(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吸入する工程と加圧する工程を繰り返すことにより液体を加圧するプランジャポンプにおいて、
偏心カムが設けられた回転軸と、
一方の端面が前記偏心カムの外面に当接させられた状態で前記回転軸が回転することにより、前記回転軸と直交する方向に往復運動して液体を加圧するピストンと、
前記ピストンが挿通されるシリンダと、を備え、
前記ピストンは、液体を加圧する工程で、前記シリンダの内側面との間隔を狭めるように変形するよう、
外側面から内部に向かって延在する第１液路と、
内部において前記第１液路と連通し、前記第１液路と連通する箇所から、前記一方の端面から離れる方向に延在する第２液路と、
内部において前記第１液路と連通し、前記第１液路と連通する箇所から前記一方の端面に近づく方向に延在して形成された、前記一方の端面と前記第１液路の内面との距離の２分の１以上の深さを有する凹部と、
が設けられたことを特徴とするプランジャポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プランジャポンプに関し、特に、液中に配置されるピストンを往復運動させることにより液圧を発生させるプランジャポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のブレーキの作動液を加圧するために、たとえば特許文献１に記載されているように、偏心カムに一端が当接させられ、偏心カムを回転させることによりシリンダ内においてピストンを往復運動させるプランジャポンプが知られている。このようなプランジャポンプでは、円滑なピストンの往復運動を実現するため、通常ピストンの外側面とシリンダの内側面との間に微小な間隔が形成されている。
【０００３】
この間隔が大きい場合、作動液を加圧する工程においてこの間隔から逆流する作動液の量が増加し、本来圧縮すべき作動液を逆流した量だけ圧縮できずポンプ効率が低下する可能性がある。しかし、作動液を加圧する工程以外の工程においては、この間隔が大きい方がピストンを円滑に運動させることができる。このため、ポンプ効率の低下の抑制とピストンの円滑な運動を各々の工程に応じて実現する、あたらなプランジャポンプの開発が求められている。
【特許文献１】特開２００５−２４０６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明は、効率の低下を抑制するとともにピストンの円滑な運動を実現するプランジャポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のプランジャポンプは、液体を吸入する工程と加圧する工程を繰り返すことにより液体を加圧するプランジャポンプにおいて、偏心カムが設けられた回転軸と、一方の端面が前記偏心カムの外面に当接させられた状態で前記回転軸が回転することにより、前記回転軸と直交する方向に往復運動して液体を加圧するピストンと、前記ピストンが挿通されるシリンダと、を備える。前記ピストンは、液体を加圧する工程で、前記シリンダの内側面との間隔を狭めるように変形する。
【０００６】
この態様によれば、液体を加圧する工程においてピストンの外側面とシリンダと内側面との間隔を狭めることができる。したがって、液体を加圧する工程における液体の逆流を抑制することができ、ポンプ効率の低下を抑制することができる。また、液体を吸入する工程において、狭められたピストンの外側面とシリンダと内側面との間隔を戻す方向に、弾性変形したピストンの変形が回復する。このため、液体を吸入する工程においては、ピストンの円滑な動作を実現することができる。
【０００７】
前記ピストンは、外側面から内部に向かって延在する第１液路と、内部において前記第１液路と連通し、前記第１液路と連通する箇所から、前記一方の端面から離れる方向に延在する第２液路と、内部において前記第１液路と連通し、前記第１液路と連通する箇所から前記一方の端面に近づく方向に延在して形成された、前記一方の端面と前記第１液路の内面との距離の２分の１以上の深さを有する凹部と、を有してもよい。
【０００８】
