JP2011058588A - オイルポンプのシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】シール性に優れ、組み付けが容易なオイルポンプのシール構造を提供する。
【解決手段】オイルポンプのケーシング７０と、当該ケーシングに回転自在に支持される駆動軸５４との間に設けられるオイルポンプのシール構造であって、駆動軸の外周に形成された少なくとも一つの円周溝８３と、駆動軸の外周のうち円周溝を跨ぐ領域に摺接しつつ駆動軸を内挿し、ケーシングに保持される筒状部材８４と、ケーシングに対する筒状部材の位置を規制する位置規制部材８５と、筒状部材とケーシングとの間に圧縮変形状態で配置され、かつ、少なくとも一つの円周溝の径方向外方位置で筒状部材に当接し、筒状部材を駆動軸の側に付勢する環状の弾性部材８６とを備えた。
【選択図】図４

Description

本発明は、オイルポンプのケーシングと、当該ケーシングに回転自在に支持される駆動軸との間に設けられるオイルポンプのシール構造に関する。

従来のオイルポンプのシール構造では、駆動軸の軸芯方向に沿う内周面形状が直線状の駆動軸挿入孔をケーシングに形成すると共に、駆動軸の外周面に形成した周溝に、駆動軸挿入孔の内周面に摺接させる筒状部材と、筒状部材と周溝底面との間に圧縮変形状態で配置されて、筒状部材を駆動軸挿入孔の内周面の側に付勢する環状の弾性部材とを入り込むように組み付けて構成されている（例えば、特許文献１参照。）。

特許第４０８１８００号公報

従来のオイルポンプのシール構造では、筒状部材と周溝底面との間に弾性部材を圧縮変形状態で配置し、この弾性部材の付勢力で、駆動軸の軸芯方向に沿う内周面形状が直線状の駆動軸挿入孔の内周面に筒状部材を圧接させる。このため、筒状部材と駆動軸との接触圧力が筒状部材の軸芯方向両側の自由端側ほど小さくなり、シール性を向上させ難い欠点がある。
また、内径が当該駆動軸の外径よりも小さい筒状部材と環状の弾性部材とを、駆動軸の外周面に形成した周溝に入り込むように組み付ける場合は、筒状部材と弾性部材とをその内径が駆動軸の外形よりも大きくなるように強制的に押し広げて当該駆動軸に被せる必要があり、筒状部材と弾性部材の組み付けに手間が掛かる欠点がある。
さらに、駆動軸の回転に伴って、筒状部材が弾性部材に対して相対回転すると、筒状部材と弾性部材との界面からオイルが漏れ出すおそれがある。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、シール性に優れ、組み付けが容易なオイルポンプのシール構造を提供することを目的とする。

本発明の第１特徴構成は、オイルポンプのケーシングと、当該ケーシングに回転自在に支持される駆動軸との間に設けられるオイルポンプのシール構造であって、前記駆動軸の外周面に形成された少なくとも一つの円周溝と、前記駆動軸の外周面のうち前記駆動軸の軸芯方向において前記円周溝と隣接する面、及びその面と前記円周溝の溝壁面との交差箇所に摺接しつつ前記駆動軸を内挿し、前記ケーシングに保持される筒状部材と、前記ケーシングに対する前記筒状部材の位置を規制する位置規制部材と、前記筒状部材と前記ケーシングとの間に圧縮変形状態で配置され、かつ、前記少なくとも一つの円周溝の径方向外方位置で前記筒状部材に当接し、前記筒状部材を前記駆動軸の側に付勢する環状の弾性部材とを備えた点にある。

