| 【発明の名称】 |
ピストンポンプ |
| 【発明者】 |
【氏名】村田 幸雄
【氏名】増子 実
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| 【要約】 |
【課題】作動開始初期には、低圧・大吐出量の特性を発揮でき、作動開始後に吐出圧が一定以上になると、高圧・小吐出量の特性を発揮することができるピストンポンプを得る。
【解決手段】ピストンの往復動によって作動液の吐出を行うピストンポンプ２１のポンプ部を、大径の第１ピストン３３の往復動により吐出を行う第１ポンプ部２３と、第１ピストン３３の後端に形成された小径の第２シリンダ５１内を往復動する小径の第２ピストン５３を有した第２ポンプ部２５との多段構成にし、吐出圧が規定以下の時には第１ピストン３３の往復動によるポンプ動作によって低圧・大吐出量の特性発揮させ、吐出圧が規定以上の時には第２ピストン５３の往復動によるポンプ動作によって高圧・小吐出量の特性を発揮させる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 大径の第１シリンダと、この第１シリンダに摺動可能に保持されて第１シリンダ内に画成した大径の第１ポンプ室を圧縮・膨張する第１ピストンと、作動機器の圧力室が接続される吐出口と前記第１ポンプ室とを連通させる吐出用通路に装備されて前記第１ピストンの吐出行程時に第１ポンプ室内の圧力が作動機器側の圧力よりも高くなると前記第１ポンプ室と前記吐出口とを連通状態にする吐出用第１チェック弁と、リザーバが接続される吸入口と前記第１ポンプ室とを連通させる吸込用通路に装備されて前記第１ピストンの吸込行程時に前記第１ポンプ室と前記吸入口とを連通状態にする吸込用第１チェック弁とを備えた第１ポンプ部と、前記第１ポンプ室とは反対側に位置する前記第１ピストンの後端部に形成された小径の第２シリンダと、この第２シリンダに摺動可能に保持されて第２シリンダ内に画成した小径の第２ポンプ室を圧縮・膨張する第２ピストンと、前記第２ポンプ室を前記吐出口に連通させる吐出用第２通路と、この吐出用第２通路に装備されて前記第２ピストンの吐出工程時に第２ポンプ室内の圧力が作動機器側の圧力よりも高くなると前記第２ポンプ室と前記吐出口とを連通状態にする吐出用第２チェック弁と、前記第２ポンプ室を前記吸入口に連通させる吸込用第２通路と、この吸込用第２通路に装備されて前記第２ピストンの吸込工程時に前記第２ポンプ室を前記吸入口とを連通状態にする吸込用第２チェック弁とを備えた第２ポンプ部と、前記第２ピストンを往復動させる電動式のポンプ駆動部とを備えたことを特徴とするピストンポンプ。
【請求項２】 大径の第１シリンダと、この第１シリンダに摺動可能に保持されて第１シリンダ内に画成した大径の第１ポンプ室を圧縮・膨張する第１ピストンと、作動機器の圧力室が接続される吐出口と前記第１ポンプ室とを連通させる吐出用通路に装備されて前記第１ピストンの吐出行程時に第１ポンプ室内の圧力が作動機器側の圧力よりも高くなると前記第１ポンプ室と前記吐出口とを連通状態にする吐出用第１チェック弁と、リザーバが接続される吸入口と前記第１ポンプ室とを連通させる吸込用通路に装備されて前記第１ピストンの吸込行程時に第１ポンプ室と前記吸入口とを連通状態にする吸込用第１チェック弁と、一端が前記第１ピストンの先端面に当接すると共に他端が前記第１ピストンの先端面に対峙する第１ポンプ室の端面に当接するように第１ポンプ室の内周に装備されて前記第１ピストンの摺動部からの流体の漏れを防止すると同時に前記第１ピストンの吐出工程時には第１ピストンに弾性変形に応じた負荷を付与する第１弾性シール材とを備えた第１ポンプ部と、前記第１ポンプ室とは反対側に位置する前記第１ピストンの後端部に形成された小径の第２シリンダと、この第２シリンダに摺動可能に保持されて第２シリンダ内に画成した小径の第２ポンプ室を圧縮・膨張する第２ピストンと、前記第２ポンプ室と第１ポンプ室とを連通させる連通路と、一端が前記第２ピストンの先端面に当接すると共に他端が前記第２ピストンの先端面に対峙する第２ポンプ室の端面に当接するように第２ポンプ室の内周に装備されて前記第２ピストンの摺動部からの流体の漏れを防止すると同時に前記第２ピストンの吐出工程時には第２ピストンに弾性変形に応じた負荷を付与する第２弾性シール材とを備えた第２ポンプ部と、前記第２ピストンを往復動させる電動式のポンプ駆動部とを備え、 前記第１弾性シール材の弾性係数を前記第２弾性シール材の弾性係数よりも小さく設定したことを特徴とするピストンポンプ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両や自動車等の油圧ブレーキ装置の油圧発生源等として用いて好適なピストンポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近の車両においては、アンチロックブレーキシステムの装備や、トラクションコントロールシステムの装備など、ブレーキ機能のインテリジェント化が活発に行われている。