JP5957638B2 - 回転式ポンプ装置 - Google Patents

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    • F16J15/002Sealings comprising at least two sealings in succession

Description

本発明は、ハウジングとこれに挿通されたシャフトとの隙間に樹脂製リングおよびゴム製リングを有するシール部材を配置し、シャフト側に樹脂製リングを密着させることによってシールする密封構造を有する回転式ポンプ装置に関するものである。
従来、特許文献1に、ハウジングとシャフトとの隙間に樹脂製リングおよびゴム製リングを有し、外周側に配置されたゴム製リングによって内周側に配置された樹脂製リングをシャフトに押し付けてシールするシール部材を備えた回転式ポンプが提案されている。この回転式ポンプでは、ポンプ側からハウジングとシャフトとの隙間を通じて漏れてくる流体、つまりブレーキ液をシール部材によってシールしているが、シール部材よりも更にポンプから離れる側にもオイルシールを設けた2段のシール構造としている。
このような構造では、ポンプ作動中にポンプとシール部材との間でのブレーキ液圧が高くてブレーキ液がシール部材を越えてオイルシールまで達したとしても、シール部材とオイルシールとの間の区間にブレーキ液を堰き止めることができる。そして、ポンプ作動終了時にポンプとシール部材との間でのブレーキ液圧が低くなったときに、シール部材の外周側、つまりゴム製リングとハウジングとの間の隙間を通じてブレーキ液をポンプ側に返流することができる。
特開2012−063003号公報
しかしながら、シール部材とオイルシールとの間の空間からブレーキ液をポンプ側に返流する際に、オイルシールとシャフトとの間に配置される潤滑用グリスが流れ出てブレーキ液と共にポンプ側に流動させられる可能性がある。この場合、ブレーキ液圧回路内に潤滑用グリスが流れ出てしまう。特に、回転式ポンプを用いてブレーキ液を自吸し、ホイールシリンダ(以下、W/Cという)側にブレーキ液を供給することでW/Cを加圧するという機能が用いられる場合、回転式ポンプの作動時間が長くなるため、潤滑用グリスが流れ出る可能性が高くなる。
本発明は上記点に鑑みて、シール部材とオイルシールとの間の空間から流体をポンプ側に戻す際に、オイルシールとシャフトとの間の潤滑用グリスがポンプ側に流れ出すことを抑制できる回転式ポンプ装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、回転式ポンプ(19、39)を駆動するシャフト(54)が挿通される孔(72a〜72d)が形成されたケース(71a〜71d)内に、リング状の樹脂製リング(131)と、外周面にシャフトの軸方向に伸びるスリット(132e)が形成されたゴム製カップ(132)とを有したシール部材(130)と、シール部材よりも回転式ポンプと反対側に配置されたオイルシール(140)とによる2段のシール構造を備えた回転式ポンプ装置において、樹脂製リングは、ゴム製カップに対してオイルシール側に位置する端面(131h)を構成する壁面を有し、該端面には、樹脂製リングの中空部側から外周面側にかけて溝部(131i)が形成されており、樹脂製リングの中空部側から溝部を通じてスリットに至るまでの経路が樹脂製リングの径方向と周方向の双方に伸びた迷路構造とされていることを特徴としている。
このように、2段のシール構造としているため、回転式ポンプとシール部材との間に構成される第1室からシール部材とオイルシールとの間に構成される第2室側へ流体漏れが生じたとしても、オイルシールによって堰き止められる。この場合において、シール部材とオイルシールとの間に流体が溜まったとしても、ポンプ動作停止によって第1室の流体圧が第2室の流体圧よりも低くなると、それが溝部およびスリットを通じて、第1室に返流される。このため、オイルシールからの流体漏れが発生することを抑制できる。
さらに、第2室から第1室へのブレーキ液の返流が行われるときに、潤滑用グリス(141)が流体と共に流動する可能性がある。しかしながら、樹脂製リングの中空部側から溝部を通じてスリットに至るまでの経路を樹脂製リングの径方向と周方向の双方に伸びた迷路構造としている。つまり、樹脂製リングの中空部側から外周面側へ流体が流動する際に、ゴム製カップに形成したスリットまで単に樹脂製リングの中空部から径方向に経路を伸ばすのではなく、周方向にも伸ばすようにしている。これにより、樹脂製リングの中空部からスリットに至るまでの経路を細く長い迷路構造とすることができ、迷路構造によって絞り溝を構成することが可能となる。したがって、流体よりも粘度が高い潤滑用グリスが迷路構造内に残留するようにできる。これにより、流体が第2室から第1室に返流される際に、円滑用グリスが第1室に流れ出ることを抑制することが可能となる。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
本発明の第1実施形態にかかる回転式ポンプ装置が適用される車両用ブレーキ装置の液圧回路を示した図である。 ギヤポンプ19、39を含むポンプ本体100およびモータ60を備えた回転式ポンプ装置の断面図である。 図2のIII−III線上の断面図である。 回転式ポンプ装置に備えられたシール部材130の部分拡大断面図である。 回転式ポンプ装置への組付け前の樹脂製リング131の部分拡大断面図である。 回転式ポンプ装置への組付け前のゴム製カップ132の部分拡大断面図である。 樹脂製リング131にゴム製カップ132を嵌め込んだときの様子を示した部分拡大断面図である。 シール部材130をオイルシール140側から見たときの図である。 シャフト54の回転方向と溝部131iとの関係を模式的に示した図である。 本発明の第2実施形態にかかる回転式ポンプ装置に備えられたシール部材130をオイルシール140側から見たときの図である。 本発明の第3実施形態にかかる回転式ポンプ装置に備えられたシール部材130の斜視図である。 図9に示すシール部材130を回転式ポンプ装置に組み付けたときのシール部材130近傍の部分拡大断面図である。 他の実施形態で説明する溝部131iの形状例を示した図である。 他の実施形態で説明する溝部131iの形状例を示した図である。 他の実施形態で説明する溝部131iの形状例を示した図である。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
