JP2005030365A

JP2005030365A - プランジャポンプ

Info

Publication number: JP2005030365A
Application number: JP2003273688A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takumori; 宅森宏; Makoto Hyodo; 兵頭誠
Original assignee: Continental Teves Corp
Current assignee: Continental Teves Corp
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2023-07-11
Also published as: JP4052580B2

Abstract

【課題】小型軽量化が図れると共に、ポンプ稼動時の静粛性に優れたプランジャポンプを提供すること。
【解決手段】シリンダ孔２１の孔入口の閉鎖手段が、シリンダ孔２１内に挿入し、一端をポンプハウジング２０にかしめにより固定される筒状のアウタスリーブ６０と、アウタスリーブ６０に内挿され、金属板を冷間成形して形成した底部７１が弾性変形可能な略球面形状を呈する閉鎖スリーブ７０との二重筒体からなり、閉鎖スリーブ７０を圧入または溶接によりアウタスリーブに固定した。
【選択図】図１

Description

本発明は、スリップコントロール式の車両用ブレーキ液圧制御装置に内臓のプランジャポンプに関するものである。

車両ブレーキのアンチロックコントロールシステム（通称ＡＢＳ）、トラクションコントロールシステム（通称ＴＣＳ）、または電子スタビリティプログラム（通称ＥＳＰ）などのスリップコントロール式ブレーキ液圧制御装置においては、１つまたは複数のホイールシリンダ内の圧力を制御するためにプランジャポンプを備えている。

この種のプランジャポンプは特許文献１に開示されている。
図４は上記公報に記載のプランジャポンプ８０の断面図を示すもので、公知のプランジャポンプ８０は少なくとも、ポンプハウジング（ハイドロリックブロック）８１内に穿設された異径のシリンダ孔８２と、シリンダ孔８２の最も小径の孔に収容されているピストン８３と、シリンダ孔８２の最も径の大きい入口部を封鎖する閉鎖プラグ８４と、ポンプ室８５の上流側と下流側に配置された逆止弁構造の吸込バルブ８６および吐出バルブ８８を備えている。
ピストン８３とシリンダ孔８２の間は、シリンダ孔８２内に収容したシールリング８９によってシールされている。

また閉鎖プラグの肉厚を薄く形成したプランジャポンプは特許文献２に開示されている。このプランジャポンプ９０は図５に示すように鋼板で製造した閉鎖プラグ９１を備えている。

独国特許出願公開第１００１３８５８号明細書特表２００２−５１４７１２号公報

前記した従来のプランジャポンプには次のような問題点がある。
＜１＞特許文献１に記載のプランジャポンプ８０にあっては、強度確保の要請から閉鎖プラグ８４は所定の肉厚が要求される。そのため、シリンダ孔８２の入口部が大径であるにも拘らず、閉鎖プラグ８４の肉厚分だけ閉鎖プラグ８４内に形成される高圧ダンパ室８７の容積が小さいことから、液圧脈動の減衰効果が十分に発揮されない。
またプランジャポンプ８０の全体が大径になるため、ハイドロリックブロック８１全体が大きくなってコスト高となる問題や、ハイドロリックブロック８１に組み込む他の機能要素のレイアウトの自由度が低くなるといった問題もある。
さらに吸込バルブ８６と吐出バルブ８８の構成部品が異なるため、各バルブ専用の組立設備を設けて対応しなければならず、しかも両バルブの構成部品が多種類となって部品管理が煩雑になる問題もある。

＜２＞特許文献２のプランジャポンプ９０の場合、吐出バルブ９２の構成部品であるスプリング９３を閉鎖プラグ９１の平面形状の底部で支持する構造になっているため、閉鎖プラグ９１の内側に形成される高圧ダンパ室９４内の高圧によって閉鎖プラグ９１の底部が永久変形を起こす。閉鎖プラグ９１の底部が永久変形すると、外観が悪くなるうえに、閉鎖プラグ９１の底部に当接する吐出バルブ９２のスプリング９３の取付寸法が狂ってしまい、ポンプの吐出性能が低下する問題がある。

