JP2008105444A - マスタシリンダ - Google Patents

Abstract

【課題】 ピストン作動時のシール部材の移動を防止し、力のロスを低減するマスタシリンダを提供する
【解決手段】 マスタシリンダ１において、シール部材２０のベース部２０ａがシリンダ本体２のシリンダ孔３の内周面の凹部１９のベース部側壁１９ａに当接すると共に、少なくとも一つのリップ部２０ｄがシリンダ本体２のシリンダ孔３の内周面の凹部１９のリップ部側壁１９ｃに当接する締めしろを有することを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自動車等の車両におけるブレーキやクラッチのマスタシリンダ等に用いられるカップシールを備えたプランジャ型のマスタシリンダの技術分野に関するものである。

従来、自動車の液圧ブレーキシステムや液圧クラッチシステムにおいては、ブレーキやクラッチを作動するために、ブレーキペダルあるいはクラッチペダルの踏力に応じた液圧を発生するマスタシリンダが用いられている。このマスタシリンダとして、シリンダ孔を有するシリンダ本体と、シリンダ孔内に摺動可能に挿入された液圧室を区画するピストンと、シリンダ本体に設けられリザーバに連通する連通路と、ピストンに形成されてこの連通路と液圧室とを連通するリリーフポートと、シリンダ本体のシリンダ孔内周面の凹部に収容されるとともにピストンが摺動可能に貫通して、シリンダ孔内周面とピストン外周面との間をシールするシール部材とを備えた、プランジャ型マスタシリンダが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このプランジャ型マスタシリンダは、非作動時、ピストンのリリーフポートと連通路とがシール部材で遮断されず、液圧室がリリーフポート及び連通路を介してリザーバに連通している。したがって、非作動時、液圧室内は大気圧となっていて、液圧は発生していない。クラッチペダルの踏込みでピストンが液圧室側へ前進すると、リリーフポートと連通路とがシール部材で遮断されて、液圧室がリザーバから遮断される。これにより、ピストンの前進にともなって、液圧室には液圧が発生するようになっている。

一般に、このプランジャ型マスタシリンダに用いられているシール部材には、ピストン前進による液圧発生時に液圧が漏出するのを防止のためのシール機能と、ピストン後退時の応答性向上のためにリザーバのブレーキ液を液圧室へ補給する液補給機能であるポンピング機能とが求められる。そこで、シール部材にこれらの両機能を発揮させるために、シール部材としてカップシールが採用されている。このカップシールは、径方向に延びる円環状のベース部と、このベース部の内周側端部から軸方向の延びるインナリップ部と、ベース部の外周側端部から軸方向の延びるアウタリップ部とから、断面コ字状に形成されている。

そして、液圧室に液圧が発生しているときは、この液圧によりインナリップ部がピストン外周面に密着され、また、液圧によりアウタリップ部がこのシール部材が収容される凹部の底壁に密着されることにより、シール部材はピストン外周面とシリンダ孔内周面との間を液密にシールしている。

また、液圧が発生後のピストン後退時に、液圧室の容積が増大するため、液圧室が低下し負圧になろうとする。このため、インナリップ部が外側に撓んでピストン外周面から離間して間隙が形成され、また、アウタリップ部が内側に撓んで凹部の底壁から離間して間隙が形成される。そして、これらの間隙を通して、リザーバのブレーキ液が液圧室に補給されることで、ピストンがスムーズにかつ迅速に後退するようになる。
特開２００３−１９４１００公報

ところで、上記特許文献１に記載された発明では、ペダル踏み込み時の圧力室の圧力があまり上がっていない状態でピストンが作動すると、シール部材の前方とハウジングとの間に隙間が空いているので、シール部材がピストンと共に移動してしまい力のロスが大きくなるという課題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ピストン作動時のシール部材の移動を防止し、作動の不安定や力のロスを低減するマスタシリンダを提供することである。