ピストンは、液体を加圧する工程において通常上下方向の圧縮力を受ける。この態様によれば、このように適度な深さを有する凹部を第１液路とピストンの端面の間に設けることによって、第１液路周辺の剛性を適度に低下させることができ、液体を加圧する際の圧縮力によってピストンを変形しやすくすることができる。したがって、簡素な構造によってシリンダ内側面との間隔を狭めるように、ピストンの外側面を変形させる形状を実現することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、効率の低下を抑制するとともにピストンの円滑な運動を実現するプランジャポンプを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、「実施形態」という。）について詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係るプランジャポンプ１００の全体構成図である。プランジャポンプ１００は、ハウジング１０、第１ポンプ２０、第２ポンプ６０、および偏心カムユニット１２０などにより構成される。
【００１２】
偏心カムユニット１２０は、回転軸１２２、アウターレース５３、ニードルベアリング５０、保持器５１、バランサ１３８、第１ベアリング１２４、および第２ベアリング１２８などを有している。ハウジング１０には側面の開口部から内部に延在する、略円筒形状にくり抜かれた挿通孔５４が形成される。偏心カムユニット１２０はこの挿通孔５４に挿通され、ハウジング１０に装着される。
【００１３】
ハウジング１０には、内部において挿通孔５４と連通し、挿通孔５４の軸方向と垂直な方向にそれぞれ延在する、略円筒形状にくり抜かれたシリンダ嵌挿孔２２が２つ形成されている。２つのシリンダ嵌挿孔２２は、中心軸が同軸となるように挿通孔５４を挟んで形成され、ハウジング１０の外面まで貫通する。回転軸１２２は、外面の中心が回転軸１２２の回転中心に対して偏心するインナーレース１２２ａが、この上下のシリンダ嵌挿孔２２の間に位置するように形成されている。インナーレース１２２ａの軸方向両側において、第１ベアリング１２４および第２ベアリング１２８のそれぞれの内輪が回転軸１２２に圧入されている。回転軸１２２の挿通孔５４開口側、すなわち本図における右側には、回転軸１２２の径方向に板状に延在する爪部１３０が形成されている。係合部１４４は駆動軸を介してモータ（図示せず）に連結されている。この爪部１３０と係合部１４４が係合することによってモータと回転軸１２２が連結し、モータの回転運動が回転軸１２２に伝達される。
【００１４】
偏心カムユニット１２０のうち、アウターレース５３、ニードルベアリング５０、およびインナーレース１２２ａにより偏心カム１２６が構成される。ニードルベアリング５０は、ころ軸受の一種であり、保持器５１および保持器５１に保持された複数のころとしてのニードル５２とにより構成される。アウターレース５３は、ピストン２６の外径よりも長い長さを有する中空円筒状に形成され、ニードルベアリング５０を介してインナーレース１２２ａに取り付けられる。
【００１５】
２つのバランサ１３８は、インナーレース１２２ａと第１ベアリング１２４との間、およびインナーレース１２２ａと第２ベアリング１２８との間に配置される。バランサ１３８は、偏心カム１２６の重心の偏りを相殺するように、偏心カム１２６とともに回転可能に取り付けられており、これによって偏心カム１２６の円滑な回転を実現している。
【００１６】
偏心カムユニット１２０を挿通孔５４に挿入し、第１ベアリング１２４および第２ベアリング１２８が挿通孔５４の内面に嵌着されることにより、回転軸１２２が回転可能にハウジング１０に支持される。偏心カムユニット１２０を挿通孔５４に挿入後、スペーサ１３４およびオイルシール１３６が挿通孔５４の開口部に取り付けられ、ハウジング１０内部からの作動液の漏れが抑制される。
【００１７】
第１ポンプ２０および第２ポンプ６０は、前述のシリンダ嵌挿孔２２にそれぞれ嵌着される。第１ポンプ２０および第２ポンプ６０は、ピストン２６、シリンダ２４、吸入チェックバルブ３５、吐出チェックバルブ４５などにより構成される。シリンダ２４は、シリンダ嵌挿孔２２に嵌着される。挿通孔５４側と反対側において、シリンダ嵌挿孔２２にさらにプラグ４１が嵌着されることによりシリンダ２４が固定される。シリンダ２４は、回転軸１２２の軸方向と垂直の中心軸を有する円筒形状にくり抜かれたシリンダ室を有する。ピストン２６は、シリンダ室の外径よりもわずかに小さい外径を有する円筒形状に形成される。ピストン２６は、シリンダ２４のシリンダ室に挿入され、このときピストン２６のピストン外側面２６ｄと、シリンダ２４のシリンダ内側面２４ａとの間には微小な間隔が形成される。
【００１８】
