JP5099109B2 - ピストンのシール構造とそれを用いたピストンポンプ - Google Patents

Description

本発明は、シリンダ内を軸方向に往復動するピストンのシール構造とそれを用いたピストンポンプに関する。

この種のシール構造として、軸部材の外周面に形成された環状溝内に、Ｏリングによっ
て半径方向外方に押圧された合成樹脂材料製のシール部材を設けたものが知られている（
例えば、特許文献１参照）。これは、Ｏリングからの付勢力により、シール部材の外周面
と、軸部材が嵌装されたシリンダ内周面との間でシール機能を発揮している。

このシール構造においては、シール部材の外周面上の軸方向に離れた２箇所において、
シリンダ内周面に対する面圧のピーク部を形成している。これにより、特許文献１におい
ては、シリンダに対してシール部材の姿勢を安定させ、複数のシール部位によって軸部材
とシリンダとの間のシール性能を向上させることができるとしている。

特許第４０８１８００号公報

ところで、近年、車両用ブレーキ液圧装置は、いわゆるアンチスキッド制御や車両安定
性制御（横滑り制御）等の制御だけでなく、ブレーキ力のアシストや、前方の車に追従し
て走行する場合の自動ブレーキ制御など、幅広い制御に使用されつつある。それに伴い、
車両用ブレーキ液圧装置の作動する回数や時間が大幅に増加してきている。作動回数や作
動時間が増加した場合、同装置のピストンポンプの作動する機会も増加し、これに伴って
ピストンとシリンダの摺動部（シール部）からポンプ外へブレーキ液が漏れ出す機会も増
加する懸念があり、その対策として、ブレーキ液の漏れ量をできる限り低減することが課
題となっている。

そうしたなか、例えば、ゴム部材からなるシール部材のみを用いてピストンとシリンダ
とのシールを行う従来のピストンポンプ（例えば、図２のピストンポンプから合成樹脂材
料製のシールリング１１を省略し、Ｏリング１２をシール部材として利用したもの）は、
ブレーキ液圧制御装置の作動回数や作動時間の増加に応じて摺動部分であるゴム部分の摩
耗やむしれが無視できない程のものとなる懸念があり、これがブレーキ液の漏れを低減す
るうえでの課題となる。

こうしたゴム部分の摩耗やむしれを防止すべくピストンやシリンダの表面を滑らかにするためのコーティングを施したものが知られている（例えば、独国特許文献ＤＥ１０２００４０１０４９８Ａ１）が、この場合、作動回数や作動時間の増加に伴いコーティングの剥がれが発生する懸念がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ピストンがシリンダ内を軸方向に往復動する構成において、シール性能を向上させることのできるピストンのシール構造とそれを用いたピストンポンプを提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１に係るピストンのシール構造の発明の構成上の特徴は、軸方向に延びたシリンダと、シリンダ内を軸方向に往復動するピストンと、シリンダおよびピストンの外周面のうちの一方に形成された環状溝と、合成樹脂材料により円環状に形成され、環状溝に装着されることによって、内周面または外周面に形成されたシール面において、シリンダおよびピストンの外周面のうちの他方に対し当接し、ピストンとシリンダとの間を液密的に封止するシール部材と、環状溝内においてシール部材の外周側または内周側に配置され、シール部材の軸方向の中央部位をシリンダまたはピストンの外周面に向けて付勢する押圧部材と、を備えたピストンのシール構造において、シール部材の軸方向の少なくとも一端部には、押圧部材とシール部材との組み付け時に、シール部材が押圧部材と乖離することを防止するために半径方向に突出した係合部が形成され、環状溝に押圧部材およびシール部材が装着された状態において、係合部が押圧部材から荷重を受けることがなく、シール部材の軸方向の中央部位におけるシリンダまたはピストンの外周面に対する面圧が、軸方向の端部の面圧に対して大きく、シール部材はシール面と軸方向端面とを接続する斜面を備えており、シール面と斜面との接続点が、押圧部材が係合部に当接した場合に係合部を押圧する部位よりも軸方向の端部側に位置することである。
本発明において、シール部材の軸方向の中央部位とは、シール部材の軸方向において正確な中央位置のみを意味しているものではなく、後述するような本発明の効果を有する構成であれば、軸方向の中央部に位置する一定の領域を含んだものである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１のピストンのシール構造において、環状溝はシリンダに形成され、シール部材のシール面は、ピストンの外周面に対し当接することである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１または２のピストンのシール構造にお
いて、シール部材のシリンダまたはピストンの外周面に対するシール長さが、ピストンの
シリンダに対する移動ストロークよりも長いことである。

請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至３のうちのいずれかのピストンのシール構造において、環状溝には、軸方向の端面から押圧部材に向けて突出し、押圧部材の軸方向の移動を規制する制限部が形成されており、環状溝に押圧部材が装着された状態において、制限部と押圧部材との間に隙間が形成されていることである。

請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至４のうちのいずれかのピストンの
シール構造において、押圧部材はゴム材料によって形成され、断面が円形のリング部材と
したことである。

請求項６に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至５のうちのいずれかのピストンの
シール構造において、シール部材において、軸方向の中央に位置して押圧部材と当接する
部位が、押圧部材に向けて半径方向に隆起していることである。

請求項７に係るピストンポンプの発明の構成上の特徴は、軸方向に延びるポンプシリン
ダが形成されたハウジングと、ポンプシリンダ内において液密的に往復動するポンプピス
トンと、ポンプピストンの一端側とポンプシリンダの底部との間に形成され、液圧の吐出
口と連通するポンプ室と、ポンプピストンの外周とハウジングとの間に形成され、液圧の
吸入口と連通する供給室と、ポンプピストンに設けられ、常時は閉状態にあり、供給室か
らの液圧により開いてポンプ室と供給室との間を連通するポンプ弁と、ポンプピストンの
他端側と当接し、回転することによりポンプピストンをポンプ室に向けて移動させる偏心
カムと、ポンプピストンと係合して、ポンプピストンを偏心カムに向けて付勢する付勢手
段と、を備えたピストンポンプにおいて、供給室とポンプピストンの他端側が露出した外
部との間に位置する、ポンプシリンダおよびポンプピストンの外周面のうちの一方に環状
溝が設けられ、環状溝内に、請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載のピストンのシ
ール構造を設けたことである。