そして、このようなインテリジェント化に伴い、例えば、油圧式のブレーキユニットを使用するブレーキシステムでは、油圧発生源として組み込まれるポンプの電動化や小型化が必要不可欠になってきている。
【０００３】電動ポンプは、ポンプ羽根を電動モータで回転駆動して油圧を発生する回転式のものと、ハウジングに収容したピストンの往復動で流体の吐出を行うポンプ部とピストンを往復動させる駆動部とを備えるピストン式のものとに大別されるが、一般的に、ピストン式のものの方が、コンパクト化や軽量化を図り易い。ブレーキシステムに油圧発生源として組み込む電動ポンプは、小型化や軽量化が重要課題となるため、ブレーキ用の電動ポンプとしては、ピストン式のものが有利とされている。
【０００４】そして、最近では、ピストン式の電動ポンプとして、ハウジングに収容したピストンの往復動で流体の吐出を行うポンプ部と、ピストンを往復動させる駆動源として伸縮動作を電気的に制御可能な固体素子を使用したピストン駆動部とを備えた構成のものが各種提案されている。そして、この種の電動ポンプにおいて、伸縮動作を電気的に制御可能な固体素子としては、圧電セラミックスや超磁歪素子等が提案されている（特開平７−１６７３２７号公報、特開平８−３３４０８２号公報等参照）。
【０００５】圧電セラミックスの場合、その伸縮動作に高電圧が必要となり、圧電セラミックスの伸縮動作を制御するために装備する電源や制御回路が大型化し易い。これに対して、超磁歪素子の伸縮動作は、超磁歪素子の周囲に配置したコイルから超磁歪素子へ磁界を加えることによって行うもので、コイルへの通電が低電圧で済むため、圧電セラミックスと比較すると、電源や制御回路を小型化することができ、軽量・小型化の点で、超磁歪素子の方が有利であるともいえる。そこで、最近では、超磁歪素子を使用した電動ポンプの開発、その電動ポンプを使用したブレーキシステムの開発が活発になっている。
【０００６】図６は、超磁歪素子を駆動源として利用したピストンポンプの従来例を示したものである。このピストンポンプ１は、ポンプ部１１とポンプ駆動部１２とから構成されている。ポンプ部１１は、シリンダ２と、このシリンダ２に摺動可能に保持されてこのシリンダ２内に画成したポンプ室３を圧縮・膨張するピストン４と、シリンダ２に装備されて作動機器であるブレーキキャリパ５の圧力室が接続される吐出口６と、シリンダ２に装備されてリザーバ７が接続される吸込口８と、吐出口６とポンプ室３とを連通させる吐出用通路３ａに装備されてピストン４の吐出行程時にポンプ室３内の圧力が吐出口６に作用する作動機器側の圧力よりも高くなると、ポンプ室３と吐出口６とを連通状態にする吐出用チェック弁９と、吸込口８とポンプ室３とを連通させる吸込用通路３ｂに装備されてピストン４の吸込行程時にポンプ室３と吸込口８とを連通状態にする吸込用チェック弁１０と、ポンプ室３内の作動液がピストン４の摺動部から漏れることを防止するためにポンプ室３内に装備された弾性シール材１３とを備えて構成され、ピストン４の往復動により、ブレーキオイルをリザーバ７からブレーキキャリパ５へ圧送する。
【０００７】ポンプ駆動部１２は、シリンダ２に一体化されたハウジング１６に収容されて磁界が加えられると伸長する超磁歪素子１４と、電流印加により超磁歪素子１４に磁界を加えるコイル１５と、ピストン４を超磁歪素子１４に当接した状態に付勢するバネ１７とを有して構成され、コイル１５に印加する電流を制御することで、ピストン４の往復動作を制御する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば、油圧式のディスクブレーキユニットでは、非制動時には、パッドの引き摺りが生じないように、パッドをロータから離間させるパッドクリアランスを設定している。このため、制動時、ブレーキユニットへの油圧供給が開始されても、初期の油圧は、パッドクリアランス分のパッドの変位に使用され、直ぐには、制動力を発生できない。このパッドクリアランス分の変位に要する時間は、制動力の立ち上がりを遅らせ、制動距離の短縮を困難にしている。このような問題は、油圧式のドラムブレーキの場合にも、共通である。従って、ブレーキ用のポンプの場合は、図８の特性曲線Ｆｒに示すように、制動初期には制動の立ち上がりを迅速にするために低圧・大吐出量の特性を持ち、且つ、パッドクリアランス除去後は制動力の微調整が可能なように高圧・小吐出量の特性を持つことが望ましい。