ピストン２６は、シリンダ２４のシリンダ底部２４ｂに端部が押接されたピストンスプリング３４により、偏心カム１２６に向かって付勢されている。これによってピストン２６の偏心カム１２６側の端面であるピストン底面２６ｅが偏心カム１２６の外周面に当接させられている。回転軸１２２が回転することによって偏心カム１２６が回転すると、ピストン底面２６ｅと偏心カム１２６の外面が当接しながら、偏心カム１２６が持つ偏心によって回転軸１２２の軸方向と垂直な方向にピストン２６が往復運動を行う。
【００１９】
ピストン２６にはピストン外側面２６ｄからピストン２６内部へ延在する第１液路２６ａが形成されている。本実施形態では、第１液路２６ａは、ピストン外側面２６ｄからピストン２６の中心軸を通過して反対側に貫通する貫通孔として設けられている。ピストン２６は、シリンダ２４に挿入したときに第１液路２６ａの軸方向と回転軸１２２の軸方向が並行となるように方向が規制されている。
【００２０】
また、ピストン２６には、第１液路２６ａに連通する第２液路２６ｂが形成されている。第２液路２６ｂは、第１液路２６ａと連通する箇所から、ピストン２６と同軸かつピストン底面２６ｅから離れる方向に延在してピストン２６の端面に開口部を形成する。この開口部を有するピストン２６の端面と、シリンダ内側面２４ａ、シリンダ底部２４ｂにより、低圧液室である吸入室３６が形成される。
【００２１】
本実施形態では、第１液路２６ａの開口部は、ピストン２６が往復運動において回転軸１２２の中心軸に最も近づいた位置にあるとき、すなわち下死点にあるときに、挿通孔５４の内側面よりも挿通孔５４の内部に開口部のすべてが含まれるような位置に設けられる。これによって、液室１２から第１液路２６ａへの作動液の円滑な吸入を実現することができる。
【００２２】
しかし、ピストン２６が往復運動において回転軸１２２の中心軸から最も離間した位置にあるとき、すなわち上死点にあるときに、挿通孔５４の内側面よりも外側に第１液路２６ａの開口部位置する。このため本実施形態では、挿通孔５４とシリンダ嵌挿孔２２が接触するハウジング１０の端部にテーパー部５５が設けられる。これによって、第１液路２６ａの開口部の一部または全てが挿通孔５４の内側面よりも挿通孔５４の内部に位置していないタイミングにおいても、液室１２からピストン２６への作動液の円滑な吸入を実現することができる。
【００２３】
また、前述の通り、ピストン外側面２６ｄとシリンダ内側面２４ａとの間に微小な間隔が形成される。このため、ピストン２６がシリンダ２４のシリンダ室においてわずかに傾く場合がある。このようなピストン２６の傾きは、ピストン２６のかじりやこじりなどが発生する原因となり、ポンプ効率を低下させる原因とも成り得る。ピストン２６のかじりやこじりは、図２に示すようにピストン２６の外径をＤ、ピストン外側面２６ｄとシリンダ内側面２４ａが対向する長さをＬとした場合に、Ｌ／Ｄを大きくすることにより改善することが可能である。
【００２４】
このため、本実施形態では、ピストン２６が上死点にあるときに第１液路２６ａの開口部を遮蔽しない限界位置近傍まで吐出弁バネ４２が下方向に伸ばされて形成される。さらに前述の通り第１液路２６ａがピストン底面２６ｅに充分近づいた位置に配置されることから、ピストン２６も下方向に充分に伸ばされて形成される。これによってＬ／Ｄを大きい値としてピストン２６のかじりやこじりを抑制することができ、ポンプ効率の低下を抑制することができる。
【００２５】
吸入室３６には、吸入チェックバルブ３５が設けられる。吸入チェックバルブ３５は、吸入弁ボール３０、吸入弁ブラケット３２、およびピストン２６の開口部により構成される。吸入弁ブラケット３２は、断面がコの字状に形成されており、コの字の開口側がピストン２６の端面に固定されている。吸入弁ブラケット３２は、コの字形状の開口部にピストン２６の開口部が位置するように配置される。吸入弁ブラケット３２には作動液通過口が設けられており、作動液が吸入弁ブラケット３２を通過することが可能となっている。吸入弁ブラケット３２とピストン２６で囲われる部分に、弁子としての吸入弁ボール３０が配置される。吸入弁ボール３０は、弁座としてのピストン２６の開口部に着座することができるよう、吸入弁ブラケット３２内で可動となっている。
【００２６】
プラグ４１はシリンダ２４側に開口する凹部が設けられており、プラグ４１のこの凹部とシリンダ２４の端面によって高圧液室である吐出室４６が形成される。シリンダ２４には、軸方向に形成された貫通孔である第３液路２５が形成されており、吐出室４６と吸入室３６は、第３液路２５により連通している。
