特許 6692916 ピストンポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6692916

(24)【登録日】2020年4月17日

(45)【発行日】2020年5月13日

(54)【発明の名称】ピストンポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04B 5/02 20060101AFI20200427BHJP

【ＦＩ】

   F04B5/02

【請求項の数】8

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2018-546446(P2018-546446)

(86)(22)【出願日】2017年2月17日

(65)【公表番号】特表2019-507285(P2019-507285A)

(43)【公表日】2019年3月14日

(86)【国際出願番号】EP2017053696

(87)【国際公開番号】WO2017153153

(87)【国際公開日】20170914

【審査請求日】2018年9月3日

(31)【優先権主張番号】102016203847.8

(32)【優先日】2016年3月9日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】591245473

【氏名又は名称】ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100177839

【弁理士】

【氏名又は名称】大場 玲児

(74)【代理人】

【識別番号】100172340

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 始

(74)【代理人】

【識別番号】100182626

【弁理士】

【氏名又は名称】八島 剛

(72)【発明者】

【氏名】パヴェレッツ，アントン

(72)【発明者】

【氏名】クラッツァー，ディエトマール

【審査官】 谿花 正由輝

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−０４１１４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１８０３３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１０１７８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５３０５１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｂ ５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

特に自動車のためのピストンポンプであって、ハウジング内に移動可能に支承されたピストン（８）と、前記ピストン（８）を第１の方向に移動させるためのリニアアクチュエータ（４）と、前記ピストン（８）を第２の方向に移動させるためのリターンスプリング（２３）とを有しており、前記ピストン（８）が第１の端部（１０）により端面側で、液圧回路に接続されている第１の圧力室（１１）を画定している形式のものにおいて、
前記ピストン（８）が第２の端部（１８）により端面側で第２の圧力室（１７）を画定していて、
前記第１の圧力室（１１）が第１のハウジング部分（３）内に配置され、前記第２の圧力室（１７）が第２のハウジング部分（２）内に配置されており、前記２つのハウジング部分（２，３）がコイル（６）を有する前記リニアアクチュエータ（４）を包囲しながら互いに密に当接し合っていて、前記コイル（６）は前記第１のハウジング部分（３）と前記第２のハウジング部分（２）との間に配置されており、
前記２つのハウジング部分（２，３）が、互いに一直線に並んでいる複数の孔（２４，２５）を有しており、これらの孔（２４，２５）が、流体技術的に一方側で前記圧力室（１１，１７）のそれぞれ１つに接続されていて、これらの孔（２４，２５）のうちの一つの孔（２５）が、他方側で消費器に接続されていて、
前記複数の孔（２４，２５）の少なくとも一つの孔（２４）は、前記第２のハウジング部分（２）内の孔（２４ ′）および前記第１のハウジング部分（３）内の孔（２４ ″）によって形成されていることを特徴とする、ピストンポンプ。

【請求項2】

前記リニアアクチュエータ（４）が、前記ピストン（８）に堅固に結合された可動子（７）と、前記ピストン（８）に対して同軸的にハウジング固定して配置された固定子（５）とを有しており、前記固定子（５）が２つの圧力室（１１，１７）の間に配置されていることを特徴とする、請求項１記載のピストンポンプ。

【請求項3】

前記第２の圧力室（１７）が前記液圧回路に接続されていることを特徴とする、請求項１または２記載のピストンポンプ。

【請求項4】

前記圧力室（１１，１７）がそれぞれ少なくとも１つの逆止弁（１３，１４，１９，２０）を有していることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のピストンポンプ。

【請求項5】

前記各圧力室（１１，１７）が、吸込みライン接続部に第１の、また吐出ライン接続部に第２の逆止弁（１３，１４，１９，２０）を有していることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載のピストンポンプ。

【請求項6】

互いに一直線に並んでいる前記複数の孔に少なくとも１つのシールエレメント（２６，２９）、特にＯリングが配設されていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載のピストンポンプ。