請求項１に係るピストンのシール構造によれば、押圧部材はシール部材の軸方向の中央
部位をシリンダまたはピストンの外周面に向けて付勢するとともに、環状溝に装着された
状態において、シール部材の係合部が押圧部材から荷重を受けることがなく、シール部材
の軸方向の中央部位における、シリンダおよびピストンの外周面のうちの他方に対する面
圧が、軸方向の端部の面圧に対して大きいことにより、シール部材の軸方向の１箇所にお
いてシール機能を発揮させている。したがって、ピストンの往復動にかかわらず液圧室内
の液が汲みだされることがなく、シール性能を向上させることができる。
また、シール部材が軸方向の中央部位においてシール機能を発揮しているため、ピスト
ンの往復動によるシール部位における姿勢変化が少なく、シール部材の姿勢変化に起因し
てシール部材の面圧が低下することを防ぐことができる。

これに対し、本発明者は特許文献１に開示されたような、シール部材が軸方向の端部に
おいてシール機能を発揮している場合、シール性能が不十分となる場合があることを見出
した。すなわち、シリンダ内を軸部材が軸方向に往復動する場合、軸部材の移動方向に応
じて、シール部材の姿勢が反復的に変化することがある。このとき、摺動面における軸方
向に離れた複数個所にシール面圧のピーク部（以下、シール部位という）を形成している
場合、シール部材の姿勢変化によって、各々のシール部位における面圧が交互に変化する
。それぞれのシール部位における面圧の変化により油膜厚さも変化し、密閉室内の液が徐
々に外部に汲みだされることがある（これをポンピング現象ということもある）。

より詳細に説明すれば、最初に軸部材の往動時におけるシール部材の姿勢変化によって
、密閉室内の液が面圧の低下した一方のシール部位から漏れ、双方のシール部位の間に入
り込む。その後、軸部材の復動におけるシール部材の反対方向への姿勢変化によって、双
方のシール部位の間に入り込んだ液が、面圧の低下した他方のシール部位から漏れて外部
へと排出される。

特に、シリンダ側に形成された環状溝内に、Ｏリングによって半径方向内方に押圧され
たシール部材を設け、シール部材の外周面上の軸方向端部に、Ｏリングの脱落防止用のフ
ランジが形成されている場合、軸部材が軸方向に往復動する際にＯリングがフランジを軸
方向に押圧して、シール部材の姿勢をよりいっそう不安定にする。さらに、液圧ポンプの
ように、密閉室内に高い液圧が発生している場合には、密閉室内の液圧がシール部材の姿
勢変化に重畳して、この現象は著しくなる。

また、さらに、請求項１に係るピストンのシール構造によれば、シール部材が摩擦抵抗の小さい合成樹脂材料により形成されているため、シール部材のむしれ等の発生を懸念することなく、シール部材のシリンダまたはピストンに対する締代を大きくし、面圧を増大させることができる。これにより、シール構造の長寿命化が実現できる。
また、請求項１に係るピストンのシール構造によれば、シール面と斜面との接続点が、押圧部材が係合部に当接した場合に、係合部を押圧する部位よりも軸方向の端部側に位置することにより、押圧部材が係合部に当接したとしても、シール部材の軸方向の両端部の面圧を増大させ、中央部位の面圧を低下させるような付勢力が働くことがない。

請求項２に係るピストンのシール構造によれば、環状溝はシリンダに形成され、シール部材のシール面は、ピストンの外周面に対し当接することにより、製造の容易なピストンのシール構造にすることができる。

請求項３に係るピストンのシール構造によれば、シール部材のシリンダまたはピストン
の外周面に対するシール長さが、ピストンのシリンダに対する移動ストロークよりも長い
ことにより、ピストンの往復動によるシール部材の姿勢変化が少なく、シール部材の面圧
が低下することを防ぐことができる。

すなわち、ピストンの往復動によって、シール部材がシリンダまたはピストンから直接
的に移動荷重を受ける一方、押圧部材は環状溝内に留まろうとするため、ピストンの移動
ストロークが長い場合は、シール部材の姿勢変化が大きくなり、押圧部材に対する相対移
動によってシール部材の面圧が低下しやすくなる。
これに対し、ピストンの移動ストロークを比較的小さくすることにより、シール部材の
姿勢変化が大きくなることを防ぎ、シール部材の面圧の低下を防止している。

請求項４に係るピストンのシール構造によれば、環状溝には、軸方向の端面から押圧部
材に向けて突出し、押圧部材の軸方向の移動を規制する制限部が形成されていることによ
り、押圧部材の軸方向の移動が低減され、係合部への当接をいっそう防止することができ
るため、シール部材の面圧が低下することを防ぐことができる。

請求項５に係るピストンのシール構造によれば、押圧部材はゴム材料によって形成され
、断面が円形のリング部材としたことにより、簡単な構成により、シール部材の軸方向の
中央部位を半径方向に押圧することができる。

請求項６に係るピストンのシール構造によれば、シール部材において、軸方向の中央に
位置して押圧部材と当接する部位が、押圧部材に向けて半径方向に隆起していることによ
り、押圧部材の断面形状にかかわらず、環状溝内に装着した状態で、シール部材の軸方向
の中央部位をシリンダまたはピストンに対し押圧することができる。

請求項７に係るピストンポンプによれば、供給室とポンプピストンの他端側が露出した
外部との間に位置する、ポンプシリンダおよびポンプピストンの外周面のうちの一方に環
状溝が設けられ、環状溝内に、請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載のピストンの
シール構造を設けたことにより、ポンプピストンの往復動にかかわらず供給室内の液が汲
みだされることがなく、供給室の外部に対するシール性能を向上させることができる。