【００２７】
吐出チェックバルブ４５は、吐出室４６内部に設けられる。吐出チェックバルブ４５は、吐出弁ブラケット４４、吐出弁ボール４０、吐出弁バネ４２、第３液路２５によって構成される。吐出弁ブラケット４４も断面がコの字状に形成されており、コの字の開口側がシリンダ２４の端面に固定されている。このとき、コの字の開口内部に第３液路２５の開口部が位置するように吐出弁ブラケット４４が配置される。
【００２８】
吐出弁ブラケット４４とシリンダ２４の端面で囲われる部分に、弁子である吐出弁ボール４０が配置される。吐出弁バネ４２は、一端が吐出弁ボール４０に固定され、他端が吐出弁ブラケット４４のシリンダ２４に対向する内面に固定され、吐出弁ボール４０を第３液路２５の方向に付勢する。このため、吐出弁ボール４０は、作動液の流れがない状態では、弁座としての第３液路２５の開口部に着座した状態となっている。一方、吐出弁バネ４２は、第３液路２５からの作動液の流れによって第３液路２５から離間し、吐出室４６と第３液路２５とを連通させる程度の付勢力で吐出弁ボール４０を付勢する。
【００２９】
モータが作動して偏心カム１２６が回転することにより、ピストン底面２６ｅが偏心カム１２６の外周面に押しつけられたピストン２６が、偏心カム１２６の偏心によって回転軸１２２の軸方向と垂直な方向に往復運動を行う。この往復運動において、ピストン２６が、上死点から回転軸１２２の回転中心軸に向かう方向（以下「下方向」という）へ移動し始めると、吸入室３６内および第３液路２５内の圧力が減少し、吐出弁ボール４０は第３液路２５の開口部に着座する。したがってピストン２６が下方向に移動している間、吐出チェックバルブ４５が閉弁し吐出室４６から吸入室３６への連通が阻止され、作動液の流れが遮断される。また、吸入室３６内の圧力が第２液路２６ｂの圧力よりも減少することから、第２液路２６ｂから吸入室３６に作動液が流入し、吸入弁ボール３０が第２液路２６ｂの開口部から離間する。したがってピストン２６が下方向に移動している間、吸入チェックバルブ３５は開弁し、液室１２と吸入室３６とが連通する。こうしてプランジャポンプ１００は、ピストン２６が上死点から下死点へ移動するときに、液室１２に満たされた作動液を吸入室３６に吸入し蓄積する。このため、ピストン２６が上死点から下死点へ移動する工程は作動液の吸入工程となる。
【００３０】
偏心カム１２６がさらに回転し、ピストン２６が下死点から、回転軸１２２の回転中心軸から離間する方向（以下「上方向」という）へ移動し始めると、吸入室３６内の圧力が増加することから、吸入弁ボール３０は第２液路２６ｂの開口部に着座する。したがって、ピストン２６が上方向に移動している間、吸入チェックバルブ３５が閉弁し、吸入室３６から液室１２への連通が阻止され、作動液の流れが遮断される。また、吸入室３６内の圧力が増加することから、第３液路２５を通って吐出室４６に作動液が流入し、吐出弁ボール４０が第３液路２５の開口部から離間する。したがってピストン２６が上方向に移動している間、吐出チェックバルブ４５が開弁し、吸入室３６と吐出室４６とが連通する。プランジャポンプ１００は、ピストン２６が下死点から上死点へ移動するときに、吸入室３６に蓄積された作動液を吐出室４６を介してアキュムレータに供給することによってアキュムレータ圧を増圧する。このため、ピストン２６が下死点から上死点へ工程する動作は作動液の加圧工程となる。
【００３１】
プランジャポンプ１００は、モータを作動し偏心カム１２６を回転させてピストン２６を往復運動させることによりこのような吸入工程と加圧工程を繰り返し、アキュムレータ圧を増圧する。アキュムレータにアキュムレータ圧で蓄積された作動液は、車両の各車輪に適切な制動力を与えるための制動力制御に利用される。
【００３２】
第２ポンプ６０のピストン２６は、第１ポンプ２０のピストン２６と偏心カム１２６を挟んで対向して配置される。これにより、第１ポンプ２０がアキュムレータの加圧工程にあるとき、第２ポンプ６０が作動液の吸入工程となるよう第１ポンプ２０および第２ポンプ６０を作動させることができ、継続的にアキュムレータに作動液を供給することができる。
【００３３】
