JP5576941B2 - ピストンポンプ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の特徴を有する、スリップ制御装置を備える液圧式車両ブレーキシステムのためのピストンポンプに関する。車両ブレーキシステムのためのスリップ制御装置は既知であり、一般にアンチロック・ブレーキ・システム、トラクションコントロール機構および／または走行特性制御装置もしくは横滑り防止装置として実施される。慣用の略称は、ＡＢＳ、ＡＳＲ、ＦＤＲおよびＥＳＰである。ピストンポンプは、スリップ制御を行うための液圧を形成するために使用され、循環ポンプと呼ばれることも多い。ピストンポンプは、液圧式外力エネルギー−車両ブレーキシステムで液圧を形成する役割も果たす。

スリップ制御付き車両ブレーキシステムのためのピストンポンプは既知である。このようなピストンポンプはシリンダとピストンとを備え、ピストンは、シリンダ内で軸線方向に移動（スライド）可能であり、シリンダ内で軸線方向に往復（行程）運動するように駆動可能である。車両ブレーキシステムのスリップ制御装置のためのピストンポンプの１つまたは複数のシリンダは、ピストンポンプの他に、スリップ制御装置のためのさらなる液圧構成要素、例えば、電磁弁、液圧アキュムレータ、逆止弁を含み、これらを相互に液圧連通している、いわゆる「液圧ブロック」内の円筒孔として多様に構成されている。このようなポンプピストンのピストンの行程駆動は、偏心器により多様に行われ、偏心器は電動モータによって回転駆動可能であり、偏心器の周囲にはピストンの端面が接触する。偏心器に向いていない方のピストン端面に配置されたピストン戻しばねは、ピストンを、偏心器に向いている方のピストン端面を偏心器の周囲に接触した状態に保持する。

既知のピストンポンプのピストンは、シリンダ内でシールリングによってシールされており、シールリングは、ポンプ室に向いていない方の側で軸線方向に支持リングによって支持される。ポンプ室はシリンダ内の室であり、ポンプ室の容積は、ピストンの往復行程運動時に交互に拡大および縮小され、これにより、ブレーキ液を交互に吸い込み、排出する、すなわち、ブレーキ液を圧送する。ポンプ室は、偏心器に向いていない方のピストン端面に位置する。シールリングは、一般にゴム弾性的な材料からなっており、支持リングは堅固なプラスチックからなっており、加圧時には変形しないか、または、変形したとしてもわずかにしか変形しない。支持リングの機能は、シールリングを軸線方向に、有利にはできるだけ大きい面積で支持し、これにより、加圧時にシールリングのギャップ押出を防止することである。液圧式車両ブレーキ装置をスリップ制御するためのピストンポンプでは、例えば、２８０ｂａｒまでの圧力が生じ、シールリングに作用することもある。ギャップ押出とは、ピストンとシリンダとの間のギャップにシールリングが流れ出し、変形すること、すなわち、塑性変形することを意味する。シールリングの加圧は、ポンプ室に向いた側で行われ、シールリングは、反対側、すなわち、ポンプ室に向いていない側で支持リングによって支持される。

本発明によれば、支持リングは、流体、すなわちブレーキ液のための少なくとも１つの縦方向貫流部を備える。縦方向貫流部によって、シールリングに向いた支持リング端面はシールリングに向いていない端面と連通する。これにより、シールリングと支持リングとの間の圧力形成が防止され、シールリングと支持リングとの間の圧力は、縦方向貫流部を通って減衰される。シールリングと支持リングとの間の圧力は、シリンダ内におけるピストンの往復運動時にシールリングとシリンダとの間に引きずり漏れが生じた場合のいわゆる「引きずり圧力」として調整することができる。シールリングを支持リングから引き離すように変位させる、シールリングと支持リングとの間の圧力形成は、上述のように、支持リングの少なくとも１つの縦方向貫流部によって防止される。

通常、シールリングおよび支持リングはピストンに配置されており、したがって、ピストンと共に移動する。シールリングおよび支持リングがシリンダ内に配置されており、シリンダと共に静止しているという逆の場合も考えられる。

本発明の利点は、それぞれシールリングおよび支持リングが位置する箇所で、シリンダの内径に相当する外径およびピストンの外径に相当する内径を有する円形リング面で、シールリングを支持リングによって比較的大きい面積で軸線方向に支持する可能性である。支持横断面を除いた少なくとも１つの縦方向貫流部の横断面のみがシールリングに向いた開口部である。

従属請求項は、請求項１に記載の本発明の有利な構成および改良形態を対象としている。

請求項２にしたがって、支持リングの外周または内周に縦方向溝として縦方向貫流部を形成することは、例えば、縦方向貫流部として同様に可能である、支持リングを通る貫通孔に比べて簡単に作製できるという利点を有する。