本発明の実施形態によるピストンポンプを含んだブレーキ液圧制御装置の液圧回路図 図１に示したピストンポンプの断面図 図２に示したピストンポンプの吐出時の断面図 実施形態１によるシール構造の拡大図 図４に示したシール構造を形成するシールリングとＯリングの環状溝への装着前の断面図 図５に示したシールリングの形状の詳細を説明するための断面図 実施形態２によるシール構造を形成するシールリングとＯリングの環状溝への装着前の断面図 図７に示したシールリングの形状の詳細を説明するための断面図 図６および図８に示したシール構造の面圧分布を示した図 図６、図８に示したシール構造および比較品による液漏れ試験の結果を示したグラフを表した図 実施形態の変形例１によるシールリングとＯリングの環状溝への装着前の断面図 実施形態の変形例２によるシールリングとリング部材の環状溝への装着前の断面図 実施形態の変形例３によるシールリングとリング部材の環状溝への装着前の断面図 実施形態の変形例４によるシールリングとリング部材の環状溝への装着前の断面図 本発明の他の実施形態によるピストンのシール構造を含んだピストンポンプの断面図

＜実施形態１＞
図１に基づき、本発明の実施形態１によるピストンポンプ１０３を使用したブレーキ液
圧制御装置１００について説明する。図１は、車両に搭載されたブレーキ液圧制御装置１
００を示し、通常ブレーキ操作に加えて、アンチスキッド制御、トラクションコントロー
ル、車両安定性制御等を行うことが可能に構成されている。
マスタシリンダ１０１は、図示しない車両のエンジンルーム内に取り付けられ、ブレー
キペダルＢＰと接続されている。運転者がブレーキペダルＢＰを操作することにより、マ
スタシリンダ１０１はブレーキ液圧を発生させることができる。

マスタシリンダ１０１は、主管路Ｌ１によりホイルシリンダ１０２（本発明のブレーキ
ホイルシリンダに該当する）と接続されている。ホイルシリンダ１０２は、各車輪に取り
付けられており、マスタシリンダ１０１からのブレーキ液圧が供給されることにより、車
輪に制動力を与える。尚、ホイルシリンダ１０２は４輪に取り付けられているが、図１に
おいては、そのうちの一つのみ示されている。

主管路Ｌ１上には、増圧バルブＶ１（本発明の制御弁に該当する）が設けられている。
増圧バルブＶ１は常開型の電磁弁であり、通常ブレーキ時には開状態にある。ホイルシリ
ンダ１０２には、環流路Ｌ２を介してピストンポンプ１０３の吸入孔２１ｃが接続されて
いる。また、ピストンポンプ１０３の吐出孔２１ｄは、戻し路Ｌ３によりマスタシリンダ
１０１に接続されている。環流路Ｌ２上には、リザーバ装置１０４が設けられている。さ
らに、環流路Ｌ２上のホイルシリンダ１０２とリザーバ装置１０４との間には、減圧バル
ブＶ２（本発明の制御弁に該当する）が設けられている。減圧バルブＶ２は常閉型の電磁
弁であり、通常ブレーキ時には閉状態にあり、ホイルシリンダ１０２とリザーバ装置１０
４との間の連通を遮断している。

ブレーキ液圧制御装置１００がアンチスキッド制御状態にある場合、増圧バルブＶ１は
適宜閉状態となり、マスタシリンダ１０１とホイルシリンダ１０２との間の連通を遮断す
る。また、ホイルシリンダ１０２のブレーキ液圧を減圧させる場合に、減圧バルブＶ２は
開状態となり、ホイルシリンダ１０２とリザーバ装置１０４との間を連通し、ホイルシリ
ンダ１０２内のブレーキ液圧をリザーバ装置１０４に吐出させる。このようにして、増圧
バルブＶ１および減圧バルブＶ２は、ホイルシリンダ１０２へ供給されるブレーキ液圧を
調節する。

ピストンポンプ１０３は電動モータにより駆動され、リザーバ装置１０４内に吐出され
たブレーキ液を吸引して、マスタシリンダ１０１へと還流させる。戻し路Ｌ３上にはダン
パ１０５が設けられ、ピストンポンプ１０３の作動による液圧の脈動を低減している。ま
た、戻し路Ｌ３上のダンパ１０５とマスタシリンダ１０１との間には、逆止弁１０６が設
けられており、マスタシリンダ１０１からダンパ１０５方向へのブレーキ液の流れを防止
している。

主管路Ｌ１上のマスタシリンダ１０１と増圧バルブＶ１との間には、常開型の電磁弁で
ある第１カット弁ＣＶ１が設けられている。また、主管路Ｌ１上のマスタシリンダ１０１
と第１カット弁ＣＶ１との間には、吸引路Ｌ４の一端が接続されており、吸引路Ｌ４の他
端は、環流路Ｌ２上のピストンポンプ１０３の吸入孔２１ｃと減圧バルブＶ２との間に接
続されている。吸引路Ｌ４上には常閉型の電磁弁である第２カット弁ＣＶ２が設けられて
いる。
上述したピストンポンプ１０３、リザーバ装置１０４、ダンパ１０５、逆止弁１０６、
増圧バルブＶ１、減圧バルブＶ２、第１カット弁ＣＶ１および第２カット弁ＣＶ２は一体
化され、液圧制御ユニット１０７が形成されている。

上述したブレーキ液圧制御装置１００において、トラクションコントロールあるいは車
両安定性制御等を行う場合、第１カット弁ＣＶ１を閉状態、第２カット弁ＣＶ２を開状態
にして、ピストンポンプ１０３が、吸引路Ｌ４および第２カット弁ＣＶ２を介してマスタ
シリンダ１０１のブレーキ液を吸引し、ホイルシリンダ１０２に付与する。この場合、ピ
ストンポンプ１０３はブレーキペダルＢＰの操作の有無にかかわらず、ブレーキ液を昇圧
してホイルシリンダ１０２に供給する。ピストンポンプ１０３は、ブレーキバイワイヤタ
イプのブレーキ液圧回路に設けられていてもよい。