前述の課題を解決するために、請求項１の発明のマスタシリンダは、シリンダ孔を有するシリンダ本体と、前記シリンダ孔内に摺動可能に挿入された液圧室を区画するピストンと、前記シリンダ本体に設けられリザーバに連通する連通路と、前記ピストンに形成されて前記液圧室と常時連通するとともに前記連通路と前記液圧室とを連通するリリーフポートと、前記シリンダ本体のシリンダ孔内周面の凹部に収容されるとともに前記ピストンが摺動可能に貫通して、前記シリンダ孔内周面と前記ピストンの外周面との間をシールするシール部材とを備え、非作動時に前記連通路と前記リリーフポートとが連通し、作動時に前記ピストンが移動して前記シール部材により前記連通路と前記リリーフポートとが遮断されるようになっているマスタシリンダにおいて、前記シール部材は、ベース部が前記シリンダ本体のシリンダ孔内周面の凹部のベース部側壁に当接すると共に、少なくとも一つのリップ部が前記シリンダ本体のシリンダ孔内周面の凹部のリップ部側壁に常に当接する締めしろを有することを特徴とする。

また、請求項２の発明のマスタシリンダは、前記シリンダ本体のシリンダ孔内周面の凹部のリップ部側壁は、テーパ状に形成されたテーパ部を有することを特徴とする。

また、請求項３の発明のマスタシリンダは、前記シール部材は、その断面が略Ｅ字状のカップシールであって、前記Ｅ字状のカップシールは、前記リップ部側壁に当接する締めしろを有する中間リップ部を備えたことを特徴とする。

また、請求項４の発明のマスタシリンダは、前記中間リップ部の締めしろは、周方向で部分的に配置されることを特徴とする。

また、請求項５の発明のマスタシリンダは、前記テーパ部は前記凹部の底壁に向かうほど前記ベース部側壁と前記リップ部側壁との間隔が狭くなるように形成されることを特徴とする。

本発明によれば、シール部材は、ベース部がシリンダ本体のシリンダ孔内周面の凹部のベース部側壁に当接すると共に、少なくとも一つのリップ部がシリンダ本体のシリンダ孔内周面の凹部のリップ部側壁に常に当接する締めしろを有するので、ピストンストローク時のシール部材の移動を防止し、作動の不安定や力のロスを低減することができる。

また、シリンダ本体のシリンダ孔内周面の凹部のリップ部側壁は、テーパ状に形成されたテーパ部を有するので、シール部材を容易に挿入でき組み付け性が向上すると共に、液補給性が向上する。

また、シール部材は、その断面が略Ｅ字状のカップシールであって、Ｅ字状のカップシールは、リップ部側壁に当接する締めしろを有する中間リップ部を備えたので、凹部のリップ部側壁の略中間部で当接することとなり、端部で当接するよりもシール部材が安定する。

また、中間リップ部の締めしろは、周方向で部分的に配置されるので、液の連通性がよくなる。

また、テーパ部は凹部の底壁に向かうほどベース部側壁とリップ部側壁との間隔が狭くなるように形成されるので、より容易に挿入することができる。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。

図１は本発明に係るマスタシリンダの一実施形態を示す。図１に示すように、プランジャ型マスタシリンダ１はシリンダ本体２を備え、シリンダ本体２にはシリンダ孔３が形成されている。

シリンダ孔３内には、本発明のピストンの一例としてのプライマリピストン４と、同様に本発明のピストンの一例としてのセカンダリピストン５とが摺動可能に挿入されている。プライマリピストン４は、図示しないブレーキペダルあるいはこのブレーキペダルの踏力を倍力して出力するブレーキ倍力装置によって左方へ移動するようになっている。これらのプライマリピストン４及びセカンダリピストン５により、シリンダ孔３内には、第１液圧室６がプライマリピストン４とセカンダリピストン５との間に区画形成され、また第２液圧室８がセカンダリピストン５とシリンダ孔３の底部３ａとの間に区画形成されている。

