JP7787828B2 - ピストンポンプ及びシール部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ピストンポンプ及びシール部材の製造方法に関する。

従来、ピストンポンプとして、自動車などの車両に搭載されるブレーキ液圧制御装置に用いられるものが知られている。ピストンポンプは、例えば、特許文献１に記載されているように、偏心カムなどの駆動部材と、駆動部材の動きに伴ってシリンダ室内で往復動するピストン（プランジャとも呼ばれる）とを備えている。このピストンポンプは、ピストンを往復動させることで、吸入穴からシリンダ室内にブレーキ液を吸入するとともに、シリンダ室内のブレーキ液を吐出穴に吐出するように構成されている。

このようなピストンポンプでは、シリンダ室とピストンとの間にシール部材（Ｘリング）が介設されており、このシール部材によってポンプ室とカム室とを区画（シール）している。ピストンが往復動するときは、ピストンの外周面がシール部材の内周面に対して摺動する。

特許第５７１８２９０号公報

従来のピストンポンプでは、シール部材の外周面がシリンダ室の内面に対して摺動するおそれがあった。仮に、シール部材の外周面がシリンダ室の内面に対して摺動してしまうと、ポンプ室内のブレーキ液の昇圧に影響が出るおそれがあるため、これを防止する技術の開発が望まれている。

本発明は、前記した課題を解決し、ポンプ室の液体を良好に昇圧できるピストンポンプを提供することを課題とし、さらには、このピストンポンプに使用されるシール部材の製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明のピストンポンプは、ポンプボディに形成されたシリンダ室内を往復移動するピストンと、前記シリンダ室の内周面と前記ピストンとの間に設けられた環状のシール部材と、を備えたピストンポンプである。前記シール部材は、前記ピストンに摺接する内周側面と、前記シリンダ室の内周面に密着する外周側面と、を備えている。前記内周側面に凹凸面を形成して、前記内周側面を前記外周側面よりも低摩擦面とした。前記内周側面と前記外周側面とは、パーティングラインで区画されており、前記パーティングラインは、前記シール部材の略対角の位置に設けられた一対のオーバーフロー部に沿っている。一対の前記オーバーフロー部は、前記外周側面に形成されている。

本発明によれば、シール部材の内周側面と外周側面との摺動抵抗の大きさに差をもたせることができるので、ピストンの摺動性を向上できるとともに、シリンダ室に対するシール部材の密着性を向上できる。これにより、ピストンの往復動に起因するシール部材の移動を抑制でき、ポンプ室内の液体を良好に昇圧することができる。

また、前記内周側面と前記外周側面とは、パーティングラインで区画されている。
例えば、前記シール部材が、四方にリップ部が突出する断面略Ｘ字状を呈している場合には、前記パーティングラインを、対角に配置される前記リップ部同士を結ぶように配置することが好ましい。
また、前記シール部材が、前記ピストンの摺動方向が長軸となりこれに直交する方向が短軸となる断面略楕円形状を呈している場合には、前記パーティングラインを、前記長軸に対して傾斜するとともに前記短軸に対して傾斜する線上に位置させることが好ましい。
さらに、前記シール部材が、前記内周側面の幅方向中央部が前記ピストンに向けて膨出する断面略Ｄ字形状を呈している場合にも、前記内周側面と前記外周側面側とをパーティングラインで区画することが好ましい。

このように、パーティングラインにて各種シール部材を成形することにより、煩雑なマスキング処理を施すことなく、内周側面と外周側面との面粗さを異ならせた各種形状のシール部材を安価かつ容易に得ることができる。

また、本発明のシール部材の製造方法は、環状を呈するシール部材の製造方法において、前記シール部材の軸方向に対して傾斜し、前記シール部材の略対角の位置に設けられた一対のオーバーフロー部に沿う斜め割りの分割面を備えた金型にて前記シール部材を製造するものである。前記金型は、前記シール部材の内周側面を形成する第一の金型と、前記シール部材の外周側面を形成する第二の金型とを備え、一対の前記オーバーフロー部は、前記第二の金型に形成されていることを特徴とする。すなわち、本発明のシール部材の製造方法は、円錐台の側面（テーパー面）に沿う分割面を備えた金型で前記シール部材を製造するというものである。

