活塞泵、 活塞泵制造方法、 活塞导向元件及车辆制动系统 技术领域 本发明涉及一种活塞泵， 特别是一种液压活塞泵， 该活塞泵具有能够在活塞壳体 中移动的活塞和设置在活塞壳体和活塞之间的用于对活塞进行导向和支承的活塞导向元 件。此外， 本发明涉及一种用于制造活塞泵的方法以及这种活塞泵的活塞导向元件和带有 活塞泵的车辆制动系统。
背景技术
液压活塞泵的用于对可移动地支承在活塞壳体中的活塞进行导向的活塞导向元 件通常沿轴向在纵向上贴靠在活塞壳体上， 而且是位于活塞壳体的内周面和活塞的外周面 之间。通常， 活塞基本上在壳体的内表面上的两个区段上被导向和支撑。
在此， 一方面， 高压侧的密封环用作第一导向元件， 该密封环位置固定地支承在活 塞上。该第一导向元件也被称为活动轴承， 因为高压侧的密封环与活塞一起相对于壳体往 复运动。
另一方面， 在低压侧压入优选由塑料制成的作为最初单独存在的部件的导向环， 作为在壳体和活塞之间的第二导向元件。 该压入的导向环位置固定地贴靠在壳体的内表面 上并且因此也被称为位置固定的或者第二轴承。
DE 102007052664A1 公开了一种用于活塞泵能够沿轴向往复调节的泵活塞或者泵 杆的导向环， 作为导向元件。 导向环在此被构造为径向减振元件， 用于减缓泵活塞或者泵杆 的径向冲击。
此外， DE 10123038A1 公开了一种用于对车辆液压制动系统的活塞泵的活塞进行 径向导向的导向环装置。导向环装置设置在活塞的偏心轮侧的端部区域中。在此， 由一种 特别是可塑性变形的塑料制成的导向环在形成环座的凹槽中设置在位于导向环的压力侧 的密封环旁边。导向环的远离压力侧的端面和相应的凹槽侧面被构造为锥形。在密封环受 到压力时， 锥形的端面使得导向环直径缩小， 由此使得导向环的导向间隙自动缩小。 即使在 导向环磨损的情况下也能持久地避免在活塞和导向环之间产生间隙， 并且通过这种方法防 止密封环在受到高的压力的情况下被挤到这样的间隙中。 发明内容 本发明的目的是， 提供一种活塞导向元件， 该活塞导向元件一方面具有很小的磨 损， 因而具有长的使用寿命， 另一方面能以低廉的成本进行制造并且能节省空间地集成到 活塞泵中。
依据本发明， 在活塞泵中， 用于对能够在活塞壳体中移动的活塞进行导向和支承 的活塞导向元件被构造为至少在活塞壳体的内周面上或者在活塞的外周面上位置固定地 施加的涂层。
这种依据本发明构造的液压活塞泵包括活塞， 该活塞可移入和可移出地支承在活 塞壳体的内腔即孔中。壳体的内腔由壁部的内周面围成。在活塞壳体的内周面和活塞的外
周面之间设置依据本发明的活塞导向元件， 该活塞导向元件在活塞移入壳体以及从壳体移 出期间即在所谓的泵送运动期间对活塞进行支撑和导向或者说支承。
在活塞从壳体中移出时， 在壳体内腔中的高压区域形成负压， 并且活塞通过吸入 阀将流体吸入高压区域。在移入所述壳体中时， 活塞通过排出阀将流体从高压区域排到用 于做功的液压系统中。 该高压区域特别是借助于密封元件基本上流体密封地相对于所谓的 低压区域密封。依据本发明的活塞导向元件在此可以设置在高压区域和 / 或低压区域中。
流体在这里可以理解为气体和 / 或液体， 例如矿物基或乙二醇基液压液。