本発明の目的は、小型軽量化が図れると共に、ポンプ稼動時の静粛性に優れたプランジャポンプを提供することにある。
また本発明の目的は、部品の共有化を図り、製作が容易で低コスト化が図れる、プランジャポンプを提供することにある。
本発明は上記した何れかひとつのプランジャポンプを提供することを目的とする。

本発明は、ポンプハウジング内に形成したシリンダ孔と、シリンダ孔に収容され、シリンダ内を往復運動するピストンと、前記ピストンの往復運動に伴い容積が増減変化するポンプ室の上流側と下流側にそれぞれ設置した逆止弁構造の吸込バルブおよび吐出バルブとを備えた車両用ブレーキ液圧制御装置に内蔵するプランジャポンプであって、シリンダ孔の孔入口の閉鎖手段が、シリンダ孔内に挿入し、一端をポンプハウジングにかしめにより固定した筒状のアウタスリーブと、前記アウタスリーブに内挿され、金属板を冷間成形加工により底部が弾性変形可能な略球面形状に形成した閉鎖スリーブとの二重筒体からなり、前記閉鎖スリーブを圧入または溶接によりアウタスリーブに固定したことを特徴とする。
さらに本発明は、前記したプランジャポンプにおいて、アウタスリーブに設けた段差部と閉鎖スリーブの開口端との間に吐出バルブを挟んで固定し、前記吐出バルブで遮断した閉鎖スリーブの内部空間を、液圧脈動を減衰する高圧ダンパ室として形成したことを特徴とする。
さらに本発明は、前記した何れかのプランジャポンプにおいて、ピストンが、小径軸部を有するピストン本体と、前記小径軸部に外装したシール材と、前記小径軸部に嵌合し、ピストン本体との間でシール材を挟み込むピストンキャップとよりなるピストン組立体であって、前記ピストン組立体を直接シリンダ孔内に収容させたことを特徴とする。
さらに本発明は、前記した何れかのプランジャポンプにおいて、前記吐出バルブを吸込バルブと同一部品で構成することを特徴とする。
さらに本発明は、前記した何れかのプランジャポンプにおいて、前記閉鎖プラグの外側に防護カバーを取り付けたことを特徴とする。

本発明はつぎの特有の効果を得ることができる。
＜１＞小型軽量化が図れると共に、ポンプ稼動時の静粛性に優れたプランジャポンプを提供することができる。
＜２＞構成部品の共有化を図り、製作が容易で低コスト化が図れるプランジャポンプを提供することができる。

以下、図面を参照しながら本発明に係るプランジャポンプの一例について説明する。

＜１＞ハイドロリックブロック（ポンプハウジング）
図１はハイドロリックブロック２０に内蔵されたプランジャポンプ１０の断面図を示している。図面ではハイドロリックブロック２０の一部だけを示しているが、ハイドロリックブロック２０は、スリップ制御に用いられる電磁弁、リザーバ、ポンプを駆動する電動モータ等のハイドロリック構成エレメント（図示せず）を備えている。またハイドロリックブロック２０と図示しないマスタシリンダの間と、ハイドロリックブロック２０と図示しない単数または複数のホイールシリンダの間がそれぞれハイドロリック的に接続されている。

＜２＞シリンダ孔
ハイドロリックブロック２０はプランジャポンプ１０のポンプハウジングを兼ねているので、本発明においてはハイドロリックブロックをポンプハウジング２０と呼んで説明する。

アルミ製のポンプハウジング２０には異径のシリンダ孔２１が開設されていて、このシリンダ孔２１は、ピストン組立体３０を収容する小径部２１ａと、ピストン組立体３０の往復運動により容積が増減変化するポンプ室２３を形成するための中径部２１ｂと、孔入口側の大径部２１ｃとを有し、これらの異径の孔２１ａ〜２１ｃは同一軸線上に形成されている。