(第1実施形態)
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。まず、図1を参照して、本発明の一実施形態にかかる回転式ポンプ装置を適用した車両用ブレーキ装置の基本構成について説明する。ここでは前輪駆動の4輪車において、右前輪−左後輪、左前輪−右後輪の各配管系統を備えるX配管の液圧回路を構成する車両に本発明による車両用ブレーキ装置を適用した例について説明するが、前後配管などの車両にも適用可能である。
図1に示されるように、車両用ブレーキ装置1には、ブレーキペダル11と、倍力装置12と、M/C13と、W/C14、15、34、35と、ブレーキ液圧制御用のアクチュエータ50とが備えられている。また、アクチュエータ50にはブレーキECU70が組み付けられ、このブレーキECU70にて、車両用ブレーキ装置1が発生させる制動力を制御している。
ブレーキペダル11は、倍力装置12およびM/C13に接続されており、ドライバがブレーキペダル11を踏み込むと、倍力装置12にて踏力が倍力され、M/C13に配設されたマスタピストン13a、13bを押圧する。これにより、マスタピストン13a、13bによって区画されるプライマリ室13cとセカンダリ室13dとに同圧のM/C圧が発生させられる。このM/C13に発生させられるM/C圧が、液圧経路を構成するアクチュエータ50を通じて各W/C14、15、34、35に伝えられる。
また、M/C13には、プライマリ室13cおよびセカンダリ室13dそれぞれと連通された通路を有するマスタリザーバ13eが接続されている。マスタリザーバ13eは、M/C13内にブレーキ液を供給したり、M/C13内の余剰のブレーキ液を貯留したりする。
アクチュエータ50は、第1配管系統50aと第2配管系統50bとを有している。第1配管系統50aは、右前輪FRと左後輪RLに加えられるブレーキ液圧を制御する系統、第2配管系統50bは、左前輪FLと右後輪RRに加えられるブレーキ液圧を制御する系統とされる。
以下、第1、第2配管系統50a、50bについて説明するが、第1配管系統50aと第2配管系統50bとは、略同様の構成であるため、ここでは第1配管系統50aについて説明し、第2配管系統50bについては第1配管系統50aを参照する。
第1配管系統50aは、上述したM/C圧を右前輪FRに備えられたW/C14および左後輪RLに備えられたW/C15に伝達し、W/C圧を発生させる主管路となる管路Aを備えている。この管路Aを通じて各W/C14、15それぞれにW/C圧が発生させられることで、制動力が発生させられる。
管路Aには、連通状態と差圧状態に制御できる差圧制御弁16が備えられている。この差圧制御弁16は、ドライバによるブレーキペダル11の操作に対応した制動力を発生させる通常ブレーキ時(運動制御が実行されていない時)には連通状態となるように弁位置が調整されている。そして、差圧制御弁16は、差圧制御弁16に備えられるソレノイドコイルに電流が流されると、この電流値が大きいほど大きな差圧状態となるように弁位置が調整される。この差圧制御弁16が差圧状態とされていると、W/C圧がM/C圧よりも差圧量分高くなるようにブレーキ液の流動が規制される。
管路Aは、この差圧制御弁16よりも下流になるW/C14、15側において、2つの管路A1、A2に分岐する。管路A1にはW/C14へのブレーキ液圧の増圧を制御する増圧制御弁17が備えられ、管路A2にはW/C15へのブレーキ液圧の増圧を制御する増圧制御弁18が備えられている。
増圧制御弁17、18は、連通・遮断状態を制御できる2位置電磁弁により構成されている。増圧制御弁17、18は、増圧制御弁17、18に備えられるソレノイドコイルに制御電流が流されない非通電時には連通状態、ソレノイドコイルに制御電流が流される通電時には遮断状態に制御されるノーマルオープン型とされている。
管路Aにおける増圧制御弁17、18および各W/C14、15の間と調圧リザーバ20とを結ぶ減圧管路としての管路Bには、減圧制御弁21と減圧制御弁22とがそれぞれ配設されている。これら減圧制御弁21、22は、連通・遮断状態を制御できる2位置電磁弁により構成され、非通電時に遮断状態となるノーマルクローズ型とされている。
調圧リザーバ20と管路Aとの間には、還流管路となる管路Cが配設されている。この管路Cには調圧リザーバ20からM/C13側あるいはW/C14、15側に向けてブレーキ液を吸入吐出するように、モータ60によって駆動される自吸式のギヤポンプ19が設けられている。
そして、調圧リザーバ20とM/C13の間には補助管路となる管路Dが設けられている。この管路Dを通じ、ギヤポンプ19にてM/C13からブレーキ液を吸入し、管路Aに吐出することで、横滑り防止制御やトラクション制御などの運動制御時において、W/C14、15側にブレーキ液を供給し、制御対象輪のW/C圧を加圧する。
一方、上述したように、第2配管系統50bは、第1配管系統50aにおける構成と略同様となっている。具体的には、差圧制御弁16は、差圧制御弁36に対応する。増圧制御弁17、18は、それぞれ増圧制御弁37、38に対応し、減圧制御弁21、22は、それぞれ減圧制御弁41、42に対応する。調圧リザーバ20は、調圧リザーバ40に対応する。ギヤポンプ19は、ギヤポンプ39に対応する。また、管路A、管路B、管路C、管路Dは、それぞれ管路E、管路F、管路G、管路Hに対応する。以上のようにして、車両用ブレーキ装置1の液圧回路が構成されており、回転式ポンプ装置は、これらのうちのギヤポンプ19、39を一体化したものである。回転式ポンプ装置の詳細構造については後述する。
ブレーキECU70は、車両用ブレーキ装置1の制御系を司るもので、CPU、ROM、RAM、I/Oなどを備えた周知のマイクロコンピュータによって構成される。ブレーキECU70は、ROMなどに記憶されたプログラムに従って各種演算などの処理を実行し、アンチスキッド(ABS)制御や横滑り防止制御等の車両運動制御を実行する。具体的には、ブレーキECU70は、図示しないセンサ類の検出に基づいて各種物理量を演算し、その演算結果に基づいて車両運動制御を実行するか否かを判定する。そして、ブレーキECU70は、車両運動制御を実行する際には、制御対象輪に対する制御量、すなわち制御対象輪のW/Cに発生させるW/C圧を求める。その結果に基づいて、ブレーキECU70が各制御弁16〜18、21、22、36〜38、41、42およびギヤポンプ19、39を駆動するためのモータ60を制御することで、制御対象輪のW/C圧が制御され、車両運動制御が行われる。