本構成のオイルポンプのシール構造であれば、駆動軸の外周面のうちの、駆動軸の軸芯方向において円周溝と隣接する面、及びその面と円周溝の溝壁面との交差箇所に摺接する筒状部材と、筒状部材とケーシングとの間に圧縮変形状態で配置され、かつ、少なくとも一つの円周溝の径方向外方位置で筒状部材に当接し、筒状部材を駆動軸の側に付勢する環状の弾性部材とを備えているので、筒状部材が駆動軸の外周面のうち上記交差箇所の近傍に対して強く圧接され、当該交差箇所の近傍における筒状部材と駆動軸との接触圧力を高めてシール性を向上させることができる。
また、筒状部材とケーシングとの間に弾性部材を配置し、筒状部材に駆動軸を内挿して組み付けることができるので、従来の筒状部材と弾性部材とを駆動軸の外周面に形成した周溝に入り込むように組み付ける場合に比べて、筒状部材や弾性部材の組み付け手間を軽減できる。
さらに、ケーシングに対する筒状部材の位置を規制する位置規制部材を備えているので、駆動軸の回転に伴って筒状部材が弾性部材に対して相対回転することがなく、筒状部材と弾性部材との界面から、あるいは、ケーシングと弾性部材との界面からオイルが漏れ出すおそれが少ない。
したがって、本構成であればシール性に優れ、組み付けが容易なシール構造を得ることができる。

本発明の第２特徴構成は、前記溝壁面は、前記円周溝と隣接する面と鈍角で交差してなる点にある。

本構成であれば、筒状部材に駆動軸を内挿するにあたって、円周溝と、駆動軸の外周面のうち円周溝と隣接する面との交差箇所に筒状部材が引っ掛かり難くなり、筒状部材の駆動軸に対する組み付け手間を軽減できる。
また、交差箇所が鈍角であるため、筒状部材と駆動軸との相対摺動に伴う筒状部材の剪断による磨耗の程度が減少し、耐久性を向上させることができる。

本発明の第３特徴構成は、前記筒状部材のうち、前記弾性部材が配置される領域を挟んで前記駆動軸の軸芯方向に沿った両側に、径方向外方側に突出する環状の鍔部が形成され、当該鍔部の突出側端部が、前記ケーシングの内面に近接配置されている点にある。

本構成のように、筒状部材のうち、弾性部材が配置される領域を挟んで駆動軸の軸芯方向に沿った両側に、径方向外方側に突出する環状の鍔部を形成しておくことで、弾性部材が筒状部材の一端側からはみ出るおそれがなく、筒状部材を駆動軸の外周面に対して確実に圧接させることができる。
また、当該鍔部の突出側端部は、ケーシングの内面に近接配置されている。このため、筒状部材とケーシングとの間に圧縮変形状態で配置された弾性部材が、鍔部の突出側端部とケーシングとの間に入り込むことがない。よって、当該弾性部材の弾性復元力の減少を防止することができ、筒状部材を駆動軸の外周面に効率良く圧接させることができる。

本発明の第４特徴構成は、前記筒状部材が、前記ケーシングに形成した筒状の収納空間に対して前記駆動軸の軸芯に平行な方向に挿入可能であり、前記筒状部材に形成した鍔部のうち挿入方向奥側の鍔部の外周縁部に、挿入方向奥側に対向して傾斜した面取り部を形成してある点にある。

本構成であれば、筒状部材をケーシングに形成した筒状の収納空間に対して駆動軸の軸芯に平行な方向に挿入する際に、挿入方向奥側の鍔部がケーシングの側に引っ掛かり難くなり、筒状部材の収納空間に対する組み付け手間を軽減できる。

本発明の第５特徴構成は、前記弾性部材が、非圧縮変形状態において、前記軸芯方向に沿って径が一定の内周面と、前記軸芯方向の両端部において中間部よりも径外方向に突出する外周面とを備えている点にある。

本構成であれば、弾性部材を筒状部材とケーシングとの間に圧縮変形状態で配置したとき、弾性部材の軸芯方向両側の自由端側において大きな弾性復元力を発生させることができる。よって、筒状部材と駆動軸との接触圧力を軸芯方向に沿って略均等に発生させることができる。

本発明によるオイルポンプのシール構造を有する車両用ブレーキ装置の配管構成を示した一部断面模式図である。 オイルポンプを含むポンプ本体の断面図である。 図２のIII−III断面図である。 要部の拡大一部断面側面図である。 要部の拡大断面図である。 要部の斜視図である。 筒状部材と駆動軸との接触圧力の軸芯方向に沿う分布を示すグラフである。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、オイルポンプとしての回転式ポンプを備えた車両用ブレーキ装置の概略図である。後述するように、回転式ポンプ１０，１３を内装してあるケーシング７０と、回転式ポンプ１０，１３の駆動軸５４とに亘って本発明によるオイルポンプのシール構造を設けてある。