第１液圧室６には軸部材７が配設されており、この軸部材７には左右一対の第１及び第２リテーナ９，１０が設けられている。第２リテーナ１０は軸部材７に固定されているが、第１リテーナ９は軸部材７に摺動可能とされている。その場合、第１リテーナ９は軸部材７の右端に形成された掛止部７ａに当接することで、第１及び第２リテーナ９,１０は互いに図１に示す最大に離間した状態に設定される。これらの第１及び第２リテーナ９,１０の間には、第１リターンスプリング１１が縮設されている。第１リテーナ９はプライマリピストン４に常時当接されるとともに第２リテーナ１０はセカンダリピストン５に常時当接されており、図１に示すマスタシリンダ１の非作動時には、プライマリピストン４とセカンダリピストン５は最大に離間した状態に設定される。

また、第２液圧室８には左右一対の第３及び第４リテーナ１２,１３が設けられている。第３リテーナ１２は、第４リテーナ１３に摺動可能とされている。その場合、第３及び第４リテーナ１２,１３は互いに図１に示す最大に離間した状態に設定される。これらの第３及び第４リテーナ１２,１３の間には、第２リターンスプリング１４が縮設されている。第３リテーナ１２はセカンダリピストン５に常時当接されるとともに第４リテーナ１３はシリンダ孔３の底部３ａに常時当接されており、マスタシリンダ１の非作動時には、セカンダリピストン５は底部３ａから最大に離間した状態に設定される。

シリンダ本体２にはリザーバ２９が設けられている。このリザーバ２９は、第１連通路１５及びプライマリピストン４に形成され第１液圧室６に常時連通する第１リリーフポート１６を介して第１液圧室６に連通可能にされている。第１リリーフポート１６は、プライマリピストン４の左端側筒状部４ａに穿設されてプライマリピストン４の内周側の第１液圧室６と外周側の第１連通路１５とを連通する径方向の連通孔から構成されている。また、リザーバ２９は、第２連通路１７及びセカンダリピストン５に形成された第２リリーフポート１８を介して第２液圧室８に連通可能にされている。第１リリーフポート１６と同様に、第２リリーフポート１８も、セカンダリピストン５の筒状部５ａに穿設されてセカンダリピストン５の内周側の第２液圧室８と外周側の第２連通路１７とを連通する径方向の連通孔から構成されている。

図２は、第１シール部材２０の周辺の拡大断面図である。図２に示すように、この環状の第１シール部材２０は、径方向に延設され、第１凹部１９のベース部側壁１９ａに当接し、プライマリピストン４が摺動可能に貫通する円環状のベース部２０ａ、このベース部２０ａの内周側端部から軸方向に延設されかつプライマリピストン４が摺動可能に貫通する環状のインナリップ部２０ｂ、ベース部２０ａの外周側端部から軸方向に延設されかつ第１凹部１９の底壁１９ｂに離間可能に当接する環状のアウタリップ部２０ｃ及びこれらインナリップ部２０ｂとアウタリップ部２０ｃとの間でベース部２０ａから軸方向に延設され、第１凹部１９のリップ部側壁１９ｃに常に当接する締めしろを有する環状の中間リップ部２０ｄからなる断面略Ｅ字状のカップシールで形成されている。

なお、第１シール部材２０の中間リップ部２０ｄを第１凹部１９のリップ部側壁１９ｃに常に当接する締めしろを有するように組み付ける際に、容易に挿入することができるように、第１凹部１９のリップ部側壁１９ｃに底壁１９ｂに向かうほどベース部側壁１９ａとリップ部側壁１９ｃとの間隔が狭くなるようにテーパ部１９ｄを設ける。なお、テーパ部１９ｄはリップ部側壁１９ｃの一部に設けてもよいし、リップ部側壁１９ｃをすべてテーパ状のテーパ部１９ｄとしてもよい。