【０００９】しかし、上記のピストンポンプ１の場合、ピストン４の径を小さくすると、図７の特性線Ｇ１に示すように、高圧・小吐出量の特性を示し、ピストン４の径を大きくすると、図７の特性線Ｇ２に示すように、低圧・大吐出量の特性を示す。図７のＧ１の出力特性では、図８の特性曲線Ｆ１に示すように、制動開始初期の立ち上がりが遅れ、また、図７のＧ２の出力特性では、図８の特性曲線Ｆ２に示すように、制動開始初期の立ち上がりは早くすることができるが、制動圧を十分に高めることが難しくなる。即ち、上記のピストンポンプ１では、図８の特性曲線Ｆｒに示した理想の出力特性を得ることができない。
【００１０】そこで、このような背景から、上記ピストンポンプ１に、ピストンポンプ１の出力する油圧が蓄圧可能なアキュムレータを組合せ、制動開始初期にはアキュムレータからの出力を利用することで、制動初期における供給油圧の大容量化を実現することも、本願発明者等により鋭意研究されている。しかし、アキュムレータの装備は、構成部品の増大と、構成の複雑化により、コストアップを招く可能性がある。
【００１１】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、アキュムレータ等を必要とせず、ピストン式のポンプ部の改良のみで、作動開始初期には、低圧・大吐出量の特性を発揮すると共に、作動開始後に吐出圧が一定以上になると、高圧・小吐出量の特性を発揮することができ、従って、ブレーキ装置における圧力発生源として理想的な出力特性を安価に実現することのできるピストンポンプを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するための本発明に係るピストンポンプは、大径の第１シリンダと、この第１シリンダに摺動可能に保持されて第１シリンダ内に画成した大径の第１ポンプ室を圧縮・膨張する第１ピストンと、作動機器の圧力室が接続される吐出口と前記第１ポンプ室とを連通させる吐出用通路に装備されて前記第１ピストンの吐出行程時に第１ポンプ室内の圧力が作動機器側の圧力よりも高くなると前記第１ポンプ室と前記吐出口とを連通状態にする吐出用第１チェック弁と、リザーバが接続される吸入口と前記第１ポンプ室とを連通させる吸込用通路に装備されて前記第１ピストンの吸込行程時に前記第１ポンプ室と前記吸入口とを連通状態にする吸込用第１チェック弁とを備えた第１ポンプ部と、前記第１ポンプ室とは反対側に位置する前記第１ピストンの後端部に形成された小径の第２シリンダと、この第２シリンダに摺動可能に保持されて第２シリンダ内に画成した小径の第２ポンプ室を圧縮・膨張する第２ピストンと、前記第２ポンプ室を前記吐出口に連通させる吐出用第２通路と、この吐出用第２通路に装備されて前記第２ピストンの吐出工程時に第２ポンプ室５２内の圧力が作動機器側の圧力よりも高くなると前記第２ポンプ室と前記吐出口とを連通状態にする吐出用第２チェック弁と、前記第２ポンプ室を前記吸入口に連通させる吸込用第２通路と、この吸込用第２通路に装備されて前記第２ピストンの吸込工程時に前記第２ポンプ室を前記吸入口とを連通状態にする吸込用第２チェック弁とを備えた第２ポンプ部と、前記第２ピストンを往復動させる電動式のポンプ駆動部とを備えたことを特徴とする。
【００１３】そして、上記構成によれば、吐出用第１チェック弁のチェック圧を、吐出用第２チェック弁のチェック圧よりも低く設定しておけば、ポンプ駆動部の作動によって第２ピストンの往復動が開始された際、吐出口に作用する作動機器側の圧力が吐出用第１チェック弁のチェック圧よりも低い時には、吐出用第２チェック弁のチェック圧のために、第２ポンプ室は密封状態に保たれ、ポンプ駆動部から第２ピストンに伝達された加圧力が、第２ポンプ室に封入された作動流体を介して第１ピストンに伝達され、第１ピストンのポンプ動作によって作動液の吐出が行われる。従って、吐出口に作用する作動機器側の圧力が吐出用第１チェック弁のチェック圧よりも低い時には、大径の第１ピストンの往復動によるポンプ動作によって、低圧・大吐出量の特性を発揮する。また、作動開始後、吐出口に作用する作動機器側の圧力が徐々に上昇して前記吐出用第１チェック弁のチェック圧よりも高くなると、この作動機器側の圧力によって、吐出用第１チェック弁は閉じた状態に保持される。従って、吐出口に作用する作動機器側の圧力が吐出用第１チェック弁のチェック圧よりも高くなった場合には、小径の第２ピストンの往復動によるポンプ動作によって、高圧・小吐出量の特性を発揮する。