本発明によれば、ピストンに摺接する内周側面がシリンダ室に密着する外径面側よりも低摩擦面となるシール部材を安価かつ容易に製造できる。本発明のシール部材を、ポンプボディに形成されたシリンダ室とこのシリンダ室内を往復移動するピストンとの間に用いることにより、ピストンの摺動性を向上できるとともに、シリンダ室に対する密着性を向上でき、ポンプ室内の液体を良好に昇圧できるピストンポンプが得られる。

本発明に係るピストンポンプ及びシール部材の製造方法によれば、シール部材の外周面がシリンダ室の内面に対して摺動するのを防止でき、ポンプ室内の液体を良好に昇圧できる。

本発明の実施形態に係るピストンポンプが適用される車両用ブレーキ液圧制御装置を示す側面図である。 本発明の実施形態に係るピストンポンプを示す図であり、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う拡大断面図である。 本発明の実施形態に係るピストンポンプに使用されるシール部材及びパーティングラインを示す拡大断面図である。 本発明の実施形態に係るピストンポンプに使用されるシール部材を成形する際の分割面及び凹凸面を備えた内周側面の区間を示す模式図である。 従来のシール部材を成形する際の分割面及び凹凸面を形成するためのマスキング処理の区間を示す模式図である。 本発明の実施形態に係るピストンポンプに使用されるその他の形態のシール部材及びパーティングラインを示す拡大断面図である。 図６に示したシール部材を成形する際の分割面及び凹凸面を備えた内周側面の区間を示す模式図である。 本発明の実施形態に係るピストンポンプに使用されるその他の形態のシール部材及びパーティングラインを示す拡大断面図である。 図８に示したシール部材を成形する際の分割面及び凹凸面を備えた内周側面の区間を示す模式図である。

以下では、本発明の実施形態について、適宜図面を参照して詳細に説明する。以下の説明において、同一の要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。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ピストンポンプを例として説明する。なお、以下の説明において、一端側とは図２の左側に対応し、他端側とは図２の右側に対応している。

図１に示すように、ブレーキ液圧制御装置１は、ポンプボディとしての基体１００と、基体１００の前面１０３に取り付けられる電磁弁１０４及びモータ（電動モータ）１０５と、を備えている。基体１００の前面１０３には、その他に、制御装置が収容された不図示のコントロールハウジングが取り付けられる。基体１００の側面１０１には、ピストンポンプ１０を構成するシリンダ室１０２の一端が開口している。シリンダ室１０２の一端開口は、蓋部材１９で封止されている。基体１００内には、液体としてのブレーキ液が通流する複数の流路（不図示）が形成されている。

このようなブレーキ液圧制御装置１は、自動二輪車、自動三輪車、オールテレーンビークル（ＡＴＶ）などバーハンドルタイプの車両に用いられるものである。ブレーキ液圧制御装置１は、車輪ブレーキに作用するブレーキ液圧を制御するものであり、図示しないマスタシリンダ室と車輪ブレーキとの間に接続される。

図２は本実施形態のシール部材２０が適用されるピストンポンプ１０の断面図である。ピストンポンプ１０は、電動モータ１０５（図１参照）により駆動されるポンプである。ピストンポンプ１０は、図２に示すように、シリンダ室１０２と、シート部材１２と、ピストン１５と、駆動部材として機能する偏心カム１４と、コイルばね１６と、蓋部材１９と、を備えている。

シリンダ室１０２の一端は基体１００の側面１０１に開口し、他端はモータ軸１０６が挿通されるカム室１２０に連通している。シリンダ室１０２は、基体１００の側面１０１から中心部に向けて段状に窄まる段付き円筒状を呈している。シリンダ室１０２は、側面１０１に開口する大径部１１２と、大径部１１２の一端に連続する第一中径部１１３と、第一中径部１１３の一端に連続する第二中径部１１４と、第二中径部１１４の一端に連続する小径部１１５とを備えている。

