JP4103395B2 - ポンプ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明はポンプ装置に関するものであり、特に、ポンプ装置の過負荷防止に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特開平８−１０４２１４号公報には、リザーバの作動液を汲み上げて加圧して吐出するポンプと、そのポンプを駆動する電動モータと、ポンプの吐出側と低圧側とを接続するリリーフ通路と、そのリリーフ通路に設けられたリリーフ弁とを含むポンプ装置が記載されている。このポンプ装置においては、ポンプの吐出圧がリリーフ弁のリリーフ圧より高くなると、作動液がリリーフ弁を経て低圧側に戻される。ポンプの吐出圧が過大になることが防止され、電動モータに加わる負荷が過大になることを防止することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題、課題解決手段および効果】
本発明の課題は、別の手段によってポンプ装置の負荷が過大になることを防止することにある。この課題は、ポンプ装置を下記各構造のものとすることによって解決される。各態様は、請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまで、本明細書に記載の技術の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組み合わせが以下の各項に限定されると解釈されるべきではない。また、１つの項に複数の事項が記載されている場合、常に、すべての事項を一緒に採用しなければならないものではなく、一部の事項のみを取り出して採用することも可能である。
【０００４】
以下の各項のうち、(3)項が請求項１に対応し、(4)項、(5)項が請求項２，３に対応する。また、(6)項が請求項４に対応する。
【０００５】
(１)ハウジングと、
そのハウジングに往復運動可能に嵌合されたピストンと、
前記ハウジングの、前記ピストンの前方に形成されたポンプ室と、
そのポンプ室の吸入口に設けられた吸入弁と、
前記ポンプ室と吐出室とをつなぐ吐出口に設けられた吐出弁と
を含み、前記ピストンの往復運動に伴って、前記ポンプ室において作動液の吸入・吐出を行うポンプ装置であって、
前記ハウジングの内側に設けられ、前後の差圧が設定圧以上になった場合に、高圧側から低圧側への作動液の流出を許容するリリーフ弁を含むことを特徴とするポンプ装置。
リリーフ弁によれば、リリーフ弁の高圧側、例えば、吐出室やポンプ室の液圧が過大になることを防止することができ、ポンプに加えられる負荷が過大になることを防止することができる。
本項に記載のポンプ装置においては、リリーフ弁がハウジングの内側に設けられる。ハウジングの外側に設ける場合には、リリーフ管路や管継手等が必要となり、部品点数が多くなるが、ハウジングの内側に設けられれば、リリーフ管路や管継手等が不要になるため、コストダウンを図ることができる。リリーフ弁はハウジング自体に設けてもよいが、ピストン等のハウジングの内側に設けられた部材に設けてもよい。
(２)前記リリーフ弁が、前記ハウジングの前記ポンプ室と前記吐出室との間に設けられ、前記吐出室の液圧が前記ポンプ室の液圧より設定圧以上高くなった場合に、前記吐出室から前記ポンプ室への作動液の流れを許容するものである(1)項に記載のポンプ装置。
本項に記載のポンプ装置においては、吐出室の液圧がポンプ室の液圧よりリリーフ圧以上高くなると、リリーフ弁が開状態となり、吐出室の作動液がポンプ室へ流れることが許容される。それによって、吐出室の液圧が過大になることが防止される。
(３)前記吐出弁が、それの少なくとも一部が前記ハウジングに対して相対移動可能な弁座部材に設けられた弁座と、その弁座に対して着座・離間可能に設けられた弁子とを含み、前記リリーフ弁が、前記弁座部材と前記ハウジングとを含み、前記弁座部材が前記ハウジングに対して相対移動させられることにより開くものである(2)項に記載のポンプ装置。
