프(10)는 펌프 하우징(12) 내에서 연속적으로 단계를 이룬 내부 공동(14)에 설치된다. 펌프 하우징(12) 내에 제공된 내부 공동은 주로 재료 절삭 공정, 예를 들어 보링을 통하여 형성된다. 피스톤 펌프(10)는 내부 공동(14)에 설치된 부시(16)를 가지며, 이 부시는 압착 끼워 맞춤을 통하여 펌프 하우징(12) 내에서 부시(16)의 외주와 내부 공동(14)의 내주 사이에 밀봉된다. 부시(16)는 냉간 단조 부품이며, 중공 실린더형으로 형성되고, 변형을 통하여 용이한 제조가 가능하도록 어떠한 언더컷도 형성하지 않는다. 도시한 실시예에서 부시(16)는 냉간 단조 부품이다. 부시(16)는 베이스(18)와 일체로 제공되며, 이 베이스는 외부로 뻗은 포트를 향하여 원추형 밸브 시트(22)가 형성된 관통 보어(20)를 갖는다.
부시(16) 내에는 핀 모양의 실린더형 피스톤(24)이 수용된다. 피스톤(24)은 축방향으로 움직일 수 있도록 안내된다. 피스톤(24)은 부시(16) 내에 제공된 제 1 단부(24a)와 부시(16)로부터 뻗어나온 제 2 단부(24b)를 갖는다. 축방향으로 안내하기 위하여 본 발명에 따른 피스톤 펌프(10)는 부시(16)로부터 돌출된 피스톤(24)의 단부(24b) 상에 밀봉 및 안내 스프링 패키지(26)를 가지며, 이 패키지는 내부 공동(14) 내에 설치된다. 부시(16) 내에 존재하는 피스톤(24)의 다른 단부(24a) 상에는 추가의 밀봉 및 안내 스프링 패키지(28)가 제공된다. 밀봉 및 안내 스프링 패키지(26)는 부시(16) 내에서 제 1 단부(24a)를 안내하며, 밀봉 및 안내 스프링 패키지(28)는 펌프 하우징(12)내에서 직접 제 2 단부(24b)를 안내한다.
부시(16)의 베이스(18)를 향한 피스톤(24)의 한쪽에는 축방향 포켓 구멍(30)이 피스톤(24) 내에 절삭되어 있으며, 이 포켓 구멍의 하부에는 원추형 밸브 시트(32)가 형성된다. 피스톤(24) 내에서 십자로로 절삭된 두 개의 가로 구멍(34)들은 포켓 구멍(30)의 기저부에서 포켓 구멍과 교차한다.
본 발명에 따른 피스톤 펌프(10)에서의 유동은, 내부 공동(14)으로 이어진 펌프 하우징(12)의 반경방향 제 1 통로(36)를 통하여, 내부 공동(14)내에서 요구되는 유체를 통하여, 그리고 내부 공동(14)내에서 부시(16)에 연장된 중공 실린더형 필터 스크린(38)을 통하여 실시되며, 부시(16)의 개방면으로부터 부시(16)와 피스톤(24) 사이에 위치한 케이싱 공간(39)을 향하여 계속된다. 밀봉 및 안내스프링패키지(26, 28)들은 케이싱 공간(39)을 축방향으로 제한한다. 또한 유동은 부시(16)의 전면 자유 단부(40) 주위에서 실시되며 이 전면 자유 단부 내에서 축방향으로 이어진다. 이 때문에 가로 구멍의 설치는 부시(16) 내에서 유동 입구를 감소시킨다. 요구되는 유체는 부시(16)와 피스톤(24) 사이의 케이싱 공간(39)으로부터 가로구멍(34)을 통하여 피스톤(24)의 축방향 포켓구멍(30)으로 흐른다.
부시(16)의 베이스(18)를 향하는 피스톤(24)의 단부(24a) 상에는 복귀 밸브가 유입 밸브(42)로서 형성된다: 유입 밸브(42)는 사발 모양의 밸브 하우징(44)을 가지며, 이 밸브 하우징에는 시트-딥 드로잉으로서 하나 이상의 배출구(46)가 형성된다. 밸브 하우징(44)상에는 밸브 폐쇄 스프링(48)으로서의 나선형 스프링이 지지되며, 여기서 볼 밸브(50)가 피스톤(24)에 형성된 밸브 시트(32)에 대항하여 압축한다.
밸브 폐쇄 스프링(48)보다 현저히 강하게 형성된 피스톤 리셋 스프링(52)이 부시(16)의 베이스(18) 상에서 내부로 지지되며, 밸브 하우징(44)과 일체인 반경 방향 플랜지(54)에 대항하여 압축하며, 이러한 방식을 통하여 밸브 하우징(44)은 피스톤(24) 상에 유지되며 또한 회전 가능한 캠(56)의 원주 평면상에 대하여 장치 내의 피스톤(24)을 압축하며, 여기서 캠은 유입 밸브(42)에서 이격된 피스톤(24)의 단부(24b)의 정면쪽 위에 위치되며 공지된 방법으로서 전후로 진행하는 스트로크 운동을 위한 피스톤(24)의 구동에 사용된다. 부시(16) 내에 제공된 피스톤(24)의 단부상의 밀봉 및 안내 스프링 패키지(28)는 피스톤(24)의 링 스텝(58)과 밸브 하우징(44)의 반경 방향 플랜지(54) 사이에서 축방향으로 유지된다.
