JP2006168430A - マスタシリンダ - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトで車両への搭載性に優れ、また、自動ブレーキ制御時のブレーキ液の吸い込み性がよく、さらに、作動時に運転者に与える無効ストローク感が小さく、なおかつ、ブースタと組み合わせても滑らかに作動するマスタシリンダを提供することを課題としている。
【解決手段】シリンダボディ１に設けた内周溝１５にカップを収納し、そのカップの内周をピストンが摺動して圧力室のブレーキ液を加圧するマスタシリンダにおいて、復帰終点にあるプライマリピストン２のプライマリカップ１１と対応した位置の外周に環状溝２１を設け、かつ、その環状溝２１の設置部においてプライマリピストン２にリザーバ１０と第１圧力室３を連通させる連通孔（ピストンポート８）を設け、さらに、プライマリカップ１１の後端内周に、環状溝２１の後端２２ａとの間にピストンポート８に通じた流路を形成してピストン前進時にその流路を絞るテーパ面１１ｅを設けた。セカンダリピストン５の側も同様の構成とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両用液圧式ブレーキ装置に採用するプランジャ型マスタシリンダ、特に、自動ブレーキ制御でのブレーキ液のインライン吸い込みが良好になされ、また、ブースタと組み合わせて増幅された力を入力する場合にも振動などが抑制されて滑らかに作動するマスタシリンダに関する。

なお、プランジャ型マスタシリンダとは、ピストンがシリンダボディに保持されたカップの内周で摺動して圧力室のブレーキ液を加圧するタイプのものを言い、カップ内径摺動型マスタシリンダとも称される。

近年の車両用液圧ブレーキ装置は、機能が進化し、運転者がブレーキ操作を行っていないときに電子制御装置の判断でトラクションコントロール（ＴＲＣ）や姿勢制御（いわゆるＥＳＣ）などの自動ブレーキ制御を行うものが増えてきた。

この自動ブレーキ機能をもつ車両用液圧ブレーキ装置の中に、自動ブレーキ時に要求されるブレーキ液をマスタシリンダの圧力室を経由してリザーバから汲み上げるインライン吸い込み方式のものがある。また、この方式の車両用液圧ブレーキ装置に採用されるプランジャ型マスタシリンダの従来技術として、例えば下記特許文献１、２に開示されるものがある。

プランジャ型マスタシリンダは、インライン吸い込みのために、非作動時に、ピストンに設けたポート（以下、ピストンポートと言う）を介して圧力室とリザーバを連通させるようにしており、作動時にプライマリカップがピストンポートを閉じるまでの間のピストンストロークにいくらかの遊びがある。その遊びをここではポートアイドルと言う。そのポートアイドルが大きいと、ブレーキペダルの踏み込み初期に圧力室内のブレーキ液がピストンポートを通って抵抗なくリザーバに流れて運転者に無効ストローク感を与える。

その不具合を解消するために、特許文献１は、絞り通路を有する弁機構をマスタシリンダの圧力室とリザーバとの間の液通路に設け、前記圧力室の液圧がリザーバ内圧力よりも低圧になったときには弁機構を開弁させてリザーバから圧力室へのブレーキ液の流れを許容し、前記圧力室からリザーバにブレーキ液が逆流するときには絞り通路によって液の流れを絞るようにしたマスタシリンダを提案している。

また、特許文献２は、リザーバから圧力室へのブレーキ液の吸い込み性を良くするために、ピストンの外周にテーパ溝を設け、カップの内周の後端と前記テーパ溝の後端のピストン外径部とでシールを行って圧力室とリザーバを遮断するマスタシリンダを提案している。

しかしながら、上記特許文献１の構造は、リザーバの接合部に弁機構を設置するので、マスタシリンダが大型化し、車両に対する搭載性に劣る。

また、特許文献２の構造は、カップがピストンポートを閉じるまでのピストンストローク（ポートアイドル）が大きくてブレーキの操作フィーリングが良くない。また、ポートアイドルが大きいため、ブースタを組み合わせたマスタシリンダにおいて作動初期に発生する振動の抑制効果が小さい。
特開２０００−１４２３６５号公報 特開２０００−１０８８７８号公報

この発明は、上記の不具合をなくしたマスタシリンダ、すなわち、コンパクトで車両への搭載性に優れ、また、自動ブレーキ制御時のブレーキ液の吸い込み性がよく、さらに、作動時に運転者に与える無効ストローク感が小さく、なおかつ、ブースタと組み合わせても滑らかに作動するマスタシリンダを提供することを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、シリンダボディに設けた内周溝にカップを収納し、そのカップの内周をピストンが摺動して圧力室のブレーキ液を加圧するマスタシリンダにおいて、復帰終点にあるピストンのプライマリカップと対応した位置の外周に、プライマリカップの内周部が入り込む環状溝を設け、かつ、その環状溝の設置部において前記ピストンにリザーバと前記圧力室を連通させる連通孔を設け、さらに、前記プライマリカップの後端内周に、前記環状溝の後端との間に前記連通孔に通じた流路を形成してピストン前進時にその流路を絞るテーパ面を設けた。