依据本发明， 活塞导向元件被构造为涂层， 该涂层与常规的导向环相比非常薄。 即， 所述涂层与依据现有技术的导向环相比被设计为薄层或者说薄片。
所述涂层可以施加在活塞壳体的内周面上和 / 或施加在活塞的外周面上。在此， 所述涂层优选位置固定地与相应的周面连接。
位置固定地施加应特别理解为一种连接， 在该连接中， 活塞导向元件与活塞壳体 或者活塞导向元件与活塞形成一个单元， 并且特别是在活塞泵的装配和运转时保持固定连 接。涂层优选地在活塞和壳体被构造为圆柱形的情况下被设计为环的形式， 所述环在确定 的长度区段上包住活塞或者作为壳体的内衬。 如果涂层施加在活塞壳体的内周面上， 那么活塞以其外周面优选配合精确地贴靠 在涂层的朝向活塞的边界面上并且在泵送运动期间沿着涂层的边界面滑过。
如果相反地涂层施加在活塞的外周面上， 那么活塞以依据本发明的涂层， 即以朝 向壳体的边界面沿着泵壳体的内周面滑过并且优选配合精确地贴靠在那里。
还可设想的是， 活塞壳体的内周面和活塞的外周面具有依据本发明的涂层。在这 种情况下， 两个涂层的相应边界面在活塞相对于壳体运动时相互沿着对方滑过。活塞被支 撑且被导向， 因而被保持在所期望的位置上。
通过优选地使用高强度的材料， 依据本发明的涂层优选被设计成非常耐磨的， 特 别是高强度的。 因此， 可为支承结构和泵活塞提供最优的抗磨损作用 ； 也就是确保在泵壳体 中的耐磨的活塞导向装置。可以借助于各种合适的涂层工艺施加涂层。
有利的是， 提供了一种活塞导向元件， 特别地， 该活塞导向元件可用在要求活塞导 向元件具有长的使用寿命以及耐用度的液压活塞泵中。
由于依据本发明使用涂层而不是根据现有技术的导向环， 在这里提供一种活塞导 向元件， 该活塞导向元件只需要非常小的安装空间。 因此， 液压活塞泵可以设计成具有较小 的尺寸。
特别地， 涂层最优地充分利用可使用的结构空间。 这是非常重要的， 因为最新代的 液压活塞泵由于箱子容积减小的原因具有越来越小的安装空间， 这也在泵活塞的导向长度 方面产生影响。有利地， 依据本发明的涂层形式的活塞导向元件也实现了活塞在活塞壳体 中增大的导向长度， 因为涂层可以在较大的长度区段上施加在活塞壳体的内周面或者活塞 的外周面上。
此外， 本发明的优点在于， 可以直接在泵壳体的内腔中对活塞进行导向并且附加 部件形式的导向环以及相应的安装步骤可以省去， 这使得在制造过程中的成本降低。
依据本发明的涂层有利地由高强度的塑料制成。
特别的是， 使用的塑料对有机的和无机的介质以及对腐蚀现象具有抵抗能力， 因
而具有良好的稳定性。此外， 由高强度的塑料形成的涂层非常轻， 这使得活塞泵的重量很 小。所述塑料优选地具有良好的摩擦以及滑动特性， 由此活塞在没有显著摩擦损失的情况 下可轴向移动地容纳和固定在壳体中。
活塞导向元件例如可以作为 “喷涂涂层” 一体形成。可以与活塞壳体的内周面和 / 或活塞的外周面以材料连接的方式如借助于粘合相连接。因此， 所述涂层可成本低廉地进 行制造， 并且能在制造过程中简单地与活塞或者壳体相接合。
特别优选地， 依据本发明的涂层的塑料是聚醚酮。
有利地， 聚醚酮是一种耐高温的热塑性塑料， 该塑料具有良好的耐有机和无机化 学品性以及耐水解性， 直至大约 280℃。使用的聚醚酮的密度优选地为 1300kg/m3， 由此提 供了高强度的材料。