次に、図２乃至図６に基づき、実施形態１によるシール構造１を含んだピストンポンプ
１０３について説明する。以下、特に断らなければ、図２または図３における右方を右、
左方を左として説明する。尚、図２および図３において示されたピストンポンプ１０３の
向きは、必ずしも実際の車両に搭載された場合の状態を表したものではない。

図２は、これに限定されるべきものではないが、例えば、車両のアンチスキッド制御装
置、トラクション制御装置、車両安定制御装置といったブレーキ液圧制御装置に使用され
るピストンポンプ１０３の吸引時の断面図である。ピストンポンプ１０３は、アルミニウ
ム合金により形成されたハウジング２内にポンプピストン３が、軸方向に往復動可能に設
けられている。
ハウジング２は、ポンプボデー２１と、ポンプボデー２１に形成された内孔２１ａに嵌
合固定されたハウジングピース２２と、内孔２１ａを封止したキャップ２３とにより形成
されている。

ポンプボデー２１には、軸方向に延びる第１ポンプシリンダ孔２１ｂが形成されている
。また、ハウジングピース２２にも、軸方向に延びる第２ポンプシリンダ孔２２ａが形成
されている。本実施形態においては、第１ポンプシリンダ孔２１ｂおよび第２ポンプシリ
ンダ孔２２ａは、互いに同径に形成されている。以下、第１ポンプシリンダ孔２１ｂおよ
び第２ポンプシリンダ孔２２ａを包括して、ポンプシリンダ２ａ（本発明のシリンダに該
当する）という。第１ポンプシリンダ孔２１ｂには環状溝２ｂが形成され、環状溝２ｂ内
には後述するシール構造１（本発明のピストンのシール構造に該当する）が設けられてい
る。

ポンプピストン３（本発明のピストンに該当する）は、図２において左方に設けられた
ピストンボデー３１の右端に、バルブシート３２が連結されて形成されている。ピストン
ボデー３１の外周面は、シール構造１の機能によって、第１ポンプシリンダ孔２１ｂに対
し液密的に嵌合している。また、ピストンボデー３１およびバルブシート３２の外周面は
、第２ポンプシリンダ孔２２ａに対し液密的に嵌合している。これにより、ポンプピスト
ン３はポンプシリンダ２ａ内を液密的に往復動することが可能に形成されている。

ピストンボデー３１の外周面とポンプボデー２１の内孔２１ａとの間には、略円環状の
供給室ＳＣ（本発明の吸入圧領域に該当する）が形成されている。供給室ＳＣは、その軸
方向の左方をシール構造１により液密的に封止され、軸方向の右方をピストンボデー３１
およびバルブシート３２と、第２ポンプシリンダ孔２２ａとの嵌合により液密的に封止さ
れている。供給室ＳＣは、ポンプボデー２１に形成された吸入孔２１ｃ（本発明の吸入口
に該当する）と連通し、吸入孔２１ｃを介して、リザーバ装置１０４からのブレーキ液の
供給が可能とされている。

一方、バルブシート３２の右端面（本発明のポンプピストンの一端側に該当する）と、
第２ポンプシリンダ孔２２ａの底部との間にはポンプ室ＰＣが形成されている。ポンプ室
ＰＣは、ポンプボデー２１に形成された吐出孔２１ｄ（本発明の吐出口に該当する）と連
通し、吐出孔２１ｄを介して、外部に高圧のブレーキ液を吐出可能に形成されている。

ピストンボデー３１には、供給室ＳＣに開口した複数の接続孔３１ａが形成されている
。接続孔３１ａは、ピストンボデー３１の内部を軸方向に延びた横孔３１ｂを介して、バ
ルブシート３２に形成されたバルブ孔３２ａと連結している。バルブ孔３２ａはポンプ室
ＰＣに開口しており、その開口部には球状のバルブ体３３（本発明のポンプ弁に該当する
）が配置されている。

バルブシート３２には、図２において右方に突出した複数のスプリングリテーナ３２ｂ
が形成されている。各々のスプリングリテーナ３２ｂの先端には、フック部３２ｃが半径
方向内方に突出しており、フック部３２ｃとバルブ体３３との間には、バルブスプリング
３４が圧縮された状態で介装されている。
バルブ体３３はバルブスプリング３４からの付勢力によって常時は閉状態にあり、供給
室ＳＣからの液圧によって、バルブシート３２から離れて開状態となり、ポンプ室ＰＣと
供給室ＳＣとの間を連通する。

供給室ＳＣ内には、シール構造１を配置するためにシールリテーナ４が設けられている
。シールリテーナ４は略円筒形を呈しており、ポンプボデー２１とハウジングピース２２
とにより、その軸方向位置が拘束されている。シールリテーナ４の左端部の内周面は、第
１ポンプシリンダ孔２１ｂの一部を形成しており、ポンプピストン３が往復動可能とされ
ている。シールリテーナ４には複数の連通孔４ａが形成されており、吸引孔２１ｃと供給
室ＳＣとを接続している。

リタンスプリング５（本発明の付勢手段に該当する）は、バルブシート３２と第２ポン
プシリンダ孔２２ａとの間に圧縮された状態で介装されている。リタンスプリング５は、
ポンプピストン３を常時、左方に（後述する偏心カム６に向けて）付勢している。
また、偏心カム６は、外部（本発明の大気領域に該当する）に露出したポンプピストン
３の左端（本発明のポンプピストンの他端側に該当する）と当接するように設けられてい
る。偏心カム６は、回転することにより外周面が右方への突出と左方への後退とを交互に
繰り返す。