【００１４】また、上記目的を達成するための本発明に係るピストンポンプは、大径の第１シリンダと、この第１シリンダに摺動可能に保持されて第１シリンダ内に画成した大径の第１ポンプ室を圧縮・膨張する第１ピストンと、作動機器の圧力室が接続される吐出口と前記第１ポンプ室とを連通させる吐出用通路に装備されて前記第１ピストンの吐出行程時に第１ポンプ室内の圧力が作動機器側の圧力よりも高くなると前記第１ポンプ室と前記吐出口とを連通状態にする吐出用第１チェック弁と、リザーバが接続される吸入口と前記第１ポンプ室とを連通させる吸込用通路に装備されて前記第１ピストンの吸込行程時に第１ポンプ室と前記吸入口とを連通状態にする吸込用第１チェック弁と、一端が前記第１ピストンの先端面に当接すると共に他端が前記第１ピストンの先端面に対峙する第１ポンプ室の端面に当接するように第１ポンプ室の内周に装備されて前記第１ピストンの摺動部からの流体の漏れを防止すると同時に前記第１ピストンの吐出工程時には第１ピストンに弾性変形に応じた負荷を付与する第１弾性シール材とを備えた第１ポンプ部と、前記第１ポンプ室とは反対側に位置する前記第１ピストンの後端部に形成された小径の第２シリンダと、この第２シリンダに摺動可能に保持されて第２シリンダ内に画成した小径の第２ポンプ室を圧縮・膨張する第２ピストンと、前記第２ポンプ室と第１ポンプ室とを連通させる連通路と、一端が前記第２ピストンの先端面に当接すると共に他端が前記第２ピストンの先端面に対峙する第２ポンプ室の端面に当接するように第２ポンプ室の内周に装備されて前記第２ピストンの摺動部からの流体の漏れを防止すると同時に前記第２ピストンの吐出工程時には第２ピストンに弾性変形に応じた負荷を付与する第２弾性シール材とを備えた第２ポンプ部と、前記第２ピストンを往復動させる電動式のポンプ駆動部とを備え、前記第１弾性シール材の弾性係数を前記第２弾性シール材の弾性係数よりも小さく設定したことを特徴とする。
【００１５】そして、上記構成によれば、ポンプ駆動部の作動によって第２ピストンの往復動が開始された際、ポンプ駆動部から第２ピストンに伝達された加圧力は、第２ポンプ室に装備された第２弾性シール材を介して第１ピストンに伝達されることになる。このような第２ピストンの加圧動作時、吐出口に作用する作動機器側の圧力が低い時には、第２弾性シール材は殆ど弾性変形せずに第１ピストンに加圧力を伝達し、第１ピストンが第１弾性シール材を圧縮しつつ、その際の第１ポンプ室の圧縮率に応じた吐出を行うため、大径の第１ピストンの往復動によるポンプ動作によって、低圧・大吐出量の特性を発揮する。また、作動開始後、吐出口に作用する作動機器側の圧力が徐々に上昇して、第２弾性シール材が弾性変形するようになると、第１弾性シール材は最大限に圧縮変形した状態に保持されて、第１ピストンは殆ど変位をしなくなり、第２ピストンが第２弾性シール材の圧縮変形・復元を伴う往復動をして、小径の第２ピストンのポンプ動作によって高圧・小吐出量の特性を発揮する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るピストンポンプの好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１乃至図３は本発明に係るピストンポンプの第１の実施の形態を示したもので、図１は第１の実施の形態のピストンポンプの縦断面図、図２は図１に示したピストンポンプの油量−油圧特性図、図３は図１に示したピストンポンプの時間−油圧特性図である。
【００１７】この第１の実施の形態のピストンポンプ２１は、自動車や鉄道車両等に装備する油圧ブレーキ装置の油圧発生源として使用されるもので、ピストンの往復動によって作動液を吐出する第１及び第２の２つのポンプ部２３，２５と、これらのポンプ部のピストンを往復動作させるポンプ駆動部２７とから構成されている。
