JP2013527899A - 環状シール部材 - Google Patents

Abstract

特に液圧ピストンポンプ用の、流体を充填された圧力領域（２４）をシールするための環状シール部材（３６）では、端面（４４）がピストン（１４）の接触面（５０）に押し付けられ、端面（４４）のシール外形部（４６）が、加えられた圧力によりシール外形部（４６）が接触面（５０）で弾性変形可能となるように形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、特に液圧ピストンポンプ用の、流体を充填された圧力領域をシールするための環状シール部材に関する。さらに本発明は、環状シール部材を備える液圧ピストンポンプおよび液圧ピストンポンプを備える車両ブレーキ装置に関する。

液圧ピストンポンプの圧力領域をシールするための環状シール部材は、通常はピストンに軸線方向に接触し、シリンダ内でピストンが進入および進出する場合にシリンダの内周面、いわゆる「シール面」に沿って滑動する。シール部材は、一般に、一方の端面でピストンの接触面に押し付けられるようにシリンダとピストンとの間に位置決めされている。シール部材のこの端面は、実質的に平面である。

ドイツ国特許出願公開第１０２４００５２号明細書により、特に液圧ポンプ部材のためのシールおよびガイド装置が既知である。この装置は、弾性材料からなるシール部材および実質的に非弾性的な材料からなるガイド部材を備え、シール部材は、ガイド部材に摩擦接続的および／または形状接続的にしっかりと結合されており、これにより、シール部材とガイド部材とは共通のアセンブリを形成している。シール部材はリップ装置を備え、リップ装置は、可動ピストン部材のシールすべき面の周に対して所定の角度で配置されている。これにより、シール部材は、加圧されていない状態においても加圧された状態においてもピストン部材をシールする。なぜなら、弾性に基づいてピストン部材の外周に対して垂直方向に常に力を提供するからである。

シール部材とピストン部材との間に大きいシール力を生成するために、シール部材は、好ましくは、シール部材が加圧された状態でピストン部材にシール部材を圧着するためにリップ装置に付加的な力を提供する領域を備える。これにより、シールの確実性がさらに改善される。

ドイツ国特許出願公開第１０２４００５２号明細書

本発明の課題は、特にシール部材の端面とピストンの対応した接触面との間の良好なシールを可能にするシール部材を提供することである。シール部材は、さらにピストンの接触面の形状精度を補正し、これにより、良好な適合精度をもたらすことが望ましい。

本発明によれば、流体を充填した圧力領域をシールするための、特に液圧ピストンポンプ用の環状シール部材において、シール部材の端面がピストンの接触面に押し付けられ、端面のシール外形部が、加えられた圧力により接触面で弾性変形可能となるように形成された環状シール部材が得られる。

液圧ピストンポンプは、シリンダの内部空間で進入および進出可能に支承された円筒状ピストンを備える。シリンダの内部空間は、円筒状壁によって制限されている。円筒状壁とピストンとの間には、本発明による環状シール部材が配置されており、シール部材は、シリンダの内部空間における流体を充填した圧力領域をシールする。ピストンがシリンダから進出する場合には圧力領域に負圧が形成され、ピストンは吸入弁を介して圧力領域に流体を吸い込む。進入時には、作業を実施するためにピストンは排出弁を介して流体を圧力領域から液圧システム内に促す。

流体とは、ここではガスまたは液圧液、例えば鉱油またはグリコールベースの液圧液などとして理解されるべきである。

本発明による環状シール部材は、内周面および外周面ならびに端面を備える。シール部材の内周面はピストンの外周面に接触し、シール部材の外周面はシリンダの内周面、いわゆる「シール面」に接触する。ピストンがシリンダ内に進入した場合およびシリンダ外に進出した場合、シール面とシールリングの外周面とは相互に移動する。

シール部材の端面は、例えば、圧力領域の内部で支承された戻しばねによって、接触面、すなわち、ピストンの段部に押し付けられ、これにより所定位置に保持される。

本発明によれば、端面には弾性的な特性を備える所定のシール外形部が設けられている。このシール外形部は、加えられた圧力によりピストンの接触面で弾性変形させられる。シール外形部は、接触面の特殊な表面構造に適合精度良く接触し、接触面を実質的に液密にシールする。シール外形部の変形により、端面は、実質的に平坦な表面を有する端面よりも良好に接触面に適合する。シール部材のシール性は有利に高められる。特にこのようにしてピストンの接触面における製作に起因する起伏を補正することができる。液圧ピストンポンプの漏れは、特に背圧が小さい場合に低減され、これによりポンプの作用度が高められる。

