JP4604510B2 - 液圧ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、液圧ポンプに係り、特に負圧による気泡発生を防止する液圧ポンプに関する。

従来から、カム室内のカムの回転運動に連動したピストンの往復運動に基づいて、リザーバタンク内の流体をポンプ室に吸込み、昇圧して吐出する液圧ポンプが広く知られている。この種の液圧ポンプにおいて、流体に負圧が作用した際に生じうる気泡の発生を防止することを目的とし、ポンプ室の容積変化が吸収する機構（圧力補償室）を設けることで、ポンプ室内に流体を吸い込む際にポンプ室内に負圧が発生するのを防止する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この従来の液圧ポンプでは、ポンプ室に流体を供給するためのインレット管路や、ポンプ室から吐出された流体をリザーバタンクに戻すドレン管路は、カムが収容されるカム室とは別個に設けられ、従って、カム室は、空気室を構成している。
特開平１−０７７７６８号公報

ところで、近年では、ポンプ構成部品の簡素化や低コスト化を目的として、リザーバタンクから２つのポンプ室へのインレット管路を１本（共通化）とするため、リザーバタンクからカム室を経由して各ポンプ室に流体を分配する液圧ポンプが提案されている。しかし、このような液圧ポンプでは、各ポンプ室にカム室を経由して流体を吸い込む際、カムの回転運動による流体の攪拌により気泡の発生が助長され、各ポンプ室に気泡を吸い込みやすくなるという問題点があった。

これに対して、上述の従来技術の如く、カム室を流体の流通路として利用せずカム室を空気室とする構成では、カムの回転運動に起因した気泡の発生の問題は生じないものの、管路の簡素化に反し、また、ピストンの摺動を確保しつつ、空気室であるカム室と流体で満たされたポンプ室との間をシールするシール構造が複雑化するという問題点があった。

そこで、本発明は、気泡発生を防止し、かつ、部品構成を簡素化した液圧ポンプを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、
カム室内のカムの回転運動に連動したピストンの往復運動に基づいて、リザーバタンク内の流体をポンプ室に吸込み、昇圧して吐出する液圧ポンプにおいて、
前記リザーバタンク内の流体を前記ポンプ室に供給するインレット管路と、
前記ポンプ室から吐出されて減圧されて戻る液体を前記リザーバタンクに前記カム室を介して戻すドレン管路とを備え、
前記減圧されて戻る液体が、ホイールシリンダから排出される、ことを特徴とする液圧ポンプが提供される。

本局面によれば、カム等の回転物を有するカム室を介さないで、液圧ポンプ内のポンプ室にリザーバタンク内の流体を吸込む構成としているので、流体が攪拌されることもなく、また、吸込み経路の折れや異物がつまることによって、吸入抵抗が上がって負圧が大きくなったとしても、気泡発生を起こす条件に入り込むおそれを防止することができる。さらに、ポンプ室からリザーバタンクに吐出した流体を戻す際にカム室を介した構成にしていることにより、カム室内は流体で満たされるため、ポンプ室とカム室間のシール性を簡素化することができる。

また、他の一局面によれば、
カム室内のカムに当接するピストンの往復運動に基づいて、リザーバタンク内の流体をポンプ室に吸込み、昇圧してホイールシリンダに供給するブレーキアクチュエータ用液圧ポンプにおいて、
前記リザーバタンクと前記ポンプ室との間に設けられ、前記リザーバタンク内の流体をポンプ室に吸込むための第１の管路と、
前記ポンプ室と前記ホイールシリンダとの間に設けられ、前記ポンプ室で昇圧された流体を前記ホイールシリンダに供給するための第２の管路と、
前記ホイールシリンダと前記リザーバタンクとの間に設けられ、前記ホイールシリンダに供給された流体を前記リザーバタンクに前記カム室を介して戻すための第３の管路とを備えることを特徴とする、ブレーキアクチュエータ用液圧ポンプが提供される。

これにより、特に、ブレーキアクチュエータ用液圧ポンプに適用することによって、上述の局面と同様の効果を得ることができる。

また、本局面において、前記ピストンと該ピストンを収容するシリンダとの間の隙間は、前記ピストンの往復運動を確保しつつ前記ポンプ室と前記カム室との間の流体の流通を遮断することができるように構成してよい。一般的に、ピストンと該ピストンを収容するシリンダとの間の隙間は、シール性を確保するために、Ｏリング等のゴム部品でシールするが、耐摩耗性等の信頼性の確保が容易ではない。

しかし、本局面では、ホイールシリンダから排出された流体がカム室を通るように構成されることによって、カム室とポンプ室は同質の流体で満たされ、前記のゴム部品のようなシール材は廃止可能である。したがって、ピストンと該ピストンを収容するシリンダとの間を微小間隔（非接触）にすることによって、ポンプ室とカム室との間の流体の流通を遮断することができ、シール構造を簡素化し、コスト削減を図ることができる。

