JP2014214713A - プランジャポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】プランジャに外嵌されるシール部材のシール性を高めることができるプランジャポンプを提供することを課題とする。【解決手段】シリンダ穴１０を有するポンプボディ１００と、シリンダ穴１０内で往復動するプランジャ３０と、プランジャ３０の外周面とシリンダ穴１０の内周面との間に配置される環状のシール部材４０と、を備えているプランジャポンプであって、シール部材４０の内周面４１はプランジャ３０の外周面に摺動する摺動面であるとともに、シール部材４０の外周面４２はシリンダ穴１０の内周面に定着する定着面であり、摺動面に第一凸部が形成され、定着面にはシール部材５０の軸Ｌ１方向に並設された一対の第二凸部４２ａが形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、プランジャポンプに関する。

偏心カム等の駆動部材によってシリンダ穴内のプランジャ（ピストンとも呼ばれる）を軸方向に往復動させることで、吸入口からシリンダ穴内に吸入した液体を吐出口から吐出するプランジャポンプがある。

前記したプランジャポンプとしては、シリンダ穴を有するポンプボディと、シリンダ穴内で往復動するプランジャと、シリンダ穴内に装着されたシール部材と、を備え、シリンダ穴の内周面に形成されたシール溝にシール部材の外周部が入り込んでいるものがある（例えば、特許文献１参照）。この構成では、シール部材の内周面はプランジャが摺動する摺動面であり、シール部材の外周面はシリンダ穴に定着する定着面となっている。

また、プランジャポンプの他の構成としては、プランジャの外周面に形成されたシール溝にシール部材の内周部が入り込んでいるものがある（例えば、特許文献２参照）。この構成では、シール部材の外周面はシリンダ穴の内周面を摺動する摺動面であり、シール部材の内周面はプランジャに定着する定着面となっている。

特開２０１２−１７２６５１号公報 特開２０００−１１０７３７号公報

前記した従来のプランジャポンプでは、組付前のシール部材の定着面が軸方向に平坦に形成されているため、組付時にシール部材の定着面の面圧を大きくし難いという問題がある。

本発明では、前記した問題を解決し、シリンダ穴またはプランジャに装着されるシール部材のシール性を高めることができるプランジャポンプを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、シリンダ穴を有するポンプボディと、前記シリンダ穴内で往復動するプランジャと、前記プランジャの外周面と前記シリンダ穴の内周面との間に配置される環状のシール部材と、を備えているプランジャポンプである。前記シール部材の内周面および外周面の一方は、前記プランジャの外周面または前記シリンダ穴の内周面に摺動する摺動面であるとともに、前記シール部材の内周面および外周面の他方は、前記プランジャの外周面または前記シリンダ穴の内周面に定着する定着面である。そして、前記摺動面に第一凸部が形成され、前記定着面には前記シール部材の軸方向に並設された一対の第二凸部が形成されている。

この構成では、シール部材をシリンダ穴またはプランジャに組み付けたときに、シール部材の定着面では両第二凸部において面圧が大きくなるため、シール部材の定着面の面圧を確実に大きくすることができる。
また、シール部材の摺動面には一つの第一凸部が形成されており、プランジャまたはシリンダ穴に対する接触面積が小さいため、摺動抵抗を小さくすることができる。

前記したプランジャポンプにおいて、前記第一凸部は前記シール部材の軸方向の中間部に形成することが望ましい。
この構成では、シール部材の摺動面で第一凸部が押し込まれたときに、シール部材の定着面の軸方向の中間部を外側に突出させることができる。これにより、シール部材の定着面全体をシリンダ穴の内周面またはプランジャの外周面に密着させることができる。

本発明のプランジャポンプでは、シール部材をシリンダ穴またはプランジャに組み付けたときに、シール部材の定着面では両第二凸部において面圧が大きくなるため、シール部材の定着面の面圧を確実に大きくすることができ、シール部材のシール性を高めることができる。