環状シール部材の第１の有利な実施形態によれば、シール外形部は少なくとも１つのシールリップを備える。

環状シール部材の別の実施形態では、シールリップは横断面図で見てテーパしており、ドーム状の形状を備える。シールリップは、弾性変形可能であり、圧力が作用した場合には接触面に当て付けられる。特に比較的細いシールリップは、高い柔軟性により、接触面の起伏、例えば、凹部または凸部に極めて良好に適合する。

環状シール部材の第２の有利な実施形態によれば、シール外形部は横断面図で見て波形に形成された複数のシールリップを備える。

複数のシールリップを備えるシール外形部は特に効果的なシールを提供する。これは、ピストンポンプの圧力領域に高い圧力が提供されている場合には有利であることが明らかである。シール外形部は、例えば、有利には１０〜１５個の個別のシールリップを備えるいわゆる「波形パネル」として形成されている。個々のシールリップは、シール部材の端面に圧力が加えられた場合に弾性的に変形し、これにより、個々のシールリップは接触面の表面構造に最適に適合する。

さらに、シールリップは、横断面図で見て、側方から加えられた圧力によって変形させることができる。この側方の圧力は、圧力領域に高い圧力が形成され、流体がシール部材の端面とピストンの接触面との間で移動させられた場合に生じる。流体は、このような場合にはシールリップをシール部材の外周面の方向に加圧し、シールリップは、接触面に密に接触し、シリンダの壁の方向に流体が漏れることを防止する。

横断面図で見て波形のシールリップは、起伏の少ない接触面に特に良好に適合する。

環状シール部材の第３の有利な実施形態によれば、シール外形部は横断面図で見てテーパしている複数のシールリップを備える。

複数のシールリップを備えるこのシール外形部も特に効果的なシールを提供する。シール外形部は、同様に好ましくは１０〜１５個の個々のシールリップを備えるいわゆる「波形パネル」として形成されていてもよい。個々のシールリップは、シール部材の端面に圧力が加えられた場合に、個々のシールリップが接触面の表面構造に最適に適合するように弾性変形する。横断面図で見てテーパしているシールリップは、表面構造に大きい起伏を備える接触面の場合に特に適している。シールリップは、先端部によって、例えば凹部または溝に良好に適合し、これらを効果的にシールする。

環状シール部材の第４の有利な実施形態によれば、シール外形部は平面図で見てらせん状に形成されている。

このようならせん状のシール外形部は、らせん状に配置されたシールリップにより形成されており、シールリップは、横断面図で見て例えばドーム状またはテーパ状に形成されていてもよい。シール外形部は、好ましくは８〜１５回の巻きを備える。螺旋形状は、大きい領域にわたる良好なシールを可能にする。シール外形部の先端部もしくはドームは、加圧下に容易に弾性変形させられ、ピストンの接触面に良好に当てつけられる。わずかな変形により既に接触面の起伏または亀裂などが、実質的に一貫した平坦な面を有する端面の場合よりも良好に補正される。

環状シール部材の第５の有利な実施形態によれば、端面に向いていない方の側でシール部材には少なくとも１つの、特に２つの高圧側のシールリップが一体的に成形されている。

高圧側のシールリップは、端面に向かい合った側に配置されている。シールリップは、一方ではシール面、すなわち、シリンダの内周面と、他方ではピストンの外周面と、それぞれ所定の角度をなす２つの脚部を備える。高圧側のシールリップは、シリンダのシール面およびピストンの外周面で密に閉じられている。高圧側のシールリップの外形部は、弁ケーシングの一部が収容され、弁ケーシングがピストンの外周面でシール部材を保持するように構成されている。

環状シール部材の第６の有利な実施形態によれば、シール部材はプラスチックにより成形された射出成形部材である。

このようなシール部材は、好ましくはエラストマーもしくはエラストマーのような材料から一体的に成形されている。シール部材は安価に製造可能であり、製造プロセスにおいても他の構成部材と容易に組み合わせることができる。

環状シール部材の第７の有利な実施形態によれば、シール部材は、弁ケーシングに一体的に成形されている。

このような場合、シール部材は弁ケーシングと共に単一の構成部材をなしている。このような部材は、好ましくはプラスチックによる射出成形法で安価に製造され、液圧ピストンポンプに簡単に組み込むことができる。