有利地， 活塞导向元件由聚醚醚酮 (PEEK) 制成， 所述聚醚醚酮具有大约 335℃的 熔化温度。由此， 提供了一种高强度的涂层， 该涂层是特别鲁棒且耐磨的。
此外， 依据本发明的涂层特别优选地借助于喷涂施加。
在这种改进方案中， 所述涂层借助于喷涂工艺施加， 从而形成所谓的喷涂涂层。 在 此， 优选通过如下方式形成涂层 ： 微粒在碰撞在部件表面即碰撞在活塞壳体的内周表面或 者活塞的外周表面上时根据过程和材料在一定程度上变平并且由于机械的夹紧作用保持 粘附并且以分层的方式形成材料层。
在喷涂工艺中， 优选的是高强度的塑料如聚醚酮， 更加优选的是聚醚醚酮 (PEEK) 相应地用作所使用的材料。 特别地， 所述涂层具有很低的孔隙度、 良好的与活塞或者壳体的 表面结合的能力即良好的粘附强度、 和均匀的微观结构， 以及基本上无裂纹。
此外， 依据本发明的涂层优选地由薄膜形成。
所述薄膜被设计得特别薄并且优选地由高强度的塑料， 如由聚醚酮， 更加优选地 由聚醚醚酮 (PEEK) 制成。特别地， 所述涂层在这里也具有很低的孔隙度、 良好的与活塞或 者壳体的表面结合的能力即良好的粘附强度、 和均匀的微观结构， 以及基本上无裂纹。
所述薄膜与活塞壳体的内周面和 / 或活塞的外周面优选地以材料连接的方式例 如通过粘合或者硫化连接。此外， 所述薄膜还可以与相应的周面压合。
此外， 依据本发明的目的通过一种用于制造活塞泵的方法得以解决。所述方法包 括下列步骤 ：
- 提供活塞壳体，
- 提供活塞，
- 至少在活塞壳体的内周面上或者在活塞的外周面上位置固定地施加涂层， 以及
- 将活塞壳体与活塞接合成活塞泵。
首先， 提供活塞壳体和活塞。在将活塞壳体与活塞接合成活塞泵之前， 依据本发 明在活塞壳体的内周面和 / 或在活塞的外周面上位置固定地， 特别是依据上述特征施加涂 层。所述涂层在活塞在壳体中的泵送运动期间， 即在活塞相对于壳体的运动期间用作活塞 导向元件。
所述涂层相对于常规的导向环被构造得非常薄。即， 所述涂层与依据现有技术的 导向环相比被设计为薄层或者说薄片， 该薄层或者说薄片与壳体或者活塞的周面固定连 接。位置固定地施加涂层可以借助于形状配合连接、 传力连接和 / 或材料连接而实现。 在形状配合连接的情况下， 所述涂层例如可以夹紧在活塞或者壳体的周面上。
在传力连接的情况下， 对在涂层和壳体的内周面或者活塞的外周面之间的连接面 施加法向力， 使得通过静摩擦防止相对移动。 特别地， 传力连接可以借助于涂层弹性地夹入 活塞壳体内部中或者借助于涂层包紧活塞的外周面而实现。
在材料连接的情况下， 涂层和活塞壳体或者活塞通过原子力或者分子力结合在一 起， 例如借助于粘合或者硫化。
依据本发明的方法的优点在于， 涂层与活塞壳体和 / 或与活塞首先接合成一个单 元或者说接合成一个部件。由此， 活塞和壳体可以通过简单且成本低廉的方法组装成活塞 泵。此外能确保， 涂层形式的活塞导向元件在活塞泵的接合期间不会脱落。依据现有技术 的将常规的导向环压入壳体和活塞之间的安装步骤省去了。由此进一步降低了制造成本。
在这里， 优选地使用高强度的塑料如聚醚酮， 更加优选地使用聚醚醚酮作为涂层 的材料。由此， 使在活塞泵运转期间活塞导向元件的磨损最小化并且使活塞泵的使用寿命 以及耐用度最优化。此外， 在活塞泵运转期间， 直接在壳体中对活塞进行导向。活塞良好地 固定在活塞壳体中， 并且在泵送运动时保持在所期望的位置上。