本項に記載のポンプ装置においては、吐出弁とリリーフ弁とが並列に設けられる。また、吐出弁の弁座が形成される弁座部材が弁子とされる。そのため、リリーフ弁を設ける際の部品点数の増加を回避し、シリンダの直径が大きくなることを回避することができる。
ポンプの通常の作動状態においては、リリーフ弁は閉状態にある。リリーフ弁の閉状態において、吐出弁、吸入弁が、ピストンの往復運動に伴って開閉させられる。
それに対して、例えば、ポンプ装置の吐出側の液通路がバルブの閉故障等によって閉塞された場合、吐出側の液圧が高くポンプの作動が停止させられるはずであるのに、吐出側の液圧センサの異常等に起因してポンプの作動が続けられる場合等には、吐出室の液圧が異常な高さになる。ポンプの通常の作動状態ではあり得ない程高くなるのである。そして、吐出室の液圧がポンプ室の液圧より設定圧以上高くなるとリリーフ弁が開状態になる。吐出室からポンプ室に作動液が流れることが許容され、吐出室の液圧が低下する。
ピストンの前進行程においてはポンプ室の液圧が増加する。ポンプ室の液圧が吐出室の液圧より開弁圧以上高くなると、吐出弁が開かれて、ポンプ室の作動液が吐出室に供給される。ピストンの後退行程においては、ポンプ室の容積の増加に伴って液圧が低下するため、吐出弁が閉状態になる。また、ポンプ室の液圧より吐出室の液圧の方がリリーフ圧以上高くなると、リリーフ弁が開状態になる。吐出室の作動液がポンプ室に流れさせられ、吐出室の液圧が低下する。後退行程においては、ポンプ室の液圧が低いため、吐出室とポンプ室とが連通させられることによって、吐出室の液圧が低下するのである。その結果、吐出室とポンプ室との間の液圧差が小さくなると、リリーフ弁は閉状態となる。なお、後退行程において、ポンプ室の液圧が吸入通路の液圧より高い場合は、吸入弁が開かれることはないが、吸入通路の液圧より低くなれば、吸入弁が開かれて、ポンプ室に作動液が吸入される。
このように、ピストンの往復運動に伴って、リリーフ弁、吐出弁が開閉させられる。
(４)前記弁座部材が、前記ハウジングに対して前記ポンプの軸線に平行な方向に相対移動可能に設けられた(3)項に記載のポンプ装置。
(５)前記弁座部材が、前記ハウジングに対して前記ポンプの軸線と交差する方向に相対移動可能に設けられた(3)項に記載のポンプ装置。
弁座部材がハウジングに対して相対移動させられることによってリリーフ弁が開閉させられる。弁座部材は軸線に平行な方向に相対移動可能に設けても軸線に交差する方向に相対移動可能に設けてもよい。交差する方向に相対移動可能とされる場合には、軸線に直交する方向に相対移動可能とすることが望ましい。
（６）当該ポンプ装置が、車両の液圧ブレーキ装置に設けられるものである(1)項ないし(5)項のいずれか１つに記載のポンプ装置。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態であるポンプ装置について図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態において、ポンプ装置は作動液を汲み上げて加圧するもので、車両のブレーキ装置に使用される。
図３において、１０は動力式液圧源であり、１２はマニュアル式液圧源としてのマスタシリンダである。マスタシリンダ１２はブレーキ操作部材としてのブレーキペダル１４に連携させられた加圧ピストンを含み、加圧ピストンの前方の加圧室には、運転者によるブレーキペダル１４の操作状態に応じた液圧が発生させられる。
【０００７】