本発明によれば、気泡発生を防止し、かつ、部品構成を簡素化することができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は本発明による液圧ポンプの一実施例を含むブレーキアクチュエータ全体の構成図である。図１に示すが如く、本実施例の液圧ポンプ１０は、リザーバタンク１１とホイールシリンダ１２の間に接続されている。本実施例において、ブレーキアクチュエータ全体の概略動作を説明すると、液圧ポンプ１０は、リザーバタンク１１からブレーキ液をポンプ室１３に吸い込み、昇圧されたブレーキ液をアキュムレータ１４に一旦蓄圧する。図示しない制御装置からの制御信号に応じて圧力調整弁１５，１６を動かし、圧力調整弁１５を介してホイールシリンダ１２へブレーキ液を吐出する。また、ホイールシリンダ１２内のブレーキ液を減圧する場合、該ブレーキ液は液圧ポンプ１０内のカム室１７を介してリザーバタンク１１に戻る。なお、アキュムレータ１４は、ブレーキ液の圧力エネルギーの蓄積、脈動除去、サージング防止等を目的とした蓄圧器である。

４輪車に搭載されるブレーキアクチュエータの場合、例えば、ホイールシリンダ１２と圧力調整弁１５と圧力調整弁１６は、４車輪すべてに配置される。液圧ポンプ１０は、カム２０の図１における右側に配置された第１のポンプ機構、及び、図１における左側に配置された第２のポンプ機構を備える。それぞれのポンプ機構で２輪ずつの制御を担っている。

液圧ポンプ１０は、ハウジング１８を備えている。ハウジング１８は、その中央部に設けられたカム室１７と、カム室１７を貫通し図１における左右両側にポンプ収容室１９と、カム室１７を介さずにリザーバタンク１１とポンプ室１３の吸込口３０を接続するインレット２７と、アキュムレータ１４と圧力調整弁１５を介してポンプ室１３の吐出口３１とホイールシリンダ１２を接続する吐出通路２８と、圧力調整弁１６とカム室１７を介してホイールシリンダ１２とリザーバタンク１１を接続するドレン２９と、を備えている。ドレン２９には、ホイールシリンダ１２からの減圧されたブレーキ液が通る。カム室１７には、カム２０が収容され、偏心シャフト２１が回転方向に摺動可能に嵌挿されている。偏心シャフト２１は、図示しない駆動モータの回転軸に、その回転中心Ｓから所定距離だけ偏心した状態で取り付けられている。

なお、本実施例の液圧ポンプ１０は、カム２０の図１における右側に配置された第１ポンプ機構２２、及び、図１における左側に配置された第２ポンプ機構２３を備えている。第１ポンプ機構２２と第２ポンプ機構２３とは、略左右対称の構成を有している。

第１ポンプ機構２２は、一端が前記カム室１７側に開口したシリンダ２４を備えている。シリンダ２４は、ハウジング１８のポンプ収容室１９に収容されるように、ハウジング１８に対して固定されている。また、ピストン２５は、カム２０の外周部に一端を当接するように、かつ、ピストン２５とピストン２５を収容するシリンダ２４との間の隙間が、ピストン２５の往復運動を確保しつつポンプ室１３とカム室１７との間の流体の流通を実質的に遮断することができるように、嵌合されている。さらに、ピストン２５は、スプリング２６によって、カム２０に向けて付勢されている。また、ポンプ室１３には、インレット２７と接続する吸込口３０と吐出通路２８と接続する吐出口３１とを備える。

上記の通り、第１ポンプ機構２２について説明したが、第２ポンプ機構２３は第１ポンプ機構２２と略左右対称の構成を有している。このため、第２ポンプ機構２３については、第１ポンプ機構２２と同様の構成部分に同一符号を付してその説明を省略する。

上記の構成によれば、偏心シャフト２１が図示しない駆動モータにより回転されると、カム２０は回転中心Ｓの周りをピストン２５と当接しながら揺動する。このため、カム２０が揺動すると、ピストン２５は軸方向に往復運動を行う。図１に示すが如く、カム２０が回転中心Ｓに対して図中最も右側に位置する状態では、第１ポンプ機構２２のピストン２５は回転中心Ｓから最も離れ（この位置を、ピストン２５の上死点と称す）、一方、第２ポンプ機構２３のピストン２５は回転中心Ｓに最も接近する（以下、この位置をピストン２５の下死点と称す）。従って、図１に示す状態では、第１ポンプ機構２２のポンプ室１３の容積は最小となり、第２ポンプ機構２３のポンプ室１３の容積は最大となる。