例えば、トラクション制御や横滑り防止制御のようにM/C13に圧力が発生させられていないときには、ギヤポンプ19、39を駆動すると共に、差圧制御弁16、36を差圧状態にする。これにより、管路D、Hを通じてブレーキ液を差圧制御弁16、36の下流側、つまりW/C14、15、34、35側に供給する。そして、増圧制御弁17、18、37、38や減圧制御弁21、22、41、42を適宜制御することで制御対象輪のW/C圧の増減圧を制御し、W/C圧が所望の制御量となるように制御する。
また、ABS制御時には、増圧制御弁17、18、37、38や減圧制御弁21、22、41、42を適宜制御すると共に、ギヤポンプ19、39を駆動することでW/C圧の増減圧を制御し、W/C圧が所望の制御量となるように制御する。
次に、上記のように構成される車両用ブレーキ装置における回転式ポンプ装置の構成、つまりギヤポンプ19、39の詳細構造について、図2を参照して説明する。図2は、回転式ポンプ装置のポンプ本体100をアクチュエータ50のハウジング101に組付けたときの様子を示しており、例えば、紙面上下方向が車両天地方向となるように組付けられる。
上述したように、車両用ブレーキ装置は、第1配管系統50aと第2配管系統50bの2系統から構成されている。このため、ポンプ本体100には第1配管系統用のギヤポンプ19と第2配管系統用のギヤポンプ39の2つが備えられている。
ポンプ本体100に内蔵されるギヤポンプ19、39は、モータ60が第1ベアリング51および第2ベアリング52で支持されたシャフト54を回転させることによって駆動される。ポンプ本体100の外形を構成するケーシングは、第1、第2、第3、第4シリンダ(サイドプレート)71a、71b、71c、71dおよび円筒状の第1、第2中央プレート73a、73bによって構成されている。そして、第1ベアリング51は第1シリンダ71aに配置され、第2ベアリング52は第4シリンダ71dに配置されている。
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、重なり合う部分の外周が溶接されることで接合されている。そして、これら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ることで、ポンプ本体100のケースが構成されている。なお、第3シリンダ71cと第4シリンダ71dのうち互いに向かい合う端面には凹部74a、74bが備えられており、これらの中に配置されたピン74cにて、第1ケースと第2ケースにおけるシャフト54の回転方向での位置合わせがなされている。
このようにして一体構造のポンプ本体100が構成され、アクチュエータ50のハウジング101に形成された略円筒形状の凹部101a内に紙面右方向から挿入されている。以下、このポンプ本体100のハウジング101の凹部101aへの挿入方向のことを単に挿入方向という。
そして、凹部101aの入口に掘られた雌ネジ溝101bにリング状の雄ネジ部材(スクリュー)102がネジ締めされて、ポンプ本体100がハウジング101に固定されている。この雄ネジ部材102のネジ締めによってポンプ本体100がハウジング101から抜けない構造とされている。
また、挿入方向の先端位置のうちシャフト54の先端と対応する位置において、ハウジング101の凹部101aに円形状の第2の凹部101cが形成されている。この第2の凹部101c内に第1ベアリング51が嵌め込まれ、凹部101aの底面うち第2の凹部101c以外の部分が第1シリンダ71aの端面と対向する構造となる。
また、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。これら第1〜第4中心孔72a〜72d内にシャフト54が挿入され、第1シリンダ71aに形成された第1中心孔72aの内周に固定された第1ベアリング51と第4シリンダ71dに形成された第4中心孔72dの内周に固定された第2ベアリング52にて支持されている。
そして、第1、第2ベアリング51、52に挟まれた領域に、ギヤポンプ19、39が備えられている。これらギヤポンプ19、39の詳細構造について、ギヤポンプ19を示した図3を参照して説明する。
ギヤポンプ19は、円筒状の第1中央プレート73aの両側を第1シリンダ71aおよび第2シリンダ71bで挟み込んで形成されたロータ室100a内に配置されており、シャフト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)で構成されている。
具体的には、ギヤポンプ19は、内周に内歯部が形成されたアウターロータ19aと外周に外歯部が形成されたインナーロータ19bとからなる回転部を備えており、インナーロータ19bの中心にある孔内にシャフト54が挿入された構成となっている。そして、シャフト54に形成された穴54a内にキー54bが嵌入されており、このキー54bによってインナーロータ19bへのトルク伝達がなされる。
アウターロータ19aとインナーロータ19bは、それぞれに形成された内歯部と外歯部とが噛み合わさって複数の空隙部19cを形成している。そして、シャフト54の回転によって空隙部19cが大小変化することで、ブレーキ液の吸入吐出が行われる。
一方、ギヤポンプ39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および第3シリンダ71cで挟み込んで形成されたロータ室100b内に配置されている。ギヤポンプ39も、ギヤポンプ19と同様にアウターロータ39aおよびインナーロータ39bを備え、これらの両歯部が噛み合わさって形成される複数の空隙部39cにてブレーキ液の吸入吐出を行う内接型ギアポンプで構成されている。このギヤポンプ39は、シャフト54を中心としてギヤポンプ19をほぼ180°回転させた配置となっている。このように配置することで、ギヤポンプ19、39のそれぞれの吸入側の空隙部19c、39cと吐出側の空隙部19c、39cとがシャフト54を中心として対称位置となる。これにより、吐出側における高圧なブレーキ液圧がシャフト54に与える力を相殺できるようにしている。