大径部１１２には蓋部材１９が装着され、第一中径部１１３にはシート部材１２が装着されている。また、第二中径部１１４の内側にはシール部材２０が配置されている。そして第一中径部１１３の内側から小径部１１５の内側に亘ってピストン１５が配置されている。

蓋部材１９は、断面凹（断面Ｕ字状）状を呈しており、大径部１１２の開口（シリンダ室１０２の一端開口）を閉塞している。蓋部材１９の凹状の内空部には、吐出弁２５を構成する付勢スプリング２５ａと、球状の弁体２５ｂとが収容されている。弁体２５ｂは、付勢スプリング２５ａによりシート部材１２に向けて付勢され、シート部材１２の一端の底部に開口形成された孔部１２ａに着座している。
蓋部材１９の周壁部には、凹状の内空に連通する吐出口１８が形成されている。この吐出口１８を通じてピストンポンプ１０からブレーキ液が吐出される。

シート部材１２は、有底円筒状を呈しており、凹状の内空部からなるポンプ室１３を形成している。シート部材１２の周壁部には、第一中径部１１３の内側に形成されるスペース部１１３ａに連通する吸入口１７が形成されている。スペース部１１３ａには、図示しない吸入弁及び吸入口１７を介してブレーキ液が流入するように構成されている。

ポンプ室１３は、ブレーキ液の液圧を高めるための空間である。ポンプ室１３には、コイルばね１６が配置されている。コイルばね１６は、ポンプ室１３内に配置されるピストン１５の一端部に当接して、ピストン１５を他端側の偏心カム１４に向けて付勢している。偏心カム１４は電動モータ１０５の出力軸１０６に取り付けられている。

シール部材２０は、第二中径部１１４の内側に配置され、ピストン１５の略中間位置に外嵌されている。シール部材２０は、シリンダ室１０２の第二中径部１１４の内周面とピストン１５の外周面とにより挟圧され、第二中径部１１４の内周面とピストン１５の外周面との間を液密にシールしている。このようなシール部材２０は、図２に示すような第二中径部１１４の内面に内嵌された二体の環状のストッパ２６ａ，２６ｂの間に位置決めされている。シール部材２０の詳細については後記する。

このようなピストンポンプ１０は、偏心カム１４によりピストン１５がシリンダ室１０２内で軸方向に往復動する。そして、ピストン１５が他端側（カム室１２０側）に移動することで吸入口１７からポンプ室１３内にブレーキ液を吸入し、ピストン１５が一端側（ポンプ室１３側）に移動することで、ポンプ室１３内から吐出弁２５及び吐出口１８を介して吐出路１１６にブレーキ液を吐出する。

次に、シール部材２０について詳細に説明する。シール部材２０は、ピストン１５の外周面との摺動抵抗が小さく、靭性と耐摩耗性とを有する樹脂製のリング状部材からなる。シール部材２０は、図３に示すように、四方に突出するリップ部２１を有しており、断面略Ｘ字状を呈している。

シール部材２０の外面には、ピストン１５の外周面に摺接する内周側面２３と、シリンダ室１０２の内周面に密着する外周側面２４とを備えている。内周側面２３は、図３において区間２３ａの二点鎖線で表される面のことを言い、シール部材２０の径方向内側においてオーバーフロー部２２ａから対角に位置するオーバーフロー部２２ｂに至る区間により設定されている。また、外周側面２４は、内周側面２３以外の残りの面のことを言う。

内周側面２３には、梨地処理による凹凸面が全体的に形成されている。凹凸面は、例えば、高低差をつけることで凹凸に形成されている。これにより、内周側面２３は、外周側面２４よりも摩擦係数の小さい低摩擦面に設定されている。シール部材２０は、図３に示すようなパーティングラインＰ１を備えている。シール部材２０は、シール部材２０の軸方向Ｘ１に対して傾斜する斜め割りにて封止される分割面Ｐ１１（図４参照）により形成され、この分割面Ｐ１１により内周側面２３と外周側面２４とが区画されたものとなっている。ここで、シール部材２０の軸方向Ｘ１は、ピストン１５の軸方向（摺動方向）と同じ方向である。