【請求項7】

前記ハウジング部分（２，３）の一方が前記孔（２４，２５）の領域内で突起（２７）を有していて、前記ハウジング部分（３，２）の他方が前記突起（２７）に対応する凹部（２８）を有していることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載のピストンポンプ。

【請求項8】

前記突起が、前記凹部（２８）内で摩擦締結式および／または形状締結式に保持されていることを特徴とする、請求項７記載のピストンポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特に自動車のためのピストンポンプであって、ハウジング内に移動可能に支承されたピストンと、ピストンを第１の方向に移動させるためのリニアアクチュエータと、ピストンを第２の方向に移動させるためのリターンスプリングとを有しており、この場合、ピストンが第１の端部により端面側で、第１の液圧回路に対応配設されている第１の圧力室を画定している形式のものに関する。

【背景技術】

【0002】

冒頭に述べた形式のピストンポンプは従来技術により公知である。自動車の様々なシステムは液圧式に操作される。これには特に、制動力支援のためのまたは制動力形成のための、ブレーキ圧を調量するために用いられる単数または複数の高圧ポンプを有する車両ブレーキ装置が含まれる。一般的な形式で、この高圧ポンプはピストンポンプとして構成されており、このピストンポンプにおいて、ポンプ室の体積を周期的に増大および縮小させるために、シリンダ内で移動可能に支承されたピストンがアクチュエータによって周期的に若しくは振動しながら移動せしめられる。ポンプ室は例えば１つまたは２つの逆止弁によって液圧回路に接続されているので、ピストンの第１の運動時に液圧媒体がポンプ室内に吸い込まれ、第２の運動時に再び押し退けられる。ピストンを運動させるためのアクチュエータをリニアアクチュエータとして構成することは公知であり、このリニアアクチュエータによってピストンは第１の運動方向にアクチュエータ力によって負荷可能である。この場合、運動力は磁力によって生ぜしめられ、磁力はアクチュエータの通電されたマグネットコイルによって提供される。これによって、ピストンの運動は一方方向だけに可能であるので、ピストンにはさらにリターンスプリングが対応配設されており、このリターンスプリングは、操作工程終了後にピストンを初期位置に戻し移動させる。

【0003】

公知の解決策における欠点は、提供された操作力および操作頻度、並びにリニアアクチュエータによって要求される比較的高いエネルギ必要量である。特に、回転式の電動機と比較して、特にピストンが交互に異なる運動方向に加速されなければならないために、エネルギ必要量が高くなる。

【発明の概要】

【発明の効果】

【0004】

請求項１の特徴を有する本発明によるピストンポンプは、ピストンポンプの効率が高められるので、リニアアクチュエータを有するピストンポンプの利点を自動車の高圧使用時においても利用できるという利点を有している。リニアアクチュエータによって、ピストン運動は、その振幅および周波数を変えることによって互いに依存することなく制御され得る。これによって、より精確な圧力上昇が所望の時点で確実に実現され得る。さらに、アクチュエータとしての回転式の電動機とは異なり、雑音および摩耗が減少される。特に耐用年数を制限する弱い箇所、例えばボールベアリングおよび整流子装置またはスリップリング装置は省略される。さらに、本発明によるピストンポンプによって、特に車両ブレーキ装置の要求に適合したポンピング性能が提供される。本発明によれば、これは、ピストンが第２の端部により端面側で第２の圧力室を画定していることによって得られる。これによって、ピストンがどの方向に移動せしめられるかに依存することなしに、ポンピングおよび吸込み工程が、それぞれ１つの圧力室内へのピストンの移動によって実施される。これによって、ピストンポンプの吐出し量は倍増される。