第2シリンダ71bには、ギヤポンプ19の吸入側の空隙部19cと連通する吸入口80が形成されている。この吸入口80は、第2シリンダ71bのうちギヤポンプ19側の端面から外周面に至るように延設されている。そして、ハウジング101に対して凹部101aの内周面に沿って周方向を全周を囲むように形成された環状溝90aを介して、この環状溝90aの一部に繋がるように形成された吸入用管路90bに接続されている。このため、ギヤポンプ19は、ポンプ本体100の外周側から吸入用管路90bや環状溝90aおよび吸入口80を通じてブレーキ液が導入される構造となる。
また、第1シリンダ71aには、ギヤポンプ19の吐出側の空隙部19cと連通する吐出口81が備えられている。吐出口81は、第1シリンダ71aのギヤポンプ19側の端面から反対側の端面まで貫通するように形成されている。この吐出口81は、ハウジング101に対して凹部101aの底面に至るように形成された吐出用管路91に接続されている。このため、ギヤポンプ19は、吐出口81および吐出用管路91を通じてポンプ本体100における凹部101aの底部側からブレーキ液を排出する構造となる。より詳しくは、吐出口81は以下のように構成されている。
吐出口81には、第1シリンダ71aのギヤポンプ19側の端面から反対側の端面まで貫通させられた部分に加えて、第1シリンダ71aのうちギヤポンプ19の回転部側の端面において、シャフト54を囲むように形成された環状溝110にて構成される通路も含まれる。
具体的には、環状溝110内には、アウターロータ19aおよびインナーロータ19bを押圧するように配置されたリング状のシール部材111が備えられている。シール部材111は、回転部側に配置された樹脂部材111aと、樹脂部材111aを回転部側に押圧するゴム部材111bとから構成されている。このシール部材111の内周側には、吸入側の空隙部19cおよび吸入側の空隙部19cに対向するアウターロータ19aの外周と第1中央プレート73aとの隙間が含まれる。また、シール部材111の外周側には、吐出側の空隙部19cおよび吐出側の空隙部19cに対向するアウターロータ19aの外周と第1中央プレート73aとの隙間が含まれるようにされている。すなわち、シール部材111によって、シール部材111の内外周の比較的低圧な部位と比較的高圧な部位とのシールが行われている。
また、シール部材111は、環状溝110の内周と接し、外周とは一部しか接しないように構成されており、環状溝110のうちシール部材111よりも外周側の一部接しない部分は隙間となっている。つまり、環状溝110には、外周全周がシール部材111と接しないように構成された領域があり、この領域をブレーキ液が流動できるようになっている。このように構成された環状溝110の隙間を含めて吐出口81が構成されている。
さらに、第1シリンダ71aにおける挿入方向前方の端面には、吐出口81と吐出用管路91とを連通させるための連通路81aが形成されている。この連通路81aは、第1ベアリング51の周囲を全周囲むように構成される。この連通路81aにより、吐出用管路91の形成位置がずれたとしても、吐出口81と吐出用管路91とを確実に連通させることができる。つまり、第1シリンダ71aの端面が凹部101aの底面に接すると、これらの間の隙間が無くなって吐出口81と吐出用管路91とが連通しなくなる可能性があるが、連通路81aを形成しておくことで、確実に吐出口81と吐出用管路91とが連通させられる。
さらに、第2シリンダ71bにおける吸入口80が形成された端面と反対側の端面には、ギヤポンプ39における吸入側の空隙部39cと連通する吸入口82が備えられている。吸入口82は、第2シリンダ71bのうちギヤポンプ39側の端面から外周面に至るように形成されている。そして、ハウジング101に対して凹部101aの内周面に沿って周方向を全周囲むように形成された環状溝92aを介して、この環状溝92aの一部に繋がるように形成された吸入用管路92bに接続されている。このため、ギヤポンプ39は、ポンプ本体100の外周側から吸入用管路92bや環状溝92aおよび吸入口82を通じてブレーキ液が導入される構造となる。
また、第3シリンダ71cには、ギヤポンプ39の吐出側の空隙部39cと連通する吐出口83が備えられている。吐出口83は、第3シリンダ71cのギヤポンプ39側の端面から反対側の端面まで貫通するように形成されている。この吐出口83は、第3シリンダ71cと第4シリンダ71dの間の隙間94を通じて、ハウジング101に対して凹部101aの内周面に至るように形成された吐出用管路93に接続されている。このため、ギヤポンプ39は、吐出口83、隙間94および吐出用管路93を通じてポンプ本体100の外周面側からブレーキ液を排出する構造となる。より詳しくは、吐出口83は以下のように構成されている。
吐出口83には、第3シリンダ71cのギヤポンプ39側の端面から反対側の端面まで貫通させられた部分に加えて、第3シリンダ71cのうちギヤポンプ39の回転部側の端面において、シャフト54を囲むように形成された環状溝112にて構成される通路も含まれる。
具体的には、環状溝112内には、アウターロータ39aおよびインナーロータ39bを挟み込むように配置されたリング状のシール部材113が備えられている。シール部材113は、回転部側に配置された樹脂部材113aと、樹脂部材113aを回転部側に押圧するゴム部材113bとから構成されている。このシール部材113の内周側には、吸入側の空隙部39cおよび吸入側の空隙部39cに対向するアウターロータ39aの外周と第2中央プレート73bとの隙間が含まれる。また、シール部材113の外周側には、吐出側の空隙部39cおよび吐出側の空隙部39cに対向するアウターロータ39aの外周と第2中央プレート73bとの隙間が含まれるようにされている。すなわち、シール部材113によって、シール部材113の内外周の比較的低圧な部位と比較的高圧な部位とがシールされるように構成されている。
また、シール部材113は、環状溝112の内周と接し、外周とは一部しか接しないように構成されており、環状溝112のうちシール部材113よりも外周側の一部接しない部分は隙間となっている。つまり、環状溝112には、外周全周がシール部材113と接しないように構成された領域があり、この領域をブレーキ液が流動できるようになっている。このように構成された環状溝112の隙間を含めて吐出口83が構成されている。