図１に示す状態からカム２０が揺動すると、第１ポンプ機構２２のピストン２５は上死点側から下死点側に向けて変位するとともに、第２ポンプ機構２３のピストン２５は下死点側から上死点側に向けて変位する。この場合、第１ポンプ機構２２のポンプ室１３が拡大することで、その内圧が低下し、ブレーキ液がインレット２７からポンプ室１３へ吸い込まれる。これと同時に、第２ポンプ機構２３のポンプ室１３が縮小することで、その内圧が上昇し、昇圧されたブレーキ液がポンプ室１３から吐出通路２８へ吐出される。

また、第１ポンプ機構２２のピストン２５が下死点側から上死点側に向けて変位するとともに、第２ポンプ機構２３のピストン２５は上死点側から下死点側に向けて変位する場合は、第１ポンプ機構２２のポンプ室１３が縮小し、第２ポンプ機構２３のポンプ室１３が拡大する。このため、昇圧されたブレーキ液が第１ポンプ機構２２のポンプ室１３から吐出通路２８へ吐出されるとともに、第２ポンプ機構２３のポンプ室１３にインレット２７からブレーキ液が吸い込まれる。

本実施例においては、ポンプ室１３にインレット２７からブレーキ液が吸い込まれる際、図１の如く、カム室１７を介さずにポンプ室１３にブレーキ液が吸い込まれる構成にしている。ここで、図２を参照しながら本実施例の構成の効果について説明する。図２は、カム室を介した場合の、カム室圧力と気泡発生量との関係を表す図である。ブレーキ液中にカム等の攪拌やせん断を起こす回転物があると、比較的小さな負圧領域でも、気泡が発生する傾向があることを示している。また、カムの回転速度が大きいほど気泡発生量が多くなり、回転速度が大きくなくても負圧が大きくなれば気泡発生量が多くなる傾向があることを示している。カム径拡大によって周速度が大きくなった場合でも同様である。

一般的に、比較的小さな負圧であれば、リザーバタンクの位置を液圧ポンプの位置より高く配置したり、リザーバタンクからポンプ室までの管路を太くしたりして負圧を抑えることは可能である。しかし、例えば、整備不良等により、吸い込み管路の折れ、リザーバタンクや吸い込み管路の異物つまりが原因で、吸入抵抗が大きくなりカム室内の負圧が極端に大きくなるという問題点がある。

さらに、吐出時の流体の脈動を抑えるために流体の一回の吐出量を小さくし、かつ、できるだけ多くの流体を吐出したいという液圧ポンプの設計要件に対し、カムの高回転化が望まれているが、上述の如く、気泡発生のおそれがあるという問題点もある。

したがって、本実施例によれば、カム等の回転物を有するカム室を介さない構成としているので、基本的には気泡発生を起こす条件には入らず、カムの高回転化も容易に行うことができる。

図１に戻り、第１ポンプ機構２２及び第２ポンプ機構２３のポンプ室１３から吐出通路２８へ吐出された昇圧されたブレーキ液は、アキュムレータ１４に供給され、図示されない圧力センサにより所定の一定圧力に保つよう貯留される。

圧力調整弁１５と圧力調整弁１６は、図示しない制御装置によって駆動され、アキュムレータ１４に貯留されたブレーキ液をホイールシリンダ１２に供給したり、ホイールシリンダ１２からブレーキ液を排出したりする機能を有する。例えば、ブレーキペダルの踏むまたは離すという状態を表すペダル信号等に基づいて、図示しない制御装置は、圧力調整弁１５と圧力調整弁１６の開度調整をすることによって、ホイールシリンダ１２内のブレーキ液圧を調整する。ブレーキ液圧を高くすることで車輪の回転は抑制され、ブレーキ液圧を低くすることで車輪の回転はその抑制から解放される。なお、前記制御装置が圧力調整弁１５や圧力調整弁１６を駆動する構成とするのではなく、アキュムレータ１４内の圧力が上昇し、ある所定の圧力以上になるとその圧力によって圧力調整弁１５が開き、ホイールシリンダ１２へブレーキ液が送られる構成としてもよい。または、ホイールシリンダ１２内のブレーキ液圧が上昇し、ある所定の圧力以上になるとその圧力によって圧力調整弁１６が開き、ホイールシリンダ１２内のブレーキ液を排出するような構成としてもよい。

圧力調整弁１５が閉じられて圧力調整弁１６が開かれた場合（例えば、ブレーキペダルを解放した場合）、ホイールシリンダ１２から排出された減圧されたブレーキ液は、リザーバタンク１１にドレン２９を通って戻る。ここで、ホイールシリンダ１２から排出されたブレーキ液は、直接リザーバタンク１１に戻すのではなく、カム室１７を経由してリザーバタンク１１に戻す構成となっている。