図４において、シール部材２０は上下に分割される上型（金型）５１と下型（金型）５２とにより圧縮成形される。上型５１と下型５２の分割面Ｐ１１は、対角に配置されるリップ部２１のオーバーフロー部２２ａ，２２ｂ（凹部５５ａ，５５ｂ）に沿っており、内周側と外周側とで軸方向Ｘ１（ピストン１５の軸方向）に相互に位置が異なっている。下型５２の内面５３は、シール部材２０の内周側面２３（区間２３ａ、図３参照）の形状に対応する形状を有している。下型５２の内面５３には、全体に梨地処理が施されている。つまり、下型５２は、内面５３の一部分に梨地処理が施されたものではなく、内面５３の全体に梨地処理が施されたものとなっているので、梨地処理が施し易い。

一方、上型５１の内面５４は、シール部材２０の外周側面２４（図３参照）の形状に対応する形状を有している。上型５１の内面５４は、梨地処理の施されない面となっている。なお、上型５１には、オーバーフロー部２２ａ，２２ｂ（図３参照）となる凹部５５ａ，５５ｂが形成されている。
このような上型５１と下型５２とでシール部材２０を成形することにより、内周側面２３と外周側面２４との間に摩擦係数の差をもたせることができ、ピストン１５に対する摺動性の向上を図るとともに、シリンダ室１０２に対する密着性を維持できるシール部材２０が形成される。

シール部材２０を成形する際には、上型５１と下型５２とを上下に分離し、下型５２に対してシール部材２０を成形するための樹脂材料を配置する。その後、上型５１と下型５２とを閉じ、所定の架橋時間加熱状態を保持する。その後、上型５１と下型５２とを離型し、成形品を冷却することで、内周側面２３にのみ凹凸面が形成されたシール部材２０が得られる。

ここで、図５を参照して従来のシール部材の圧縮成形について考察する。従来のシール部材の圧縮成形であると、上下の金型６１，６２の構造は、シール部材の軸方向Ｘ１の略中央部で上下に分割される分割面Ｐ２を備えたものとなっている（オーバーフロー部となる凹部６６ａ，６６ｂの近傍で区画する）。すなわち、金型６１，６２の分割面Ｐ２は、シール部材の内周側と外周側とで軸方向Ｘ１（ピストン１５の軸方向）に同じ位置となっている。このため、シール部材の内周側面と外周側面とで摩擦係数の大きさに差を持たせようとすると、図５に示すように、上型６１と下型６２とに分けて内周側面となる部位６３，６３にマスキング処理６３ａ，６３ｂをそれぞれ施す必要がある。したがって、シール部材の成形が煩雑であるという問題があった。特に、多数個取りである場合に、マスキングによる梨地変更であると、キャビティー毎のマスキングの出来具合により梨地変更面にばらつきが出るため、摺動時の荷重にばらつきが生じるおそれがある。
また、シール部材が小径である場合には、上型６１と下型６２とに分けてマスキング処理を施すこと自体が難しく、内周側面と外周側面との摺動抵抗の大きさに差をもたせることが不可能であった。

これに対し、本実施形態のピストンポンプ１０のシール部材２０は、シール部材２０の軸方向Ｘ１に対して傾斜する斜め割りの分割面Ｐ１１により内周側面と外周側面とをパーティングラインＰ１で区画したものとなっている。これにより、下型５２のみで内周側面２３に凹凸面を形成することができるため、シール部材２０の成形が容易である。特に、シール部材２０が小径である場合にも、下型５２のみで内周側面２３に凹凸面を形成することができるため、内周側面２３と外周側面２４との摺動抵抗の大きさに差をもたせることが容易である。
また、下型５２のみで内周側面２３に凹凸面を形成することができるため、多数個取りによるシール部材２０の成形にも適しており、摺動時の荷重にばらつきも生じない。