シリンダ孔２１の奥にはカム室２２を形成していて、このカム室２２内には電動モータにより回転駆動する偏心カム４０を収容している。
またシリンダ孔２１内の中径部２１ｂと大径部２１ｃの境界部には、円周方向に沿って段差部２１ｄを形成している。

ポンプハウジング２０には、シリンダ孔２１に面して半径方向に向けて穿設した吸入流路２５と吐出流路２６を形成している。
吸入流路２５の途中の段差部には、吸入流路２５からポンプ室２３内への流れのみを許容する吸込バルブ５０を設置し、ポンプハウジング２０を塑性変形させて形成したかしめ部２１ｅにより固定する。

吸入流路２５と吐出流路２６の間には、容積が増減変化するポンプ室２３と、ポンプ室２３から吐出される液の脈動を減衰する高圧ダンパ室２４を形成する。

＜３＞ピストン組立体
本発明に係るプランジャポンプ１０では、直接シリンダ孔２１の小径部２１ａ内にピストン組立体３０を収容した構造になっている。

すなわち、ピストン組立体３０は、小径軸部３１を有する金属製のピストン本体３２と、このピストン本体３２の小径軸部３１に嵌合可能な凹部３３を形成した樹脂製、または金属製のピストンキャップ３４と、ピストン本体３２の小径軸部３１に外装するリング状のシールリング３５およびバックアップリング３６とにより構成する。

環状のシールリング３５およびバックアップリング３６は、ピストン本体３２とピストンキャップ３４の間に挟み込み、ピストン本体３１の外周面とほぼ同一の面となるように装着するが、シールリング３５とバックアップリング３６が押し潰されて破損しないように、シールリング３５とバックアップリング３６の断面幅を考慮して小径軸部３１と凹部３３の嵌合深さを設定する。

シールリング３５とバックアップリング３６の外装作業は、ピストン本体３２の小径軸部３１に外装してピストンキャップ３４を被せるだけの簡単な作業で済むため作業が簡単である。

ピストン組立体３０を採用したのは、シリンダ孔２１の中径部２１ｂの径をできるだけ小さくするためと、ピストン組立体３０を直接シリンダ孔２１の小径部２１ａ内に収容させるためである。

シールリング３５はシリンダ孔２１の小径部２１ａとポンプ室２３の間をシールするために必須の部品であるが、高圧負荷時におけるシールリング３５のはみ出し防止のために機能するバックアップリング３６は必須の部品ではなく省略する場合がある。

ピストンキャップ３４は、ピストン本体３２の外径とほぼ同径に形成し、その右方はシリンダ孔２１の小径部２１ａ内に収容し、左方はポンプ室２３に突出している。

ピストン戻しばね３８はピストンキャップ３４の凹部３３の反対側に形成した段差部３７と吐出バルブ５１との間に縮設する。
ピストン組立体３０はピストン戻しばね３８のばね力を受けて偏心カム４０の方向へ付勢され、またピストン本体３２の右端面が偏心カム４０に当接して支持されるから、ピストン組立体３０はピストン本体３１とピストンキャップ３４の間を特別に固定しなくとも一体性を維持できる。したがって、ピストン組立体３０は相互に部品が分離せずに一体性を保った状態で、シリンダ孔２１内での往復運動が可能となる。

＜４＞シリンダ孔の閉鎖手段
本発明では、筒状のアウタスリーブ６０とドーム状の閉鎖スリーブ７０によって形成される二重筒体によってシリンダ孔２１の開放された入口を閉鎖する構造を採用した。

アウタスリーブ６０はシリンダ孔２１の孔入口から中径部２１ｂまでの範囲に亘り孔壁の内側を覆う筒体で、シール材としての機能と、閉鎖スリーブ７０を補強する機能を併有する。
アウタスリーブ６０は筒体の左半に形成した大径筒部６１と、筒体の右半に形成した小径筒部６２と、両筒部６１，６２の境界部に形成した段差部６３と、大径筒部６１の端部に外方へ屈曲して形成した環状のフランジ６５とを有し、板厚の薄い金属等で製作する。
大径部６１側の周面には、単数または周方向に沿って複数の貫通路６４を設ける。