【0005】

本発明の好適な発展形態によれば、リニアアクチュエータが、ピストンに堅固に結合された可動子と、ピストンに対して同軸的にハウジング固定して配置された固定子とを有しており、この場合、固定子が２つの圧力室の間に配置されている。これによって、ピストンポンプは特にコンパクトな形状を有しており、この形状において、固定子およびひいてはリニアアクチュエータが概ね２つの圧力室間に配置されている。

【0006】

また、好適には、第２の圧力室が第１の液圧回路に対応配設されている。これにより、ピストンポンプは液圧回路内で液圧を生ぜしめるために用いられ、この場合、ピストンの運動方向とは無関係に圧力がこの液圧回路内で生ぜしめられる。これによって、ピストンの２つの運動方向は、液圧回路を充てんするために用いられ、また例えばブレーキ圧を発生させるために用いられる。従って、従来のピストンポンプと比較して、２つの圧力室に基づいて例えば第１の液圧回路内の圧力を従来の２倍の速さで生ぜしめることができる。選択的に、別の実施例によれば、好適には、２つの圧力室が異なる液圧回路に対応配設されており、それによって、第２の圧力室が第２の液圧回路に接続可能若しくは接続されている。これにより、好適なピストンポンプによって液圧が２つの液圧回路内にほぼ同時に生ぜしめられる。

【0007】

本発明の好適な発展形態によれば、各圧力室にそれぞれ少なくとも１つの逆止弁が対応配設されている。この逆止弁によって、圧力比に依存して圧力室内へのインレット若しくは圧力室からのアウトレットが自動的に開放され、この場合、逆流は確実に阻止される。

【0008】

好適には、各圧力室が、吸込みライン接続部に第１の逆止弁を有し、また吐出ライン接続部に第２の逆止弁を有しており、それによって、インレットもアウトレットも、自動的な逆止弁によって調整される。これによって、ピストンポンプの簡単かつコンパクトな構造が得られる。

【0009】

また、好適には、第１の圧力室が第１のハウジング部分内に配置され、第２の圧力室がピストンポンプの第２のハウジング部分内に配置されており、この場合、２つのハウジング部分は、これら２つのハウジング部分間にリニアアクチュエータを閉じこんだ形で、互いに密に当接し合っている。これによって、ピストンポンプのハウジングは１つの機能部分を形成する。この機能部分は概ね２つのハウジング部分によって形成されており、これら２つのハウジング部分は圧力室のそれぞれ１つを有している。２つのハウジング部分が互いに当接し合っていて、この場合、２つのハウジング部分間でリニアアクチュエータを包囲していることによって、一方では、リニアアクチュエータは、比較的簡単な幾何学形状を有する２つのハウジング部分間で確実に保持され、他方では簡単な方法および形式でピストンポンプの好適なシール性が保証されている。このような簡単な幾何学形状によって、（高い圧力において必要な）精密さが実現可能である。しかも、ピストンポンプの簡単な組み立ておよび構造的な実現が得られる。２つのハウジング部分は、ハウジング半部として、または異なっているが互いに相補的に形成されたハウジング部分として形成されていてよい。特に、各ハウジング部分は、リニアアクチュエータ、特にリニアアクチュエータの固定子を少なくとも領域的に受けるようになっている。このために、各ハウジング部分は好適な形式で凹部を有しており、この凹部は、固定子を形状締結式におよび特に正確に受けるために、固定子の形状に適合されている。特に、ハウジング部分は、組み立てられた状態で固定子が２つのハウジング部分間で締め付けられ、それによって高いシール性が保証されるように、構成されている。

【0010】

本発明の好適な発展形態によれば、さらに、ハウジング部分が、互いに一直線に並んでいる複数の孔を有しており、これらの孔が、流体技術的に一方側で圧力室のそれぞれ１つに接続されていて、これらの孔のうちの一つの孔が、他方側で消費器に接続されている。つまり、複数の孔は、ピストンポンプの流体流路として用いられる。複数の孔が互いに一直線に並んで構成されていることによって、特に２つのハウジング部分の圧力室は互いに流体技術的に接続可能である。これによって特に、同じ液圧回路に２つの圧力室を対応配設し、それによって２つの圧力室は消費器に共通に液圧を供給することが可能である。複数の孔の一直線に並んだ構成若しくは整列によって、一方のハウジング部分から他方のハウジング部分への簡単かつ確実な流体ガイドが保証される。

