專利名稱：具有改善的效率的活塞泵的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于輸送液壓流體的具有改善的效率的活塞泵，其中該活塞泵可以特別成本低廉地進行制造。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中公開了活塞泵的不同設計方案。作為用于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借助于一個偏心輪進行來回運動。這種類型的活塞泵通常用于電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESP)或者電液制動設備(EHB)。因為這種系統(tǒng)越來越多地在較小的汽車中使用，所以其活塞泵應該可以成本非常低廉地進行制造。對于這種活塞泵的另一個要求是，將其構(gòu)造得盡可能小，并且具有盡可能小的重量。因為將來的制動系統(tǒng)以越來越高的壓力工作，所以這種活塞泵另外還必須能夠提供這種所期望的壓力水平。
這種已知的活塞泵通常在輸入閥和輸出閥之間具有一個壓力室，在該壓力室中通過活塞的運動形成一個工作壓力。該壓力室必須在其活塞側(cè)端部相對于活塞泵的低壓區(qū)進行密封。這一點通常借助于活塞環(huán)或者布置在液壓缸中的密封元件實現(xiàn)。在此將入口閥布置在壓力室中，并且液壓流體的輸入管道可以通過集成在活塞中的管道實現(xiàn)。另外在壓力室中布置了一個用于活塞復位的彈簧，這會導致壓力室中不利的流動特性，并且尤其會導致由化合在液壓流體中的氣體析出引起的問題以及噪聲問題。

發(fā)明內(nèi)容
與此相反，按本發(fā)明具有權(quán)利要求1所述特征的用于輸送液壓流體的活塞泵的優(yōu)點是，其構(gòu)造得特別緊湊，并且需要的零件數(shù)量減少了。由此根據(jù)本發(fā)明的活塞泵可以成本特別低廉地進行制造。這一點根據(jù)本發(fā)明由此實現(xiàn)，布置在活塞中的密封元件同時承擔入口閥的功能。由此可以降低構(gòu)件數(shù)量，并且實現(xiàn)活塞泵特別緊湊的結(jié)構(gòu)。在此設計該密封元件，其在壓力階段將壓力室相對于活塞泵的低壓區(qū)進行密封，并在吸入階段提供與低壓區(qū)的連接，以將液壓流體吸入壓力室。
從屬權(quán)利要求展示了本發(fā)明優(yōu)選的改進方案。
優(yōu)選將密封元件這樣布置在活塞上，使其具有一個軸向間隙。換句話說，密封元件相對于活塞的位置在活塞的軸向上可以改變該軸向間隙的量。由此可以實現(xiàn)組合的入口閥-密封元件的一種特別簡單的結(jié)構(gòu)。由此密封元件相對于活塞可以占據(jù)兩個位置，也就是一個用于吸入階段的第一位置和一個用于壓力階段的第二位置。
特別優(yōu)選將該密封元件在活塞上布置在一個在活塞壓力室側(cè)端部區(qū)域上構(gòu)成的階梯形區(qū)域上。
根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的設計方案，構(gòu)造該密封元件，使得該密封元件在其內(nèi)圓周上具有至少一個突出的和一個縮進的區(qū)域。由此密封元件在吸入階段的溢流在密封元件和活塞之間的縮進區(qū)域上進行。特別優(yōu)選在密封元件的內(nèi)圓周上設置多個表面狀突出的區(qū)域和多個布置在這些突出的區(qū)域之間的表面狀縮進的區(qū)域。突出或者縮進的區(qū)域的布置在此尤其優(yōu)選是對稱的。由此可以在密封元件上保證對稱的壓力情況?？s進的區(qū)域的尺寸和深度在此一方面取決于密封元件的內(nèi)徑，并且另一方面也取決于所希望的吸入容積或者說活塞的沖程長度。