このマスタシリンダは、前記環状溝の後端側をピストン外径につながるテーパ面で形成し、プライマリカップの後端内周のテーパ面の勾配を前記環状溝の後端のテーパ面の勾配よりも大きくした構造や、前記連通孔の後端位置を、前記環状溝の側と同じ位置、または、環状溝の後端よりも後方に配置した構造が好ましい形態として考えられる。

前記連通孔がピストンに円周方向に間隔をあけて複数個設けられており、その複数個の連通孔のうち大部分の連通孔は後端位置を前記環状溝の後端位置と近接して設けられ、残りの少数個の連通孔は、後端位置を前記環状溝の後端位置よりも後方に配置して設けられた構造にしてもよい。

この発明のマスタシリンダは、ピストンの外周に設けた環状溝の後端とプライマリカップの後端内周に設けたテーパ面との間にピストンポートに通じる流路を形成し、ピストン前進時にその流路を絞るようにしたので、絞り通路を有する弁機構を設けずにピストンストロークが小さな段階で圧力室からリザーバに逆流するブレーキ液の流れを絞ることができ、大型化を招かない簡素な構造でブレーキペダルの踏み込み初期の無効ストローク感を減少させることが可能になる。

また、作動初期に圧力室からリザーバに流れるブレーキ液を絞ることができるので、ブースタと組み合わせたときに作動初期に起こりやすい振動現象も抑制され、ブレーキの操作フィーリングがよくなる。

さらに、ピストンに設けた連通孔の後端がプライマリカップの内周後端に達した位置でピストンポートが閉じられるので、ポート閉鎖点が安定し、ポート閉鎖点の変動に起因した操作フィーリングの悪化も起こらない。

前記環状溝の後端側をテーパ面で形成し、プライマリカップの後端内周のテーパ面の勾配を前記環状溝の後端のテーパ面の勾配よりも大きくしたものは、より優れた絞り効果が発揮される。その理由は後述する。

また、ピストンに設ける連通孔の後端位置を前記環状溝の後端よりも後方に配置したものは、プライマリカップが変形してもその影響を受けにくく、ポート閉鎖点が正確に定まる。

このほか、ピストンに円周方向に間隔をあけて設ける複数個の連通孔のうち大部分の連通孔の後端位置は前記環状溝の後端位置と一致させ、残りの少数個の連通孔の後端位置のみを前記環状溝の後端位置よりも後方に配置すると、連通孔の絞り効果をより高めることができる。

以下、この発明の実施の形態を図１乃至図４に基づいて説明する。図１の１はシリンダボディ、２はシリンダボディ１に摺動案内されるプライマリピストン、３は内部のブレーキ液をプライマリピストン２で加圧してブレーキ液圧を発生させる第１圧力室、４はプライマリピストン２の復帰スプリング、５はプライマリピストン２の前方に配置したセカンダリピストン（これもシリンダボディ１に摺動案内される）、６は内部のブレーキ液をセカンダリピストン５で加圧してブレーキ液圧を発生させる第２圧力室、７はセカンダリピストン５の復帰スプリング、８はプライマリピストン２に設けたピストンポート、９はセカンダリピストン５に設けたピストンポート、１０はリザーバである。

ピストンポート８、９は、この発明で言う連通孔であり、非作動時にはこれらのポートが開いて第１圧力室３と第２圧力室６をそれぞれリザーバ１０に連通させる。このピストンポート８、９は、円周方向に定ピッチで複数個設けられる。

シリンダボディ１の内部には、プライマリピストン２の外周をシールするプライマリカ
ップ１１、プライマリピストン２の外周においてシリンダと大気間を遮断するセカンダリ
カップ１２、セカンダリピストン５の外周をシールするプライマリカップ１３、及びセカ
ンダリピストン５の外周において第１圧力室３とリザーバ１０との間を遮断するプレッシ
ャカップ１４を配置している。

プライマリカップ１１、１３、セカンダリカップ１２、プレッシャカップ１４は、いず
れも、シリンダボディ１に内周溝１５を設けてその内周溝１５の中に組み込んでいる。プライマリカップ１１、１３は同一構造であるので、片方のプライマリカップ１１のみについて説明を行う。

図２に示すように、プライマリカップ１１は、基本形状部が、内周部１１ａ、環状壁部１１ｂ、外周部１１ｃからなる。このプライマリカップ１１の内周側には、複数の突起１１ｆが内周部１１ａと環状壁部１１ｂに連なる状態にして設けてあり、その突起１１ｆの前端が内周溝１５の前側の壁面に当接する。このプライマリカップ１１には、さらに、後端内周にテーパ面１１ｅを設けている。