ところが、直接リザーバタンク１１に戻す、すなわち、カム室１７をブレーキ液の流通路として利用せずカム室１７を空気室とする構成では、カム室１７内の空気がピストン２５とシリンダ２４との隙間を介してポンプ室１３に入り込むことを防ぐため、シール性を高める必要がある。シリンダ２４とハウジング１８の端面については、ピストン２５の軸方向に押し付け力が働き面圧だけでシール性が確保できるが、ピストン２５とピストン２５を収容するシリンダ２４との間の隙間については、該押し付け力は働かないためシール性を確保するためにゴム部品（例えば、Ｏリング）等のシール材を備えなければならない。シール材を採用する場合、ゴム部品の耐摩耗性等、設計上、信頼性を十分に評価する必要があり、コストもかかる。

これに対し、図１の如く、ホイールシリンダ１２から排出されたブレーキ液を、直接リザーバタンク１１に戻すのではなく、カム室１７を経由してリザーバタンク１１に戻す構成では、カム室１７内がブレーキ液で満たされることになり、ピストン２５とピストン２５を収容するシリンダ２４との間の隙間のシールはそれほど重要ではなくなる。さらに、カム室１７内の圧力は正圧なので基本的には気泡は発生しないが、仮にカム室１７に気泡が発生しても、吸い込まない程度のシール性でよく、シール性を確保するためのＯリング等のシール材は不要になる。

したがって、本発明によれば、ピストン２５とピストン２５を収容するシリンダ２４との間の隙間は、数μmのクリアランス（ラビリンス）シール３２となるような構成にすることによって、構成の簡素化、低コスト化、及び、非接触にすることによる高い信頼性の確保等を実現することができる。なお、クリアランスシールとは、高速、高圧、高温等の条件下で、端面摺動型のシールでは限界のある場合に用いられる微小隙間を維持した非接触型のシールのことである。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

本実施例では、液圧ポンプ１０が２つのポンプ機構２２，２３を備えるものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、液圧ポンプが単一のまたは３個以上のポンプ機構を備えることとしてもよい。また、本実施例では、本発明が、ブレーキアクチュエータに適用された場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、流体源から流体を圧送する任意のポンプに適用することができる。

本発明による液圧ポンプの一実施例を含むブレーキアクチュエータ全体の構成図である。 カム室を介した場合の、カム室圧力と気泡発生量との関係を表す図である。

符号の説明

１０ 液圧ポンプ
１１ リザーバタンク
１２ ホイールシリンダ
１３ ポンプ室
１４ アキュムレータ
１５，１６ 圧力調整弁
１７ カム室
１８ ハウジング
１９ ポンプ収容室
２０ カム
２１ 偏心シャフト
２２ 第１ポンプ機構
２３ 第２ポンプ機構
２４ シリンダ
２５ ピストン
２６ スプリング
２７ インレット
２８ 吐出通路
２９ ドレン
３０ 吸入口
３１ 吐出口
３２ クリアランスシール

Claims (7)

1. カム室内のカムの回転運動に連動したピストンの往復運動に基づいて、リザーバタンク内の流体をポンプ室に吸込み、昇圧して吐出する液圧ポンプにおいて、
   前記リザーバタンク内の流体を前記ポンプ室に供給するインレット管路と、
   前記ポンプ室から吐出されて減圧されて戻る液体を前記リザーバタンクに前記カム室を介して戻すドレン管路とを備え、
   前記減圧されて戻る液体が、ホイールシリンダから排出される、ことを特徴とする液圧ポンプ。
2. 前記ポンプ室の吐出口が、アキュムレータを介して前記ホイールシリンダに接続される、請求項１に記載の液圧ポンプ。
3. 前記ピストンと該ピストンを収容するシリンダとの間の隙間が、クリアランスシールである、請求項１又は２に記載の液圧ポンプ。
4. 前記隙間が、ラビリンスシールである、請求項３に記載の液圧ポンプ。
5. カム室内のカムに当接するピストンの往復運動に基づいて、リザーバタンク内の流体をポンプ室に吸込み、昇圧してホイールシリンダに供給するブレーキアクチュエータ用液圧ポンプにおいて、
   前記リザーバタンクと前記ポンプ室との間に設けられ、前記リザーバタンク内の流体をポンプ室に吸込むための第１の管路と、
   前記ポンプ室と前記ホイールシリンダとの間に設けられ、前記ポンプ室で昇圧された流体を前記ホイールシリンダに供給するための第２の管路と、
   前記ホイールシリンダと前記リザーバタンクとの間に設けられ、前記ホイールシリンダに供給された流体を前記リザーバタンクに前記カム室を介して戻すための第３の管路とを備えることを特徴とする、ブレーキアクチュエータ用液圧ポンプ。
6. 前記ピストンと該ピストンを収容するシリンダとの間の隙間が、クリアランスシールである、請求項５に記載のブレーキアクチュエータ用液圧ポンプ。
7. 前記隙間が、ラビリンスシールである、請求項６に記載のブレーキアクチュエータ用液圧ポンプ。

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