位置固定地施加涂层优选地借助于喷涂而实现。
在这种改进方案中， 使用喷涂工艺作为涂层工艺， 借助于该喷涂工艺形成所谓的 喷涂涂层。 在喷涂过程期间， 优选通过如下方式形成材料层 ： 微粒在碰撞在部件表面即碰撞 在活塞壳体的内周面或者活塞的外周面的表面上时根据过程和材料在一定程度上变平并 且由于机械的夹紧作用保持粘附并且以分层的方式形成材料层。
作为替代或者附加， 位置固定地施加涂层优选地借助于施加薄膜而实现。
所述薄膜被设计得特别薄并且与活塞壳体的内周面和 / 或活塞的外周面优选地 以材料连接的方式例如通过粘合或者硫化连接。 此外， 所述薄膜也可以与相应的周面压合。
最后， 依据本发明提出了一种这样的活塞导向元件以及带有活塞泵的车辆制动系 统。
依据本发明的车辆制动系统包括活塞泵， 优选的是液压活塞泵， 该活塞泵具有依 据本发明的依据上面所阐述的特征和优点的活塞导向元件。 这种车辆制动系统可以例如是 防抱死系统 (ABS)、 驱动防滑控制系统 (TCS- 牵引力控制系统 )、 电子稳定程序系统 (ESP) 或者还可以是电液制动系统 (EHB)。 在这些制动系统中特别有利的是， 活塞泵在长的使用寿 命以及耐用度下提供了制动系统的最优的功能并且需要很小的安装空间。
附图说明
接下来依据附图对依据本发明的解决方案的实施例进行详细阐述。附图中 ： 图 1 示出了带有依据现有技术的活塞导向元件的液压活塞泵的部分纵剖视图， 以 图 2 示出了带有依据本发明的活塞导向元件的液压活塞泵的部分纵剖视图。及
具体实施方式图 1 示出了液压活塞泵 10， 该液压活塞泵 10 具有位于低压侧的导向环 12 作为依 据现有技术的活塞导向元件。
活塞泵 10 包括活塞壳体 14 和可在活塞壳体 14 中沿纵轴向移动的活塞 16。在活 塞泵 10 运转时， 活塞 16 由旋转的偏心轮 18 驱动， 该偏心轮设置在偏心轮腔室 20 中。偏心 轮 18 在此以其外周贴靠在活塞 16 的端面 22 上并且使活塞 16 移入活塞壳体 14 以及从活 塞壳体 14 中移出。
给活塞 16 分配一个吸入阀 24。吸入阀 24 设置在阀壳体 26 中， 该阀壳体借助于支 承件 28 夹紧在活塞 16 上。吸入阀 24 被设计用于借助于活塞 16 的往复直线运动通过吸入 装置 30 将流体吸入位于活塞壳体 14 内部的高压区域 32 中并且经过排出口 34 通过排出阀 36 在压力下将流体从高压区域 32 输送到 ( 未进一步示出的 ) 用于做功的液压系统中。流 体在这里为制动液。
阀壳体 26 被构造为杯状作为保持架， 螺旋状的复位弹簧 38 位于该阀壳体的内部， 所述复位弹簧压靠在球状的关闭体 40 上。所述关闭体 40 由此紧贴在阀座 42 上， 该阀座被 构造在活塞 16 的另一端面上。