ベース部２０ａには、このベース部２０ａの外周側と内周側とを連通しかつ後方に開口する所定数のベース部側溝２０ｅが設けられ、中間リップ部２０ｄには、この中間リップ部２０ｄの外周側と内周側とを連通しかつ先端に開口する所定数のリップ部側溝２０ｆを設けられている。なお、中間リップ部２０ｄは、完全な環状ではなく、締めしろを周方向で部分的に配置し、液の連通が可能となるように構成してもよい。

また、第１リリーフポート１６が開口するプライマリピストン４の外周面には、
環状凹部４ｂが形成されている。この環状凹部４ｂは非作動状態では、シリンダ本体２の内周面との間に、比較的大きな間隙βが形成されるようになっている。
さらに、第１シール部材２０のベース部２０ａに隣接するシリンダ本体２に形成されたシリンダ孔３の内周面には第１軸方向溝３ｂが形成されていて、ベース部側溝２０ｅがリザーバ２９に常時連通されている。また、第１シール部材２０の中間リップ部２０ｄのリップ部側溝２０ｆに隣接するシリンダ本体２に形成されたシリンダ孔３の内周面にも第２軸方向溝３ｃが形成されていて、第１シール部材２０が配設される第１凹部１９が第１液圧室６に常時連通されている。なお、シリンダ本体２の内周面に形成される第１軸方向溝３ｂ及び第２軸方向溝３ｃの軸方向溝に代えて、シリンダ本体２の内周面とプライマリピストン４の外周面との間に、ブレーキ液の流量を確保できプライマリピストン４のガイド機能を損なわない程度の隙間を設けるようにすることもできる。

なお、リップ部側溝２０ｆ及びベース部側溝２０ｅがともに軸方向に対向する位置に設けられかつそれらの幅（周方向の長さ）が互いに同じ大きさに設定されているが、リップ部側溝２０ｆ及びベース部側溝２０ｅとは、それらの数、それらの位置、及びそれらの幅を異ならせて互いに独立して任意に設定することができる。ただし、これらの溝２０ｆ,２０ｅの各幅は、マスタシリンダ１の作動後の両ピストン４,５の戻り時にブレーキ液が流れる通路として活用されるため、最低でも両ピストン４,５の戻り時には各溝２０ｆ,２０ｅが潰れない程度の大きさに設定することが必要である。このようにすることで、ブレーキ液のベース部側溝２０ｅでの流れを確実にして、第１シール部材２０の液補給性をより一層向上することができる。

図１に示すように、第１液圧室６は第１出力ポート２３に連通されているとともに、この第１出力ポート２３を介して図示しない二ブレーキ系統のうち、一方のブレーキ系統の車輪のホイールシリンダに接続されている。また、第２液圧室８は第２出力ポート２４に連通されているとともに、この第２出力ポート２４を介して図示しない二ブレーキ系統のうち、他方のブレーキ系統の車輪のホイールシリンダに接続されている。

また、プライマリピストン４が配設されるシリンダ本体２のシリンダ孔３の内周には第１密閉シール用凹部２５が設けられ、第１密閉シール用凹部２５には、第１密閉シール２６が備えられている。この第１密閉シール２６をプライマリピストン４が摺動可能に貫通している。第１密閉シール２６のカップシールは前述の第１シール部材２０のカップシールと異なり、従来公知のカップシールからなり、シリンダ本体２のシリンダ孔３の内周面とプライマリピストン４の外周面との間の液密を確保している。

なお、セカンダリピストン５が配設されるシリンダ孔３の第２凹部２１には、環状の第２シール部材２２が収容されているとともに、第２密閉シール用凹部２７には、第２密閉シール２８が備えられ、セカンダリピストン５がこの第２シール部材２２及び第２密閉シール２８を液密にかつ摺動可能に貫通している。この第２凹部２１、第２シール部材２２、第２密閉シール用凹部２７及び第２密閉シール２８は図２に示す第１凹部１９、第１シール部材２０、第１密閉シール用凹部２５及び第１密閉シール２６とまったく同じもので構成されている。したがって、第２凹部２１、第２シール部材２２、第２密閉シール用凹部２７及び第２密閉シール２８の詳細な説明は省略する。