ハウジングピース２２の底部には、ポンプ室ＰＣと連通するように貫通孔２２ｂが形成
されている。貫通孔２２ｂの右端の開口部には、吐出バルブ７が形成されている。吐出バ
ルブ７は、貫通孔２２ｂの開口部を塞ぐボールバルブ７１と、ハウジングピース２２の右
端に装着されたリテーナ７２と、ボールバルブ７１とリテーナ７２との間に圧縮された状
態で介装されたバルブバネ７３とにより形成されている。
吐出バルブ７は、ボールバルブ７１がバルブバネ７３により付勢されて常時は閉状態に
あり、バルブ体３３とともにポンプ室ＰＣを密閉している。吐出バルブ７は、ポンプ室Ｐ
Ｃからの液圧により開状態となり、ポンプ室ＰＣと吐出孔２１ｄとを連通させる。

図３に示したピストンポンプ１０３の吐出状態において、偏心カム６が作動してその外
周面が後退すると、リタンスプリング５によって付勢されたポンプピストン３が左方へと
移動する。これにより、密閉されたポンプ室ＰＣ内の容積が増大し、ポンプ室ＰＣ内の液
圧が低下する。このため、バルブ体３３がバルブシート３２から離れて開弁し、供給室Ｓ
Ｃを介して吸入孔２１ｃからブレーキ液がポンプ室ＰＣ内に導入される（図２示：吸入工
程）。

図２に示した状態から、偏心カム６の外周面が突出すると、リタンスプリング５の付勢
力に抗してポンプピストン３が右方へと移動する。これにより、密閉されたポンプ室ＰＣ
が圧縮され、ポンプ室ＰＣ内の液圧が増大する。このため、吐出バルブ７が開弁し、ポン
プ室ＰＣ内の高圧のブレーキ液が、吐出孔２１ｄから外部へ吐出される（図３示：吐出工
程）。

次に、上述したシール構造１について詳述する。図４に示すように、ポンプボデー２１
にシールリテーナ４を係合させることにより、第１ポンプシリンダ孔２１ｂには、断面が
略矩形状の環状溝２ｂが形成される。環状溝２ｂ内に設けられたシール構造１は、円環状
に形成されたシールリング１１（本発明のシール部材に該当する）と、シールリング１１
の外周側に配置された円環状のＯリング１２（本発明の押圧部材に該当する）とを備えて
いる。

シールリング１１は、ポリテトラフルオロエチレン（Polytetrafluoroethylene: 以下
、ＰＴＦＥという）を成形することにより一体に形成されているが、必ずしもこの材料に
限定されるべきものではなく、摩擦係数の低い合成樹脂材料であれば、あらゆる材料が使
用可能である。

図４乃至図６に示すように、シールリング１１は円筒状のシール部１１ａと、シール部
１１ａの軸方向の両端部にそれぞれ形成された一対のフランジ部１１ｂ（本発明の係合部
に該当する）とにより形成されている。シール部１１ａは軸方向に延びており、その内周
面はポンプピストン３の外周面と液密的に摺動するシール面１１ｃとなっている。
シールリング１１のポンプピストン３に対するシール長さＬｔ（図４示）は、ポンプピ
ストン３のポンプシリンダ２ａに対する移動ストロークＬｓ（図２示）よりも、長く形成
されている。

フランジ部１１ｂは、シール構造１を環状溝２ｂに組み付ける際に、外周側に配置され
たＯリング１２がシールリング１１から脱落して乖離しないように、半径方向外方に突出
している。フランジ部１１ｂは、シールリング１１の軸方向の一側の端部のみに形成され
ていてもよい。シールリング１１には、各々のフランジ部１１ｂの軸方向端面１１ｄとシ
ール面１１ｃとを接続するように、一対のテーパ面１１ｅ（本発明の斜面に該当する）が
形成されている。

一方、Ｏリング１２は合成ゴム材料により一体成形され、図５に示すように、自由状態
において、その断面が真円状を呈するように形成されている。Ｏリング１２は、両フラン
ジ部１１ｂ間に位置するように、やや拡径させた状態でシールリング１１の外周側に装着
される。Ｏリング１２は環状溝２ｂ内に配置された状態で、シールリング１１の軸方向の
中央部位を、ポンプピストン３の外周面に向けて半径方向内方に押圧する。Ｏリング１２
は断面が真円状に形成されているため、シールリング１１の軸方向の中央部位を押圧する
ことにより、中央部位の面圧を両端部の面圧に対して高くすることができる。

環状溝２ｂにシール構造１を装着する場合、最初に、シールリング１１にポンプピスト
ン３のピストンボデー３１を挿入する。その後、Ｏリング１２をやや拡径させてシールリ
ング１１の外周面（双方のフランジ部１１ｂの間）に装着する。さらにポンプピストン３
にシールリテーナ４を係合させた状態で、ポンプボデー２１の第１ポンプシリンダ孔２１
ｂに挿入していく。

このとき、Ｏリング１２の外周が内孔２１ａと摺動して、挿入方向に対して逆方向に付
勢されるが、フランジ部１１ｂによってシールリング１１から脱落することが防止される
。環状溝２ｂにシール構造１を装着した後、Ｏリング１２は環状溝２ｂおよびシールリン
グ１１と馴染むことにより、フランジ部１１ｂに当接しない軸方向の中央位置に落ち着く
ことができる。
環状溝２ｂにシール構造１を装着する場合、最初に、シールリング１１の外周側にＯリ
ング１２を装着したものに、ポンプピストン３のピストンボデー３１を挿入してもよい。

図４または図６に示すように、Ｏリング１２は、環状溝２ｂ内に配置された状態で軸方
向に弾性変形しているが、ポンプピストン３の静止時およびポンプシリンダ２ａに対する
移動時を含めて、実質的にはＯリング１２が双方のフランジ部１１ｂに当接しないように
、フランジ部１１ｂ間の距離、およびシールリング１１およびＯリング１２のその他の寸
法を設定している。これにより、Ｏリング１２からフランジ部１１ｂに対して荷重が加わ
ることがなく、シールリング１１の姿勢に影響を与えることを防止している。