活塞 16 在纵向上借助于设置在高压区域 32 中的复位弹簧 44 被弹性地预紧。复 位弹簧 44 根据图 1 在其左端支撑在活塞壳体 14 的端面上， 并且在其右端压靠在弹簧支座 46 上， 该弹簧支座被构造为阀壳体 26 的一部分。弹簧支座 46 因此与活塞 16 位置固定地联 接， 从而复位弹簧 44 相应地通过弹簧支座 46 压靠在活塞 16 上。 当活塞 16 借助于复位弹簧 44 根据图 1 被向右从活塞壳体 14 压出时， 吸入阀 24 的关闭体 40 克服螺旋状复位弹簧 38 的力被从阀座 42 上抬起， 因为在壳体 14 中形成负压。 在活塞 16 的这个运动期间， 吸入阀 24 被打开， 流体通过吸入装置 30 被吸入高压区域 32 中。
当活塞 16 借助于偏心轮 18 根据图 1 被向左压入壳体 14 中时， 吸入阀 24 关闭， 排 出阀 36 被打开， 流体被从高压区域 32 输送到用于做功的液压系统中。
在活塞 16 和壳体 14 之间设有环状的密封元件 48， 借助于该密封元件使高压区域 32 相对于低压侧 50 密封。密封元件 48 被压在活塞 16 上并且沿轴向贴靠在活塞 16 的外周 面 52 上。阀壳体 26 以形状配合连接和传力连接的方式接合在密封元件 48 中， 由此密封元 件 48 借助于夹紧在支承件 28 上的阀壳体 26 固定在所述外周面 52 上。
在低压侧 50 上， 低压侧的密封元件 54 设置在活塞壳体 14 的内周面 56 和活塞 16 的外周面 52 之间。低压侧的密封元件 54 基本上流体密封地将偏心轮腔室 20 密封。
在低压侧的密封元件 54 和偏心轮腔室 20 之间， 在片状的支撑环 57 旁边压入由适 合的塑料制成的导向环 12。导向环 12 在纵剖面中看被构造为 L 形， 并且以一个臂部 58 沿 轴向贴靠在活塞壳体 14 的内周面 56 上， 以另一臂部 60 接合在壳体 14 的凹部中， 通过这种 方法以形状配合的方式夹紧在活塞壳体 14 上。臂部 58 在此被压紧在壳体 14 中。臂部 60 沿轴向支撑在活塞壳体 14 上。 在活塞 16 移入壳体 14 中以及从壳体 14 中移出期间， 借助于 导向环 12 对活塞 16 进行导向和支承。在此， 活塞 16 以其外周面 52 沿着导向环 12 滑过。
在图 2 中示出了在图 1 中所示的液压活塞泵 10。代替导向环 12， 在这里设有依据 本发明的活塞导向元件 62。
活塞导向元件 62 被构造为环状的涂层， 该涂层相对于导向环 12 被设计得比较薄。 因此活塞壳体 14 在设有涂层的区域中沿径向延伸得较深或者说较窄。因此通过活塞导向
元件 62 实现了沿轴向较长的导向面。
涂层由高强度的塑料例如聚醚醚酮形成， 所述塑料借助于喷涂工艺涂覆或者作为 薄膜施加在活塞壳体 14 的内周面 56 上。由此， 高强度的塑料以喷涂涂层或者薄膜涂层的 形式施加在活塞壳体 14 或者说泵壳体的铝制孔的表面上。也就是， 涂层 62 与壳体 14 的内 周面 56 位置固定地连接并且与活塞壳体 14 构成一个单元。
由此， 可以直接在壳体孔中对活塞 16 进行导向， 并且依据现有技术的附加部件形 式的导向环 12 以及其安装步骤可以省去。
因此， 通过施加高强度的涂层提供了一种在活塞壳体 14 中的耐磨的活塞导向装 置， 该涂层最优地充分利用可使用的结构空间。也为活塞 16 的支承结构提供最优的抗磨损 作用。此外， 提供了在较大的长度区段上在活塞壳体 14 中对活塞 16 的导向。