為了盡可能快地在活塞到達上死點并換向之后進行活塞泵的吸入，該密封元件在內(nèi)圓周上在指向活塞泵的低壓區(qū)的邊緣上具有一個倒角。該倒角使得密封元件為吸入階段的打開變得容易，從而實現(xiàn)了密封元件入口功能的非常短暫的響應時間。需要注意的是，也可以在密封元件的內(nèi)圓周上在指向壓力室的邊緣上設置一個倒角。由此可以改善密封元件在活塞上的導向。
此外優(yōu)選設置一個彈簧元件，以便沿軸向向密封元件施加一個彈簧力。由此尤其可以實現(xiàn)，在活塞泵的壓力階段通過該密封元件實現(xiàn)更好的密封作用。彈簧元件優(yōu)選是板簧，其具有一個或者多個突出的彈簧舌。在此當彈簧元件優(yōu)選固定在活塞上時，實現(xiàn)了一種特別緊湊的結(jié)構(gòu)。將彈簧元件固定在活塞上可以優(yōu)選借助于一個板狀保持元件實現(xiàn)，其中該保持元件固定在活塞的壓力室側(cè)端部上，并且伸出超過活塞的階梯形區(qū)域，以便支撐彈簧元件。
活塞優(yōu)選在圓周上具有至少一個削平的區(qū)域，用于將液壓流體從低壓區(qū)輸向密封元件。尤其優(yōu)選在活塞上設置三個削平區(qū)域，這些削平區(qū)域以與相鄰的削平區(qū)域相同的間距沿著活塞的圓周布置。
為了獲得進一步改善的效率，優(yōu)選在壓力室外面布置一個復位彈簧用于活塞的復位。因為承擔入口閥的功能的密封元件同樣沒有布置在壓力室中，由此可以獲得有害空間得到優(yōu)化的壓力室。由此可以將壓力室簡單地為所期望的壓力情況進行設計，并且具有一種簡單的幾何形狀。為此根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選設置一個圓筒元件，密封元件在該圓筒元件的內(nèi)側(cè)導引，并且用于活塞的復位彈簧在該圓筒元件的外側(cè)導引。在此復位彈簧可以在活塞上支撐在另一個階梯形的區(qū)域或者突出的凸肩上。根據(jù)本發(fā)明另一種優(yōu)選的設計方案，復位彈簧是逐漸變細的、尤其是錐形的螺旋彈簧，其支撐在一個在活塞上構(gòu)成的環(huán)繞的槽上。
根據(jù)本發(fā)明另一種優(yōu)選的設計方案，用于活塞的復位彈簧布置在活塞泵的偏心輪室中。由此也可以將復位彈簧布置在活塞泵的壓力室外部。偏心輪室中的復位彈簧在此優(yōu)選固定在活塞上，并且尤其優(yōu)選是板簧，其支撐在偏心輪室的壁體上。
按本發(fā)明的活塞泵尤其優(yōu)選用于汽車制動設備中，例如用于控制和調(diào)節(jié)車輪制動缸中的壓力。在此尤其優(yōu)選按本發(fā)明的活塞泵結(jié)合制動設備的電子控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)、例如ESB、EHB、ASR等使用。因為按本發(fā)明的活塞泵可以成本特別低廉地進行制造，較小的汽車配備這種制動設備的成本也可以明顯降低。


下面參考附圖來描述本發(fā)明優(yōu)選的實施例。附圖示出圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種第一實施例的活塞泵的示意剖面圖；圖2是在圖1中所示的活塞泵的多個零件的透視圖；圖3a到3c是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的密封環(huán)的不同視圖；圖4a和4b示出了用于向密封元件施加彈簧力的彈簧元件的示意圖；圖5是第一實施例的活塞泵在吸入階段期間的放大的局部橫截面圖；圖6是第一實施例的活塞泵在壓力階段期間的放大的局部橫截面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的一種第二實施例的活塞泵的示意剖面圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的一種第三實施例的活塞泵的示意剖面圖。