図４に示すように、ポンプボデー２１およびシールリテーナ４には、環状溝２ｂの軸方
向のそれぞれの端面から、Ｏリング１２に向けて軸方向に突出した制限部２１ｅ、４ｂが
形成されている。制限部２１ｅ、４ｂは、それぞれＯリング１２との間にわずかな隙間を
有して形成されており、これにより、ポンプピストン３の移動にかかわらず、Ｏリング１
２の軸方向の移動が規制されている。

図６において、上述したシールリング１１のシール面１１ｃ（内周面）と、テーパ面１
１ｅとの接続点の軸方向の位置をＣＬにて示している。また、仮に、Ｏリング１２がフラ
ンジ部１１ｂに当接した場合に、フランジ部１１ｂを押圧する部位の軸方向の位置をＦＬ
にて示している。これから分かるように、シールリング１１のシール面１１ｃとテーパ面
１１ｅとの接続点は、Ｏリング１２がフランジ部１１ｂを押圧する部位よりも、軸方向の
端部側に位置している。

したがって、万が一、Ｏリング１２がフランジ部１１ｂに当接して、フランジ部１１ｂ
を端部側に押圧したとしても、シールリング１１のシール面１１ｃにおいて、軸方向の中
央部位が浮き上がることがなく、中央部位の面圧が両端部の面圧に対して低下することが
ない。尚、図６において、ポンプボデー２１およびシールリテーナ４に形成された制限部
２１ｅ、４ｂは省略されている。

＜実施形態２＞
これに対して、図７および図８に基づき、本発明の実施形態２によるシール構造８につ
いて説明する。シール構造８は、シール構造１と同様に、ＰＴＦＥにより円環状に形成さ
れたシールリング８１と、シールリング８１の外周側に配置されたＯリング８２とにより
形成されている。

シールリング８１は円筒状のシール部８１ａと、シール部８１ａの軸方向の両端部にそ
れぞれ形成された一対の縁部８１ｂとにより形成されている。シール部８１ａは軸方向に
延びており、その内周面はポンプピストン３と液密的に摺動するシール面８１ｃとなって
いる。
縁部８１ｂは、外周側に配置されたＯリング８２が脱落しないように半径方向外方に突
出しており、各々の縁部８１ｂの軸方向端面８１ｄとシール面８１ｃとを接続するように
、一対のテーパ面８１ｅが形成されている。

図８に示すように、シールリング８１においては、シール面８１ｃとテーパ面８１ｅと
の接続点（図８においてＣＬにて軸方向位置を示す）は、Ｏリング８２が縁部８１ｂを押
圧する部位（図８においてＦＬにて軸方向位置を示す）よりも、軸方向の内側に位置して
いる。

したがって、Ｏリング８２が縁部８１ｂに当接して、縁部８１ｂを端部側に押圧した場
合、接続点を支点とした梃子の作用により、シール面８１ｃの軸方向の両端部が内方に押
し付けられるとともに中央部位が浮き上がり、シールリング８１の中央部位の面圧が両端
部の面圧に対して低下することになる。

図９は、上述した実施形態１によるシール構造１および実施形態２によるシール構造８
について、本願発明者により測定された、それぞれのシールリング１１、８１からポンプ
ピストン３に対して働く面圧を表した線図である。図９は、ピストンポンプ１０３の吸入
工程時の測定値を示しており、横軸については右方が図６および図８における右方に該当
している。

図から分かるように、実施形態２によるシール構造８においては、シールリング８１の
縁部８１ｂがＯリング８２から押圧され、シール面８１ｃの軸方向の中央部位の面圧に対
して、両端部の面圧が高くなっている。一方、実施形態１によるシール構造１においては
、シールリング１１のフランジ部１１ｂがＯリング１２から付勢されることなく、シール
面１１ｃの軸方向の中央部位の面圧が両端部の面圧に対して最も高くなっている。

また、図１０は、実施形態１と実施形態２によるシール構造１、８および比較品として
、合成樹脂材料にて形成されたシールリング１１を使用せず、Ｏリング１２をシール部材
として使用したシール構造のそれぞれについて、本願発明者がピストンポンプを作動させ
て漏れ試験を行い、それぞれのブレーキ液の漏れ量を測定した結果を表したグラフである
。図から分かるように、比較品としてのシール構造において発生したブレーキ液の漏れ量
に対して、実施形態１によるシール構造１において発生したブレーキ液の漏れ量は、遥か
に少量となっている。また、実施形態２によるシール構造８において発生したブレーキ液
の漏れ量も、実施形態１によるシール構造１ほどではないが、比較品としてのシール構造
に対して遥かに少量となっている。

実施形態１によれば、Ｏリング１２はシールリング１１の軸方向の中央部位を、ポンプ
ピストン３の外周面に向けて付勢するとともに、シール構造１が環状溝２ｂに装着されポ
ンプシリンダ２ａに対しポンプピストン３が静止している状態、および、ポンプシリンダ
２ａに対しポンプピストン３が移動している状態において、シールリング１１のフランジ
部１１ｂがＯリング１２から荷重を受けることがなく、シールリング１１の軸方向の中央
部位におけるポンプピストン３に対する面圧が、軸方向の端部の面圧に対して大きいこと
により、シールリング１１の軸方向の１箇所においてシール機能を発揮させている。した
がって、ポンプピストン３の往復動にかかわらず液圧室内の液が汲みだされることがなく
、シール性能を向上させることができる。
また、シールリング１１が軸方向の中央部位においてシール機能を発揮しているため、
ポンプピストン３の往復動による、シール部位における姿勢変化が少なく、シールリング
１１の姿勢変化に起因してシールリング１１の面圧が低下することを防ぐことができる。

また、実施形態１および２によれば、シールリング１１が摩擦抵抗の小さい合成樹脂材
料により形成されているため、シールリング１１のむしれ等の発生を懸念することなく、
シールリング１１のポンプピストン３に対する締代を大きくし、面圧を増大させることが
できる。これにより、シール構造１の長寿命化が実現できる。
また、シールリング１１が合成樹脂材料により形成されているため、摺動面へのはみ出
しの懸念がなく、この点においても、シールリング１１のポンプピストン３に対する締代
を大きくすることができる。

