具有改善的壓力形成動力性的活塞泵的製作方法

2023-08-11 16:12:41

專利名稱：具有改善的壓力形成動力性的活塞泵的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於輸送液壓流體的具有改善的壓力形成動力性的活塞泵。
背景技術：
在現有技術中公開了活塞泵的不同設計方案。作為用於汽車制動設備的活塞泵通常使用徑向活塞泵，其中至少一個活塞可以藉助於一個偏心輪進行來回運動。這種類型的活塞泵通常與電子穩定系統(ESP)或者電液制動設備(EHB)聯合使用。原則上這些已知的活塞泵具有一個布置在入口閥和出口閥之間的壓力室，在該壓力室中通過活塞的運動形成壓力。為了實現儘可能緊湊的結構，已知這種活塞泵，其中液壓流體通過設置在活塞中的孔導向壓力室。在此輸入閥設置在壓力室中的活塞的壓力室側的端部上。在此必須為入口閥的復位彈簧在壓力室中設置一個籠形的支架。另外在壓力室中為活塞設置一個復位彈簧。由於在壓力室中構件數目眾多，這種活塞泵的有害空間比較大。另外，這種活塞泵由此僅僅具有受限制的壓力形成動力性。另外在這些已知的活塞泵中使用了出口閥，它們包括一個密封座、一個閥門關閉球體、一個用於該球體的彈簧和一個用於該彈簧的保持元件。由此這種已知的活塞泵的閥具有較多的構件，由此產生了一定的裝配費用。另外這種已知的活塞泵具有一定的軸向長度。

發明內容
與此相反，按本發明具有權利要求1所述特徵的用於輸送液壓流體的活塞泵的優點是，其具有很少的構件數目。由此可以明顯降低製造和裝配成本。另外，按本發明的活塞泵由於減少了構件數目還具有較小的尺寸，尤其是較小的活塞泵軸向尺寸。根據本發明，這一點由此實現，即活塞泵的至少一個閥包括一個彈簧密封件。該彈簧密封件包括一個彈簧區和一個密封區。換句話說，根據本發明提供了一種一體式的彈簧密封件，其不僅包括閥門關閉件的功能，而且還包括閥門彈簧的功能。由此可以降低活塞泵壓力室中的構件數目，從而結構空間降低到最低程度。
從屬權利要求展示了本發明優選的改進方案。
彈簧密封件優選由板形元件構成，並且包括一個密封區、一個彈簧區和一個保持區。由此按本發明的活塞泵可以構造得尤其緊湊並且結構小，因為對於閥來說只需要一個與板形元件的厚度相應的位置需求。另外，在彈簧密封件上還整體構造了一個保持區。
特別優選如此構造彈簧密封件的彈簧區，使得其包括至少一個彈簧圈。
另外優選將彈簧密封件的保持區構造成環形。由此一方面可以實現快速和簡單地固定彈簧密封件，另一方面環形保持區給予彈簧密封件一定的穩定性。
為了獲得改善的密封作用，彈簧密封件優選在閥板中的通孔處進行密封。在此閥板承擔了閥座的功能。閥板尤其優選由塑料製成，尤其由PEEK製成。另外優選這種塑料也藉助於碳纖維進行加強。
優選將閥以彈簧密封件布置在圓筒元件中，活塞在該圓筒元件中移動。
活塞泵的按本發明的閥是活塞泵的入口閥和/或出口閥。但尤其優選閥是入口閥，並且彈簧密封件設置在活塞泵的壓力室中。通過其整體式的結構該彈簧密封件將活塞泵的有害空間保持在最小程度上。另外活塞泵的入口孔可以具有一個非常大的直徑，從而通過該入口孔在吸入階段獲得儘可能小的流動阻力。由此泵的效率得到進一步改善。
板形彈簧密封件由此是一種板簧的形式，其布置在閥的通孔上，並且具有一個盤形密封區，該密封區的直徑略大於通孔的直徑。由此在盤形密封區的邊緣處實現了密封。
此外優選用於活塞的復位彈簧按這種方式布置在活塞泵的壓力室中，使得復位彈簧支撐在彈簧密封件的保持區上。由此實現了彈簧密封件額外的固定。
尤其優選閥是活塞泵的入口閥，並且如此布置在活塞泵的圓筒元件中，使得入口閥的通流方向與活塞在活塞泵吸入階段中的運動方向相同。由此在活塞泵的吸入階段實現了一種尤其有利於流動的走向。由此活塞泵具有一種改善的效率。