大径筒部６１と小径筒部６２の径差は大きく確保する必要はなく、段差部６３で吐出バルブ５１を支持できる程度の寸法差でよく、実用上はアウタスリーブ６０の板厚程度でよい。
小径部６２の外径は、シリンダ孔２１の中径部２１ｂに圧入して孔壁との間をシールできる寸法になっている。

閉鎖スリーブ７０は、アウタスリーブ６０に内挿してシリンダ孔２１の入口をシールして閉鎖する蓋部材として機能することの他に、アウタスリーブ６０の段差部６３との間で吐出バルブ５１を挟み込んで固定するための取付部材であると共に、吐出バルブ５１で内部空間を遮断して内部に高圧ダンパ室２４を形成するための部材であり、板厚の薄い金属板を冷間成形加工（深絞り加工）して形成する。

本発明では、閉鎖スリーブ７０の開口部と反対側の底部７１は、冷間成形加工により略球面状に形成することが肝要である。
「略球面状」とは、半径が一定の完全球面だけを意味するものではなく、図示するように楕円形状を含むものである。換言すれば、平面は含まず、外側へ突出したすべての湾曲面を含むものである。

閉鎖スリーブ７０を冷間加工により略球面状に形成するのは、底部７１を弾性変形させて高圧ダンパ室２４内での液圧脈動減衰効果を高めるためと、底部７１が永久変形しないだけの強度を確保するためである。

閉鎖スリーブ７０の開口端部の周面には、単数または複数の溝または孔による貫通路７２を設ける。
前記したアウタスリーブ６０の貫通路６４と閉鎖スリーブ７０の貫通路７２の形成位置は図示した形態に限定されるものではなく、高圧ダンパ室２４の液を、閉鎖スリーブ７０とアウタスリーブ６０の周面を貫通して吐出流路２６へ吐出できる位置に形成してあればよい。

アウタスリーブ６０と閉鎖スリーブ７０の重合する周面間は高いシール性を確保した状態で固着する。固着手段としては、例えば溶接、圧入、或いは螺着、接着の何れかひとつ、或いはこれらを適宜組み合わせて行ってもよい。

組立て精度と組立作業効率を考慮すると、シリンダ孔２１の閉鎖手段はアウタスリーブ６０内に吐出バルブ５１をセットした後、アウタスリーブ６０のフランジ６５側から閉鎖スリーブ７０を内挿して固定して、１つのユニットとして事前に製作しておくことが望ましい。
またユニット化せずに、シリンダ孔２１内に上記した各部品を個別に組み付けてもよい。

またシリンダ孔２１の閉鎖手段であるふたつのリーブ６０，７０を薄厚の金属板で製作したことに伴い、両スリーブ６０，７０の肉厚を薄くできるので高圧ダンパ室２４の容積を大きくすることができて、液圧脈動の減衰性能がよくなる。

シリンダ孔２１に挿入したアウタスリーブ６０はフランジ６５をシリンダ孔２１の入口の周囲を環状に塑性変形させて形成したかしめ部２１ｆによってシールして固定され、また両スリーブ６０，７０の周面間も高いシール性を確保して重合されるので、シリンダ孔２１の入口は高いシール性を確保して閉鎖されることになる。

＜５＞バルブ
従来のプランジャポンプでは吸込バルブと吐出バルブが共にバルブの構成部品が異なっていた。
これに対して本発明では、逆止弁構造の吸込バルブ５０と吐出バルブ５１とに共通のバルブを使用してバルブの共有化を図るものである。バルブの共有化は構成部品の共通化により達成できる。