また、実施形態１によれば、シールリング１１の内周面であるシール面１１ｃとテーパ
面１１ｅとの接続点が、Ｏリング１２がフランジ部１１ｂを押圧する部位よりも軸方向の
端部側に位置することにより、Ｏリング１２がフランジ部１１ｂに当接したとしても、シ
ールリング１１の軸方向の両端部の面圧を増大させ、中央部位の面圧を低下させるような
付勢力が働くことがない。

また、シールリング１１のポンプピストン３に対するシール長さが、ポンプピストン３
のポンプシリンダ２ａに対する移動ストロークよりも長いことにより、ポンプピストン３
の往復動によるシールリング１１の姿勢変化が少なく、シールリング１１の面圧が低下す
ることを防ぐことができる。

すなわち、ポンプピストン３の往復動によって、シールリング１１のみがポンプピスト
ン３から直接的に移動荷重を受ける一方、Ｏリング１２は環状溝２ｂ内に留まろうとする
ため、ポンプピストン３の移動ストロークが長い場合は、Ｏリング１２に対する相対移動
によって、シールリング１１の姿勢変化が大きくなり、シールリング１１の面圧が低下し
やすくなる。
これに対し、ポンプピストン３の移動ストロークを比較的小さくすることにより、シー
ルリング１１の姿勢変化が大きくなることを防ぎ、シールリング１１の面圧の低下を防止
している。

また、環状溝２ｂを形成するポンプボデー２１およびシールリテーナ４には、軸方向の
端面からＯリング１２に向けて突出し、Ｏリング１２の軸方向の移動を規制する制限部２
１ｅ、４ｂが形成されていることにより、Ｏリング１２の軸方向の移動が規制され、フラ
ンジ部１１ｂへの当接をいっそう低減することができるため、シールリング１１の面圧が
低下することを防ぐことができる。

また、Ｏリング１２は、ゴム材料によって形成され、断面が円形のリング部材としたこ
とにより、簡単な構成により、シールリング１１の軸方向の中央部位を半径方向内方に押
圧することができる。
また、ポンプピストン３と第１ポンプシリンダ孔２１ｂとの間においてシール構造１を
設け、供給室ＳＣをポンプピストン３の左端側が露出した外部に対し封止したことにより
、ポンプピストン３の往復動にかかわらず供給室ＳＣ内の液が汲みだされることがなく、
供給室ＳＣの外部に対するシール性能を向上させることができる。

＜実施形態の変形例＞
以下、図１１乃至図１４に基づき、上述した実施形態の変形例１乃至４について説明す
る。図１１は実施形態の変形例１を示しており、上述したシール構造１のものとは異なる
形状に形成したシールリング１３と、シール構造１と同様のＯリング１２とがシール構造
に含まれている。

シールリング１３はＰＴＦＥにより形成され、内周面がポンプピストン３の外周面と摺
動するシール部１３ａと、その両端部に突出したフランジ部１３ｂとにより形成されてい
る。シール部１３ａは、シール構造１のものとは異なり、Ｏリング１２と当接する軸方向
の中央部位には、外周面が半径方向外方に隆起した当接部１３ｃが形成されている。その
他の構成については、シール構造１と同様であるので説明は省略する。

本変形例によれば、シールリング１３の外周面において、軸方向の中央部位が半径方向
外方に隆起していることにより、Ｏリング１２の断面形状にかかわらず、環状溝２ｂ内に
装着した状態で、シールリング１３の軸方向の中央部位を半径方向内方に押圧することが
できる。

図１２は実施形態の変形例２を示しており、シール構造１と同様のシールリング１１と
、合成ゴム材料により、シール構造１のＯリング１２とは異なる形状に形成したリング部
材１４とがシール構造に含まれている。リング部材１４は、その断面形状において内周側
が円弧状に形成され、外周側は平坦状に形成されている。その他の構成については、シー
ル構造１と同様であるので説明は省略する。
本変形例によれば、内周側が円弧状に形成されることにより、シールリング１１を押圧
して軸方向の中央部位の面圧を増大させることができるとともに、外周側は平坦状に形成
されているため、環状溝２ｂ内に安定して収容されることができる。

図１３は実施形態の変形例３を示しており、シール構造１と同様のシールリング１１と
、合成ゴム材料により、シール構造１のＯリング１２とは異なる形状に形成したリング部
材１５とがシール構造に含まれている。リング部材１５は、その断面形状において内周側
が、図１３において上下が転倒した台形状に形成され、外周側は平坦状に形成されている
。その他の構成については、シール構造１と同様であるので説明は省略する。
本変形例によれば、内周側が台形状に形成されることにより、シールリング１１の軸方
向の中央部位のみを押圧して面圧を増大させることができるとともに、外周側は平坦状に
形成されているため、環状溝２ｂ内に安定して収容されることができる。

図１４は実施形態の変形例４を示しており、シール構造１と同様のシールリング１１と
、合成ゴム材料により、シール構造１のＯリング１２とは異なる形状に形成したリング部
材１６とがシール構造に含まれている。リング部材１６は、その断面形状において内周側
が図１４において上下が転倒した台形状に形成され、外周側は正立した台形状に形成され
ている。その他の構成については、シール構造１と同様であるので説明は省略する。
本変形例によれば、内周側が台形状に形成されることにより、シールリング１１の軸方
向の中央部位のみを押圧して面圧を増大させることができるとともに、外周側も台形状に
形成されているため、環状溝２ｂ内に安定して収容されることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるべきものではなく、次のように変形または拡
張することができる。
本発明によるピストンポンプは、エンジン制御装置あるいはトランスミッションの制御
装置といったブレーキ圧制御装置以外にも適用可能である。
本発明によるシール構造は、例えば、特開２００８−２０８７８８号公報に開示されて
いるような、ポンプ室に対し、供給室を挟んで軸方向の反対側に位置するようにフィード
室を設けたピストンポンプにも適用することが可能である。