此外，活塞泵在活塞的徑向上可以以非常小的結構空間實現。這一點由此實現，即活塞泵的閥的彈簧件優選是彈簧環。通過將彈簧件構造成彈簧環，彈簧件除了彈簧功能外還這樣布置在活塞泵上，使得無需任何附加的構件用於固定彈簧環，因為彈簧環由於其環形形狀可以無需其它構件固定在活塞泵現有的構件上。
優選彈簧環具有一個縫隙。在此可以通過該縫隙的不同構造來調節彈簧環的彈簧力。由此可以針對不同的應用情況來設置彈簧環，其彈簧力可以通過彈簧環中縫隙不同形式的構造來改變。彈簧環中的縫隙在此尤其優選為Z形。縫隙優選在彈簧環的寬度上將彈簧環分開，從而彈簧環在圓周方向上斷開。但是也可以在彈簧環中設置多個縫隙，它們在彈簧環的寬度上並不將彈簧環完全分開。
彈簧環優選布置在一個槽中，該槽在活塞泵的圓筒元件中構造。由此可以實現一種尤其緊湊的結構。
為了將閥門關閉件固定在彈簧環上，該彈簧環優選在其內側具有一個空隙。該空隙優選是一種U形溝槽，或者一種部分球形的空隙，如果該閥門關閉件是一個球體。這實現了球體的自定心。
尤其優選該包括彈簧環的閥是活塞泵的出口閥。
優選將一個通孔如此布置在活塞泵的圓筒元件中，使得活塞的運動方向垂直於通過該通孔的流出方向，其中該通孔可以通過出口閥釋放或者關閉。
按本發明的活塞泵尤其優選用於汽車的制動設備中，例如用於控制和調節車輪制動缸中的壓力。優選按本發明的活塞泵在此結合制動設備的電子控制系統和調節系統使用，例如ESP、EHB、ASR等。由此一方面可以實現這種制動設備的成本優勢，因為按本發明的活塞泵可以尤其成本低廉地進行製造，並且另一方面可以實現活塞泵的效率和改善壓力形成動力性，從而可以降低這種制動系統的響應時間。


下面根據一種優選的實施例結合附圖對本發明進行詳細描述。附圖示出圖1示出了根據本發明的一種實施例的活塞泵的示意剖面圖；圖2示出了圖1中所示活塞泵的示意剖切透視圖；圖3示出了圖1和2中所示活塞泵的單個構件的透視分解圖；圖4示出了根據本發明的實施例的彈簧密封件的示意俯視圖；圖5示出了根據本發明的實施例的彈簧環的示意俯視圖。
具體實施例方式
下面參考圖1到5來說明按本發明一種優選的實施例的活塞泵1。
如從圖1可以看出，根據本發明優選實施例的活塞泵1包括一個具有圓柱孔2a的圓筒元件2。在圓柱孔2a中設置了一個活塞3，其細節在圖3中可以看出。活塞3包括一個活塞銷3a以及兩個環槽3b和3c，並且藉助於一個未示出的偏心輪進行運動。
在圓柱孔2a中設置了一個壓力室7，其按照液壓方式設置在入口閥4和出口閥9之間。入口閥4主要包括一個彈簧密封件5，其細節在圖4中示出。如從圖1可以看到，彈簧密封件5是平板形的，並且包括一個盤形的密封區5a、一個彈簧區5b和一個保持區5c。彈簧區5b是一種彈簧圈並且將密封區5a與保持區5c連接在一起。彈簧密封件5設置在閥板6上，並且在閥板6的密封座6b上進行密封。密封座6b在此沿著閥板6中的通孔6a的圓周布置。由此該彈簧密封件5以密封區5a的環形外圓周區域在密封座6b上進行密封。
液壓流體通過一個輸入管道8和一個連接孔17流向入口閥4，該連接孔具有與閥板6的通孔6a相同的直徑(參見圖1)。閥板6在此由塑料材料、尤其是PEEK製成。
如圖1所示，出口閥9包括一個彈簧環10和一個球體11。該球體11在一個密封座12上進行密封，該密封座在圓筒元件2中構成。出口閥9設置在出口孔18上，並且將活塞泵的壓力室7相對於未示出的壓力管道進行密封。在壓力室7中還設置了一個復位彈簧13，用於在活塞3到達其上死點後將其重新拉回其初始位置。如在圖1中所示，該復位彈簧13支撐在彈簧密封件5的保持區5c上。由此將彈簧密封件5附加地固定在圓柱孔2a中。需要注意的是，彈簧密封件5可以以略微的過盈配合安裝在圓柱孔2a中，從而彈簧密封件5的裝配也非常簡單。
通過活塞3的活塞銷3a實現了壓力室7中儘可能小的有害空間。另外，活塞銷3用於復位彈簧13的導向。