動力式液圧源１０は、ポンプ装置２０、アキュムレータ２４等を含む。ポンプ装置２０は、ポンプ３０とポンプ３０を駆動するポンプモータ３２とを含む。ポンプ３０は作動液供給源としてのリザーバ３４の作動液を汲み上げて加圧して吐出するものであり、ポンプ３０から吐出された作動液はアキュムレータ２４に蓄えられる。ポンプモータ３２はアキュムレータ２４に蓄えられた作動液の液圧が予め定められた設定範囲内にあるように、コンピュータを主体とする制御装置３８によって制御される。設定範囲の上限圧に達した場合にポンプモータ３２の作動が停止させられ、下限圧以下に下がった場合に作動させられるのである。アキュムレータ２４に蓄えられた作動液の液圧は液圧センサ３６によって検出される。
【０００８】
マスタシリンダ１２から延び出させられた液通路４０にはブレーキシリンダ４２が接続されており、ブレーキシリンダ４２の液圧によりブレーキ４４が作動させられ、車輪４６の回転が抑制される。液通路４０には、マスタ遮断弁５０と保持弁５２とが設けられ、マスタ遮断弁５０と保持弁５２との間に動力式液圧源１０から延び出させられた液通路５４が接続される。また、ブレーキシリンダ４２とリザーバ３４との間には減圧弁５６が設けられている。これらマスタ遮断弁５０，保持弁５２，減圧弁５６等は制御装置３８の指令に基づいて制御される。
ブレーキペダル１４が踏み込まれると、マスタ遮断弁５０が遮断状態に切り換えられる。ブレーキシリンダ４２がマスタシリンダ１２から遮断された状態で、ブレーキシリンダ４２の液圧が動力式液圧源１０の液圧により制御される。ブレーキシリンダ４２にはブレーキ操作力に応じた液圧の作動液が供給され、ブレーキ４４が作動させられる。ブレーキ操作力が、操作力センサ５８によって検出され、ブレーキシリンダ４２の液圧がブレーキ液圧センサ６０によって検出される。
なお、ブレーキシリンダ４２の液圧は、ポンプモータ３２を制御することによって制御されるようにすることができる。この場合には、アキュムレータ２４は不可欠ではなくなる。また、保持弁５２，減圧弁５６の他に液圧制御弁装置をアキュムレータ２４と保持弁５２との間に設け、原則として保持弁５２の開状態、減圧弁５６の閉状態において、液圧制御弁装置の制御によりブレーキシリンダの液圧が制御されるようにすることもできる。
【０００９】
ポンプ装置２０に含まれるポンプ３０は、図１に示すように、プランジャポンプ３０とすることができる。プランジャポンプ３０においては、可動部材としてのピストン８０がシリンダのハウジング８２に摺動可能に嵌合されている。シリンダ８２は図示しないポンプ装置全体のハウジングに取り付けられる。本実施形態においては、ハウジング８２がピストン８０の摺動に適した部材とされている。
【００１０】
ハウジング８２のピストン８０の前方にはポンプ室８４が形成される。ピストン８０は、一端部においてポンプ室８４に対向し、他端部において低圧側の液室８６（以下、低圧室と称する）に対向する。低圧室８６はリザーバ３４に連通させられる。また、他端部がポンプモータ３２の回転に伴って回転する偏心カム８８に対向し、一端に付勢装置としてのスプリング９０の付勢力を受ける。偏心カム８８の外周面には軸受８８aを介してローラ８８bが相対回転可能に取り付けられており、そのローラ８８ｂがピストン８０の他端に当接する。
ピストン８０は、スプリング９０によってローラ８８ｂに押し付けられるため往復運動中ローラ８８ｂに当接した状態に保たれる。本実施形態においては、ポンプモータ３２によって駆動装置が構成され、偏心カム８８およびローラ８８ｂ等によって駆動力伝達装置が構成される。
【００１１】
ハウジング８２のポンプ室８４の前方には吐出室１００が形成される。また、ポンプ室８４と吐出室１００との間の吐出口には吐出弁１０２が設けられる。吐出弁１０２は、弁座１０４と、その弁座１０４に対して着座・離間可能に設けられた弁子１０６と、弁子１０６を弁座１０４に着座させる方向に付勢するスプリング１０８とを含む。吐出口の周りが弁座１０４とされるのである。