このような非作動状態のマスタシリンダ１において、ブレーキペダルが踏み込まれてプライマリピストン４が前進すると、図３に示すように第１リリーフポート１６の全体が第１シール部材２０のベース部２０ａおよびインナリップ部２０ｂによって閉塞される。このため、第１リリーフポート１６と第１連通路１５とが遮断されて第１液圧室６がリザーバ２９から遮断され、ペダル踏力に応じた液圧が発生する。また、プライマリピストン４の前進による第１リターンスプリング１１を介して伝達される上記踏力によってセカンダリピストン５が前進し、同様にして、第２液圧室８がリザーバ２９から遮断され、第２液圧室８内に液圧が発生する。

そして、第１液圧室６内の液圧により、第１シール部材２０のインナリップ部２０ｂがプライマリピストン４の外周面に密着されるとともに、第１シール部材２０のアウタリップ部２０ｃが第１シール部材２０を収容する凹部１９の底壁２０ａに密着される。これにより、第１液圧室６はリザーバ２９から密封され、第１液圧室６の液圧がリザーバ２９へ漏出しない。プライマリピストン４が更に前進すると、第１液圧室６の液圧が上昇する。この第１液圧室６の液圧は、第１出力ポート２３から一方のブレーキ系統のホイールシリンダに送給され、一方のブレーキ系統のブレーキが作動する。

同様にして、第２シール部材２２により、第２液圧室８はリザーバ２９から密封され、第２液圧室８の液圧がリザーバ２９へ漏出しない。セカンダリピストン５が更に前進すると、第２液圧室８の液圧が上昇し、この液圧は第２出力ポート２４から他方のブレーキ系統のホイールシリンダに送給され、他方のブレーキ系統のブレーキが作動する。

この時、従来のマスタシリンダでは、凹部のリップ側壁とシール部材との間に間隙を有していたため、ピストンの前進と共に、シール部材が引き摺られて移動し、作動が不安定となることがあった。しかしながら、本実施形態のマスタシリンダ１では、第１凹部１９のリップ部側壁１９ｃと第１シール部材２０の中間リップ部２０ｄ及び第２凹部２１の図示しないリップ部側壁２１ｃと第２シール部材２２の図示しない中間リップ部２２ｄが当接しているため、第１シール部材２０及び第２シール部材２２は移動することなく、作動が不安定となる状態は低減される。

マスタシリンダ１の作動後、プライマリピストン４が急激な勢いで非作動状態に戻ろうとしたときには、図４に示すように、リザーバ２９からブレーキ液がベース部側溝２０ｅ及びアウタリップ部２０ｃの外周側を通ってアウタリップ部２０ｃの左側の第１凹部１９内に流入する。更に、このブレーキ液は、中間リップ部側溝２０ｆ、プライマリピストン４の環状凹部４ｂ及び第１リリーフポート１６を通って第１液圧室６内に補給され、第１液圧室６内が大気圧となる。これにより、プライマリピストン４がスムーズにかつ迅速に戻るようになる。

このように、第１シール部材２０の中間リップ部２０ｄを第１凹部１９のリップ部側壁１９ｃに常に当接させる締めしろを有するので、ピストンストローク時の第１シール部材２０の移動を防止し、作動の不安定や力のロスを低減することができる。また、第１凹部１９のリップ部側壁１９ｃにテーパ部１９ｄを設けたので、第１シール部材２０を容易に挿入でき組み付け性が向上すると共に、液補給性が向上する。また、第１シール部材２０は略Ｅ字状のカップシールであって、略Ｅ字状のカップシールはリップ部側壁１９ｃに当接する締めしろを有する中間リップ部２０ｄを備えたので、第１凹部１９のリップ部側壁１９ｃの略中間部で当接することとなり、端部で当接するよりも第１シール部材２０が安定する。また、中間リップ部２０ｄの締めしろは、周方向で部分的に配置されるので、液の連通性がよくなる。また、テーパ部１９ｄは第１凹部１９の底壁１９ｂに向かうほどベース部側壁１９ａとリップ部側壁１９ｃとの間隔が狭くなるように形成されるので、より容易に挿入することができる。