배출 밸브(60)에서, 본 발명에 따른 피스톤 펌프(10)는 볼 밸브(62)를 구비한 복귀 밸브를 가지며, 밸브 폐쇄 스프링(64)으로서 나선형 스프링에 의하여 밸브 시트(22)에 대항하여 부시(16)의 베이스(18) 상에 압축된다. 밸브 폐쇄 스프링(64)은 사발 모양으로 형성되며 부시(16)의 베이스(18) 위에서 압축된 폐쇄 부품(66) 상에 지지되며, 여기서 폐쇄 부품(66)의 원주벽(66a)은 부시(16)의 베이스(18)를 둘러싼다.
펌프 하우징(12) 내에 제공되어 내부 공동(14)과 이어진 제 2 통로(72)는 펌프 하우징(12)을 통하여 펌핑하고자 하는 유체를 다음 파이프로 안내하며, 이 파이프는 복잡함을 피하기 위하여 도시하지 않는다. 유동 통로(70)는 유체를 배출 밸브(60)로부터 제 2 통로(72)로 유동시킨다. 바람직한 실시예에 있어서, 유동 통로(70)는 디스크 모양의 사이 공간(70a)과, 적어도 하나의 축방향 슬롯(70b)과, 적어도 하나의 반경 방향 연장 슬롯(70c)이 함께 설치된다. 3개의 축방향 슬롯(70b)과 상응하는 3개의 반경 방향 연장 슬롯(70c)이 바람직하다(도 2).
부시(16)의 외주 상에는 반경 방향으로 제공되어 선회된 볼록부(16a)가 형성된다(도 1). 부시(16)의 볼록부(16a)는 펌프 하우징(12)의 내면을 향하는 전면 섹션(16b)과 외부를 향하여 뻗은 전면 섹션(16c)을 갖는다. 전면 섹션(16c)에는 부시(16)의 외주상에 제공되어 실린더 형상을 이루는 부시(16)의 섹션(16e)의 케이싱면이 연결된다. 폐쇄 부품(66)은 내부를 향하여 개방된 실린더형 섹션(66e)을 갖는다. 실린더형 섹션(66e)은 원주벽(66a)의 내부 케이싱면을 형성한다. 내부 공동(14)은 외부를 향하여 뻗은 전면 섹션(12b)을 구비하며 단층으로 이루어진 실린더모양의 형상을 갖는다.
부시(16)의 실린더형 섹션(16e)의 외경은 폐쇄 부품(66)의 실린더형 섹션(66e)의 내경과 일치하며, 그 결과 공지된 공구를 통하여 약간의 힘을 사용하므로써 부시(16)와 폐쇄 부품(66)이 결합된다. 이때 양 실린더형 섹션(16e, 66e)들 사이에 해당하는 압축은 부시(16)와 폐쇄 부품(66)이 견고히 유지될 정도여야 한다. 이 때문에 부시(16)와, 폐쇄 부품(66)과 배출 밸브(60)는 펌프 하우징(12)의 외부와 무난하게 조립될 수 있으며, 그 결과 이 부품들은 펌프 하우징(12)내에서 분리되어 설치된다. 이 때문에 피스톤 펌프(10)의 조립은 전체적인 면에서 실질적으로 용이하다.
폐쇄 부품(66)의 원주벽(66a)에는 내부를 향하여, 즉 편심륜(56)의 방향으로 뻗으며 반경 방향으로 연장된 섹션(66c)의 전면이 형성된다. 부시(16)와 폐쇄 부품(66)은 하나의 장치를 형성하도록 부시(16)의 전면 섹션(16c) 상에서 폐쇄 부품(66)의 전면 섹션(66c)까지 충분히 깊숙히 삽입 연결될 수 있다.
부시(16)와, 폐쇄 부품(66)과 배출 밸브(60)를 포함하는 예비 조립 구성 그룹은 내부 공동(14) 내에서 하나의 장치를 형성하도록 펌프 하우징(12)의 섹션(12b)에서 부시(16)의 섹션(16b)까지 설치되어 예비 조립된다.
축방향에서 보았을 때, 부시(16)의 실린더형 섹션(16e)은 폐쇄 부품(66)의 실린더형 섹션(66e)보다 더 작다. 이 때문에 외부로 뻗은 부시(16)의 베이스(18)의 정면과 폐쇄 부품(66)의 대향 절삭 전면 사이에는 상술한 유동 통로(70)의 디스크형 사이 공간(70a)이 형성된다.
전면 섹션(66c) 상에는 도 2에 도시한 바와 같이, 상술한 유동 통로(70)의 반경 방향 연장 슬롯(70c)이 형성된 3개의 반경 방향 연장 오목부가 제공된다.