【0011】

好適には、複数の孔に少なくとも１つのシールエレメント、特にＯリングが対応配設されており、このＯリングによって、ピストンポンプのシール性が高められる。特に、Ｏリングは複数の孔に対して同軸的に配置されている。特に、この場合、Ｏリング若しくはシールエレメントは、互いに重なり合っている２つのハウジング部分間に位置していて、特に高いシール作用を得るために、弾性的に変形されているか若しくはプリロードをかけられている。

【0012】

さらに、好適には、ハウジング部分の一方が孔の領域内で突起を有していて、ハウジング部分の他方が突起に対応する凹部を有しているので、組み立て時に突起が凹部内に挿入され、それによって２つのハウジング部分間の形状締結式の結合が得られる。また、ピストンポンプのシール性をさらに高める一種のラビリンスシールが形成される。この場合、シールエレメントは、前述のように、半径方向のシールを保証するために、端面側で２つのハウジング部分間に位置しているか、または突起の周壁と凹部の周壁との間に位置していてよい。

【0013】

さらに、好適には、突起が凹部内で摩擦締結式にまたは形状締結式に保持されている。摩擦締結は、例えば突起と凹部との間のプレス嵌めによって保証される。形状締結は特に、突起と凹部とが互いに確実に保持される後方係合を生ぜしめるために、組み立て時に突起および／または凹部が弾性的に変形されることによって保証される。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】ピストンポンプの概略的な縦断面図である。

【図2】ピストンポンプの概略的な平面図である。

【図3A】ピストンポンプの好適な実施態様の断面図である。

【図3B】ピストンポンプの好適な実施態様の断面図である。

【図3C】ピストンポンプの好適な実施態様の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下に図面を用いて本発明を具体的に説明する。

【0016】

図１は、ピストンポンプ１の概略的な縦断面図を示し、このピストンポンプ１は、互いに接している２つのハウジング部分２および３を有していて、これらのハウジング部分２と３との間にリニアアクチュエータ４が配置されている。リニアアクチュエータ４は、ハウジング部分間に堅固に固定して配置された、通電可能なコイル６を備えた固定子５を有している。さらに、リニアアクチュエータ４は可動子７を有しており、この可動子７は固定子５と磁気的に協働し、ピストンポンプ１のピストン８と堅固に結合されている。２重矢印９で示されているように、ピストン８はその縦方向でつまり軸方向で可動に支承されている。この場合、ピストン８は第１の端部１０で以って第１の圧力室１１内に突入しており、従ってピストン８は、圧力室１１の体積を端面側で画定している。

【0017】

圧力室１１は差し込み部１２によって形成されており、この差し込み部１２は、ハウジング部分３内に差し込まれていて、カップ状のセクションによって圧力室１１を形成している。差し込み部１２の周壁内に２つの逆止弁１３，１４が配置されており、これらの逆止弁１３，１４のうちの一方の逆止弁１４は、圧力室１１内の圧力がこの圧力室１１に接続された液圧通路１６内の圧力を上回ると開放し、他方の逆止弁１３は、圧力室１１内の圧力が、圧力室１１に通じる液圧通路１５内の圧力を下回ると圧力室１１の方向に開放する。従って、ピストン８は第１の端部１０で以って圧力室１１内に突入し、それによって液圧媒体が逆止弁１４によって液圧通路１６内に押し退けられる。ピストン８が圧力室１１から引きだされると、圧力室１１内に負圧力が生ぜしめられ、この負圧力によって液圧媒体は液圧通路１５から圧力室１１内に吸い込まれる。