なお、図2において、吸入用管路90bおよび吐出用管路91が図1における管路Cに相当し、吸入用管路92bおよび吐出用管路93が図1における管路Gに相当する。
また、第2シリンダ71bの第2中心孔72bは部分的にシャフト54より径大とされており、この径大とされた部位にギヤポンプ19とギヤポンプ39とを遮断するシール部材120が収容されている。このシール部材120は、リング状のOリング120a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120bに嵌め込んだものであり、Oリング120aの弾性力によって樹脂部材120bが押圧されてシャフト54と接するようになっている。
同様に、第3シリンダ71cの第3中心孔72cも部分的にシャフト54より径大とされており、この径大とされた部位にギヤポンプ39とハウジング101の外部とを遮断するシール部材130が収容されている。このシール部材130の構造については、後で詳細に説明する。
さらに、シール部材130よりもモータ60側、つまりギヤポンプ39と反対側には、オイルシール140が備えられており、シール部材130とオイルシール140とによる2段のシール構造が構成されている。オイルシール140とシャフト54との間には潤滑用グリス141が備えられており、シャフト54とオイルシール140との摺動抵抗の低減が図られている。
このような構成とすることで、基本的には、シール部材130によって中心孔72cを通じた外部へのブレーキ液漏れを防止しつつ、オイルシール140により、より確実にその効果が得られるようにしている。
また、第3シリンダ71cのうち第4シリンダ71d側では、外径が凹部101aの内径より縮径されており、この部分が第4シリンダ71dの中心孔72d内に嵌め込まれている。第3シリンダ71cの外周のうち第4シリンダ71dの中心孔72d内に嵌め込まれる部分には溝部74dが形成され、この溝部74d内にOリング74eが嵌め込まれている。このOリング74eにより、第3シリンダ71cと第4シリンダ71dとの間を通じて第2ベアリング52側にブレーキ液が漏れることを防止している。
ただし、第3シリンダ71cのうち第4シリンダ71dの中心孔72d内に嵌め込まれる部分は、第3シリンダ71cにおける縮径された部分よりも短くされている。このため、第3シリンダ71cと第4シリンダ71dのうち互いに対向配置されている面の間には隙間94が空けられ、この隙間94を通じてギヤポンプ39の吐出口83から排出されるブレーキ液が吐出用管路93側に導かれる。
なお、第1〜第4シリンダ71a〜71dのそれぞれの外周面にはOリング75a、75b、75c、75dが配置されている。これらOリング75a〜75dは、ハウジング101に形成された吸入用管路90b、92bや吐出用管路91、93におけるブレーキ液をシールするものである。Oリング75aは吸入用管路90bと吐出用管路91の間、Oリング75bは吸入用管路90bと吸入用管路92bの間、Oリング75cは吸入用管路92bと吐出用管路93の間、Oリング75dは吐出用管路93とハウジング101の外部の間に配置されている。
そして、第4シリンダ71dの凹み部分の入口側の先端の外周面は縮径されており、段付き部を構成している。上記したリング状の雄ネジ部材102はこの縮径された部分に嵌装され、ポンプ本体100が固定されるようになっている。
以上のような構造により、ポンプ本体100が構成されている。次に、上述したシール部材130の詳細構造について、図4〜図6を参照して説明する。
図4に示されるように、シール部材130は、PTFEなどで構成されたリング状の樹脂製リング131に対して、リング状のゴム製カップ132を嵌め込んだものである。シール部材130は、ゴム製カップ132の弾性力によって樹脂製リング131が押圧されてシャフト54と接することで、第3シリンダ71cとシャフト54との間のシールを行うようになっている。
図5(a)に示されるように、樹脂製リング131には、リング状の外周面において、径方向を深さ方向とするカップ収納溝131aが形成されている。このカップ収納溝131a内に図5(b)に示したゴム製カップ132が嵌め込まれることで、図5(c)の構造のシール部材130を構成している。
カップ収納溝131aは、軸方向の両側に備えられた壁面131b、131cと、底面131dとによって構成されている。壁面131b、131cは、径方向に平行(軸方向に垂直)な面を有した構成とされている。底面131dは、本実施形態では段付き形状とされている。このように、段付き形状とされることによりカップ収納溝131aを溝深さが浅い領域と深い領域とに区画すると共に、これらの境界部に軸方向および径方向に対して斜めに傾斜させられた溝斜面131eが構成されるようにしている。この溝部131aのうちの溝深さが浅い領域がリップ収納部131fを構成し、深い領域が保持部収納部131gを構成している。
さらに、図6に示すように、樹脂製リング131におけるオイルシール140側の端面131hには、ブレーキ液を流動させる溝部131iを形成してある。溝部131iは、例えば溝幅0.6mm、溝深さ0.1〜0.3mm、溝長(全長)が5mm以上とされている。
上記したように、基本的には、シール部材130によって中心孔72cを通じた外部へのブレーキ液漏れを防止しつつ、オイルシール140により、より確実にその効果が得られるようにしている。そして、仮にシール部材130を挟んでギヤポンプ39側となる第1室からそれと反対側となる第2室にブレーキ液が漏れてきた場合には、後述するように、第1室が第2室よりも低圧になったときにそのブレーキ液を第1室側に返流している。具体的には、シール部材130と第3シリンダ71cとの間を通じて第2室から第1室へブレーキ液が返流されるようにしている。
このとき、樹脂製リング131のうちオイルシール140側の端面131hが第3シリンダ71cの壁面に接していることから、樹脂製リング131の中空部側から外周面側へのブレーキ液の流動が円滑に行われるように、溝部131iを形成している。しかしながら、溝部131iを単にシャフト54に対して径方向に平行に延びる形状にしたのでは、溝部131iを通じて潤滑用グリス141が第1室側に流れ出やすくなる。