具體實施例方式
下面參考圖1到6來說明按本發(fā)明的一種第一實施例的活塞泵1。
如在圖1中所示，該活塞泵1包括一個布置在一個殼體2中的活塞3。該殼體2具有一個階梯孔2a用于容納該活塞3。該活塞3借助于一個布置在偏心輪室21中的偏心輪22進行驅(qū)動，該偏心輪的旋轉(zhuǎn)方向通過箭頭D表示。
由圖2的透視圖詳細地示出了活塞3。從圖2可以看出，活塞3在其壓力室側(cè)的端部上具有一個階梯形的區(qū)域3a以及三個沿著活塞的圓周布置的削平的區(qū)域3b。特別可以從圖1、5和6中看出，在階梯形的區(qū)域3a上布置了一個密封元件4。該密封元件4借助于一個彈簧元件7和一個板狀保持元件8固定在活塞3的階梯形區(qū)域3a上。板狀保持元件8借助于一個環(huán)形固定區(qū)域以壓配合固定在活塞的凹座3d中。
活塞泵1還包括一個壓力室9，該壓力室布置在密封元件4和出口閥11之間。根據(jù)本發(fā)明設置密封元件4作為用于輸入液壓流體的入口閥門機件，對該密封元件4后面還會進行描述。出口閥11包括一個球體12和一個復位彈簧13。該復位彈簧13支撐在一個閉鎖元件14中，其中該閉鎖元件1 4流動密封地封閉殼體2的階梯孔2a。在出口閥11的后面設置了兩個壓力管道15，處于壓力下的流體從壓力室9輸入這些壓力管道中。
尤其可以從圖1中看到，在出口閥11和壓力室9之間設置了一個圓筒元件10。該圓筒元件10包括一個板狀基區(qū)10a，該基區(qū)具有一個一體地在其上構(gòu)成的法蘭狀圓筒環(huán)10b。該圓筒環(huán)10b具有一個內(nèi)部的圓周表面10c和一個外部的圓周表面10d。另外在該圓筒元件10中還設置了一個中間的通孔10e，該通孔借助于出口閥11封閉或者釋放。
設置了一個復位彈簧16用于活塞3的復位，該復位彈簧一側(cè)支撐在圓筒元件10上，并且另一側(cè)支撐在活塞3上突起的區(qū)域3c上(參見圖1)。
在殼體2中還構(gòu)造了輸入管道17，這些輸入管道將液壓流體輸送到低壓區(qū)18。如從圖1可以看到，用于活塞3的復位彈簧16同樣布置在活塞泵的低壓區(qū)18。為了獲得相對于偏心輪室21的密封，在活塞3上還在活塞中的槽形凹處中設置了一個密封環(huán)19和一個導向環(huán)20。
下面參考圖3a、3b和3c來描述按本發(fā)明的密封環(huán)。圖3a示出了密封環(huán)4的俯視圖。如在圖3a中所示，密封環(huán)4是封閉的環(huán)，并且在其內(nèi)圓周4上具有突出的區(qū)域5和四個縮進的區(qū)域6。這些突出的區(qū)域5和縮進的區(qū)域6在此分別是表面狀的。圖3b示出了密封元件4沿著線IV-IV的剖面圖。如從圖3b可以看出，在突出的區(qū)域5上，在密封元件4的低壓側(cè)區(qū)域上構(gòu)成了較寬的倒角5a，并且在密封元件4的壓力室側(cè)的區(qū)域上構(gòu)成了較寬的倒角5b。當密封元件4要承擔入口閥的功能時，尤其是低壓側(cè)的倒角5a實現(xiàn)了密封元件4的快速響應。