【0018】

ピストン８の、端部１０とは反対側で、別の圧力室１７がハウジング部分内に配置されており、この別の圧力室１７内にピストン８は第２の端部１８で以って突入していて、この第２の端部１８によって端面側で圧力室１７の体積を画定する。圧力室１７は同様に差し込み部１８によって形成されているが、この差し込み部１８はハウジング部分２内に差し込まれている。また、カップ状の差し込み部１８の周壁内で入口側および出口側にそれぞれ１つの逆止弁１９若しくは２０が配置されており、これらの逆止弁１９，２０は、必要に応じて流体を液圧通路２１から吸い込んで液圧通路２２内に送るために、ハウジング部分２内でそれぞれ１つの液圧通路２１若しくは２２に接続されている。

【0019】

これによって、ピストンポンプ１は、ピストンの運動方向に依存することなく、一方の圧力室内に液圧を生ぜしめ、それと同時に他方の圧力室内に新たな液圧媒体を吸い込むための負圧力を生ぜしめる２重ピストンポンプとして構成されている。

【0020】

コイル６が通電されると磁界が発生され、この磁界が可動子７およびひいてはピストン８を第２の圧力室１７に向かって移動させる。この場合、可動子７はリターンスプリング２３の力に抗して移動せしめられる。リターンスプリング２３の応力除去された状態で、可動子７は固定子５に対してずれて位置するので、磁界の発生によって可動子７は引き寄せられ、それによってスプリングエレメント２３の力に抗して移動せしめられる。固定子５の通電若しくは制御が終了すると直ちに、リターンスプリング２３は可動子７を圧力室１１に向かって押し戻し、それによって、そこでさらなるポンピング工程が実施され、圧力室１７内でさらなる吸込み工程が実施される。

【0021】

そのかぎりでは、リニアアクチュエータ４は単相の磁気抵抗機械として構成されている。この場合、コイル６を有する固定子５は、可動子７若しくはピストン８に対して同軸的に配置されている。可動子７は特に強磁性の材料より形成されている。この場合、可動子７は好適には同様に同心的に構成されていて、小さい作業エアギャップによって固定子に対して分離されている。特に、磁気回路若しくはリニアアクチュエータ４のすべてのエレメントは、ピストン８若しくはピストンポンプ１のピストン軸線を中心にして回転対称的に配置されている。ハウジング部分２，３は好適な形式で非磁性の材料より製作されていて、能動素子を支持しており、それによって、構造的にできるだけ小さいエアギャップで可能な限り精確な中心性が保証される。

【0022】

コイル６は、相応のパワーエレクトロニクスを用いて、電源、例えば自動車の車載電源網によって電力供給され、制御される。電圧振幅の大きさによって、およびパワーエレクトロニクスにより決定された通電時間によって、可動子７若しくはピストン８の変位／振幅もまたその運動周波数も決定される。好適にはこの周波数は、リニアアクチュエータ４の機械的な固有周波数の範囲内に調節される。

【0023】

２つの圧力室１１，１７は異なる液圧回路に接続されていてよい。しかしながら本発明では、圧力室１７，１１は同じ液圧回路に接続されるか若しくは接続可能であるように設計されている。このために、液圧回路１６および２２並びに液圧回路１５および２１は、それぞれ液圧式に互いに接続され、かつ、液圧回路１６および２２は、ここに図示されていない消費器に接続されている。この場合、流路１５および２１並びに流路１６および２２の集合は、本発明ではハウジング部分２、３内の孔２４，２５によって行われ、これらの孔２４，２５は、ピストン軸線若しくはピストン１８の運動方向に対して平行にハウジング部分２，３内に構成されている。