第一実施形態のプランジャポンプを示した側断面図である。 第一実施形態のシール部材を示した図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側断面図、（ｃ）は組付時のシール部材の側断面図である。 第二実施形態のシール部材を示した図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は組付時のシール部材の側断面図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
以下の実施形態では、自動車などの車両に搭載されるブレーキ液圧制御装置の油圧発生装置として用いられるプランジャポンプを例として説明する。
なお、各実施形態の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。

［第一実施形態］
第一実施形態のプランジャポンプ１は、図１に示すように、シリンダ穴１０を有するポンプボディ１００と、シリンダ穴１０内に摺動自在に装着されるプランジャ３０と、シリンダ穴１０内に装着されるシール部材４０と、シリンダ穴１０の開口部１３を封止する蓋部材２０と、プランジャ３０を軸受穴１３０側に押圧するコイルばね５０と、を備えている。

プランジャポンプ１は、シリンダ穴１０内でプランジャ３０が往復動することにより、吸入口１１０からシリンダ穴１０内のポンプ室１６に吸入したブレーキ液を吐出口１２０から吐出するように構成されている。

ポンプボディ１００は、車両に搭載される略直方体の金属部品であり、その内部にはシリンダ穴１０や軸受穴１３０等の複数の穴によって液路が形成されている。

軸受穴１３０には、偏心カム１４０が収められている。偏心カム１４０は、ポンプボディ１００に取り付けられた電動モータ（図示せず）の出力軸に設けられている。偏心カム１４０の中心位置は、軸受穴１３０に対して同心に配置された出力軸の軸中心に対して偏心しており、偏心カム１４０は出力軸の回転に伴って、出力軸の軸中心回りに回転する。

シリンダ穴１０は、円形断面の穴部であり、一端は軸受穴１３０に連通し、他端にはポンプボディ１００の一面１０１に開口した開口部１３が形成されている。すなわち、シリンダ穴１０は、ポンプボディ１００の一面１０１から中心部に向けて図１の左右方向に延在している。

シリンダ穴１０の軸線方向の中間部よりも軸受穴１３０側の部位には、円筒状の縮径部１１が形成され、シリンダ穴１０の軸線方向の中間部よりも一面１０１側の部位には、段付き円筒状の拡径部１２が形成されている。

拡径部１２の内周面には、吸入口１１０および吐出口１２０が開口している。
吸入口１１０は、ポンプボディ１００内の吸入液路１１０Ａに通じており、吸入液路１１０Ａから吸入口１１０を通じて、拡径部１２内にブレーキ液が吸入される。
吐出口１２０は、ポンプボディ１００内の吐出液路１２０Ａに通じており、拡径部１２内のブレーキ液は、吐出口１２０を通じて吐出液路１２０Ａに吐出される。

吸入液路１１０Ａには、拡径部１２内へのブレーキ液の流入のみを許容する逆止弁である吸入弁６０が設けられている。
吸入弁６０は、吸入穴６５が貫通している円筒部材６４と、吸入穴６５を封止する吸入弁体６１と、吸入弁体６１を収容するリテーナ６２と、リテーナ６２内に収められたばね部材６３と、を備えている。

円筒部材６４は、円筒状の金属部品であり、吸入液路１１０Ａ内に内嵌されている。円筒部材６４の中心部に形成された吸入穴６５の拡径部１２側の開口縁部には、漏斗状に拡径した弁座面が形成されている。
吸入弁体６１は、球状の金属部品であり、吸入穴６５の弁座に当接することで吸入穴６５の開口部を封止している。
リテーナ６２は、有底の円筒状の蓋体であり、開口部が円筒部材６４の拡径部１２側の端部に外嵌されている。このリテーナ６２内には吸入弁体６１が収められている。また、リテーナ６２には複数の連通穴が形成されており、リテーナ６２内と吸入液路１１０Ａ内とが連通している。
ばね部材６３は、リテーナ６２の底部の内面と吸入弁体６１との間に圧縮状態で配置されたコイルばねであり、吸入弁体６１を吸入穴６５側に押圧している。