如從圖5和6中可以看到，密封元件4設置在活塞3的階梯形區(qū)域3a上，使得其可以沿著活塞的軸向X-X以一個預定的間隙S進行移動。密封元件4的移動在此一方面通過階梯形的區(qū)域3a限制，并且另一方面通過固定在活塞3上的保持元件8限制，該保持元件的直徑大于活塞3的階梯形的壓力室側(cè)端部的直徑。如從圖5和6看出，在此在保持元件8和密封元件4之間還設置了彈簧元件7。該彈簧元件7在圖4a和4b中詳細示出，并且是一種板簧形式的彈簧元件，其具有一個環(huán)形的基區(qū)7a和多個彈簧舌7b。在本實施例中，存在六個彈簧舌7b。彈簧元件7在此沿著軸向X-X將一個彈簧力施加在彈簧元件4上。
密封元件4優(yōu)選由塑料材料制成，尤其由PA66或者由PEEk或者由陶瓷材料制成。
下面對按本發(fā)明的第一實施例的活塞泵1的功能原理進行描述。在此尤其參考圖5和6對活塞泵1的功能原理進行描述。圖5示出了活塞泵吸入階段的開始，在該階段中活塞3沿著箭頭A的方向移動。在吸入階段期間，密封元件4處于在圖5中示出的第一位置，從而處于低壓區(qū)18中的液壓流體可以流過密封元件4。這在圖5中通過箭頭表示。出口閥11處于關閉位置。來自低壓區(qū)18的液壓流體在此在密封元件4的內(nèi)圓周上在縮進的區(qū)域6處流過密封元件4，并且通過彈簧元件7的彈簧舌7b之間的空間流入壓力室9。由此彈簧舌7b用作密封元件4的止擋，從而在板狀保持元件8和密封元件4之間留出一個空間，液壓流體通過該空間可以流入壓力室9。彈簧元件7雖然沿著活塞的運動方向A將一個彈簧力FF施加在密封元件上，但是該彈簧力小于在密封元件4和圓筒元件10的內(nèi)圓周10c之間存在的摩擦力FK，該摩擦力與彈簧力反向作用。由此密封元件4在活塞泵的吸入階段處于圖5中所示的位置中以吸入液壓流體。
在到達下死點之后，活塞3的運動方向進行換向，并且活塞沿著箭頭B的方向(參見圖1和圖6)進行運動。通過活塞沿著箭頭B的方向進行反向運動，密封元件4和圓筒元件4的內(nèi)圓周10c之間的摩擦力FK的方向也改變了，從而密封元件4頂靠在活塞的階梯形區(qū)域3a上。這種狀態(tài)在圖6中示出。由此按本發(fā)明的密封元件4使得在活塞3到達下死點并進行換向之后，壓力室9和低壓區(qū)18之間的連接關閉，因為密封元件4不僅在圓筒元件10的內(nèi)圓周10c上、而且在活塞3的階梯形區(qū)域3a上都進行了密封。如果活塞3繼續(xù)沿著箭頭B的方向運動，由此在壓力室9中形成持續(xù)增加的壓力。因此出口閥11一直保持關閉，直到壓力室9中的壓力大于壓力管道15中的壓力。一旦壓力室9中的壓力超過壓力管道15中的壓力，出口閥11就打開，從而壓力室9和壓力管道15之間的連接就通過通孔10e釋放。這種打開的狀態(tài)在圖6中示出。由此在活塞泵的壓力階段，彈簧元件7的彈簧力FF沿著活塞3的軸向X-X作用在密封元件4上，并且軸向力FA通過在壓力室9中處于壓力下的液壓流體也作用在密封元件4上。另外處于壓力室9中的液壓流體也在密封元件4的內(nèi)圓周上作用于縮進的區(qū)域6上，從而在壓力階段還額外地有一個徑向力FR作用在密封元件4上。由此可以通過充分利用處于壓力室9中的液壓流體的壓力來實現(xiàn)更好的密封。
由此通過設置密封元件4相對于活塞3的軸向間隙S，密封元件4不僅可以在壓力階段滿足活塞泵的壓力室9和低壓區(qū)18之間的密封功能，而且還在活塞泵的吸入階段滿足入口閥功能。由此不再需要設置一個單獨的入口閥用于壓力室9，而是一個唯一的構(gòu)件承擔了兩種功能。在吸入階段密封元件4的溢流在此在內(nèi)圓周上進行。需要注意的是，為了在密封元件4上實現(xiàn)均勻的壓力分布，突起的區(qū)域5和縮進的區(qū)域6優(yōu)選關于密封元件的中軸線對稱布置。