ポンプ室８４の液圧が吐出室１００の液圧よりスプリング１０８のセット荷重に応じた設定圧以上高くなると、弁子１０６がスプリング１０８の付勢力に抗して弁座１０４から離間させられ、吐出弁１０２が開状態に切り換えられる。ポンプ室８４の作動液が吐出室１００に向かって吐出され、吐出室１００の作動液が液通路５４に供給される。スプリング１０８はスプリングリテーナ１１０に保持されるが、スプリングリテーナ１１０には貫通穴が設けられ、吐出室１００が液通路５４に連通させられる。
ピストン８０の内部には概して軸方向に延びる吸入通路１１４が形成され、吸入通路１１４の吸入口には吸入弁１１６が設けられる。吸入弁１１６は、ピストン８０の吸入通路１１４の吸入口に設けられた弁座１１８と、その弁座１１８に対して着座・離間可能な弁子１２０とを含む。ポンプ室８４の液圧が液室８６の液圧より低くなると、弁子１２０が弁座１１８から離間させられて、作動液がポンプ室８４に吸入される。ピストン８０には、弁子保持部材１２２が設けられるため、弁子１２０の移動限度が規定される。
【００１２】
本実施形態においては、吐出弁１０２と並列に吐出側リリーフ弁１３０が設けられる。吐出側リリーフ弁１３０は、吐出弁１０２の弁座１０４が設けられた弁座部材１３２とハウジング８２とを含む。弁座部材１３２は、ハウジング８２に対して相対移動可能に設けられたものである。吐出側リリーフ弁１３０においては、弁座部材１３２が弁子とされて、ハウジング８２の弁座部材１３２との接触部が弁座１３４とされる。弁座部材１３２は、ハウジング８２に設けられた弁座１３４に着座させられる方向にスプリング１３６によって付勢される。ピストン８０が後退しつつある状態において、吐出室１００の液圧がポンプ室８４の液圧よりスプリング１３６のセット荷重に応じて決まる設定圧以上高くなると、弁座部材１３２がスプリング１３６の付勢力に抗して弁座１３４から離間させられ、吐出室１００とポンプ室８４とが連通させられる。ピストン８０が後退しつつある状態においては、ポンプ室８４の液圧はほぼ大気圧まで低下するため、吐出室１００とポンプ室８４とが連通させられることによって、吐出室１００の液圧も低下させられる。
図に示すように、スプリング１３６は弁座部材１３２とシリンダハウジング８２との間に設けられ、スプリング９０は、ピストン８０と弁座部材１３２との間に設けられる。スプリング９０の付勢力はスプリング１３６の付勢力より小さいものであり、吐出室１００の液圧が通常の大きさである場合には、スプリング１３６の付勢力に抗して弁座部材１３２が弁座１３４に対して離間させられることがないのに対して、スプリング９０はピストン８０の往復運動に伴って伸縮させられる。
【００１３】
以上のように構成されたポンプ装置２０における作動について説明する。ピストン８０はポンプモータ３２の駆動による偏心カム８８の回転に伴って往復運動させられる。
ピストン８０がシリンダハウジング８２から後方へ最も突出する位置が下死点であり、吸入端位置である。この吸入端位置に向かう吸入行程においては、ピストン８０がスプリング９０の付勢力により偏心カム８８の回転体８８ｂに押し付けられた状態で後退させられ、ポンプ室８４の液圧より吸入通路１１４の液圧の方が高くなるため、吸入弁１１６が開かれて作動液が吸入通路１１４から吸入弁１１６を経てポンプ室８４に吸入される。その後、ピストン８０が偏心カム８８によりスプリング９０の付勢力に抗して前進させられる。それによりポンプ室８４の容積が減少し、液圧が高くなる。ポンプ室８４の液圧によって弁子１２０が弁座１１８に着座させられ、吸入弁１１６が閉じられる。
ピストン８０が最も前進した位置が上死点であり、吐出端位置である。ポンプ室８４の容積が最小になり、液圧がピストン８０の一回の往復運動中において最も高くなる。ポンプ室８４と吐出室１００との液圧差がスプリング１０８の付勢力より高くなると吐出弁１０２が開かれ、ポンプ室９４の作動液が吐出室１００へ吐出される。
【００１４】