【００１８】第１ポンプ部２３は、大径の第１シリンダ３１と、この第１シリンダ３１に摺動可能に保持されて第１シリンダ３１内に画成した大径の第１ポンプ室３２を圧縮・膨張する第１ピストン３３と、第１シリンダ３１に装備されて作動機器であるブレーキキャリパ４１の圧力室が接続される吐出口３４と、第１シリンダ３１に装備されてリザーバ４３が接続される吸入口３５と、吐出口３４と第１ポンプ室３２とを連通させる吐出用通路３６に装備され第１ピストン３３の吐出行程時に第１ポンプ室３２内の圧力が吐出口３４に作用する作動機器側の圧力よりも高くなると第１ポンプ室３２と吐出口３４とを連通状態にする吐出用第１チェック弁４５と、吸入口３５と第１ポンプ室３２とを連通させる吸込用通路３７に装備され第１ピストン３３の吸込行程時に第１ポンプ室３２と吸入口３５とを連通状態にする吸込用第１チェック弁４７とを備えている。
【００１９】第１ポンプ室３２内には、ポンプ室３２内の作動液が第１ピストン３３の摺動部から漏れることを防止するために、弾性シール材３８が装備されている。この弾性シール材３８は、略円筒状で、一端を第１ピストン３３の先端面に当接すると共に、他端を第１ピストン３３の先端面に対峙する第１シリンダ３１の端面に当接した状態でポンプ室３２の内周に嵌合状態に装備され、第１ピストン３３の吐出工程時には、第１ピストン３３による加圧で、内径方向に膨出して、第１ポンプ室３２の容積を低減させ、吐出効率を向上させる。
【００２０】第２ポンプ部２５は、第１ポンプ室３２とは反対側に位置する第１ピストン３３の後端部に形成された小径の第２シリンダ５１と、この第２シリンダ５１に摺動可能に保持されて第２シリンダ５１内に画成した小径の第２ポンプ室５２を圧縮・膨張する第２ピストン５３と、第２シリンダ５１及び第１シリンダ３１を貫通して第２ポンプ室５２を第１ポンプ部２３の吐出口３４に連通させる吐出用第２通路５６と、この吐出用第２通路５６に装備され第２ピストン５３の吐出工程時に第２ポンプ室５２内の圧力が吐出口３４に作用する作動機器側の圧力よりも高くなると第２ポンプ室５２と吐出口３４とを連通状態にする吐出用第２チェック弁６５と、第２シリンダ５１及び第１シリンダ３１を貫通して第２ポンプ室５２を第１ポンプ部２３の吸入口３５に連通させる吸込用第２通路５７と、この吸込用第２通路５７に装備され第２ピストン５３の吸込工程時に第２ポンプ室５２を吸入口３５に連通させる吸込用第２チェック弁６７とを備えている。
【００２１】第２ポンプ室５２内には、ポンプ室５２内の作動液が第２ピストン５３の摺動部から漏れることを防止するために、弾性シール材５８が装備されている。この弾性シール材５８は、略円筒状で、一端を第２ピストン５３の先端面に当接すると共に、他端を第２ピストン５３の先端面に対峙する第２シリンダ５１の端面に当接した状態でポンプ室５２の内周に嵌合状態に装備され、第２ピストン５３の吐出工程時には、第２ピストン５３による加圧で、内径方向に膨出して、第２ポンプ室５２の容積を低減させ、吐出効率を向上させる。また、吐出用第２通路５６、吸込用第２通路５７が貫通する第１ピストン３３の外周面には、これらの通路を通る作動液が第１ピストン３３の摺動面から漏れることを防止するためのシールリング５９が装備されている。
【００２２】本実施の形態の場合、ポンプ駆動部２７は、第１シリンダ３１に一体化されたハウジング７１に収容されて、磁界が加えられるとピストン３３，５３の往復動方向に沿って伸長する超磁歪素子７３と、電流印加により超磁歪素子７３に磁界を加えるコイル７５と、第２ピストン５３を超磁歪素子７３に当接した状態に付勢するバネ７７とを有した構成で、コイル７５に印加する電流を制御することで、第２ポンプ部２５の第２ピストン５３の往復動作を制御する。バネ７７は、超磁歪素子７３に圧縮荷重をかけて該超磁歪素子７３の伸長動作を効率化する予負荷ばねを兼ねている。