以下に、ブレーキ装置を図１に基づいて説明する。
ブレーキ装置は、右前輪ＦＲ及び左後輪ＲＬ用の第１配管系統と、左前輪ＦＬ及び右後輪ＲＲ用の第２配管系統の２系統から構成されている。

図１は、第１配管系統を示している。
ブレーキ装置は、ブレーキペダル１と接続された倍力装置２を備え、倍力装置２により倍力された踏力がマスタシリンダ３に伝達される。マスタシリンダ圧は、ＡＢＳ制御等を行うブレーキ液圧制御用アクチュエータＡを介して例えば右前輪ＦＲ用のホイールシリンダ４及び左後輪ＲＬ用のホイールシリンダ５へ伝達される。

ブレーキ液圧制御用アクチュエータＡには、モータ１１で駆動される回転式ポンプ１３が搭載されている。
図２は、ブレーキ液圧制御用アクチュエータＡのハウジング１５０に組付けたポンプ本体１００の断面図である。

図２に示すように、ポンプ本体１００には、第１配管系統用の回転式ポンプ１３と、第２配管系統用の回転式ポンプ１０の２つが備えられている。そして、これら回転式ポンプ１０、１３が一つの駆動軸５４で駆動されるようになっている。

回転式ポンプ１０、１３はケーシング７０に内装されている。ケーシング７０は、第１、第２、第３、第４シリンダ（サイドプレート）７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ及び円筒状の第１、第２中央プレート７３ａ、７３ｂによって構成され、このケーシング７０に駆動軸５４が回転自在に支持されている。

第１シリンダ７１ａ、第１中央プレート７３ａ、第２シリンダ７１ｂ、第２中央プレート７３ｂ、第３シリンダ７１ｃが順に重ねられて互いに溶接で接合されている。この溶接されてユニット化された部分を第１ケースとして、第１ケースにおける第３シリンダ７１ｃとの間に皿バネ２１０を挟んで、第２ケースに相当する第４シリンダ７１ｄが第１ケースに対して同軸的に配置されている。このようにして一体構造のポンプ本体１００が構成されている。

ポンプ本体１００は、ハウジング１５０に形成された略円筒形状の凹部１５０ａ内に挿入され、凹部１５０ａに形成された雌ネジ溝１５０ｂにリング状の雄ネジ部材２００がネジ締めされて、ポンプ本体１００がハウジング１５０に固定されている。

第１〜第４シリンダ７１ａ〜７１ｄには、それぞれ第１、第２、第３、第４中心孔７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄが備えられている。第１シリンダ７１ａに形成された第１中心孔７２ａの内周にはベアリング５１が備えられ、第３シリンダ７１ｃに形成された第３中心孔７２ｃの内周にはベアリング５２が備えられている。
そして、第１〜第４中心孔７２ａ〜７２ｄ内に駆動軸５４が嵌入され、ベアリング５１、５２によって回転自在に軸支されている。

回転式ポンプ１０は、図３にも示すように、円筒状の第１中央プレート７３ａの両側を第１シリンダ７１ａ及び第２シリンダ７１ｂで挟み込んで形成されたロータ室５０ａ内に、駆動軸５４によって駆動される内接型ギアポンプ（トロコイドポンプ）を構成するアウターロータ１０ａとインナーロータ１０ｂとからなる回転部を配置して構成されている。

回転式ポンプ１３は、円筒状の第２中央プレート７３ｂの両側を第２シリンダ７１ｂ及び第３シリンダ７１ｃで挟み込んで形成されたポンプ室５０ｂ内に、回転式ポンプ１０と同様に、駆動軸５４によって駆動される内接型ギアポンプを構成するアウターロータ１３ａとインナーロータ１３ｂとからなる回転部を配置して構成されている。