在活塞3上還設置了一個密封環14、一個第一導向環15和一個第二導向環16。如從圖1和3可以看到，密封環14和第一導向環15設置於在活塞3中構成的槽3b中，並且第二導向環16設置於在活塞3中構成的槽3c中。密封環14在此將活塞泵的壓力室7相對於偏心輪室進行密封。通過活塞3藉助於第一和第二導向環15和16在圓柱孔2a中的導向，可以實現活塞非常剛性的導向。
兩個導向環15和16相互間具有較大的間距，從而實際上避免了活塞的翻轉運動。由此活塞3的導向非常不敏感，尤其是對作用在活塞3上的側向力非常不敏感，該側向力可以由偏心輪驅動機構傳遞到活塞上。
如還可以從圖1中看到，在活塞環10的內圓周上構造了一個空隙10a，用於部分地容納球體11。該空隙10a在此具有U形截面。還可以從圖1中看到，彈簧環10設置在一個槽2b中，該槽在圓筒元件2的外圓周上構造。彈簧環10構造成封閉的環，並且具有一個縫隙19，用於為出口閥的打開過程提供一定的彈性。縫隙19優選構造成Z形，並且優選在彈簧環10上與球體11的位置相對置地構造(參見圖5)。需要指出，縫隙的形狀可以任意選擇，並且通過縫隙的形狀尤其可以影響彈簧環10的打開力。彈簧環10的縫隙在此一方面可以僅僅部分地延伸到彈簧環10中，或者完全將彈簧環10分開，從而該彈簧環可以在縫隙處擴開。也可以在彈簧環上設置多個縫隙，這些縫隙不完全將彈簧環10分開。
在此按本發明的活塞泵1的功能如下所述。在活塞泵的吸入階段，圖1中的活塞3向右運動。由此彈簧密封件5打開，方法是密封區5a從其在閥板6上的密封座6b上抬起。由此液壓流體從輸入管道8通過連接孔17和通孔6a流入壓力室7。在吸入階段，出口閥9關閉，因為在布置在出口閥9後面的未示出的壓力管道中存在的壓力頂住彈簧環10，並由此將球體11保持在密封座12上。原理上應當注意，AV打開壓力通過彈簧環的布置來確定。在活塞3到達其下死點，並且活塞3的方向反向之後，活塞泵1的壓力階段就開始了。這種狀態在圖1中示出。在壓力階段，圖1中的活塞3沿著箭頭A的方向運動，從而在壓力室7中形成壓力。由此入口閥4關閉，因為來自壓力室7的壓力作用在盤形密封區5a上。因為盤形密封區5a具有較大的面積，確保了入口閥快速關閉。活塞3在朝著其上死點的方向移動越遠，壓力室7中的壓力就越大。如果壓力室7中的壓力大於連接在出口閥9後面的壓力管道中的壓力，那麼出口閥9就打開，方法是彈簧環10由於其彈性特性由球體11徑向向外擠壓，從而壓力室7通過出口孔18和通往壓力管道的打開的出口閥之間的連接被打開。在原理上應該注意的是，AV打開壓力通過彈簧環的布置確定。這種狀態緊靠到達活塞上死點之前實現。由此處於壓力下的流體從壓力室7通過打開的出口閥9流入壓力管道。在活塞3到達上死點後，其運動方向重新反向，並且重新開始吸入階段，其中出口閥9通過彈簧環10的彈簧力和在壓力管道中作用在彈簧環上的壓力重新關閉。活塞3藉助於復位彈簧13重新拉回，其中又開始了吸入階段。
如圖1所示，按本發明的活塞泵1可以具有一種非常緊湊的結構，因為入口閥4實際上僅僅由一體式的彈簧密封件5構成。由此可以在活塞3的軸向X-X上實現一種特別緊湊的結構。儘管入口閥4布置在活塞泵1的壓力室7中，由此沒有提供任何額外的有害空間。另外通過按本發明的入口閥4的構造，獲得了一種大的流入孔(連接孔17或者說通孔6a)，從而在有害空間最小的情況下實現了非常高的壓力室填充率，並由此實現了非常良好的壓力形成動力性。另外液壓流體通過入口閥4的流入方向與活塞3在吸入階段中的運動方向相同。由此可以進一步降低流體流入壓力室7期間的損失。
出口閥9同樣用非常少的且成本低廉的構件構造，並且僅僅包括球體11以及彈簧環10。彈簧環10優選同樣由塑料製成，並且出口閥9的裝配非常簡單且成本低廉。通過在彈簧環的內圓周上的空隙10a也簡化了彈簧環按位置進行裝配。
彈簧環10內側的用於容納球體11的空隙10a還具有這樣的功能，即避免彈簧環10相對於圓筒元件2進行旋轉。彈簧環10的彈簧力除了縫隙的形式外還通過厚度、寬度和材料成分確定。