【００２３】以上のピストンポンプ２１では、既述したように、吐出用第１チェック弁４５のチェック圧Ｐ45を、吐出用第２チェック弁６５のチェック圧Ｐ65よりも低く設定しておけば、ポンプ駆動部２７の作動によって第２ピストン５３の往復動が開始された際、吐出口３４に作用する作動機器側の圧力が吐出用第１チェック弁４５のチェック圧Ｐ45よりも低い時には、吐出用第２チェック弁６５のチェック圧Ｐ65のために、第２ポンプ室５２は密封状態に保たれ、ポンプ駆動部２７から第２ピストン５３に伝達された加圧力が、第２ポンプ室５２に封入された作動流体を介して第１ピストン３３に伝達され、第１ピストン３３のポンプ動作によって作動液の吐出が行われる。従って、吐出口３４に作用する作動機器側の圧力が吐出用第１チェック弁４５のチェック圧Ｐ45よりも低い時には、大径の第１ピストン３３の往復動によるポンプ動作によって、低圧・大吐出量の特性を発揮する。また、作動開始後、吐出口３４に作用する作動機器側の圧力が徐々に上昇して吐出用第１チェック弁４５のチェック圧Ｐ45よりも高くなると、この作動機器側の圧力によって、吐出用第１チェック弁４５は閉じた状態に保持される。従って、吐出口３４に作用する作動機器側の圧力が吐出用第１チェック弁４５のチェック圧Ｐ45よりも高くなった場合には、小径の第２ピストン５３の往復動によるポンプ動作によって、高圧・小吐出量の特性を発揮する。
【００２４】従って、アキュムレータ等を必要とせずに、図２に特性線Ｇ０，図３に特性曲線Ｆ０で示すように、作動開始初期には、低圧・大吐出量の特性を発揮すると共に、作動開始後に吐出圧が一定以上になると、高圧・小吐出量の特性を発揮することができ、ブレーキ装置における圧力発生源として利用した場合に、制動初期には大吐出量によってパッドクリアランス分の変位に要する時間を短縮して制動力の立ち上がりを迅速にし、パッドクリアランス除去後は制動力の微調整が可能なように高圧・小吐出量の特性を持つ理想的な出力特性を安価に実現することができる。
【００２５】具体的には、以上のピストンポンプ２１において、弾性シール材５８によってシールされた第２ポンプ室５２の断面積Ｓ１，弾性シール材３８によってシールされた第１ポンプ室３２の断面積Ｓ２，吸込用第１チェック弁４７のチェック圧Ｐ47，吸込用第２チェック弁６７のチェック圧Ｐ67，吐出用第１チェック弁４５のチェック圧Ｐ45，吐出用第２チェック弁６５のチェック圧Ｐ65を、次のように設定する。
Ｓ１＝１０ｃｍ2 ，Ｓ２＝２０ｃｍ2 ……（１）
Ｐ47＝Ｐ67＝０．０１ＭＰａ ……（２）
Ｐ45＝１ＭＰａ ……（３）
Ｐ65＝２ＭＰａ ……（４）
そして、上記ポンプ駆動部２７が第２ピストン５３に伝達する推力Ｆを１０ｋＮとした時、第２ポンプ室５２からブレーキキャリパ４１への供給油圧Ｐ２は、Ｐ２＝（Ｆ／Ｓ１）＋Ｐ65＝１２ＭＰａとなる。また、第１ポンプ室３２からブレーキキャリパ４１への供給油圧Ｐ１は、同様の計算から、Ｐ１＝６ＭＰａとなる。即ち、上記の例では、キャリパ油圧が６ＭＰａまでは、主に第１ポンプ部２３がポンプ動作を行って低圧・大吐出量を実現し、それ以上のキャリパ油圧の時は、第２ポンプ部２５がポンプ動作を行って、高圧・低吐出量を実現する。
【００２６】なお、図２における特性線Ｇ１，Ｇ２及び、図３における特性曲線Ｆ１，Ｆ２は、先に図７及び図８で示した単一のピストンによる従来のピストンポンプによる特性である。
【００２７】図４は、本発明に係るピストンポンプの第２の実施の形態の縦断面図である。この第２の実施の形態のピストンポンプ８１は、第１の実施の形態のピストンポンプと同様に、自動車や鉄道車両等に装備する油圧ブレーキ装置の油圧発生源として使用されるもので、ピストンの往復動によって作動液を吐出する第１及び第２の２つのポンプ部８３，８５と、これらのポンプ部８３，８５のピストンを往復動作させるポンプ駆動部２７とから構成されている。
【００２８】第１ポンプ部８３は、大径の第１シリンダ９１と、この第１シリンダ９１に摺動可能に保持されて第１シリンダ９１内に画成した大径の第１ポンプ室９２を圧縮・膨張する第１ピストン９３と、第１シリンダ９１に装備され作動機器の圧力室が接続される吐出口９４と、第１シリンダ９１に装備されリザーバ４３が接続される吸入口９５と、吐出口９４と第１ポンプ室９２とを連通させる吐出用通路９６に装備され第１ピストン９３の吐出行程時に第１ポンプ室９２内の圧力が吐出口９４に作用する作動機器側の圧力よりも高くなると第１ポンプ室９２と吐出口９４とを連通状態にする吐出用第１チェック弁１０５と、吸入口９５と第１ポンプ室９２とを連通させる吸込用通路９７に装備され第１ピストン９３の吸込行程時に第１ポンプ室９２と吸入口９５とを連通状態にする吸込用第１チェック弁１０７と、一端が第１ピストン９３の先端面に当接すると共に他端が第１ピストン９３の先端面に対峙する第１ポンプ室９２の端面に当接するように第１ポンプ室９２の内周に装備され第１ピストン９３の摺動部からの流体の漏れを防止すると共に第１ピストン９３の吐出工程時には第１ピストン９３に弾性変形に応じた負荷を付与する第１弾性シール材１０９とを備えている。