동일한 각도로 형성된 슬롯(70c)에 있어서, 정면에서 볼 때, 폐쇄 부품(66)의 실린더형 섹션(66e)에는 초승달 모양의 오목부가 제공된다. 이 오목부들은 상술한 축방향 슬롯(70b)을 형성한다. 축방향에서 볼 때, 슬롯(70b)들은 어디서나 동일한 반경 방향 깊이를 갖는다.
부시(16)와 폐쇄 부품(66) 사이에 유동 통로(70)를 연장하므로써 부시(16)와 폐쇄 부품(66) 내에서 반경 방향 구멍을 형성할 필요가 없다는 장점이 있다. 이와 같은 구멍은 제조 기술상의 문제를 발생시키며 높은 제조 비용을 초래한다. 부시(16)와 폐쇄 부품(66)이 주로 변형 부품, 특히 단조 부품으로 형성되기 때문에, 이 부품 내의 정면에서 오목부가 가능하게 되며, 그 결과 이를 통하여 유동 통로(70)의 현저한 추가 비용없이 제조될 수 있다. 적어도 부시(16) 및 폐쇄 부품(66)은 소성 변형을 통하여, 주로 냉간 단조를 통하여 제조되기 때문에, 유동 통로(70)는 제작 과정에서 부시(16)와 함께, 그리고 폐쇄 부품(66)과 함께 제조될 수 있다.
내부 공동(14) 내에서 부시(16)와 폐쇄 부품(66)을 함께 조립한 후에, 펌프 하우징(12)은 내부 공동(14)을 둘러싸는 가장자리의 영역에서 소성 변형되며, 그 결과 폐쇄 부품(66)과 부시(16)를 내부 공동(14) 내에 안전하게 고정시키는 코킹(74)이 형성된다. 코킹(74)은 폐쇄 부품(66)과 펌프 하우징(12) 사이에서 밀봉을 형성하며, 그 결과 유체는 내부 공동(14)에서 외부로 누출될 수 없다. 이러한 목적을 위하여 코킹(74)은 내부 공동(14)과 관련하여 폐쇄 부품(66)을 균일하게 반경 방향으로 차단하며, 이러한 차단은 부시(16) 위에서 폐쇄 부품(66)의 외압과 내부 공동(14)에서 부시(16)의 내압을 통하여 반경 방향으로 고정할 수 있음을 의미할 수 있다.
높은 내마모성을 위하여 부시(16)는 경화된다. 경화는 주로 뒤틀림이 없는 경화를 가능하게 하는 질화 공정으로 형성된다.
발명의 상세한 설명과 도면을 위하여 바람직하게 선택된 실시예에 있어서, 유입 밸브(42)와 배출 밸브(60)는 피스톤 펌프(10)가 유체를 제 1 통로(36)로부터 제 2 통로(72)로 유동시킬 수 있도록 위치된다. 또한 추가로 밸브(42, 60)는 피스톤 펌프(10)가 역방향으로 관류, 즉 피스톤 펌프(10)가 유체를 통로(72)에서 흡입하여 통로(36)에서 배출하도록 구성될 수 있다. 피스톤 펌프(10)의 이러한 변형에 있어서, 유입 밸브 및 배출 밸브는 반대 위치로 교환되며 유동 통로(70)는 피스톤 펌프의 유입 밸브 앞의 흡입 위치에 제공된다.

Claims (9)

  1. 전후로 진행하는 스트로크 운동에 대해 구동 가능한 피스톤을 구비하며, 상기 피스톤은 펌프 하우징의 내부 공동에 설치된 부시 내에서 축방향으로 움직일 수 있도록 삽입된 피스톤 펌프에 있어서,
    상기 부시(16)는 변형 부품인 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 부시(16)는 냉간 변형 부품, 특히 냉간 단조 부품인 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 부시(16)는 경화, 특히 질화 경화되는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 부시(16)는 이 부시와 일체인 베이스(18)를 갖는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 부시(16)의 베이스(18)는 관통 보어(20)와 밸브 시트(22)를 갖는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
  6. 전후로 진행하는 스트로크 운동에 대해 구동 가능한 피스톤과 펌프 하우징 내에서 밀봉되도록 내부 공동에 설치된 폐쇄 부품을 구비하며, 상기 피스톤은 펌프 하우징의 내부 공동에 설치된 부시 내에서 축방향으로 움직일 수 있도록 삽입된 피스톤 펌프에 있어서,
    상기 폐쇄 부품(66)은 부시(16)와 결합되며, 폐쇄 부품(66)은 코킹(74)을 통하여 내부 공동(14)에 유지 및 밀봉되는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 폐쇄 부품(66)은 압착 끼워 맞춤을 통하여 부시(16)와 결합되는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 폐쇄 부품(66)은 변형 부품, 특히 냉간 변형 부품, 특히 냉간 단조 부품인 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 피스톤 펌프(10)는 폐쇄 부품(66)과 부시(16) 사이에 유동 통로(70)를 가지며, 이 유동 통로는 폐쇄 부품(66) 및 부시(16) 내에서 슬롯에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프.
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