吸入弁６０は、吸入液路１１０Ａの下流側のブレーキ液圧から上流側（拡径部１２側）のブレーキ液圧を差し引いたときの値が、開弁圧（ばね部材６３の付勢力）以上になったときに、ばね部材６３の付勢力に抗して、吸入弁体６１が円筒部材６４の吸入穴６５から離間して開弁する。

吐出液路１２０Ａには、拡径部１２内からのブレーキ液の流出のみを許容する逆止弁である吐出弁７０が設けられている。
吐出弁７０は、吐出穴７５が貫通している円筒部材７４と、吐出穴７５を封止する吐出弁体７１と、吐出弁体７１を収容するリテーナ７２と、リテーナ７２内に収められたばね部材７３と、を備えている。

吐出弁７０は、前記した吸入弁６０と同じ構成の逆止弁であり、吐出液路１２０Ａの上流側（拡径部１２側）のブレーキ液圧から下流側のブレーキ液圧を差し引いたときの値が、開弁圧（ばね部材７３の付勢力）以上になったときに、ばね部材７３の付勢力に抗して、吐出弁体７１が円筒部材７４の吐出穴７５から離間して開弁する。

シリンダ穴１０の開口部１３は、拡径部１２よりも拡径されている。また、拡径部１２の開口部１３側の端部には、金属製の球体である蓋部材２０が内嵌されており、蓋部材２０によって開口部１３が封止されている。

拡径部１２の内周面において、吸入口１１０および吐出口１２０よりも縮径部１１側の部位には、環状のシール溝１５が形成されている。シール溝１５は、後記するシール部材４０の外周部が嵌め込まれる凹溝であり、拡径部１２の全周に亘って連続している。

プランジャ３０は、シリンダ穴１０内に挿入される円形断面の金属部品であり、縮径部１１内に摺動自在に装着される摺動部３１と、拡径部１２内に突出する突出部３２とを有している。突出部３２の外面、拡径部１２の内面および蓋部材２０の表面によって、拡径部１２内にポンプ室１６が区画されている。

プランジャ３０の一端（摺動部３１側の端部）は軸受穴１３０内に突出し、一端の端面が偏心カム１４０のカム面１４１に当接している。偏心カム１４０は、電動モータ（図示せず）の出力軸の軸回りに偏心して回転するため、出力軸を回転させたときには、プランジャ３０はカム面１４１に押されて拡径部１２側に向けて移動する。

シール部材４０は、環状の弾性部材であり、プランジャ３０の外周面とシリンダ穴１０の内周面との間に配置されることで、プランジャ３０の外周面とシール溝１５の内周面との間を液密にシールしている。なお、シール部材４０の詳細な構成については後記する。

シール溝１５と拡径部１２の底面１２ａとの間には、突出部３２を囲繞するバックアップリング８０が配置されている。バックアップリング８０は、樹脂材料を用いて形成されている。
バックアップリング８０がシール部材４０と拡径部１２の底面１２ａとの間に介設されることで、シール部材４０の一部が縮径部１１内に入り込むのを防ぐことができる。

プランジャ３０の他端（突出部３２側の端部）には、後記するコイルばね５０の一端を受ける円筒状の受け部材３４が外嵌されている。

コイルばね５０は、一端が受け部材３４の突起部３４ａに外嵌され、他端は蓋部材２０の球面に当接しており、圧縮状態で拡径部１２内に配置されている。
コイルばね５０は、プランジャ３０を偏心カム１４０側に押圧しており、カム面１４１がプランジャ３０から離れる方向に変位したときには、プランジャ３０を偏心カム１４０側に移動させる。これにより、プランジャ３０の一端がカム面１４１に当接した状態に保たれる。

次に、プランジャポンプ１の動作について説明する。
図１に示すように、ポンプ室１６内にブレーキ液が満たされた状態で、回転する偏心カム１４０のカム面１４１に押されて、プランジャ３０が蓋部材２０側に往動作したときには、ポンプ室１６の容積が減少して、ポンプ室１６内のブレーキ液の液圧が上昇する。これにより、吐出弁７０が開弁して、ポンプ室１６内のブレーキ液が吐出液路１２０Ａに吐出される。