通過在突起的區(qū)域5的低壓側(cè)邊緣上設置較寬的倒角5a并且在突起的區(qū)域5的壓力側(cè)邊緣上設置倒角5b，改善了密封元件4在從吸入階段到壓力階段或者從壓力階段到吸入階段的過渡過程中的響應特性。由此可以減小活塞泵1的損失，并且獲得改善的效率。另外按本發(fā)明在壓力室9外布置用于活塞3的復位彈簧16使得壓力室9的幾何形狀可以進行最優(yōu)化，因為不必在壓力室中設置任何用于活塞的復位元件。尤其由此可以實現(xiàn)壓力室9中流動情況的改善。
因為用于活塞3的復位彈簧16布置在壓力室9之外，另外還可以降低噪聲，因為降低了在壓力室9的區(qū)域中包含在液壓流體中的氣體析出的危險。由此也降低了泵由于壓力室9中較大量氣體引起的輸送堵塞的危險。
另外需要注意的是，按本發(fā)明的活塞泵非常容易安裝，因為一方面降低了構(gòu)件的數(shù)量，并且另一方面例如密封元件4與彈簧元件7以及保持元件8可以預安裝在活塞3上。在此保持元件8可以借助于壓配合或者借助于塞入活塞3的凹座3d中進行固定。
下面參考圖7來描述根據(jù)本發(fā)明的一種第二實施例的活塞泵1。相同的或者說功能相同的部件用與第一實施例相同的附圖標記表示。
第二實施例的活塞泵1基本上相應于第一實施例的活塞泵，其中代替圓柱形的復位彈簧16在第二實施例中使用一種逐漸變細的復位彈簧16。該逐漸變細的復位彈簧16的壓力室側(cè)的端部也支撐在圓筒元件10上，并且該逐漸變細的復位彈簧16的偏心輪側(cè)的端部支撐在環(huán)繞的槽23上，該槽在活塞3上構(gòu)成。由此簡化了活塞3的制造，因為不必如在第一實施例中那樣設置三個突起的區(qū)域3c來支撐該圓柱形的復位彈簧。所述第二實施例的逐漸變細的復位彈簧16尤其優(yōu)選直接卷繞在活塞3上，從而復位彈簧16在活塞3上的安裝可以自動進行。圖7的活塞泵1示出了其處于壓力階段，其中出口閥11還關閉著，并且壓力室9中的壓力隨著活塞3朝其上死點方向的運動持續(xù)增加。
在卷繞好復位彈簧16之后，將密封元件4連同彈簧元件7通過固定保持元件8固定在活塞3上，并且接著將該組件連同圓筒元件10裝入殼體2。在其它方面，該實施例相應于第一實施例，因此可以參見在那里所作的說明。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的活塞泵1。相同的或者說功能相同的部件也用與第一實施例相同的附圖標記表示。
如同前面所述的實施例，在第三實施例中，密封元件4同樣是入口閥?；钊?在圖8中示出了其處于吸入階段。但是在第三實施例中用于活塞3的復位彈簧是板簧24，其設置在活塞泵1的偏心輪室21中。板簧24在活塞3的偏心輪側(cè)端部上固定在活塞3的槽26中，并且支撐在偏心輪室21的壁體上。
通過將復位元件布置在偏心輪室21中，還可以省去前面所述實施例的圓筒元件10。如從圖8可以看到，密封元件4直接相對于殼體2中階梯孔2a的一部分密封。由此代替前述實施例中的圓筒元件10，僅僅還要設置一塊板25來限界壓力室9，該板具有一個中間的通孔25a，該通孔通過出口閥11封閉或者釋放。由此可以進一步減少按第三實施例的活塞泵1的構(gòu)件數(shù)量，從而尤其可以進一步降低制造和裝配成本。在其它方面，第三實施例與前述實施例相應，因此可以參考在那里所作的說明。
權(quán)利要求
1.用于輸送液壓流體的活塞泵，包括一個可來回運動的活塞(3)，用于在壓力室(9)中形成壓力，其中在活塞(3)上設置了一個密封元件(4)，其在壓力階段將壓力室(9)相對于活塞泵的低壓區(qū)(18)進行密封，并且該密封件在吸入階段釋放壓力室(9)和低壓區(qū)(18)之間的連接，用于將液壓流體吸入壓力室(9)。
2.按權(quán)利要求1所述的活塞泵，其特征在于所述密封元件(4)在活塞(3)上具有一個軸向間隙(S)。
3.按前述權(quán)利要求中任一項所述的活塞泵，其特征在于所述密封元件(4)在活塞(9)上設置在活塞(3)的階梯形區(qū)域(3a)處。