偏心カム８８の偏心量が最大の位置（偏心カム８８の回転中心軸線Ｌからの距離が最大の位置）でピストン８０が上死点に達し、以後はピストン８０にポンプモータ３２により前進方向の力が加えられることがなくなる。ピストン８０はスプリング９０の付勢力により偏心カム８８の回転体８８ｂに押し付けられた状態で、偏心カム８８の回転に伴って吸入端位置へ戻される。以下同様の作動が繰り返し行われ、リザーバ３４から吸入された作動液が加圧されてアキュムレータ２４に供給される。
【００１５】
例えば、保持弁５２の閉故障により、ポンプ３０から吐出された作動液がブレーキシリンダ４２に供給されなくなった場合、アキュムレータ圧センサ３６の故障により、アキュムレータ２４の液圧が設定圧以上になってもポンプ３０の作動を停止する指令が出力されない場合等には、吐出室１００の液圧が異常に高くなる。それに対して、ピストン８０の吸入行程においては、ポンプ室８４の容積が増加させられることによって、ポンプ室８４の液圧が低くなる。吐出室１００の液圧がポンプ室８４の液圧より設定圧以上高くなると、図２に示すように、吐出側リリーフ弁１３０が開状態となる。吐出室１００の作動液がポンプ室８４へ流出させられ、吐出室１００の液圧が低くなる。それによって、吐出側リリーフ弁１３０は閉状態に戻る。
【００１６】
また、ピストン８０の後退に伴ってポンプ室８４の容積が増加し、ポンプ室８４の液圧が低くなるが、吸入端位置にあっても、ポンプ室８４の液圧の方が液室８６の液圧より高い場合には、吸入弁１１６は閉状態のままで、ポンプ室８４に作動液が吸入されることはない。
ピストン８０が前進させられて、ポンプ室８４の液圧が吐出室１００の液圧より開弁圧以上高くなると、吐出弁１０２が開状態となり、ポンプ室８４から吐出室１００へ作動液が吐出される。次にピストン８０が後退させられると、吐出側リリーフ弁１３０が開状態となって、吐出室１００の作動液がポンプ室８４に流出させられる。以下、同様の作動が繰り返される。ピストン８０の往復運動に伴って吐出側リリーフ弁１３０、吐出弁１０２が開閉させられ、吐出室１００の液圧が過大になることを防止することができる。
【００１７】
以上のように、本実施形態においては、リリーフ弁１３０がポンプ３０のハウジング８２の内部に設けられる。ハウジング８２の外部に設ける場合には不可欠であったリリーフ通路等が不要となるためコストダウンを図ることができる。
【００１８】
なお、リリーフ弁は、図４に示す構造のものとすることができる。本実施形態においては、図５に示すように、吐出弁２０２の弁座２０４の一部が、ハウジング８２に対してポンプの軸線Ｍに直交する方向に相対移動可能な弁座部材２０６に設けられる。弁座２０４の半分がハウジング８２に形成され、残りの半分が弁座部材２０６に形成されるのである。また、スプリングリテーナ２０９の弁座部材２０６に対応する部分が切り欠かれ、その弁座部材２０６のスプリングリテーナ２０９の切欠から突出した部分とハウジング８２との間にスプリング２１０が設けられる。本実施形態においては、スプリング２１０として板ばねが使用される。この弁座部材２０６が弁子とされ、ハウジング８２の弁座部材２０６に接触する接触部２１２が弁座とされるのであり、これら弁子２０６、弁座２１２、スプリング２１０等によって吐出側リリーフ弁２１４が構成される。
【００１９】
吐出弁２０２において、弁座２０４に弁子２１６が着座させられた状態において、弁子２１６の弁座２０４に接する部分より吐出口側に対応する部分には、ポンプ室８４の液圧が作用し、その他の部分には、吐出室１００の液圧が作用する。弁子２１６には、スプリング１０８の付勢力も加えられる。弁子２１６に加えられる力は弁座２０４との接線において弁座部材２０６に作用する。
また、弁座部材２０６の内側の吐出室１００に対向する面２２０（弁子２１６との接線より外周側の部分）にも吐出室１００の液圧が作用する。それに対して、弁座部材２０６の外側の面２２２には吐出室１００の液圧が作用するとともにスプリング２１０の付勢力が作用する。