続いて、プランジャ３０が最も蓋部材２０側（上死点）まで移動した後に、カム面１４１がプランジャ３０から離れる方向に変位すると、プランジャ３０は、コイルばね５０からの押圧力によって、偏心カム１４０側に向けて復動作して、ポンプ室１６の容積が増大する。これにより、ポンプ室１６内は負圧状態となり、吸入弁６０が開弁して、ブレーキ液が吸入液路１１０Ａからポンプ室１６内に吸入される。

そして、プランジャ３０が最も偏心カム１４０側（下死点）まで復動作した後に、プランジャ３０がカム面１４１に押されて再び往動作することで、ポンプ室１６内のブレーキ液が吐出液路１２０Ａに吐出される。

次に、第一実施形態のプランジャポンプ１のシール部材４０の構成について詳細に説明する。
シール部材４０は、図２（ａ）に示すように、拡径可能な環状の弾性部材であり、内径はプランジャ３０（図１参照）の外径よりも小さく形成されている。

シール部材４０は、図２（ｃ）に示すように、プランジャ３０の外周面とシール溝１５の内周面との間を液密にシールするものである。
シール部材４０の内周面４１は、プランジャ３０が摺動する摺動面であり、シール部材４０の外周面４２は、シリンダ穴１０に定着する定着面となっている。

図２（ｂ）に示すように、シール部材４０の内周面４１には第一凸部４１ａが形成され、シール部材４０の外周面４２には一対の第二凸部４２ａが形成されている。具体的には、シール部材４０内に設定された矩形断面の環状部４０ａの内周面に第一凸部４１ａが突設され、環状部４０ａの外周面に両第二凸部４２ａが突設されている。

第一凸部４１ａは、図２（ａ）に示すように、シール部材４０の内周面４１の全周に連続して形成されている。第一凸部４１ａの頂部４１ｂは、シール部材４０の最小内径となっている。
第一凸部４１ａは、図２（ｂ）に示すように、環状部４０ａの内周面において軸Ｌ１方向の両端部から中間部に向かうに従って大きく突出しており、略二等辺三角形の断面形状となっている。第一凸部４１ａの頂部４１ｂは円弧状の断面形状となっている。第一凸部４１ａの頂部４１ｂの両側面は勾配が大きくなっている。

第二凸部４２ａは、図２（ａ）に示すように、シール部材４０の外周面４２の全周に連続して形成されている。第二凸部４２ａの頂部４２ｂは、シール部材４０の最大外径となっている。
両第二凸部４２ａは、図２（ｂ）に示すように、環状部４０ａの外周面において軸Ｌ１方向に間隔を空けて配置されており、環状部４０ａの両端部に形成されている。すなわち、シール部材４０の外周面４２は、両端縁部が突出し、中間部が窪んだ形状となっている。第二凸部４２ａは、外周面４２において軸Ｌ１方向の中間側から頂部４２ｂに向かうに従って突出量が漸次増加している。

両第二凸部４２ａの間の領域は、軸Ｌ１方向に平坦に形成されており、シール部材４０の最小外径となっている。シール部材４０では、図２（ｃ）に示すように、シール部材４０にプランジャ３０を挿通させたときに、両第二凸部４２ａの間の領域がシール溝１５の内周面に密接するように、シール部材４０の最小外径および両第二凸部４２ａの形状が設定されている。

第一実施形態のプランジャポンプ１（図１参照）の製造工程では、シリンダ穴１０のシール溝１５内にシール部材４０を配置し、そのシール部材４０にプランジャ３０を挿通させている。
シール部材４０にプランジャ３０を挿通すると、第一凸部４１ａは外側に押し込まれ、シール部材４０がプランジャ３０の外周面によって押し広げられる。
これにより、シール部材４０の内周面４１では、第一凸部４１ａ（軸Ｌ１方向の中間部）が軸Ｌ１方向に広がってプランジャ３０の外周面に接触し、内周面４１の面圧は第一凸部４１ａにおいて大きくなる。