このため、本実施形態では、端面131h内において径方向だけでなく周方向にも延設されるようにして溝部131iを構成している。具体的には、ポンプ駆動時に図6において時計回りにシャフト54が回転させられるとすると、溝部131iは樹脂製リング131の中空部との接続位置から径方向に延設されてから、反時計回りに延設され、再び径方向に延設されて外周面に至っている。溝部131iの数は特に限定されないが、本実施形態では3本としており、溝部131iの配置間隔については周方向において等間隔としている。
一方、図5(b)、(c)に示されるように、ゴム製カップ132は、圧肉形成されたリング状の基部132aに対してリップ形状部132bを備えたものである。ゴム製カップ132のうちの基部132aが保持部収納部131gに配置され、リップ形状部132bがリップ収納部131fに配置される。
基部132aは、内周側においてリップ形状部132bの基端、具体的には後述するリップ132gの基端よりも径方向内側に突き出させた断面円弧状の保持部132cを備えている。また、基部132aは、外周側においてリップ形状部132bの基端、具体的には後述するリップ132fの基端よりも径方向外側に突き出させた環状突起132dを備えている。
保持部132cは、保持部収納部131g内に嵌り込んで収納される部分であり、この保持部132cが溝斜面131eに当接することでゴム製カップ132の挿入方向前方への移動を規制し、ゴム製カップ132を一定位置に保持する役割を果たす。
環状突起132dは、シャフト54と第3シリンダ71cの間にシール部材130を配置したときに、第3シリンダ71cによって一部もしくは全部が押し潰されることで、樹脂製リング131をシャフト54側に押し付ける弾性反力を発生させる。この環状突起132dには、軸方向に伸びるスリット132eが形成されている。このため、シール部材130に対してギヤポンプ39側となる第1室の圧力がそれと反対側となる第2室の圧力よりも低圧になったときに、スリット132eを通じて第2室に漏れてきたブレーキ液を第1室側に返流し易くなっている。
スリット132eの数は特に限定されないが、本実施形態では4本形成してあり、図6に示すように各スリット132eが周方向に沿って等間隔に配置されるようにしてある。このため、3本形成された溝部131iと4本形成したスリット132eの配置間隔が異なり、溝部131iにおける樹脂製リング131の外周面との接続箇所(以下、外周接続部という)とスリット132eの配置場所とが基本的には一致せず、一致したとしても1箇所だけしか一致しない構成になる。
リップ形状部132bは、基部132aの軸方向一方の端部から伸ばされたリップ形状、換言すれば断面V字状の部分とされている。具体的には、リップ形状部132bは、基部132aに対してギヤポンプ39側に配置されており、一方のリップ132fが第3シリンダ71cの内周面に接し、他方のリップ132gが樹脂製リング131の底面131dに接している。リップ132fは、軸方向および径方向に対して斜めに傾斜させられており、シャフト54と第3シリンダ71cの間にシール部材130を配置したときに、径方向内側に潰されるようにして第3シリンダ71cの内周面に接した状態とされている。
このような構造のシール部材130を備えることにより、ポンプ本体100が構成されている。このように構成されたポンプ本体100では、内蔵されたギヤポンプ19、39がシャフト54がモータ60の回転軸61によって回転させられることにより、ブレーキ液の吸入・吐出というポンプ動作を行う。
例えば、ブレーキECU70は、横すべり防止制御やトラクション制御もしくはABS制御などの車両運動制御を実行する際に、モータ60を駆動することによってギヤポンプ19、39を駆動する。これにより、ポンプ本体100内では、ギヤポンプ19、39が吸入用管路90b、92bを通じてブレーキ液を吸入して吐出用管路91、93を通じてブレーキ液を吐出するという基本的なポンプ動作が行われる。そして、ギヤポンプ19、39がリザーバ20、40内のブレーキ液を吸入吐出して、管路A、Eに供給する。
このため、横すべり防止制御やトラクション制御等のように、M/C13内にM/C圧が発生させられていないときには、ブレーキ液が管路D、Hを通じてギヤポンプ19、39によって吸入され、管路A、Eに供給される。これにより、W/C14、15、34、35が加圧される。また、ABS制御のように、ロック傾向に至るような過剰なW/C圧が発生しているときには、管路B、Fを通じてリザーバ20、40に逃がされたブレーキ液をギヤポンプ19、39にて吸入吐出する。これにより、リザーバ20、40内がブレーキ液で満たされないようにし、適正スリップ率となるようにW/C圧を増減圧させる。このようにして、車両用ブレーキ装置およびギヤポンプ19、39が作動する。
このような動作を行うに際し、本実施形態では、上記のように構成したシール部材130を備えていることから、以下の効果を得ることができる。
すなわち、第3シリンダ71cとシャフト54の間、具体的にはシール部材130によって区画される第1室と第2室の間はシール部材130によって液密が保持される。例えば、ポンプ駆動によってリップ形状部132bよりも軸方向一方側となる第1室の圧力が、軸方向他方側となる第2室よりも高くなったとしても、第1室の圧力がリップ形状部132bに掛かる。このため、第1室と第2室との圧力差を保持しつつ、ブレーキ液が第1室から第2室に移動することを抑制することができる。
仮に、第1室から第2室へのブレーキ液漏れが生じて第2室内にブレーキ液が流動したとしても、オイルシール140によって堰き止められ、オイルシール140よりも外側にブレーキ液が漏れないようにすることができる。さらに、第2室内にブレーキ液が溜まったとしても、ポンプ動作停止によって第1室内のブレーキ液圧が第2室よりも低くなると、それが溝部131iおよびスリット132eを通じて、第1室に返流される。例えば、トラクション制御時などのようにブレーキペダル1が踏み込まれていないときには第1室があまり高圧にならないが、ABS制御時のようにブレーキペダル1が踏み込まれているときには第1室が高圧になり易く、第2室にブレーキ液が漏れる可能性がある。このような状況において、車両が停止し、ABS制御も解除されてポンプ動作が停止されると、第1室のブレーキ液圧が第2室よりも低くなり、ブレーキ液が第1室へ返流されることになる。このようにして、オイルシール140からのブレーキ液漏れが発生することを抑制できる。