以上説明した本実施形態のピストンポンプによれば、シール部材２０の内周側面と外周側面との摺動抵抗の大きさに容易に差をもたせることができるので、ピストン１５の摺動性を向上できるとともに、シリンダ室１０２に対するシール部材２０の密着性を向上できる。これにより、ピストン１５の往復動に起因するシール部材２０の移動を抑制でき、ポンプ室１３内のブレーキ液を良好に昇圧することができる。

次に、本発明の変形例について図６から図９を参照して説明する。図６は本発明の実施形態に係るピストンポンプ１０に使用されるその他の形態のシール部材２０Ａ及びパーティングラインＰ３を示す拡大断面図、図７は図６に示したシール部材２０Ａを成形する際の分割面Ｐ１３及び凹凸面を備えた内周側面２３の区間を示す模式図である。

図６に示すシール部材２０Ａは、軸方向Ｘ１（ピストン１５の摺動方向）が長軸となり、これに直交するシール部材２０Ａの径方向が短軸となる断面略楕円形状を呈している。
このシール部材２０Ａにおいても、ピストン１５の外周面に摺接する内周側面２３と、シリンダ室１０２の内周面に密着する外周側面２４とを備えている。内周側面２３は、図６において区間２３ａの二点鎖線で表される面であり、シール部材２０の径方向内側においてオーバーフロー部２２ａから略対角に位置するオーバーフロー部２２ｂに至る区間により設定されている。また、外周側面２４は、内周側面２３以外の残りの面である。

シール部材２０Ａは、図６に示すようなパーティングラインＰ３を備えている。シール部材２０Ａは、図７に示すように、シール部材２０Ａの軸方向Ｘ１に対して傾斜する斜め割りにて封止される分割面Ｐ１３により形成され、この分割面Ｐ１３により内周側面２３と外周側面２４とが区画されたものとなっている。

図７において、シール部材２０Ａは上下に分割される上型５１Ａと下型５２Ａとにより圧縮成形される。下型５２Ａの内面５３は、シール部材２０Ａの内周側面２３（区間２３ａ、図６参照）の形状に対応する形状を有している。下型５２Ａの内面５３には、全体に梨地処理が施されている。つまり、下型５２Ａは、内面５３の一部分に梨地処理が施されたものではなく、内面５３の全体に梨地処理が施されたものとなっているので、梨地処理が施し易い。

一方、上型５１Ａの内面５４は、シール部材２０Ａの外周側面２４（図６参照）の形状に対応する形状を有している。上型５１Ａの内面５４は、同様に梨地処理の施されない面となっている。このような上型５１Ａと下型５２Ａとでシール部材２０Ａを成形することにより、内周側面２３と外周側面２４との間に摩擦係数の差をもたせることができ、ピストン１５に対する摺動性の向上を図るとともに、シリンダ室１０２に対する密着性を維持できるシール部材２０Ａが形成される。

図８は本発明の実施形態に係るピストンポンプ１０に使用されるその他の形態のシール部材２０Ｂ及びパーティングラインＰ４を示す拡大断面図、図９は図８に示したシール部材２０Ｂを成形する際の分割面Ｐ１４及び凹凸面を備えた内周側面２３の区間を示す模式図である。

図８に示すシール部材２０Ｂは、断面略Ｄ字形状を呈している。このシール部材２０Ｂにおいても、ピストン１５の外周面に摺接する内周側面２３と、シリンダ室１０２の内周面に密着する外周側面２４とを備えている。内周側面２３は、図８において区間２３ａの二点鎖線で表される面であり、シール部材２０Ｂの径方向内側においてオーバーフロー部２２ａから略対角に位置するオーバーフロー部２２ｂに至る区間により設定されている。内周側面２３の軸方向Ｘ１の中央部には、径方向内側に向けて湾曲状に突出する凸部２７が設けられている。また、外周側面２４は、内周側面２３以外の残りの面である。

シール部材２０Ｂは、図８に示すようなパーティングラインＰ４を備えている。シール部材２０Ｂは、図９に示すように、シール部材２０Ｂの軸方向Ｘ１に対して傾斜する斜め割りにて封止される分割面Ｐ１４により形成され、この分割面Ｐ１４により内周側面２３と外周側面２４とが区画されたものとなっている。