第１シリンダ７１ａには、回転式ポンプ１０の吸入側の空隙部１０ｃと連通する吸入口６０が形成されている。吸入口６０は、第１シリンダ７１ａの軸芯方向両端面に亘って貫通するように形成され、ハウジング１５０に対して凹部１５０ａ底面に至るように形成された吸入用管路１５１に接続されている。

第２シリンダ７１ｂには、回転式ポンプ１０の吐出側の空隙部１０ｃと連通する吐出口６１が備えられている。この吐出口６１は、回転式ポンプ１０の回転部側の端面から外周面に至るように延設されている。

吐出口６１は、ハウジング１５０の凹部の内周面のうちポンプ本体１００の先端位置が配置される部分全周に形成された環状溝１６２を介して、ハウジング１５０に形成された吐出用管路１５２と接続されている。

第２シリンダ７１ｂにおける吐出口６１が形成された端面と反対側の端面には、回転式ポンプ１３の吐出側の空隙部と連通する吐出口６３が備えられている。
吐出口６３は、ハウジング１５０の凹部１５０ａの内周面のうち中央プレート７３ｂの外周と対向する部分全周に形成した環状溝１６３を介して、回転式ポンプ１３の吐出用管路１５４に接続されている。

第３シリンダ７１ｃには、回転式ポンプ１３の吸入側の空隙部と連通する吸入口６２が備えられている。吸入口６２は、第３シリンダ７１ｃの軸芯方向両端面に亘って貫通し、かつ、第４シリンダ７１ｄの側の端面において第３シリンダ７１ｃの外周面まで貫通するように形成されている。

吸入口６２は、吸入口６２のうち第３シリンダ７１ｃの外周面側を入口として、ブレーキ液が導入されるようになっている。吸入口６２は、吸入口６２の入口の位置を含むようにハウジング１５０の凹部１５０ａの内周面の全周に形成された環状溝１６４を介して、ハウジング１５０に形成された吸入用管路１５３と接続されている。

第２シリンダ７１ｂと駆動軸５４との間に、第１の回転式ポンプ１０と第２の回転式ポンプ１３とを遮断するシール部材８０が収容されている。このシール部材８０は、リング状の弾性部材であるＯリング８１を、径方向を深さ方向とする溝部が形成されたリング状の樹脂部材８２に嵌め込んだものであり、Ｏリング８１の弾性力によって樹脂部材８２が押圧されて駆動軸５４と接するようになっている。

第４シリンダ７１ｄは、皿バネ２１０が配置される面と反対の面において凹んでおり、この凹みから駆動軸５４が突出している。駆動軸５４は、突出した側の端部において鍵形状の接続部５４ｃを備え、この接続部５４ｃにモータ１１の駆動軸１１ａが差し込まれている。そして、駆動軸５４が駆動軸１１ａを介してモータ１１によって回動されて、回転式ポンプ１０、１３が駆動されるようになっている。

第４シリンダ７１ｄの中心孔７２ｄを形成している内周面には、中心孔７２ｄを介して吸入口６２から洩れてくるブレーキ液をシールするために、ケーシング７０を構成している第４シリンダ７１ｄと駆動軸５４との間に設けられた本発明によるシール構造９０と、このシール構造９０よりもモータ１１の側でポンプ本体１００の内外の遮断を行うためのオイルシール９１とが設けられている。

以下に、本発明によるシール構造９０を説明する。
図４はシール構造９０の一部断面側面図、図５は駆動軸５４の表面近傍部位の断面図、図６は円筒状の筒状部材８４及びゴム製弾性部材８６の斜視図である。
シール構造９０は、円柱状の駆動軸５４の外周面に形成された複数の円周溝８３と、第４シリンダ７１ｄに保持される筒状部材８４と、第４シリンダ７１ｄに対する筒状部材８４の軸芯周りでの位置を規制する位置規制部材８５と、筒状部材８４と第４シリンダ７１ｄとの間に圧縮変形状態で配置されて、筒状部材８４を駆動軸５４の側に付勢する円環状のゴム製弾性部材８６とを備えている。