また、図１に示すように、各プライマリカップ１１の背後（図中右側）に、シリンダボディ１と一体の環状壁１６を形成してこの壁でプライマリカップ１１の背面を支えるようにしている。プライマリカップ１３も同様に、環状壁１７を背後に設けてその環状壁１７で背面を支えるようにしている。

環状壁１６は、図２に示すように、後面１６ａをテーパ面にしている。また、環状壁１６は、その内径をプライマリピストン２の外径よりも大きくし、プライマリピストン２との間にブレーキ液の通路になる環状隙間１８を設けている。その環状隙間１８は、環状壁１６の背後に形成した環状通路１９につながっている。環状壁１７も同様の構造にしており、セカンダリピストン５との間に形成される環状隙間１８が環状壁１７の背後に形成した環状通路２０につながっている。

また、プライマリピストン２及びセカンダリピストン５の外周には、これらのピストンが非作動位置にあるときにプライマリカップ１１、１３に対応する環状溝２１を設けている。この環状溝２１は、ピストンの外径面に繋がるテーパ面２２で後端側を形成しており、この環状溝２１を設置した部分にピストンポート８、９を設けている。ピストンポート８の後端は、図２ではテーパ面２２の後端２２ａと一致する位置にある。ピストンポート９の後端も同様の配置にしている。

プライマリカップ１１の後端内周のテーパ面１１ｅの勾配θ_２は、環状溝２１の後端のテーパ面２２の勾配θ_１よりも大きくするのが好ましい。この場合のθ_２とθ_１の角度差は、使用時のプライマリカップ１１の変形量を考慮して変形後のテーパ面１１ｅがテーパ面２２に近似するように設定するとよい。プライマリカップ１３も同様である。

図３に示すように、ひとつのピストンに複数個設けられるピストンポート８（ピストンポート９の側の説明は省く）のうち大部分のピストンポート８の後端をテーパ面２２の後端２２ａと一致する位置に配置し、残りの一部のピストンポート８の後端をテーパ面２２の後端２２ａよりも後方に配置する構造にしてもよい。ピストンポート８は、一般に１０〜１４個程度設けられる。そのうちの何個かの設置位置を図３に示すように後方にずらして目的の構造にしてもよいし、図４に示すように、全ピストンポート８の位置を揃え、そのうちの何個かに溝２３を付属させて目的の構造にすることもできる。溝２３は有底溝が好ましい。

図４の溝２３は、ピストンポート８の位置から後方に延びだしており、連通孔の実質的な後端位置をピストンの外径面上に後退させ、第１圧力室３とリザーバ１０が連通しているべきときにその連通が遮断されるのを防止する働きをする。なお、溝２３は、エンドミルによる加工や放電加工などで形成することができる。底のある深さの浅い溝でよいので、その加工は容易である。

このように構成したこの発明のマスタシリンダは、プライマリピストン２の側とセカンダリピストン５の側の作動状況がほぼ同じになる。従って、以下の説明はプライマリピストン２の側のみについて行う。

プライマリピストン２が原位置に復帰している非作動状態では、そのときの自動ブレーキ制御で要求されるブレーキ液が、リザーバ１０からシリンダボディ１に設けた連通路２４、２５、環状通路１９、環状壁１６の内側の環状隙間１８を通り、さらに、ピストンポート８を通って第１圧力室３に供給される。

また、ブレーキペダルが踏み込まれると、プライマリピストン２が、プライマリカップ１１の後部内周のテーパ面１１ｅと環状溝２１の後部のテーパ面２２との間に形成された流路を絞りながら前進し、テーパ面２２の内端がプライマリカップ１１の内周後端１１ｄの位置に到達したときにピストンポート８がほぼ閉じられる。この段階では、第１圧力室３は、まだリザーバ１０から完全に遮断されていない。この後、プライマリピストン２がさらに前進し、プライマリカップ１１の内周後端１１ｄがテーパ面２２上を滑ってピストンの外径面に乗り上げ、最終的にピストン外周のテーパ面２２の後端２２ａがプライマリカップ１１の内周後端１１ｄの位置に至ったところでピストンポート８のシールが成立して第１圧力室３とリザーバ１０の連通が遮断される。すなわち、通常のポートアイドルＢに対してピストンがストロークＡ移動した位置で第１圧力室３からリザーバ１０へのブレーキ液の逆流が規制され、これにより、運転者に与える無効ストローク感が軽減され、良好な作動フィーリングが得られる。