また、第2室から第1室へのブレーキ液の返流が行われるときに、潤滑用グリス141がブレーキ液と共に流動する可能性がある。しかしながら、本実施形態では、樹脂製リング131の端面131hに溝部131iを形成しつつ、溝部131iを径方向と周方向に延設した構造としている。つまり、樹脂製リング131の中空部側から外周面側へブレーキ液が流動する際に、ゴム製カップ132に形成したスリット132eまで単に樹脂製リング131の中空部から径方向に溝部131iを延設するのではなく、周方向にも延設している。これにより、樹脂製リング131の中空部からスリット132eに至るまでの経路を細く長い迷路構造とすることができ、迷路構造によって絞り溝を構成することが可能となる。
特に、本実施形態では、溝部131iの配置間隔とスリット132eの配置間隔を異ならせており、溝部131iにおける外周接続部とスリット132eの配置場所とがほぼ一致しないようにできる。このため、ブレーキ液が溝部131iから樹脂製リング131の外周面に至ってからも、樹脂製リング131の外周面と第3シリンダ71cの内周面との間の隙間を周方向に流動してからスリット132eに至るようにできる。したがって、より樹脂製リング131の中空部からスリット132eに至るまでの経路を細く長い迷路構造にできる。
このように、スリット132eに至るまでのブレーキ液の流動経路を迷路構造としているため、ブレーキ液よりも粘度が高い潤滑用グリス141が溝部131iもしくは樹脂製リング131の外周面と第3シリンダ71cの内周面との間に残留するようにできる。これにより、ブレーキ液が第2室から第1室に返流される際に、円滑用グリス141が迷路構造内に残留し、第1室に流れ出ることを抑制することが可能となる。そして、このような迷路構造を樹脂製リング131に溝部131iを設けることで構成できるため、安定した絞り溝断面が得られ、経路長の自由度も大きく、省スペースで潤滑用グリス141の捕獲用構造を構成できる。
さらに、本実施形態では、周方向において溝部131iをシャフト54の回転方向と逆方向に延設するようにしていることから、潤滑用グリス141を溝部131iから第2室側に戻す力を作用させることもできる。すなわち、シャフト54の回転方向と溝部131iとの関係を模式的に図示すると図7のように表され、シャフト54の回転による流体の慣性力が作用して、溝部131i内の流体が戻される。特に、粘性が大きな潤滑用グリス141はブレーキ液と比較すれば溝部131i内を流動し難いことから、シャフト54の回転による流体の慣性力がブレーキ液よりも作用し易く、潤滑用グリス141の方がより第2室側に戻されるようになる。このため、より円滑用グリス141が第2室に流れ出ることを抑制することが可能となる。
なお、潤滑用グリス141が溝部131i等に残留した場合、ブレーキ液の流動経路を塞いでしまうことになるが、潤滑用グリス141はPTFEなどの樹脂に対して密着しないため、容易に樹脂製リング131から剥がれてブレーキ液の流動経路が確保される。したがって、潤滑用グリス141が溝部131i等に残留したとしても、それによってブレーキ液の流動が妨げられないようにできる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して溝部131iの構成を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図8に示すように、本実施形態では、樹脂製リング131におけるオイルシール140側の端面131hに、第1実施形態と同じ形状の溝部131iを備えているが、溝部131iの本数を2本にし、それを周方向において等間隔に配置している。つまり、2本の溝部131iを周方向において180度ずらした位置に配置している。
このように、溝部131iを2本にしても、第1実施形態と同様の効果を得ることができるが、溝部131iにおける外周接続部とスリット132eの配置場所とが一致した場合、2本の溝部131iの両方ともが一致してしまう。このため、第1実施形態と比較すると、溝部131iにおける外周接続部とスリット132eの配置場所とが一致してしまった場合には、すべての迷路構造の全長が第1実施形態と比較すると短くなることから、第1実施形態の方がより効果があると言える。
(第2実施形態の変形例)
上記したように、樹脂製リング131に対して溝部131iの本数を2本にした場合において、その2本を周方向において180度ずらして配置するのではなく、他の角度ずらして配置するようにしても良い。つまり、溝部131iの配置間隔とスリット132eの配置間隔が異なり、1本の溝部131iにおける外周接続部とスリット132eの配置場所とが一致したとしても、他の溝部131iにおける外周接続部とスリット132eの配置場所がずれていれば良い。勿論、このことは溝部131iの本数が2本もしくは3本の場合に限らず、4本以上の場合であっても同様のことが言える。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態も、第1実施形態に対して溝部131iの構成を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図9に示すように、本実施形態では、樹脂製リング131の端面131hに備えた溝部131iを単に径方向に延設した構造としつつ、溝部131iを周方向において等間隔に4本備えた構造としている。そして、各溝部131iにおける外周接続部とスリット132eの配置場所とを周方向においてずらしている。
このような構成においては、図10に示したブレーキ液が溝部131iから樹脂製リング131の外周面にて構成される絞り部に至ってから、樹脂製リング131の外周面と第3シリンダ71cの内周面との間の隙間を周方向に流動するようにできる。このため、図9中に矢印で示した経路でブレーキ液が流動し、樹脂製リング131の外周面と第3シリンダ71cの内周面との間の隙間を絞り部として、スリット132eに至るまでの経路を細く長い迷路構造にできる。