円周溝８３の夫々は、図５に示すように、横断面形状が二つの溝壁面８３ａが交差するＶ字状に形成されている。溝壁面８３ａは、円周溝８３と隣接する面、つまり、駆動軸５４の外周面と鈍角θで交差している。
円周溝８３は夫々、駆動軸５４の周方向に一周する閉じた環状を呈しており、隣り合う円周溝８３同士が軸方向に離間して配置されている。これにより、例えば、螺旋溝のような軸方向に連続する溝を採用した態様と比較して、溝内のブレーキ液が筒状部材８４を越えて軸方向に漏れ出すといったことが生じ難くなる。
なお、溝幅ａと摺接面幅ｂとの寸法関係はａ＜ｂであり、具体的には、溝幅ａが略０．３ｍｍ、摺接面幅ｂが略０．６ｍｍである。また、溝深さｃは略６０μｍ、駆動軸５４の外周面に対する溝壁面８３ａの傾斜角ｄは３０°である。

筒状部材８４は、フッ素樹脂などのゴム製弾性部材８６よりも硬い樹脂で形成してあり、その内周面が駆動軸５４の外周面のうちの複数の円周溝８３を跨ぐ領域、つまり、駆動軸５４の軸芯方向において円周溝８３と隣接する面、及びその面と円周溝８３の溝壁面８３ａとの交差箇所の複数に摺接するように、駆動軸５４を内挿してある。図６にも示すように、筒状部材８４のうちの弾性部材８６が配置される領域８４ａを挟んで駆動軸５４の軸芯方向に沿った両側に、径方向外方側に突出する円環状の鍔部８７ａ，８７ｂが形成されている。

筒状部材８４は、第４シリンダ７１ｄに円筒状に形成した収納空間８８に対して、第３シリンダ７１ｃの側から駆動軸５４の軸芯Ｘに平行な方向に挿入可能であり、駆動軸５４の外周面への装着前における内径を駆動軸５４の外径よりも小さくしてある。

筒状部材８４に形成した両鍔部８７ａ，８７ｂは、その突出側端部８７ｃが第４シリンダ７１ｄの内面に近接配置されるように、収納空間８８の内径よりも若干小さい外径で形成してある。また、両鍔部８７ａ，８７ｂのうちの、筒状部材８４の収納空間８８に対する挿入方向奥側の鍔部８７ａの外周縁部に、挿入方向奥側に対向して傾斜した面取り部８９を形成してある。

挿入方向手前側の鍔部８７ｂに切欠き９２を形成して、位置規制部材としてのピン８５を切欠き９２と第４シリンダ７１ｄとに亘って係入してある。切欠き９２が形成された挿入方向手前側の鍔部８７ｂの厚さ（軸芯方向に沿う長さ）Ｌ１を、挿入方向奥側の鍔部８７ａのそれよりも大きく（厚く）して、ピン８５で廻り止めされている筒状部材８４の捩り剛性を高めてある。

弾性部材８６は、少なくとも一つ（本実施形態では三つ）の円周溝８３の径方向外方位置で筒状部材８４に当接する幅（軸芯方向に沿う長さ）Ｌ３で形成してある。
弾性部材８６の幅Ｌ３は、円周溝８３の溝幅ａと筒状部材８４の摺接面幅ｂとの和（ａ＋ｂ）よりも大きく設定してある。これは、弾性部材８６の幅Ｌ３内に円周溝８３が確実に存在するようにするための設定である。ここで、例えば、駆動軸５４や筒状部材８４、弾性部材８６は、組立性や寸法公差を考慮して軸方向に余裕を持たせた寸法関係とされている。即ち、駆動軸５４は例えば第１〜第４シリンダ７１ａ〜７１ｄに対して軸方向に移動可能な寸法設定がなされており、筒状部材８４は同じく第１〜第４シリンダ７１ａ〜７１ｄ及び駆動軸５４に対して軸方向に移動可能な寸法設定がなされ、また、弾性部材８６は筒状部材８４に対して（鍔部８７ａ，８７ｂ同士の間隔Ｌ２内で）軸方向に移動可能な寸法設定がなされている。上述した弾性部材８６の幅Ｌ３、円周溝８３の溝幅ａ、及び筒状部材８４の摺接面幅ｂは、こうした各部材の寸法関係を考慮したうえで弾性部材８６の幅Ｌ３内に円周溝８３が（本実施形態では複数本）存在するように設定されている。
弾性部材８６は、図６に示す非圧縮変形状態において、軸芯方向に沿って径が一定の内周面９３ａと、軸芯方向の両端部において中間部よりも径外方向に波状に突出する外周面９３ｂとを備えた円環状に形成されている。