また、図２（ｃ）に示すように、シール部材４０の外周面４２全体が軸Ｌ１方向に平坦に変形してシール溝１５の内周面に密着する。このとき、シール部材４０の外周面４２はシール溝１５の内周面に押し付けられ、両第二凸部４２ａは内側に押し込まれる。また、シール部材４０の内周面４１において第一凸部４１ａが押し込まれたときに、シール部材４０の外周面４２の軸Ｌ１方向の中間部、すなわち、両第二凸部４２ａの間の領域が外側に膨らむ。これにより、外周面４２の面圧は両第二凸部４２ａ（軸Ｌ１方向の両端部）において大きくなる。

以上のような第一実施形態のプランジャポンプ１では、図２（ｃ）に示すように、シール部材４０をプランジャ３０に組み付けたときに、シール部材４０の外周面４２では、両第二凸部４２ａにおいて面圧が大きくなるため、シール部材４０の外周面４２（定着面）の面圧を確実に大きくすることができ、シール部材４０のシール性を高めることができる。

また、シール部材４０の内周面４１（摺動面）では一つの第一凸部４１ａがプランジャ３０の外周面に接触しており、プランジャ３０の外周面に対する接触面積が小さいため、シール部材４０とプランジャ３０との摺動抵抗を小さくすることができる。

以上、本発明の第一実施形態について説明したが、本発明は前記第一実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
例えば、第一実施形態では、図２（ｂ）に示すように、両第二凸部４２ａがシール部材４０の外周面４２の両端部に形成されているが、両第二凸部４２ａを外周面４２の両端縁部よりも軸Ｌ１方向の中間部寄りに形成してもよい。

［第二実施形態］
次に、第二実施形態のプランジャポンプについて説明する。
第二実施形態のプランジャポンプは、前記第一実施形態のプランジャポンプ１（図１参照）と略同様な構成であり、シール部材がプランジャとともに往復動する点およびシール部材の形状が異なっている。

第二実施形態のプランジャ３０の外周面には、図３（ｂ）に示すように、シール保持部３３が全周に連続して突設されている。シール保持部３３の外周面にはシール溝３３ａが全周に連続して形成されている。シール溝３３ａは、シール部材５０の内周部が入り込む凹溝である。
第二実施形態では、シール部材５０の内周部がプランジャ３０のシール溝３３ａに保持されており、プランジャ３０とともにシール部材５０がシリンダ穴１０内を往復動し、シール部材５０がシリンダ穴１０の内周面を摺動する。

第二実施形態のシール部材５０では、外周面５２はシリンダ穴１０の内周面を摺動する摺動面であり、内周面５１はプランジャ３０の外周面に定着する定着面となっている。
シール部材５０では、図３（ａ）に示すように、外周面５２の軸Ｌ１方向の中間部に第一凸部５２ａが形成されている。また、シール部材５０では、内周面５１の軸Ｌ１方向の両端部に一対の第二凸部５１ａが形成されている。

第二実施形態のシール部材５０の第一凸部５２ａおよび第二凸部５１ａは、第一実施形態のシール部材４０（図２（ｂ）参照）の第一凸部４１ａおよび第二凸部４２ａと同じ断面形状であり、突出方向が内外逆になっている。

第二実施形態の第一凸部５２ａは、シール部材５０の外周面５２の全周に連続して形成されている。第一凸部５２ａの頂部５２ｂは、シール部材５０の最大外径となっている。第一凸部５２ａは、略二等辺三角形の断面形状となっており、頂部５２ｂは円弧状の断面形状となっている。第一凸部５２ａの頂部５２ｂの両側面は勾配が大きくなっている。

第二実施形態の第二凸部５１ａは、シール部材５０の内周面５１の全周に連続して形成されている。第二凸部５１ａの頂部５１ｂは、シール部材５０の最小内径となっている。 両第二凸部５１ａは軸Ｌ１方向の両端部に形成されている。シール部材５０の内周面５１は、両端縁部が突出し、中間部が窪んだ形状となっている。第二凸部５１ａは、内周面５１において軸Ｌ１方向の中間側から頂部５１ｂに向かうに従って突出量が漸次増加している。