図１５に示すように、ポンプピストン３の外周面に環状溝３ａを形成し、その外周面に
おいてポンプシリンダ２ａと液密的に当接するシールリング１７を環状溝３ａ内に収容し
、シールリング１７の内周側にＯリング１２を設けてもよい。この場合、シールリング１
７およびＯリング１２を装着したポンプピストン３をポンプシリンダ２ａ内に挿入する時
に、シールリング１７がポンプシリンダ２ａと摺動して脱落し、Ｏリング１２と乖離する
ことを防止するために、シールリング１７の軸方向端部において、半径方向内方に突出し
た一対のフランジ部１７ａを形成している。当然のことながら、本実施形態においてもポ
ンプピストン３の静止時およびポンプシリンダ２ａに対する移動時を含めて、実質的には
Ｏリング１２が双方のフランジ部１７ａに当接しないように、フランジ部１７ａ間の距離
、およびシールリング１７およびＯリング１２のその他の寸法を設定している。

図面中、１，８はシール構造（ピストンのシール構造）、２はハウジング、２ａはポン
プシリンダ（シリンダ）、２ｂ，３ａは環状溝、３はポンプピストン（ピストン）、４ｂ
，２１ｅは制限部、５はリタンスプリング（付勢手段）、６は偏心カム、１１，１３，１
７，８１はシールリング（シール部材）、１１ｂ，１３ｂ，１７ａはフランジ部（係合部
）、１１ｃはシール面、１１ｅはテーパ面（斜面）、１２，８２はＯリング（押圧部材）
、１４，１５，１６はリング部材（押圧部材）、２１ｃは吸入孔（吸入口）、２１ｄは吐
出孔（吐出口）、３３はバルブ体（ポンプ弁）、１００はブレーキ液圧制御装置、１０２
はホイルシリンダ（ブレーキホイルシリンダ）、１０３はピストンポンプ、ＰＣはポンプ
室、ＳＣは供給室（吸入圧領域）、Ｖ１は増圧バルブ（制御弁）、Ｖ２は減圧バルブ（制
御弁）を示している。

Claims (7)

1. 軸方向に延びたシリンダと、
   前記シリンダ内を軸方向に往復動するピストンと、
   前記シリンダおよび前記ピストンの外周面のうちの一方に形成された環状溝と、
   合成樹脂材料により円環状に形成され、前記環状溝に装着されることによって、内周面または外周面に形成されたシール面において、前記シリンダおよび前記ピストンの外周面のうちの他方に対し当接し、前記ピストンと前記シリンダとの間を液密的に封止するシール部材と、
   前記環状溝内において前記シール部材の外周側または内周側に配置され、前記シール部材の軸方向の中央部位を前記シリンダまたは前記ピストンの外周面に向けて付勢する押圧部材と、
   を備えたピストンのシール構造において、
   前記シール部材の軸方向の少なくとも一端部には、前記押圧部材と前記シール部材との組み付け時に、前記シール部材が前記押圧部材と乖離することを防止するために半径方向に突出した係合部が形成され、
   前記環状溝に前記押圧部材および前記シール部材が装着された状態において、前記係合部が前記押圧部材から荷重を受けることがなく、前記シール部材の軸方向の中央部位における前記シリンダまたは前記ピストンの外周面に対する面圧が、軸方向の端部の面圧に対して大きく、
   前記シール部材は、
   前記シール面と軸方向端面とを接続する斜面を備えており、
   前記シール面と前記斜面との接続点が、前記押圧部材が前記係合部に当接した場合に、前記係合部を押圧する部位よりも軸方向の端部側に位置することを特徴とするピストンのシール構造。
2. 前記環状溝は前記シリンダに形成され、前記シール部材の前記シール面は、前記ピストンの外周面に対し当接することを特徴とする請求項１記載のピストンのシール構造。
3. 前記シール部材の前記シリンダまたは前記ピストンの外周面に対するシール長さが、前記ピストンの前記シリンダに対する移動ストロークよりも長いことを特徴とする請求項１または２に記載のピストンのシール構造。
4. 前記環状溝には、
   軸方向の端面から前記押圧部材に向けて突出し、前記押圧部材の軸方向の移動を規制する制限部が形成されており、前記環状溝に前記押圧部材が装着された状態において、前記制限部と前記押圧部材との間に隙間が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載のピストンのシール構造。
5. 前記押圧部材は、
   ゴム材料によって形成され、断面が円形のリング部材であることを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載のピストンのシール構造。
6. 前記シール部材において、軸方向の中央に位置して前記押圧部材と当接する部位が、前記押圧部材に向けて半径方向に隆起していることを特徴とする請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のピストンのシール構造。
7. 軸方向に延びるポンプシリンダが形成されたハウジングと、
   前記ポンプシリンダ内において液密的に往復動するポンプピストンと、
   前記ポンプピストンの一端側と前記ポンプシリンダの底部との間に形成され、液圧の吐出口と連通するポンプ室と、
   前記ポンプピストンの外周と前記ハウジングとの間に形成され、液圧の吸入口と連通する供給室と、
   前記ポンプピストンに設けられ、常時は閉状態にあり、前記供給室からの液圧により開いて前記ポンプ室と前記供給室との間を連通するポンプ弁と、
   前記ポンプピストンの他端側と当接し、回転することにより前記ポンプピストンを前記ポンプ室に向けて移動させる偏心カムと、
   前記ポンプピストンと係合して、前記ポンプピストンを前記偏心カムに向けて付勢する付勢手段と、
   を備えたピストンポンプにおいて、
   前記供給室と前記ポンプピストンの他端側が露出した外部との間に位置する、前記ポンプシリンダおよび前記ポンプピストンの外周面のうちの一方に環状溝が設けられ、
   前記環状溝内に、請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載の前記ピストンのシール構造を設けたことを特徴とするピストンポンプ。

Images