まず吸込バルブ５０について説明する。
吸込バルブ５０は、環状のバルブシート５２と、バルブシート５２の中央穴５３を閉鎖するボール弁５４と、バルブシート５２に外装したポット形のケージ５５と、ボール弁５４とケージ５５の間に縮設したばね５６とからなり、ばね５６のばね力によりボール弁５４がバルブシート５２の中央穴５３に押圧されることで流路を閉鎖する構造になっている。
ケージ５５の裾部はバルブレート５２の側面を取り囲むようにして固着し、筒部は液の通過が可能な開口構造になっている。

吐出バルブ５１は上記した吸込バルブ５０と構造上も寸法上も同一であることから、図２において吸込バルブ５０と対応する部品は同一の符号を付して、吐出バルブ５１についての説明を省略する。
図２において符号３９は吐出バルブ５１のバルブシート５２の片面に当接させて設けたばね受けで、必須の部品ではない。
また吐出バルブ５１と吸込バルブ５０の開弁圧力を夫々異なる値に設定したいときは、ばね５６のみを相違させるだけで済む。

＜６＞プランジャポンプの組立て
プランジャポンプ１０の組立て方法の一例について説明する。
図１において、シリンダ孔２１の小径部２１ａ内に、ピストン組立体３０を挿入した後、シリンダ孔２１内にピスン戻しばね３８を挿入する。
つぎにピストン戻しばね３８を収縮させながら、アウタスリーブ６０、吐出バルブ５１、閉鎖スリーブ７０を１つのユニット化したシリンダ孔の閉鎖手段をシリンダ孔２１内に押し込む。
そして、シリンダ孔２１の入口の周囲を環状にかしめてアウタスリーブ６０のフランジ６５を固定することによって、シリンダ孔２１の入口を高いシール性を確保した状態で閉鎖する。
最後にインナスリーブ６０と閉鎖スリーブ７０の重合体の外側に平板状の防護カバー２７を取り付けて、図１に示すプランジャポンプ１０を得る。
なお、防護カバー２７は省略する場合がある。

従来のプランジャポンプはシリンダ孔内の少なくともピストン摺動範囲に亘ってライナーを配置し、このライナー内にピストンを収容させると共に、ライナー側にシール材を設置した構造であったため、シリンダ孔の径はライナーの板厚分とシール材の厚さ分を見込んだ大径寸法に設定しなければならなかった。

これに対して、本発明ではシールリング３５を外装したピストン組立体３０を採用して、ピストン組立体３０を収容するシリンダ孔２１の小径部２１ａの径をできるだけ小さくすることができたことと、シリンダ孔２１の閉鎖手段であるアウタスリーブ６０と閉鎖スリーブ７０とを薄厚の材料で製作してシリンダ孔２１の最大径を小さくすることができたこととに伴い、プランジャポンプ１０の全体を小径に形成することができて、ハイドロリックブロック２０の小型軽量化を実現することができると共に、ハイドロリックブロック２０に組み込む他の機能要素のレイアウトの自由度が増すといった多くの利点がある。

＜７＞ポンプ作動
偏心カム４０の偏心回転運動に伴い、ピストン組立体３０がシリンダ孔２１の小径部２１ａ内を摺動する。
ピストン組立体３０の往復運動と、ふたつのバルブ５０，５１の開閉弁作動に伴い、吸入流路２５からポンプ室２３内へ吸引した液を高圧ダンパ室２４へ吐出し、さらに高圧ダンパ室２４から閉鎖スリーブ７０とアウタスリーブ６０の貫通路７２，６４を通じて吐出流路２６へ吐出することができる。

液圧の脈動はポンプ室２３内の液が高圧ダンパ室２４へ吐出したときに発生する。
本発明では閉鎖スリーブ７０の容積が大きいことによる液圧脈動の減衰効果と、閉鎖スリーブ７０の底部が弾性変形することによる液圧脈動の減衰効果のふたつの減衰効果を発揮するので、プランジャポンプ１０の静粛性が向上する。
閉鎖スリーブ７０の底部７１は、弾性変形は許容するが、永久変形はしないので外観を損ねる心配がない。
また吐出バルブ５１のばね５６は底部７１に接していないので、ポンプの吐出性能が低下する問題も起きない。