実際の作動では、初期にブレーキペダルをやや早く踏み込むと、第１圧力室３に発生した液圧を受けてプライマリカップ１１の後部が変形し、その変形によってプライマリカップのテーパ面１１ｅの傾斜が緩やかになる。これによりテーパ面１１ｅがピストンに設けられた環状溝２１の後端のテーパ面２２に近似し、ピストンポート８の絞りがより効果的に行われる。また、ブースタと組み合わせた場合の振動現象は、急速作動時に特に発生しやすいが、急速作動時にはプライマリカップ１１が上述したように変形してピストンポート８を絞る効果が一層大きくなるため、振動の抑制効果もより良い形で発揮される。

次に、プライマリピストン２が前進した位置から急速に戻される急戻し行程では、第１圧力室３が負圧になるため、プライマリカップ１１の外周側が前面と背面に受ける圧力の差で変形し、リザーバ１０からのブレーキ液がプライマリカップ１１の外側を通り、さらに、シリンダボディ１に設けた通路２７を通って第１圧力室３に吸い込まれる。

また、マスタシリンダが作動しているときにＴＲＣやＥＳＣなどの自動ブレーキ制御が実行されてホイールシリンダにつながる液圧回路から第１圧力室３に高液圧が逆流してきた場合には、その逆流圧を受けてプライマリカップ１１のベース部が変形する。その変形は、カップのベース部（テーパ面１１ｅの近傍部）が環状隙間１８の内側に食い込むように起こる。このとき、変形したカップがピストンポート８を完全に閉じ、プライマリピストン２が復帰終点まで押し戻されてもピストンポート８が開かなかったとすると、逆流圧が封じ込められてリザーバ１０から圧力室３へのブレーキ液の再供給が妨げられる。ピストンポート８の後端を環状溝２１の後端よりも後方に配置したものは、プライマリピストン２の復帰終点でカップの変形が大きくなっても、ピストンポート８の後端がプライマリカップ１１の変形したベース部の後端より後方に位置することができ、ピストンポート８が開放されてブレーキ液の再供給に支障がでない。

なお、この発明の効果は、シングルピストンのマスタシリンダに適用したときにも発揮される。

この発明のマスタシリンダの実施形態を示す断面図 プライマリカップとピストン外周の環状溝とピストンポートの詳細を示す拡大断面図 （ａ）一部のピストンポートの後端位置を環状溝の後端よりも後方に配置した例を示す拡大断面図、（ｂ）図３（ａ）のピストンポートの配置を展開して示す平面図 （ａ）溝を付加してピストンポートの後端位置を環状溝の後端よりも後方に配置した例を示す拡大断面図、（ｂ）図４（ａ）のピストンポートの配置を展開して示す平面図

符号の説明

１ シリンダボディ
２ プライマリピストン
３ 第１圧力室
４、７ 復帰スプリング
５ セカンダリピストン
６ 第２圧力室
８、９ ピストンポート
１０ リザーバ
１１、１３ プライマリカップ
１１ａ 内周部
１１ｂ 環状壁部
１１ｃ 外周部
１１ｄ 内周後端
１１ｅ テーパ面
１１ｆ 突起
１２ セカンダリカップ
１４ プレッシャカップ
１５ 内周溝
１６、１７ 環状壁
１６ａ 後面
１８ 環状隙間
１９、２０ 環状通路
２１ 環状溝
２２ テーパ面
２２ａ 後端
２３ 溝
２４〜２６ 連通路
２７ 通路

Claims (4)

1. シリンダボディに設けた内周溝にカップを収納し、そのカップの内周をピストンが摺動して圧力室のブレーキ液を加圧するマスタシリンダにおいて、
   復帰終点にあるピストンのプライマリカップと対応した位置の外周に、プライマリカップの内周部が入り込む環状溝を設け、かつ、その環状溝の設置部において前記ピストンにリザーバと前記圧力室を連通させる連通孔を設け、さらに、前記プライマリカップの後端内周に、前記環状溝の後端との間に前記連通孔に通じた流路を形成してピストン前進時にその流路を絞るテーパ面を設けたこと特徴とするマスタシリンダ。
2. 前記環状溝の後端側をピストン外径につながるテーパ面で形成し、前記プライマリカップの後端内周のテーパ面の勾配を前記環状溝の後端のテーパ面の勾配よりも大きくしたことを特徴とする請求項１に記載のマスタシリンダ。
3. 前記連通孔の後端位置を、前記環状溝の後端と同じ位置、または、環状溝の後端よりも後方に配置した請求項１又は２に記載のマスタシリンダ。
4. 前記連通孔がピストンに円周方向に間隔をあけて複数個設けられており、その複数個の連通孔のうち大部分の連通孔は後端位置を前記環状溝の後端位置と近接して設けられ、残りの少数個の連通孔は、後端位置を前記環状溝の後端位置よりも後方に配置して設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載のマスタシリンダ。

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