作動液を加圧する工程において、吸入室３６と液室１２は吸入チェックバルブ３５が閉弁することによって吸入室３６と第２液路２６ｂとの連通が阻止され、第２液路２６ｂおよび第１液路２６ａを介した作動液の逆流は抑制される。しかし、前述の通り、ピストン外側面２６ｄとシリンダ内側面２４ａとの間には微小な間隔が形成される。このため、この間隔によって吸入室３６と液室１２はわずかに連通することになる。したがって、この間隔を大きくすると、作動液を加圧する工程においてこの間隔から逆流する作動液の量が増加し、本来圧縮すべき作動液を逆流した量だけ圧縮できずポンプ効率が低下する。しかしこの間隔を小さくすると、作動液を吸入する工程においてピストンが移動する円滑性が低下する可能性がある。特に低温時では作動液の粘性が高いなどの理由によりその可能性が高くなる。ピストンスプリング３４の付勢力を高めてピストン２６を円滑に移動させることも考えられるが、ピストンスプリング３４を大型化させてしまう可能性がある。
【００３４】
このため、本実施形態のプランジャポンプ１００は、第３液路２５に凹部２６ｃが形成されている。凹部２６ｃは、ピストン２６内部において第１液路２６ａと連通し、第１液路２６ａと連通する箇所からピストン底面２６ｅに近づく方向にくり抜かれるように延在して形成される。
【００３５】
図２は、本実施形態に係るピストン２６およびシリンダ２４の部分断面図である。なお、理解を容易にするため、ピストン外側面２６ｄとシリンダ内側面２４ａとの間隔やピストン２６が変形する変形量は大きく表示している。
【００３６】
凹部２６ｃは、ピストン２６および第２液路２６ｂと同軸に中心軸を有する略円筒形状に形成される。また、凹部２６ｃは、第２液路２６ｂと同一の径を有する。これによって、第２液路２６ｂと凹部２６ｃはドリルなどによって一つの工程で加工することができるようになっている。
【００３７】
第１液路２６ａの内側面からピストン底面２６ｅまでの距離をＴ２、凹部２６ｃの深さをＴ１とした場合に、Ｔ１はＴ２の半分以上の長さとなるようなＴ１が採用される。本実施形態では、Ｔ１はＴ２の３分の２の長さとされている。このように適度な深さを有する凹部２６ｃが形成されることによって、第１液路２６ａ近傍におけるピストン２６の剛性が適度に低下する。作動液を加圧する工程では、ピストン２６は本図における上下方向に圧縮力を受けるため、本図において２点鎖線で示したように、第１液路２６ａ近傍におけるピストン外側面２６ｄが、外径が膨らむ方向に適度に弾性変形する。このため、作動液を加圧する工程において、ピストン外側面２６ｄとシリンダ内側面２４ａとの間隔が狭められる。本実施形態に係るピストン２６を採用することによって、作動液を加圧する工程において、ピストン外側面２６ｄとシリンダ内側面２４ａとの間隔を３分の１に狭めることができることが実験により確認されている。
【００３８】
このようにピストン２６に凹部２６ｃを設けた簡素な構造によって、作動液を加圧する工程において作動液が吸入室３６から液室１２に逆流することを抑制することができ、ポンプ効率の低下を抑制することができる。また、作動液を吸入する工程では、ピストン２６への本図における上下方向の圧縮力が低下する。このため、作動液を吸入する工程においては、加圧する工程で狭められたピストン外側面２６ｄとシリンダ内側面２４ａとの間隔が狭められる以前に回復していく。このため、作動液を吸入する工程におけるピストン２６の円滑な動作を実現することができる。
【００３９】
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。以下、そうした例をあげる。
【００４０】
第１液路２６ａと連通する近傍において、第２液路２６ｂの内径が大きくなるよう第２液路２６ｂが形成されてもよい。これによっても、第１液路２６ａ近傍においてピストン２６の剛性を低下させることができ、作動液を加圧する工程においてピストン外側面２６ｄとシリンダ内側面２４ａとの間隔を狭めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施形態に係るプランジャポンプの全体構成図である。
【図２】本実施形態に係るピストンおよびシリンダの部分断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１２  液室、  ２４  シリンダ、  ２４ａ  シリンダ内側面、  ２４ｂ  シリンダ底部、  ２６  ピストン、  ２６ａ  第１液路、  ２６ｂ  第２液路、  ２６ｃ  凹部、  ２６ｄ  ピストン外側面、  ２６ｅ  ピストン底面、  ５４  挿通孔、  ５５  テーパー部、  １００  プランジャポンプ、  １２２  回転軸、  １２６  偏心カム。
【図１】
0004631684.tif 000002
【図２】
0004631684.tif 000003