按本發明的活塞泵由此具有減少的構件數目，從而可以非常簡單地裝配尤其是入口閥4和出口閥9，並且製造成本非常低。通過用於入口閥的板形彈簧密封件5以及用於出口閥的彈簧環10的構造，可以實現活塞泵非常緊湊的結構。
在活塞泵1的壓力階段，通過壓力室7中壓力的上升也可以在入口閥4上實現改善的密封性，因為壓力直接施加在密封區5a上，並且壓力區5a具有較大的面積。
權利要求
1.用於輸送液壓流體的活塞泵，包括一個可來回運動的活塞(3)以用於在壓力室(7)中形成壓力以及至少一個具有一個彈簧密封件(5)的閥(4)，其中該彈簧密封件(5)具有一個密封區(5a)和一個彈簧區(5b)，以用於釋放和關閉通孔(6a)。
2.按權利要求1所述的活塞泵，其特徵在於所述彈簧密封件(5)是板形元件，並且具有上述密封區(5a)、彈簧區(5b)以及一個保持區(5c)。
3.按前述權利要求中任一項所述的活塞泵，其特徵在於所述彈簧密封件(5)的彈簧區(5b)包括至少一個彈簧圈。
4.按權利要求2或者3所述的活塞泵，其特徵在於所述彈簧密封件(5)的保持區(5c)是環形的。
5.按前述權利要求中任一項所述的活塞泵，其特徵在於所述彈簧密封件(5)在一個閥板(6)的密封座(6b)上進行密封。
6.按前述權利要求中任一項所述的活塞泵，其特徵在於所述閥(4)布置在活塞泵的一個圓筒元件(2)中。
7.按前述權利要求中任一項所述的活塞泵，其特徵在於所述閥(4)是活塞泵的入口閥，並且限定一個壓力室(7)。
8.按權利要求7所述的活塞泵，其特徵在於一個用於活塞(3)的復位彈簧(13)設置在所述壓力室(7)中，並且支撐在彈簧密封件(5)的保持區(5c)上。
9.按前述權利要求中任一項所述的活塞泵，其特徵在於所述活塞泵的入口閥和出口閥具有一個彈簧密封件。
10.按前述權利要求中任一項所述的活塞泵，其特徵在於所述閥(4)是活塞泵的入口閥，並且如此布置在圓筒元件(2)中，使得液壓流體通過入口孔(17)的流入方向與在活塞泵吸入階段中活塞(3)的運動方向相同。
11.按前述權利要求中任一項所述的活塞泵，其特徵在於閥(9)包括一個閥門關閉件(11)和一個彈簧件，用於釋放和關閉通孔(18)，其中所述彈簧件是彈簧環(10)。
12.按權利要求11所述的活塞泵，其特徵在於所述彈簧環(10)具有一個縫隙(19)。
13.按權利要求12所述的活塞泵，其特徵在於所述縫隙(19)在彈簧環的寬度上將彈簧環(10)分開，並且所述縫隙(19)基本上為Z形。
14.按權利要求11到13中任一項所述的活塞泵，其特徵在於所述彈簧環(10)布置在活塞泵的圓筒元件(2)中的槽(2b)中。
15.按權利要求11到14中任一項所述的活塞泵，其特徵在於所述彈簧環(10)在內側具有一個空隙(10a)，用於至少部分地容納閥門關閉件(11)。
16.按權利要求11到15中任一項所述的活塞泵，其特徵在於所述閥(9)是活塞泵的出口閥。
17.按權利要求16所述的活塞泵，其特徵在於可以由出口閥釋放和關閉的通孔(18)如此布置在活塞泵的圓筒元件(2)中，從而活塞(3)的運動方向垂直於通過通孔(18)的流出方向。
18.用於汽車的制動設備或者穩定系統，包括一個按前述權利要求中任一項所述的活塞泵。
全文摘要
本發明涉及一種用於輸送液壓流體的活塞泵，包括一個可來回運動的活塞(3)以用於在壓力室(7)中形成壓力以及至少一個具有一個彈簧密封件(5)的閥(4)，其中該彈簧密封件(5)具有一個密封區(5a)和一個彈簧區(5b)，以用於釋放和關閉通孔(6a)。
文檔編號F16K15/02GK1989344SQ200580024672
公開日2007年6月27日 申請日期2005年7月14日 優先權日2004年7月22日
發明者M·胡爾斯特, O·克恩萊因 申請人:羅伯特·博世有限公司