両第二凸部５１ａの間の領域は、軸Ｌ１方向に平坦に形成されており、シール部材５０の最大内径となっている。シール部材５０では、図３（ｂ）に示すように、シール部材５０を外嵌させたプランジャ３０をシリンダ穴１０内に挿入したときに、両第二凸部５１ａの間の領域がプランジャ３０の外周面に密接するように、シール部材５０の最大内径および両第二凸部５１ａの形状が設定されている。

プランジャ３０のシール溝３３ａに保持されたシール部材５０がプランジャ３０とともにシリンダ穴１０内に挿入されると、シール部材５０の外周面５２がシリンダ穴１０の内周面に押し付けられる。
これにより、第一凸部５２ａは内側に押し込まれ、シール部材５０の外周面５２では第一凸部５２ａ（軸Ｌ１方向の中間部）が軸Ｌ１方向に広がってシリンダ穴１０の内周面に接触し、外周面５２の面圧は第一凸部５２ａにおいて大きくなる。

また、シール部材５０の内周面５１全体が軸Ｌ１方向に平坦に変形してシール溝３３ａの底面に密着する。このとき、シール部材５０の内周面５１はシール溝３３ａの底面に押し付けられ、両第二凸部５１ａは外側に押し込まれる。また、シール部材５０の外周面５２において第一凸部５２ａが押し込まれたときに、シール部材５０の内周面５１の両第二凸部５１ａの間の領域が外側に膨らむ。これにより、内周面５１の面圧は、両第二凸部５１ａにおいて大きくなる。

以上のような第二実施形態のプランジャポンプでは、シール部材５０をシリンダ穴１０に組み付けたときに、シール部材５０の内周面５１では両第二凸部５１ａにおいて面圧が大きくなるため、シール部材５０の内周面５１（定着面）の面圧を確実に大きくすることができ、シール部材５０のシール性を高めることができる。

また、シール部材５０の外周面５２（摺動面）では、一つの第一凸部５２ａがシリンダ穴１０の内周面に接触しており、シリンダ穴１０の内周面に対する接触面積が小さいため、シール部材５０とシリンダ穴１０との摺動抵抗を小さくすることができる。

なお、本発明の第二実施形態についても第一実施形態と同様に、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。

１ プランジャポンプ
１０ シリンダ穴
１１ 縮径部
１２ 拡径部
１３ 開口部
１５ シール溝
１６ ポンプ室
２０ 蓋部材
３０ プランジャ
３１ 摺動部
３２ 突出部
３３ シール保持部
３３ａ シール溝
４０ シール部材（第一実施形態）
４０ａ 環状部
４１ 内周面
４１ａ 第一凸部
４１ｂ 頂部
４２ 外周面
４２ａ 第二凸部
５０ シール部材（第二実施形態）
５１ 内周面
５１ａ 第二凸部
５１ｂ 頂部
５２ 外周面
５２ａ 第一凸部
６０ 吸入弁
７０ 吐出弁
１００ ポンプボディ
１１０ 吸入口
１１０Ａ 吸入液路
１２０ 吐出口
１２０Ａ 吐出液路
１３０ 軸受穴
１４０ 偏心カム

Claims (2)

1. シリンダ穴を有するポンプボディと、
   前記シリンダ穴内で往復動するプランジャと、
   前記プランジャの外周面と前記シリンダ穴の内周面との間に配置される環状のシール部材と、を備えているプランジャポンプであって、
   前記シール部材の内周面および外周面の一方は、前記プランジャの外周面または前記シリンダ穴の内周面に摺動する摺動面であるとともに、
   前記シール部材の内周面および外周面の他方は、前記プランジャの外周面または前記シリンダ穴の内周面に定着する定着面であり、
   前記摺動面に第一凸部が形成され、
   前記定着面には前記シール部材の軸方向に並設された一対の第二凸部が形成されていることを特徴とするプランジャポンプ。
2. 前記第一凸部は、前記シール部材の軸方向の中間部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプランジャポンプ。

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