さらに、環状シール部材を備える液圧ピストンポンプが形成される。

本発明によるピストンポンプは、シリンダと、シリンダ内で進入および進出可能なピストンを備える。本発明による環状シール部材は、ピストンと、内周面、すなわち、いわゆるシール面との間に配置されており、上記特徴にしたがってシリンダの内部の流体を充填した圧力領域をシールする。

さらに、液圧ピストンポンプを備える車両ブレーキシステムが形成される。

このような車両ブレーキシステムは、例えば、アンチロック・ブレーキシステム（ABS）トラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）、エレクトロニック・スタビリティプログラム（ＥＳＰ）または電気液圧式ブレーキシステム（ＥＨＢ）であってもよい。このようなシステムでは、液圧式ピストンポンプがわずかな漏れもしくは高いシール性を有し、走行距離が長い場合にブレーキシステムの最適な機能を提供する場合には特に有利である。さらに、隣接する構成部材における機能的損傷が防止されるように、車両ブレーキシステムにおける漏れが高い値を有していてはならない。

次に本発明による解決手段の実施例を添付の図面につき詳細に説明する。

本発明の第１実施例によるシール部材を備える液圧ピストンポンプを示す縦断面図である。 図１の詳細ＩＩを示す拡大斜視図である。 弁ケーシングに一体的に成形された本発明によるシール部材の第２実施例を示す斜視図である。 図３のＩＶ−ＩVに沿った断面図である。 本発明によるシール部材の第３実施例を示す断面図である。

図１は、シリンダ１２およびシリンダ１２内で進入および進出可能なピストン１４を備える液圧式のピストンポンプ１０の一部を示す図である。

ピストン１４は吸入弁１６を備える。吸入弁１６は、弁ケーシング１８内に配置されており、弁ケーシング１８は保持部２０で締め付けられている。弁１６は、ピストン１４の行程運動によって吸込み装置２２を通ってシリンダ１２の内部の圧力領域２４に流体を吸い込み、排出弁を備える図示しない出口を通って加圧下に圧力領域２４から液圧システムへ、作業を行うために搬送するために設けられている。流体は、ここではブレーキ液である。

弁ケーシング１８は、カップ状にケージとして構成されており、その内部には、球状の閉鎖体２８を押圧するコイル状の戻しばね２６が位置する。これにより、閉鎖体２８は、ピストン１４の端面に形成された弁座３０に接触する。

ピストン１４は、圧力領域２４に配置された戻しばね３２によって軸線方向に弾性的に予荷重をかけられている。戻しばね３２は、図１に関しては左側端部でシリンダ１２の端面で支持されており、右側端部では、弁ケーシング１８の一部として形成されたばね支持部３４を押圧する。

ピストン１４が図１に関して、戻しばね３２によって右側方向にシリンダ１２から押し出された場合、シリンダ１２内に負圧が構成されるので、吸入弁１６の弁体２８はコイル状の戻しばね２６の力に抗して弁座３０から持ち上げられる。ピストン１４がこのように移動した場合、吸入弁１６は開かれ、流体は、吸入装置２２を介して圧力領域２４に吸い込まれる。

ピストン１４が図示しない偏心器によって図１に関して左側方向にシリンダ１２内に押し込まれた場合、吸入弁１６は閉じられ、図示しない吐出弁は開かれ、流体は圧力領域２４から液圧システム内へ、作業を行うために搬送される。

ピストン１４とシリンダ１２との間には、弾性材料からなる本発明によるシール部材３６が配置されており、このシール部材によってシリンダ１２内の圧力領域はシールされている。シール部材３６はピストン１４に圧着されており、ピストン１４の外周面に軸線方向に接触している。この外周面でシール部材３６は保持部２０に締め付けられた弁ケーシング１８によって不動に保持されており、弁ケーシング１８がシール部材３６に形状接続的および摩擦接続的に係合する。

シール部材３６（図２も参照のこと）は、圧力領域２４に向いた側に、２つの脚部４０，４２を有する高圧側のシールリップ３８を備え、脚部４０，４２は、一方ではシリンダ１２の内周面と、他方ではピストン１４の外周面と、それぞれ所定の角度α，βをなしている。この高圧側のシールリップ３８には弁ケーシング１８の一部が係合し、シールリップ３８で保持される。