請求項３では、いわゆる「補償ピストン」に本発明による支持リングを設けている。補償ピストンは、ポンプピストンと同様に偏心器、特に、１つまたは複数のポンプピストンと同じ偏心器によって駆動されるが、このピストンおよびピストンのシリンダは、流体制御部、すなわち、特に流入弁も流出弁も備えていない。補償ピストンは、ピストンポンプのポンプピストンと連通し、圧力脈動を低減する。補償ピストンのシリンダは液圧アキュムレータとみなすことができ、この液圧アキュムレータの容積は１つまたは複数のピストンポンプの行程運動と同期的に変化する。補償ピストンおよび補償ピストンのシリンダは、独立した流入部および流出部を必要とせず、独立した流入部および流出部は除外されないにしても、１つの接続部があれば十分である。

請求項４では、シールリングの外面および／または内面に環状隆起部を設け、この隆起部の先端部は、シリンダもしくはピストンにシール状態で接触する。

「先端部」とは、隆起部の「最高」部、すなわち、隆起部において半径方向に最も外側もしくは最も内側に位置する環状部分を意味し、有利には、請求項５に記載の環状隆起部は、そのほかの点では長方形のリング横断面を有するシールリングに形成されている。リング横断面の長方形の基本形状により、シールリングの高い耐圧性が得られ、シールリングは比較的中実である。シールリングのシール領域を隆起部として形成することにより、同様に比較的中実な構成、ひいては高い耐圧性が可能となる。特にシールリングのシール領域の耐圧性においては、シールリングが破壊されることを防止することだけではなく、一方側の加圧時にシール作用ができるだけ損なわれないようにシール領域の変形をわずかに抑えることが問題となる。本発明により形成されたシールリングの別の利点は、圧力作用である：加圧時に、シールリングは軸線方向に圧縮され、半径方向外側および／または内側に拡大され、これにより、シリンダおよび／またはピストンに対する圧着力が増大する。したがって、低圧時にも高圧時にも良好なシール作用が得られ、低圧時の圧着力は低くてもよいので、摩擦および摩耗が低減される。

請求項６では、一方側を閉じたシリンダを設けている。このことは、シリンダ端部を独立した構成部分によって閉じる必要がないという利点を有する。

次に本発明を図面に示した実施形態に基づき詳細に説明する。

本発明によるピストンおよびシリンダを示す軸線方向断面図である。 図１のピストンの本発明による支持リングを示す斜視図である。 図１のピストンの本発明によるシールリングを半分に断面して示す図である。 本発明によるピストンポンプの概略図である。

図１に示したピストン１は、軸線方向に移動（スライド）可能にシリンダ２の内部に収容されている。ピストン１はシリンダ２の一端から突出しており、シリンダ２の他端は、シリンダ２の一体的な構成部分である底部３により閉鎖された状態に構成されている。ピストン１は、自身と、シリンダ２の底部３との間の畜圧室４を閉じ込めている。

ピストン１は、図示しない電動モータによって偏心的な回転軸線を中心として回転駆動可能な偏心器５によって、シリンダ２の内部で軸線方向に往復行程運動するように駆動可能である。往復行程運動時に、ピストンは畜圧室４の容積を交互に拡大および縮小し、これにより、流体が交互に収容および放出される。

畜圧室４にはピストン戻しばね６が配置されており、このピストン戻しばね６は、シリンダ２の底部３で支持され、ばねホルダ７を介して軸線方向にピストン１に対して押圧され、シリンダ２から突出した端面を偏心器５の周囲に接触した状態に保持する。ばねホルダ７は、フランジ状の広幅な縁部８を備える扁平なボウル状の薄板からなる深絞り加工部材であり、縁部８に対してピストン戻しばね６が押し付けられる。ばねホルダ７は、ピストン１の一体的な構成部分としてピストン１に形成された直径が細くなった同軸的な延長部９に被せ嵌められている。ばねホルダ７の縁部８とピストン１のリングショルダ１０との間の延長部９への移行部に、シールリング１１および支持リング１２がピストン１の延長部９に被せ嵌められている。シールリング１１は、支持リング１２における蓄圧室４に向いた側に配置されている。

図２に示した支持リング１２は、支持リング１２の内側に面取り部１３を備える長方形のリング横断面を有する。支持リング２は外周に流体のための縦方向貫流部として３つの縦方向溝１４を備える。支持リング１２の外側はシリンダ２に接触し、内側はピストン１の延長部９に接触している。支持リング１２は堅固な材料、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）またはＰＡ６．６などのポリアミドからなっており、炭素を含んでいてもよい。