【００２９】第２ポンプ部８５は、第１ポンプ室９２とは反対側に位置する第１ピストン９３の後端部に形成された小径の第２シリンダ１１１と、この第２シリンダ１１１に摺動可能に保持されて第２シリンダ１１１内に画成した小径の第２ポンプ室１１２を圧縮・膨張する第２ピストン１１３と、第１ピストン９３を貫通して第２ポンプ室１１２と第１ポンプ室９２とを連通させる連通路１１５と、一端が第２ピストン１１３の先端面に当接すると共に他端が第２ピストン１１３の先端面に対峙する第２ポンプ室１１２の端面に当接するように第２ポンプ室１１２の内周に装備され第２ピストン１１３の摺動部からの流体の漏れを防止すると共に第２ピストン１１３の吐出工程時には第２ピストン１１３に弾性変形に応じた負荷を付与する第２弾性シール材１１９とを備えている。
【００３０】第１弾性シール材１０９及び第２弾性シール材１１９は、何れも、シリンダの内周面に嵌合する略円筒状で、シールの倒れを防止するバックアップリング１２１が嵌合装着されている。これらの各弾性シール材１０９，１１９は、それぞれのピストンによる加圧で、内径方向に膨出して、各ポンプ室の容積を低減させ、吐出効率を向上させる。本実施の形態の場合、第１弾性シール材１０９の弾性係数を、第２弾性シール材１１９の弾性係数よりも小さく設定している。
【００３１】第２ピストン１１３を往復動させる電動式のポンプ駆動部２７は、第１の実施の形態のものと同一の構成で、共通の構成に同番号を付して、説明を省略する。
【００３２】そして、上記構成によれば、ポンプ駆動部２７の作動によって第２ピストン１１３の往復動が開始された際、ポンプ駆動部２７から第２ピストン１１３に伝達された加圧力は、第２ポンプ室１１２に装備された第２弾性シール材１１９を介して第１ピストン９３に伝達されることになる。このような第２ピストン１１３の加圧動作時、吐出口９４に作用する作動機器側の圧力が低い時には、第２弾性シール材１１９は殆ど弾性変形せずに第１ピストン９３に加圧力を伝達し、第１ピストン９３が第１弾性シール材１０９を圧縮しつつ、その際の第１ポンプ室９２の圧縮率に応じた吐出を行うため、大径の第１ピストン９３の往復動によるポンプ動作によって、低圧・大吐出量の特性を発揮する。また、作動開始後、吐出口９４に作用する作動機器側の圧力が徐々に上昇して、第２弾性シール材１１９が弾性変形するようになると、第１弾性シール材１０９は最大限に圧縮変形した状態に保持されて、第１ピストン９３は殆ど変位をしなくなり、第２ピストン１１３が第２弾性シール材１１９の圧縮変形・復元を伴う往復動をして、小径の第２ピストン１１３のポンプ動作によって高圧・小吐出量の特性を発揮する。
【００３３】従って、アキュムレータ等を必要とせずに、作動開始初期には、低圧・大吐出量の特性を発揮すると共に、作動開始後に吐出圧が一定以上になると、高圧・小吐出量の特性を発揮することができ、ブレーキ装置における圧力発生源として利用した場合に、制動初期には大吐出量によってパッドクリアランス分の変位に要する時間を短縮して制動力の立ち上がりを迅速にし、パッドクリアランス除去後は制動力の微調整が可能なように高圧・小吐出量の特性を持つ理想的な出力特性を安価に実現することができる。
【００３４】図５は、本発明に係るピストンポンプの第３の実施の形態の縦断面図である。この第３の実施の形態のピストンポンプ１３１は、第２の実施の形態に示したピストンポンプ８１の一部を改良したもので、基本的な構成は共通である。共通する構成には、同番号を付して、説明を簡略化する。この第３の実施の形態のピストンポンプ１３１の改良点は、吐出口９４に至る吐出用通路９６と、吸入口９５に至る吸込用通路９７とが合流して単一の通路となって第１ポンプ室９２に接続された点と、第１弾性シール材１０９の装備位置が第２弾性シール材１１９の装備位置の外周側に位置をずらして、第１ポンプ室９２と第２ポンプ室１１２とが軸線方向に略重なる配置とすることで、軸線方向の寸法の短縮を図った点である。
【００３５】以上の相違点以外の構成は、第２の実施の形態と同様である。なお、本発明において、吐出用通路や吸込用通路に装備するチェック弁のチェック圧、各ポンプ室に装備する弾性シール材の弾性係数や、大小のポンプ室の横断面積比等は、上記実施の形態の例示に限定するものではなく、車両のブレーキ性能等に応じて、適宜に設計変更可能であることは言うまでもない。
【００３６】