図９において、シール部材２０Ｂは上下に分割される上型５１Ｂと下型５２Ｂとにより圧縮成形される。下型５２Ｂの内面５３は、シール部材２０Ｂの内周側面２３（区間２３ａ、図８参照）の形状に対応する形状を有している。下型５２Ｂの内面５３には、全体に梨地処理が施されている。つまり、下型５２Ｂは、内面５３の一部分に梨地処理が施されたものではなく、内面５３の全体に梨地処理が施されたものとなっているので、梨地処理が施し易い。

一方、上型５１Ｂの内面５４は、シール部材２０Ｂの外周側面２４（図８参照）の形状に対応する形状を有している。上型５１Ｂの内面５４は、同様に梨地処理の施されない面となっている。このような上型５１Ｂと下型５２Ｂとでシール部材２０Ｂを成形することにより、内周側面２３と外周側面２４との間に摩擦係数の差をもたせることができ、ピストン１５に対する摺動性の向上を図るとともに、シリンダ室１０２に対する密着性を維持できるシール部材２０Ｂが形成される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記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。
前記実施形態では、ピストン１５の外周にシール部材２０（２０Ａ，２０Ｂ）を１つ配置する例を示したが、２つ以上配置するものにも好適に適用することができる。

また、ピストン１５の軸に直交する方向に入口弁及び出口弁が配置されるピストンポンプにたいしても本発明を好適に適用することができる。

また、通常のＯリングを用いたピストンポンプ１０も対しても本発明を好適に適用することができる。

１ ブレーキ液圧制御装置
１０ ピストンポンプ
１５ ピストン
２０ シール部材
２０Ａ～２０Ｂ シール部材
２１ リップ部
２３ 内周側面
２４ 外周側面
１００ 基体（ポンプボディ）
１０２ シリンダ室
Ｐ１，Ｐ３，Ｐ４ パーティングライン
Ｐ１１，Ｐ１３，Ｐ１４ 分割面
Ｘ１ 軸方向

Claims (5)

1. ポンプボディに形成されたシリンダ室内を往復移動するピストンと、
   前記シリンダ室の内周面と前記ピストンとの間に設けられた環状のシール部材と、を備えたピストンポンプであって、
   前記シール部材は、前記ピストンに摺接する内周側面と、前記シリンダ室の内周面に密着する外周側面と、を備えており、
   前記内周側面に凹凸面を形成して、前記内周側面を前記外周側面よりも低摩擦面としており、
   前記内周側面と前記外周側面とは、パーティングラインで区画されており、
   前記パーティングラインは、前記シール部材の対角の位置に設けられた一対のオーバーフロー部に沿っており、
   一対の前記オーバーフロー部は、前記外周側面に形成されていることを特徴とするピストンポンプ。
2. 前記シール部材は、四方にリップ部が突出する断面略Ｘ字状を呈しており、
   前記パーティングラインは、対角に配置される前記リップ部同士を結ぶように配置されることを特徴とする請求項１に記載のピストンポンプ。
3. 前記シール部材は、前記ピストンの摺動方向が長軸となりこれに直交する方向が短軸となる断面略楕円形状を呈しており、
   前記パーティングラインは、前記長軸に対して傾斜するとともに前記短軸に対して傾斜する線上に位置することを特徴とする請求項１に記載のピストンポンプ。
4. 前記シール部材は、前記内周側面の幅方向中央部が前記ピストンに向けて膨出する断面略Ｄ字形状を呈していることを特徴とする請求項１に記載のピストンポンプ。
5. 環状を呈するシール部材の製造方法において、
   前記シール部材の軸方向に対して傾斜し、前記シール部材の対角の位置に設けられた一対のオーバーフロー部に沿う斜め割りの分割面を備えた金型にて前記シール部材を製造するものであり、
   前記金型は、前記シール部材の内周側面を形成する第一の金型と、前記シール部材の外周側面を形成する第二の金型とを備え、
   一対の前記オーバーフロー部は、前記第二の金型に形成されていることを特徴とするシール部材の製造方法。