したがって、シール部材３６は、シリンダ１２の内周面に対して半径方向内側で接触し、ピストン１４の行程運動の間に内周面に沿って滑動し、シールする。

図２は、図１に示した環状シール部材３６を拡大図で示す。高圧側のシールリップ３８に向かい合った側には低圧側のシール外形部４６を備える端面４４が配置されている。このシール外形部４６には、断面図で見てテーパする幾つかの、特に８個のシールリップ４８が配置されている。シールリップ４８は、先端部によりピストン１４の接触面５０に接触する（図１参照）。シール部材３６の端面４４に圧力が加えられた場合、すなわち、戻しばねを介してピストン１４が外方に進出した場合、もしくは偏心駆動装置を介してピストン１４がシリンダ１２の内部に進入した場合、シール外形部４６はピストン１４の接触面５０で弾性変形する。テーパしたシールリップ４８は、側方に傾斜し、接触面５０に当て付けられ、このようにして、ピストン１４の外周面とシリンダ１２の内周面との間の領域を実質的に液密にシールする。

図３、図４および図５は、弁ケーシング１８と一体的な構成部材５２として形成された環状シール部材３６を示す。この一体的な構成部材５２は、プラスチックから成形された、特に安価に製造することのできる射出成形部材として提供されている。構成部材５２の弁ケーシング１８は４つのウェブ５４を備え、これらのウェブ５４は、内部に吸入弁１６の閉鎖体２８を収容し、案内する。さらにウェブ５４はピストン１４の保持部２０により摩擦接続的に締め付けられている（図１参照）。

構成部材５２のシール部材３６は、複数の、特に１１個の環状に配置された弾性変形可能なシールリップ４８を備える。図３および図４では、シールリップ４８は、横断面図で見てテーパしており、これに対して図５の断面図では、シールリップ４８は波形に形成されている。

圧力ｐの作用下に、テーパした、もしくは波形のシールリップ４８はピストン１４の接触面１４に押し付けられ、弾性変形する。

図４および図５に概略的に示すように、一方では、ピストン１４がシリンダ１２から進出する間に戻しばね３２のばね力によって、もしくはピストン１４がシリンダ１２の内部に進入する間に偏心駆動装置によって、圧力がシール部材３６の端面４４に垂直方向に、加えられる（図１も参照のこと）。これにより、シール部材３６の端面４４はピストン１４の接触面５０に押し付けられ、シール外形部４６のシールリップ４８は対応して変形する。

他方では、圧力領域２４の流体も、端面４４に対して平行に、すなわち、突出したシールリップ４８に対して垂直方向に圧力を加える。シールリップ４８は、これにより、流体のこの加圧方向により接触面４０に当て付けられ、接触面４０を液密にシールする。

Claims (10)

1. 特に液圧ピストンポンプ（１０）用の、流体を充填された圧力領域（２４）をシールするための環状シール部材（３６）であって、端面（４４）がピストン（１４）の接触面（５０）に押し付けられる環状シール部材において、
   端面（４４）のシール外形部（４６）が、加えられた圧力によりシール外形部（４６）が接触面（５０）で弾性変形可能となるように形成されていることを特徴とする、環状シール部材（３６）。
2. 前記シール外形部（４６）が、少なくとも１つのシールリップ（４８）を備える、請求項１に記載の環状シール部材（３６）。
3. 前記シール外形部（４６）が、横断面図で見て波形に形成された複数のシールリップ（４８）を備える、請求項１に記載の環状シール部材（３６）。
4. 前記シール外形部（４６）が、横断面図で見てテーパしている複数のシールリップ（４８）を備える、請求項１に記載の環状シール部材（３６）。
5. 前記シール外形部（４６）が、平面図で見てらせん状に形成されている、請求項１から４までのいずれか一項に記載の環状シール部材（３６）。
6. 前記端面（４４）に向いていない方の側で、前記シール部材（３６）に少なくとも１つの、特に２つの高圧側のシールリップ（３８；４０）が一体的に成形されている、請求項１から５までのいずれか一項に記載の環状シール部材（３６）。
7. 前記シール部材（３６）が、プラスチックにより成形された射出成形部材である、請求項１から６までのいずれか一項に記載の環状シール部材（３６）。
8. 前記シール部材（３６）が、弁ケーシング（１８）に一体的に成形されている、請求項１から７までのいずれか一項に記載の環状シール部材。
9. 請求項１から８までのいずれか一項に記載の環状シール部材（３６）を備える液圧ピストンポンプ（１０）。
10. 請求項９に記載の液圧ピストンポンプ（１０）を備える車両ブレーキシステム。

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