一般にポンプ効率（理論ポンプ吐出流量に対する実効吐出流量の比）は、ポンプ室２３の容積が小さいほどポンプ工程圧縮比が上がってポンプ効率がよくなる。このため、本発明では、シリンダ孔２１を小径に設計できてポンプ室２３の容積を小さくできるので、ポンプ効率がよくなる。

また本発明のプランジャポンプ１０はハイドロリックブロック２０に対して複数組を配設してもよいことは勿論である。

本発明に係るプランジャポンプの断面図吐出バルブ付近のプランジャポンプの部分拡大断面図吸込バルブ付近のプランジャポンプの部分拡大断面図本発明が前提とする従来のプランジャポンプの断面図従来の他のプランジャポンプの断面図

符号の説明

１０・・・プランジャポンプ
２０・・・ポンプハウジング（ハイドロリックブロック）
２１・・・シリンダ孔
２１ａ・・・シリンダ孔の小径部
２１ｂ・・・シリンダ孔の中径部
２１ｃ・・・シリンダ孔の大径部
２２・・・カム室
２３・・・ポンプ室
２４・・・高圧ダンパ室
２５・・・吸入流路
２６・・・吐出流路
３０・・・ピストン組立体
３１・・・小径軸部
３２・・・ピストン本体
３３・・・ピストン本体の凹部
３４・・・ピストンキャップ
３５・・・シールリング
３６・・・バックアップリング
４０・・・偏心カム
５０・・・吸込バルブ
５１・・・吐出バルブ
５２・・・バルブシート
５３・・・中央穴
５４・・・ボール弁
５５・・・ケージ
５６・・・ばね
６０・・・アウタスリーブ
６１・・・大径筒部
６２・・・小径筒部
６３・・・段差部
６４・・・アウタスリーブの貫通路
６５・・・フランジ
７０・・・閉鎖スリーブ
７１・・・閉鎖スリーブの底部
７２・・・閉鎖スリーブの貫通路

Claims

ポンプハウジング内に形成したシリンダ孔と、シリンダ孔に収容され、シリンダ内を往復運動するピストンと、前記ピストンの往復運動に伴い容積が増減変化するポンプ室の上流側と下流側にそれぞれ設置した逆止弁構造の吸込バルブおよび吐出バルブとを備えた車両用ブレーキ液圧制御装置に内蔵するプランジャポンプであって、
シリンダ孔の孔入口の閉鎖手段が、シリンダ孔内に挿入し、一端をポンプハウジングにかしめにより固定した筒状のアウタスリーブと、
前記アウタスリーブに内挿され、金属板を冷間成形加工により底部が弾性変形可能な略球面形状に形成した閉鎖スリーブとの二重筒体からなり、
前記閉鎖スリーブを圧入または溶接によりアウタスリーブに固定したことを特徴とする、
プランジャポンプ。
アウタスリーブに設けた段差部と閉鎖スリーブの開口端との間に吐出バルブを挟んで固定し、前記吐出バルブで遮断した閉鎖スリーブの内部空間を、液圧脈動を減衰する高圧ダンパ室として形成したことを特徴とする、請求項１に記載のプランジャポンプ。
ピストンが、小径軸部を有するピストン本体と、前記小径軸部に外装したシール材と、前記小径軸部に嵌合し、ピストン本体との間でシール材を挟み込むピストンキャップとよりなるピストン組立体であって、前記ピストン組立体を直接シリンダ孔内に収容させたことを特徴とする、請求項１また請求項２に記載のプランジャポンプ。
前記吐出バルブを吸込バルブと同一部品で構成することを特徴とする、請求項１乃至請求項３の何れかに記載のプランジャポンプ。
前記閉鎖プラグの外側に防護カバーを取り付けたことを特徴とする、請求項１乃至請求項４の何れかに記載のプランジャポンプ。