【発明の効果】本発明のピストンポンプによれば、吐出用第１チェック弁のチェック圧を、吐出用第２チェック弁のチェック圧よりも低く設定しておけば、ポンプ駆動部の作動によって第２ピストンの往復動が開始された際、吐出口に作用する作動機器側の圧力が吐出用第１チェック弁のチェック圧よりも低い時には、吐出用第２チェック弁のチェック圧のために、第２ポンプ室は密封状態に保たれ、ポンプ駆動部から第２ピストンに伝達された加圧力が、第２ポンプ室に封入された作動流体を介して第１ピストンに伝達され、第１ピストンのポンプ動作によって作動液の吐出が行われる。従って、吐出口に作用する作動機器側の圧力が吐出用第１チェック弁のチェック圧よりも低い時には、大径の第１ピストンの往復動によるポンプ動作によって、低圧・大吐出量の特性を発揮する。また、作動開始後、吐出口に作用する作動機器側の圧力が徐々に上昇して吐出用第１チェック弁のチェック圧よりも高くなると、この作動機器側の圧力によって、吐出用第１チェック弁は閉じた状態に保持される。従って、吐出口に作用する作動機器側の圧力が吐出用第１チェック弁のチェック圧よりも高くなった場合には、小径の第２ピストンの往復動によるポンプ動作によって、高圧・小吐出量の特性を発揮する。従って、アキュムレータ等を必要とせずに、作動開始初期には、低圧・大吐出量の特性を発揮すると共に、作動開始後に吐出圧が一定以上になると、高圧・小吐出量の特性を発揮することができ、ブレーキ装置における圧力発生源として利用した場合に、制動初期には大吐出量によってパッドクリアランス分の変位に要する時間を短縮して制動力の立ち上がりを迅速にし、パッドクリアランス除去後は制動力の微調整が可能なように高圧・小吐出量の特性を持つ理想的な出力特性を安価に実現することができる。
【００３７】また、請求項２に記載の構成にすると、ポンプ駆動部の作動によって第２ピストンの往復動が開始された際、ポンプ駆動部から第２ピストンに伝達された加圧力は、第２ポンプ室に装備された第２弾性シール材を介して第１ピストンに伝達されることになる。このような第２ピストンの加圧動作時、吐出口に作用する作動機器側の圧力が低い時には、第２弾性シール材は殆ど弾性変形せずに第１ピストンに加圧力を伝達し、第１ピストンが第１弾性シール材を圧縮しつつ、その際の第１ポンプ室の圧縮率に応じた吐出を行うため、大径の第１ピストンの往復動によるポンプ動作によって、低圧・大吐出量の特性を発揮する。また、作動開始後、吐出口に作用する作動機器側の圧力が徐々に上昇して、第２弾性シール材が弾性変形するようになると、第１弾性シール材は最大限に圧縮変形した状態に保持されて、第１ピストンは殆ど変位をしなくなり、第２ピストンが第２弾性シール材の圧縮変形・復元を伴う往復動をして、小径の第２ピストンのポンプ動作によって高圧・小吐出量の特性を発揮する。従って、アキュムレータ等を必要とせずに、作動開始初期には、低圧・大吐出量の特性を発揮すると共に、作動開始後に吐出圧が一定以上になると、高圧・小吐出量の特性を発揮することができ、ブレーキ装置における圧力発生源として利用した場合に、制動初期には大吐出量によってパッドクリアランス分の変位に要する時間を短縮して制動力の立ち上がりを迅速にし、パッドクリアランス除去後は制動力の微調整が可能なように高圧・小吐出量の特性を持つ理想的な出力特性を安価に実現することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１４５５４１
【氏名又は名称】株式会社曙ブレーキ中央技術研究所
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| 【出願日】 |
平成１２年３月１３日（２０００．３．１３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０５６４７
【弁理士】
【氏名又は名称】小栗 昌平 （外４名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２５４６７１（Ｐ２００１−２５４６７１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月２１日（２００１．９．２１） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−６８８０７（Ｐ２０００−６８８０７） |
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