図３に示すように、シールリング１１は、同様に内側に面取り部１５および外周に環状の隆起部１６を備える長方形のリング横断面を有する。隆起部１６の先端部１７はシリンダ２にシール状態で接触している。先端部１７は、隆起部１６で半径方向に最も外側に位置する領域であり、図示の実施形態では先端部１７は丸みを付けられている。先端部１７は、隆起部１６と同様に環状に形成されている。シールリング１１は、弾性的な材料、例えば、ＥＰＤＭ（エチレン-プロピレン-ジエンゴム）などのエラストマからなる。

図４は、図１に示したピストン１およびシリンダ２を備える本発明による複数のピストンポンプ１８の概略的な形態を示す。複数のピストンポンプ１８は、液圧式車両ブレーキシステムのために、例えば、アンチロック・ブレーキ・システム、トラクションコントロール機構および／または走行特性制御装置もしくは横滑り防止装置などを備える液圧式車両ブレーキシステムのために設けられている。これらの制御装置の通常の略称は、ＡＢＳ、ＡＳＲ、ＦＤＲおよび／またはＥＳＰである。複数ピストンポンプ１８の他の使用可能性は、電気液圧式車両ブレーキシステム（略称ＥＨＢ）である。この車両ブレーキシステムは、制動のために必要な運転ブレーキ圧が、外力エネルギー供給装置の一部をなすピストンポンプにより生成される外力ブレーキ装置である。

複数ピストンポンプ１８は、偏心器５を中心として星形に配置された、３つのピストン１，１９を備え、図１にもその一部を示した。ピストン１，１９はシリンダ２，２０の内部に軸線方向にスライド可能に収容されており、シリンダ２，２０は、図示しない液圧ブロックのポンプ孔内に挿入されている。液圧ブロック内には、シリンダ２，２０の他に、スリップ制御装置の液圧アキュムレータおよび電磁弁などのさらなる液圧構成素子が格納されており、ブレーキ液管路を形成する孔によって液圧的に相互に接続されている。液圧ブロックは図示されていないが、このようなスリップ制御装置では既知である。図１に示したピストン１およびシリンダ２は、図４の下方に概略的に示されている。

偏心器５は、図示しない電動モータによって回転軸線２２を中心として回転式に駆動可能であり、回転軸線２２に対して偏心器５は偏心している。回転駆動時に、偏心器５は回転軸線２２を中心とした円軌道で移動する。回転軸線２２は、ピストン１，１９の仮想縦軸線の交差点に位置する。

ピストン１，１９における、偏心器５に向いていない方の端面には、ピストン１，１９を軸線方向に偏心器５の周囲で保持するピストン戻しばね６，２３がシリンダ２，２０の内部に配置されている。回転駆動時に、偏心器５はシリンダ２，２０の内部で往復行程運動するようにピストン１，１９を駆動する。

図４の上方に示した２つのピストン１９は、流入弁２４および流出弁２５を含む流体制御部を備える。流入弁２４はピストン１９に組み込まれているが、これはもちろん強制的ではない。弁２４，２５は、逆止弁として構成されており、ブレーキ液の貫流方向を制御する。ブレーキ液は、横方向孔を通って半径方向にピストン１９の内部に流入し、次いで軸線方向孔を通って、ピストン１９の内部に組み込まれた流入弁２４を介してシリンダ２０の内部のポンプ室内に流入する。ポンプ室から出たブレーキ液は流出弁２５を貫流する。ピストンポンプによるブレーキ液の貫流および圧送は既知である。流入弁２４および流出弁２５を有する流体制御部を備える２つのポンプピストン１９は、以下ではポンプピストン１９と呼ぶ。流入部２６は相互に接続されており、同様に複数ピストンポンプ１８の共通の流出部２７を形成している流出部も相互に接続されている。

２つのピストンポンプ１９は、例えば９０°の角度ずれを有するＶ字形配置で配置されている。これにより、２つのポンプピストン１９の圧送流に同様に９０°の位相ずれが生じ、流出部２７に脈動するブレーキ液流が生じる。