図７は、筒状部材８４と駆動軸５４との接触圧力（面圧）Ｐの軸芯方向に沿う分布を示し、樹脂製の筒状部材８４Ａが、ゴム製の筒状部材８４Ｂに比べて、駆動軸５４の外周面と円周溝８３の溝壁面８３ａとが交差する角部９４の近傍に対して強く圧接され、当該角部９４の近傍における筒状部材８４と駆動軸５４との接触圧力（面圧）Ｐを一層高めてシール性を向上させることができる。

〔その他の実施形態〕
１．本発明によるオイルポンプのシール構造は、横断面形状が台形や円弧状の円周溝が形成されていてもよい。
２．本発明によるオイルポンプのシール構造は、ケーシング７０に対する筒状部材８４の軸芯周りでの位置を規制する位置規制部材が、ケーシング７０に係合するように鍔部８７ｂの外周部に突出固定したピンで構成されていてもよい。
３．第１の回転式ポンプ１０と第２の回転式ポンプ１３とを遮断するシール部材８０を構成するＯリング８１及び樹脂部材８２を、同順に、本発明の弾性部材８６及び筒状部材８４と同様の構成としてもよい。

１０ オイルポンプ
１３ オイルポンプ
５４ 駆動軸
７０ ケーシング
８３ 円周溝
８３ａ 溝壁面
８４ 筒状部材
８５ 位置規制部材
８６ 弾性部材
８７ａ （挿入方向奥側の）鍔部
８７ｂ 鍔部
８８ 収納空間
８９ 面取り部
９３ａ 内周面
９３ｂ 外周面
θ 鈍角
Ｘ 軸芯

Claims (5)

1. オイルポンプのケーシングと、当該ケーシングに回転自在に支持される駆動軸との間に設けられるオイルポンプのシール構造であって、
   前記駆動軸の外周面に形成された少なくとも一つの円周溝と、
   前記駆動軸の外周面のうち前記駆動軸の軸芯方向において前記円周溝と隣接する面、及びその面と前記円周溝の溝壁面との交差箇所に摺接しつつ前記駆動軸を内挿し、前記ケーシングに保持される筒状部材と、
   前記ケーシングに対する前記筒状部材の位置を規制する位置規制部材と、
   前記筒状部材と前記ケーシングとの間に圧縮変形状態で配置され、かつ、前記少なくとも一つの円周溝の径方向外方位置で前記筒状部材に当接し、前記筒状部材を前記駆動軸の側に付勢する環状の弾性部材とを備えたオイルポンプのシール構造。
2. 前記溝壁面は、前記円周溝と隣接する面と鈍角で交差してなる請求項１に記載のオイルポンプのシール構造。
3. 前記筒状部材のうち、前記弾性部材が配置される領域を挟んで前記駆動軸の軸芯方向に沿った両側に、径方向外方側に突出する環状の鍔部が形成され、
   当該鍔部の突出側端部が、前記ケーシングの内面に近接配置されている請求項１又は２に記載のオイルポンプのシール構造。
4. 前記筒状部材が、前記ケーシングに形成した筒状の収納空間に対して前記駆動軸の軸芯に平行な方向に挿入可能であり、前記筒状部材に形成した鍔部のうち挿入方向奥側の鍔部の外周縁部に、挿入方向奥側に対向して傾斜した面取り部を形成してある請求項３に記載のオイルポンプのシール構造。
5. 前記弾性部材が、非圧縮変形状態において、前記軸芯方向に沿って径が一定の内周面と、前記軸芯方向の両端部において中間部よりも径外方向に突出する外周面とを備えている請求項１〜４の何れか一項に記載のオイルポンプのシール構造。

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