このように、樹脂製リング131の外周面と第3シリンダ71cの内周面との間の隙間を周方向の経路として迷路構造を構成することもできる。このような構造としても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本実施形態の場合、溝部131iを4本等間隔に備えていることから、スリット132eの間隔と等しくなる。シール部材130の組み付け時には、溝部131iにおける外周接続部とスリット132eの配置場所が一致しないようにしているが、使用時に樹脂製リング131もしくはゴム製カップ132が回転させられてこれらが一致する可能性もある。このため、例えば樹脂製リング131とゴム製カップ132のいずれか一方の凸部、他方に凹部を設け、これらを嵌合させるようにした回り止め機構を備えるようにすると好ましい。例えば、樹脂製リング131の壁面131bもしくは底面131dやゴム製カップ132の基部132aに対して凸部や凹部を設けることで回り止め機構とすることができる。
(他の実施形態)
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
具体的には、第1、第2実施形態とは異なる形状で溝部131iを構成しても良い。例えば、樹脂製リング131の中空部から外周接続部に至るまでに複数回折り曲げた形状にできる。例えば、図11(a)に示すように溝部131iを径方向および周方向に対して斜めに複数回折り曲げたした三角波状や、図11(b)に示すように溝部131iを周方向および径方向に対して平行に延設しつつ、複数回折り曲げたステップ状にできる。また、図11(c)に示すように溝部131iを径方向から周方向に折り曲げたのち、さらに周方向に折り返してから径方向に折り曲げたU字形状にもできる。
また、上記各実施形態では溝部131iの数の一例を挙げたが、これらの実施形態に示した数でなくても良く、少なくとも1本あれば良い。
さらに、スリット132eと溝部131iとの配置場所については、例えば次のような構成とすれば、殆どの配置場所においてスリット132eと溝部131iとをずらせるため、迷路構造の全長を長くできて好ましい。具体的には、スリット132eをゴム製カップ132に対して周方向において等間隔にn本(3以上の自然数)形成する。そして、溝部131iを樹脂製リング131に対して周方向において等間隔にn−1またはn+1本形成し、該n−1またはn+1本の溝部131iにおける外周接続部のうちの少なくともn−2つがスリット132eの配置場所からずれるようにする。このような配置場所とすることで、上記効果を得ることができる。
また、上記各実施形態で示したゴム製カップ132の形態についても任意であり、外周面にスリット132eを備えていて、第2室に入り込んだブレーキ液を第1室に返流する構成のものであれば、どのような形態であっても良い。
さらに、上記各実施形態では、回転式ポンプとしてギヤポンプ19、39を備えた回転式ポンプ装置を例に挙げたが、他の構成の回転式ポンプ、例えばベーンポンプなどが備えられる回転式ポンプ装置に対しても本発明を適用できる。
19、39…回転式ポンプ、54…シャフト、60…モータ、71a〜71d…第1〜第4シリンダ、80、82…吸入口、81、83…吐出口、100…ポンプ本体、130…シール部材、131…樹脂製リング、131i…溝部、132…ゴム製カップ、132a…基部、132b…リップ形状部、132e…スリット、132f、132g…リップ、140…オイルシール、141…潤滑用グリス

Claims (6)

  1. 回転式ポンプ(19、39)と、
    前記回転式ポンプを駆動するシャフト(54)と、
    前記シャフトが挿通される孔(72a〜72d)が形成されたケース(71a〜71d)と、
    前記孔の内周面と前記シャフトとの間において前記シャフトを囲んで配置され、リング状の樹脂製リング(131)と、該樹脂製リングの外周に嵌め込まれ、外周面に前記シャフトの軸方向に伸びるスリット(132e)が形成されたゴム製カップ(132)とを有し、前記孔の内周面と前記シャフトとの間のシールを行うシール部材(130)と、
    前記孔の内周面と前記シャフトとの間において前記シャフトを囲んで配置され、前記シール部材と共に前記孔の内周面と前記シャフトとの間のシールを行うオイルシール(140)と、
    前記オイルシールと前記シャフトとの間に備えられた潤滑用グリス(141)とを備え、
    前記樹脂製リングは、前記ゴム製カップに対して前記オイルシール側に位置する端面(131h)を構成する壁面を有し、該端面には、前記樹脂製リングの中空部側から外周面側にかけて溝部(131i)が形成されており、前記樹脂製リングの中空部側から前記溝部を通じて前記スリットに至るまでの経路が前記樹脂製リングの径方向と周方向の双方に伸びた迷路構造とされていることを特徴とする回転式ポンプ装置。
  2. 前記溝部は、前記端面において前記樹脂製リングの径方向と周方向の双方に伸ばされていることを特徴とする請求項1に記載の回転式ポンプ装置。
  3. 前記溝部のうち前記樹脂製リングの外周面との接続箇所となる外周接続部と前記スリットの配置場所とが前記シール部材の周方向においてずれていることを特徴とする請求項2に記載の回転式ポンプ装置。
  4. 前記スリットは、前記ゴム製カップに対して周方向において等間隔にn本(3以上の自然数)形成されており、
    前記溝部は、前記樹脂製リングに対して周方向において等間隔にn−1またはn+1本形成されていることで、該n−1またはn+1本の溝部における前記外周接続部のうちの少なくともn−2つが前記スリットの配置場所からずれていることを特徴とする請求項3に記載の回転式ポンプ装置。
  5. 前記溝部のうち前記樹脂製リングの周方向に伸ばされている部分は、前記シャフトの回転方向と逆方向に伸ばされていることを特徴とする請求項2ないし4のいずれか1つに記載の回転式ポンプ装置。
  6. 前記溝部は、前記端面において前記樹脂製リングの径方向に伸ばされており、
    前記溝部のうち前記樹脂製リングの外周面との接続箇所となる外周接続部と前記スリットの配置場所とが前記シール部材の周方向においてずれていることで、前記端面を構成する壁面の外周面と前記ケースの内壁面との隙間を前記迷路構造のうち前記樹脂製リングの周方向に伸びる部分としていることを特徴とする請求項1に記載の回転式ポンプ装置。
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