図１のピストンに相当する第３ピストン１は、以下では補償ピストン１と呼ぶ。補償ピストン１は、弁も流体制御部も備えていない。補償ピストン１は、２つのポンプピストン１９の角度を半割する位置に、偏心器５に対して２つのポンプピストン１９に向かい合って配置されており、これにより、全体としてピストン１，１９の星形配置が生じる。２つのポンプピストン１９に対して角度を半割する位置に配置することにより、補償ピストン１は、２つのポンプピストン１９の共通の圧送流に対して逆位相で往復運動する。補償ピストン１は、流出部２７に接続された１つのみの接続部２８を備える。すなわち、補償ピストン１は２つのポンプピストン１９と連通する。接続部２８は、補償ピストン１のシリンダ２の内部で互いに交差する半径方向孔２９を通って案内される（図１参照）。行程運動時に、補償ピストン１はブレーキ液を流出部２７から交互に吸い込み、次いで吸い込んだブレーキ液容積を再び流出部２７に押しのける。補償ピストン１は、２つのポンプピストン１９に対して逆位相で駆動されるので、ポンプピストン１９の圧送流が大きい場合には補償ピストン１はブレーキ液を吸い込む。ポンプピストン１９が戻り行程でブレーキ液を圧送しない場合、補償ピストン１はブレーキ液を押しのけ、これにより、２つのポンプピストン１９が戻り行程で圧送を行わない場合にも本発明による複数ピストンポンプ１８は流出部２７に圧送流を有する。したがって、補償ピストン１は、ポンプピストン１９の最大限の圧送流を低下させ、２つのポンプピストン１９がわずかにしか圧送しない場合、または圧送を行わない場合に圧送流を増大させるか、もしくは生じさせる。複数ピストンポンプ１８の圧力脈動は低減されており、流体制御部を有する４つのポンプピストンを備える比較可能な複数ピストンポンプの圧力脈動とほぼ等しい大きさである。

同じ行程で、ポンプピストン１９のピストン面は、補償ピストン１のピストン面より係数√２だけ大きい。同じ行程は、共通の偏心器５を有する全てのピストン１，１９の駆動により生じる。

支持リング１２の縦溝１４は、ピストン１の行程運動時にシールリング１１を通過するいわゆる引きずり漏出によってシールリング１１と支持リング１２との間に圧力が形成されることを防止する。引きずり漏出は、ブレーキ液が潤滑膜としてシリンダ２に付着し、畜圧室４の方向のピストン１の行程時にシールリング１１および支持リング１２によって横断され、反対方向の戻り行程でそのわずかな部分が拭い取られることによって生じる。シリンダ２にシール状態で接触する環状の先端部１７を有する環状の隆起部１６は、良好なシール作用をもたらす。比較的中実な環状の隆起部１６は、弾性的な材料からなるシールリング１１に比較的大きい安定性をもたらし、したがって、シールリング１１は、液圧式車両ブレーキシステムの複数ピストンポンプ１８によって生成される高圧にも耐える。

ポンプピストン１９は、図１〜図３に示し、これら図面に基づき上述したように、補償ピストン１と同様にシールリング１１および支持リング１２を配置した延長部２を備える。ピストン１，１９によってシリンダ２，２０の内部に閉じ込められる室は、ポンプピストン１９ではポンプ室と呼ばれ、補償ピストン１では畜圧室４と呼ばれる。

Claims (6)

1. シリンダ（２）の内部で軸線方向に移動可能であり、前記シリンダ（２）の内部で軸線方向に往復運動するように駆動可能なピストン（１）を備え、
   シールリング（１１）が、前記ピストン（１）と、前記シリンダ（２）の閉じられた端部（３）と、の間に形成される畜圧室またはポンプ室（４）を前記シリンダ（２）の内部でシールし、支持リング（１２）が、前記シールリング（１１）の、前記畜圧室またはポンプ室（４）に向いていない方の側に配置されており、前記畜圧室またはポンプ室（４）に向いていない側で前記シールリング（１１）を軸線方向に支持する、スリップ制御装置を備える液圧式車両ブレーキシステムのためのピストンポンプにおいて、
   前記支持リング（１２）が、流体のための少なくとも１つの縦方向貫流部（１４）を備え、
   前記縦方向貫流部（１４）は、前記ピストン（１）の往復運動時に液体漏出が生じる領域に向けて開口する、
   ことを特徴とする、ピストンポンプ。
2. 前記支持リング（１２）が、縦方向貫流部として少なくとも１つの縦方向溝（１４）を備える、請求項１に記載のピストンポンプ。
3. 前記ピストン（１）が、ピストンポンプ（１８）の圧力脈動を低減するための補償ピストンであり、該補償ピストンが、前記ピストンポンプ（１８）の少なくとも１つのポンプピストン（１９）と連通し、前記ピストン（１）および前記シリンダ（２）が流体制御部を備えていない、請求項１に記載のピストンポンプ。
4. 前記シールリング（１１）が、外面および／または内面に環状の隆起部（１６）を備え、該隆起部（１６）の先端部（１７）が、前記シリンダ（２）もしくは前記ピストン（１）にシール状態で接触している、請求項１に記載のピストンポンプ。
5. 前記シールリング（１１）が、外面および／または内面に環状の隆起部（１６）備える長方形のリング横断面を有する、請求項４に記載のピストンポンプ。
6. 前記シリンダ（２）が、前記閉じられた端部（３）を備える、請求項１に記載のピストンポンプ。

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