【0024】

これについて、図２にピストンポンプ１の概略的な平面図が示されている。この場合、コイル６を有する固定子５が示されており、このコイル６は、可動子７に対して同心的に配置され／構成されている。同様に、固定子５と可動子７との間に狭いエアギャップが示されている。従って、ピストン８はピストンポンプ１の中央に位置している。この場合、固定子パッケージ若しくは固定子５の中間室内に、例えば２つの孔２４，２５が示されており、これらの孔２４，２５は、ピストン８に対して平行に延在していて、ハウジング部分２若しくは３内に形成されている。図１には、孔２４，２５は破線で示されている。これらの孔を通じて、それぞれの流路間の流体接続若しくは流体技術的な接続が形成され得るようにするために、これらの孔はハウジング部分２，３の組み立てられた状態で互いに一直線に並んでいなければならない。

【0025】

この場合、図３Ａ乃至図３Ｃは、流路１５，２１および１６，２２の接続の形態のための様々な実施例を示す。

【0026】

図３Ａ乃至図３Ｃは、孔２４の範囲の縦断面図でハウジング部分２，３を示し、この場合、孔２５は好適な形式で孔２４に従って構成されている。

【0027】

図３Ａの第１実施例によれば、ハウジング部分２，３は端面側で互いに面状に重なり合っている。この場合、孔２４は、ハウジング２内の孔２４′およびハウジング部分３内の孔２４″によって形成される。孔２４′および２４″が互いに一直線に並んでいることによって、孔２４′および２４″は、貫通する孔２４を形成し、この孔２４は端部側がそれぞれ流路１５若しくは２１に接続されている。孔として構成することによって、ハウジング部分内に簡単な形式で流体接続が実現され得る。好適な形式で、ハウジング部分２，３間で孔２４と同軸的に、シールリング２６の形のシールエレメントが配置されており、このシールリング２６は、液圧媒体がハウジング部分２，３から漏れ出ることがないように、保証する。

【0028】

図３Ｂの実施例は、ハウジング部分３が孔２４の範囲に突起２７を有していて、この突起２７がハウジング部分２の凹部２８内に突入している点で、図３Ａの実施例とは異なっている。この場合、特に、突起２７の外径は少なくとも概ね凹部２８の内径に相当しているので、突起２７は、緊密に若しくは半径方向で緊密に凹部２８内に突入している。この場合、密閉能力は、シールエレメント２９特にＯリングが、前の実施例のように孔２４に対して同軸的に配置され、しかしながらこの実施例では好適には突起２７と凹部２８との間で半径方向に位置していることによって、オプション的に高められる。しかしシールエレメント２９に追加して、またはシールエレメント２９の代わりに、シールエレメント２６が、図３Ａの実施例に従ってハウジング部分２，３間に設けられてもよい。

【0029】

図３Ｃの実施例は、突起２７がハウジング２に形成されていて、凹部２８がハウジング３に形成されている点で、図３Ｂの実施例とは異なっている。また、図３Ｃの実施例は、突起２７および凹部２８が軸方向の後方係合３２を形成している点で、図３Ｂの実施例とは異なっている。このために、突起２７はその自由端部に半径方向に突き出すフランジ３０を有しており、このフランジ３０は、これに対応する、凹部２８の切欠３１内に係合する。形状締結は、軸方向で若しくは孔２４の軸方向で突起２７に後ろから係合するために、ハウジング部分３が、そのハウジング部分２に面した端部で以って塑性変形されていることによって得られる。ここでも追加的に単数または複数のシールエレメントが設けられていてよい。

【符号の説明】

【0030】

１ ピストンポンプ
２ 第２のハウジング部分
３ 第１のハウジング部分
４ リニアアクチュエータ
５ 固定子
７ 可動子
８ ピストン
１０ 第１の端部
１１ 第１の圧力室
１２ 差し込み部
１３，１４ 逆止弁
１５，１６ 流路
１６ 液圧通路
１７ 第２の圧力室
１８ 第２の端部
１９，２０ 逆止弁
２３ リターンスプリング、スプリングエレメント
２４，２５ 孔
２６ シールエレメント
２７ 突起
２８ 凹部
２９ シールエレメント

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】