4.按前述權(quán)利要求中任一項所述的活塞泵，其特征在于所述密封元件(4)在內(nèi)圓周上具有至少一個突起的區(qū)域(5)和一個縮進的區(qū)域(6)，用于在活塞泵的吸入階段在縮進區(qū)域(6)上流過密封元件(4)。
5.按權(quán)利要求4所述的活塞泵，其特征在于多個表面狀突起的區(qū)域(5)，這些區(qū)域彼此通過設置在其之間的表面狀縮進的區(qū)域(6)隔開。
6.按前述權(quán)利要求中任一項所述的密封元件，其特征在于在所述密封元件(4)的內(nèi)圓周上在指向低壓區(qū)(18)的邊緣上構(gòu)造一個倒角(5a)。
7.按前述權(quán)利要求4到6中任一項所述的活塞泵，其特征在于在所述密封元件(4)的內(nèi)圓周上在指向壓力室(9)的邊緣上構(gòu)造一個倒角(5b)。
8.按前述權(quán)利要求中任一項所述的活塞泵，其特征在于一個彈簧元件(7)，用于沿著軸向(X-X)向密封元件(4)施加一個彈簧力(FF)。
9.按權(quán)利要求8所述的活塞泵，其特征在于所述彈簧元件(7)是具有多個突起的彈簧舌(7b)的板簧。
10.按權(quán)利要求8或者9所述的活塞泵，其特征在于所述彈簧元件(7)固定在活塞(3)上。
11.按前述權(quán)利要求8到10中任一項所述的活塞泵，其特征在于一個板狀的保持元件(8)，其固定在活塞(3)上，用于支撐所述彈簧元件(7)。
12.按前述權(quán)利要求中任一項所述的活塞泵，其特征在于所述活塞(3)在圓周上具有至少一個削平的區(qū)域(3b)，用于將液壓流體從低壓區(qū)(18)輸送到密封元件(4)。
13.按前述權(quán)利要求中任一項所述的活塞泵，其特征在于一個圓筒元件(10)，其具有一個圓筒環(huán)形的區(qū)域(10b)，在其內(nèi)側(cè)(10c)設置了所述密封元件(4)。
14.按前述權(quán)利要求中任一項所述的活塞泵，其特征在于所述活塞(3)具有整體構(gòu)造的區(qū)域(3c、23)，用于支撐用于活塞(3)的復位彈簧(16)。
15.按權(quán)利要求14所述的活塞泵，其特征在于所述整體構(gòu)成的用于支撐活塞(3)的復位彈簧的區(qū)域是一個環(huán)繞的槽(23)，并且所述復位彈簧是逐漸變細的螺旋彈簧。
16.按權(quán)利要求1到12中任一項所述的活塞泵，其特征在于在一個偏心輪室(21)中設置一個用于活塞(3)復位的復位彈簧(24)。
17.按權(quán)利要求16所述的活塞泵，其特征在于所述復位彈簧(24)是一種板簧，其固定在一個在活塞中構(gòu)成的槽(26)中。
18.用于汽車的制動設備或者穩(wěn)定系統(tǒng)，包括一個根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的活塞泵(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于輸送液壓流體的活塞泵，包括一個可來回運動的活塞(3)，用于在壓力室(9)中形成壓力，其中在活塞(3)上設置了一個密封元件(4)，其在壓力階段將壓力室(9)相對于活塞泵的低壓區(qū)(18)進行密封，并且該密封件在吸入階段釋放壓力室(9)和低壓區(qū)(18)之間的連接，用于將液壓流體吸入壓力室(9)。
文檔編號F04B7/00GK1993550SQ200580025640
公開日2007年7月4日 申請日期2005年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月30日
發(fā)明者R·謝普, H·赫爾曼, G·布洛施 申請人:羅伯特·博世有限公司