弁座部材２０６には、上述のように、力が作用するのであるが、弁座部材２０６において、軸線Ｍに直交する方向であって、外側に向かう方向の力が内側に向かう方向の力より大きくなると、弁座部材２０６がハウジング８２の弁座２１２に対して相対移動させられ、吐出側リリーフ弁２１４が開状態にされる。
【００２０】
本実施形態においては、吸入弁１１６の弁子保持部材２２６がテーパ部２２８を含む。テーパ部２２８は、ピストン８０から離れるにつれて内径が小さくなるテーパ面を有している。吸入通路１１４の液圧がポンプ室８４の液圧より高くなると弁子１２０が弁座１１８から離間させられ、作動液がポンプ室８４に供給される。この場合に弁子１２０はテーパ面と接する位置より離間することがないのであり、テーパ部２２８により、弁子１２０が弁座１１８から離間した状態での芯ずれを抑制することができる。ポンプ室８４の液圧が吸入通路１１４の液圧より高くなると、弁子１２０が弁座１１８に着座させられる。この場合に、弁子１２０を弁座１１８に確実に着座させることができる。このように、弁子保持部材２２６をテーパ部２２８を有するものとすれば、弁子１２０を弁座１１８に着座させる向きに付勢するスプリングを設けなくても、弁子１２０の芯ずれを抑制することができる。
この弁子保持部材２２６をテーパ面２２８を有するものとする技術は第１実施形態においても採用することができる。
【００２１】
また、本発明に係るポンプ装置は、液圧ブレーキ装置の減圧用リザーバの作動液を汲み上げる還流式のブレーキ装置に適用することもできる。また、ブレーキ装置に限らず、車両のサスペンション装置、パワーステアリング装置等に適用することもできる。その他、本発明は、前記〔発明が解決しようとする課題、課題解決手段および効果〕に記載の態様の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態であるポンプ装置に含まれるポンプを示す断面図である。
【図２】 上記ポンプにおいてリリーフ弁が開状態にある状態を示す断面図である。
【図３】 上記ポンプ装置が含まれるブレーキ回路を示す図である。
【図４】 本発明の別の一実施形態であるポンプ装置に含まれるポンプを示す断面図である。
【図５】 上記ポンプのＡＡ断面図である。
【符号の説明】
３０ポンプ ８０ピストン
８２ハウジング １３０、２１４吐出側リリーフ弁
１３２、２０６弁座部材 １３４、２１２弁座

Claims (4)

1. ハウジングと、
   そのハウジングに往復運動可能に嵌合されたピストンと、
   前記ハウジングの、前記ピストンの前方に形成されたポンプ室と、
   そのポンプ室の吸入口に設けられた吸入弁と、
   前記ポンプ室と吐出室とをつなぐ吐出口に設けられた吐出弁と、
   前記ポンプ室と前記吐出室との間に設けられ、前記吐出室の液圧が前記ポンプ室の液圧より設定圧以上高くなった場合に、前記吐出室から前記ポンプ室への作動液の流れを許容するリリーフ弁と
   を含み、前記ピストンの往復運動に伴って、前記ポンプ室において作動液の吸入・吐出を行うポンプ装置であって、
   前記吐出弁が、その少なくとも一部が前記ハウジングに対して相対移動可能な弁座部材に設けられた弁座と、その弁座に対して着座・離間可能に設けられた弁子とを含み、前記リリーフ弁が、前記弁座部材と前記ハウジングとを含むとともに、弁座部材がハウジングに対して相対移動させられることにより開くものであることを特徴とするポンプ装置。
2. 前記弁座部材が、前記ハウジングに対して前記ポンプの軸線に平行な方向に相対移動可能に設けられた請求項１に記載のポンプ装置。
3. 前記弁座部材が、前記ハウジングに対して前記ポンプの軸線と交差する方向に相対移動可能に設けられた請求項１に記載のポンプ装置。
4. 当該ポンプ装置が、車両の液圧ブレーキ装置に設けられるものである請求項１ないし３のいずれか１つに記載のポンプ装置。

Images