なお、本実施形態では、略Ｅ字状の第１シール部材２０の中間リップ部２０ｄを第１凹部１９のリップ部側壁１９ｃに常に当接させたが、図５に示すように、他のリップ部をリップ部側壁１９ｃに当接させる構造としてもよい。また、図６に示すように、第１シール部材２０をコ字状としてもよく、その際、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、リップ部側壁１９ｃに当接させるリップ部をどちらにしてもよい。

さらに、本発明のマスタシリンダは、ブレーキ装置のマスタシリンダに限定されることはなく、クラッチ装置のマスタシリンダを始め、ピストンの前進で液圧室に液圧を発生するものであれば、どのような液圧装置にも適用することができる。また、前述の例では、２つのピストンが直列に配置されたタンデムマスタシリンダについて説明しているが、プランジャ型マスタシリンダであれば、シングルマスタシリンダを始めどのようなマスタシリンダにも、本発明のマスタシリンダを適用することができる。

本発明に係るマスタシリンダの一実施形態を示す図である。 第１シール部材の拡大断面図である。 第１シール部材の拡大断面図である。 第１シール部材の拡大断面図である。 他の実施形態を示す図である。 他の実施形態を示す図である。

符号の説明

１…マスタシリンダ、２…シリンダ本体、３…シリンダ孔、３ａ…底部、４…プライマリピストン、５…セカンダリピストン、６…第１液圧室、７…軸部材、８…第２液圧室、９…第１リテーナ、１０…第２リテーナ、１１…第１リターンスプリング、１２…第３リテーナ、１３…第４リテーナ、１４…第２リターンスプリング、１５…第１連通路、１６…第１リリーフポート、１７…第２連通路、１８…第２リリーフポート、１９…第１凹部、１９ａ…ベース部側壁、１９ｂ…底壁、１９ｃ…リップ部側壁、１９ｄ…テーパ部、２０…第１シール部材、２０ａ…ベース部、２０ｂ…インナリップ部、２０ｃ…アウタリップ部、２０ｄ…中間リップ部、２０ｅ…ベース部側溝、２０ｆ…リップ部側溝、２１…第２凹部、２２…第２シール部材、２３…第１出力ポート、２４…第２出力ポート、２５…第１密閉シール用凹部、２６…第１密閉シール、２７…第２密閉シール用凹部、２８…第２密閉シール、２９…リザーバ

Claims (5)

1. シリンダ孔を有するシリンダ本体と、前記シリンダ孔内に摺動可能に挿入された液圧室を区画するピストンと、前記シリンダ本体に設けられリザーバに連通する連通路と、前記ピストンに形成されて前記液圧室と常時連通するとともに前記連通路と前記液圧室とを連通するリリーフポートと、前記シリンダ本体のシリンダ孔内周面の凹部に収容されるとともに前記ピストンが摺動可能に貫通して、前記シリンダ孔内周面と前記ピストンの外周面との間をシールするシール部材とを備え、非作動時に前記連通路と前記リリーフポートとが連通し、作動時に前記ピストンが移動して前記シール部材により前記連通路と前記リリーフポートとが遮断されるようになっているマスタシリンダにおいて、前記シール部材は、ベース部が前記シリンダ本体のシリンダ孔内周面の凹部のベース部側壁に当接すると共に、少なくとも一つのリップ部が前記シリンダ本体のシリンダ孔内周面の凹部のリップ部側壁に常に当接する締めしろを有することを特徴とするマスタシリンダ。
2. 前記シリンダ本体のシリンダ孔内周面の凹部のリップ部側壁は、テーパ状に形成されたテーパ部を有することを特徴とする請求項１に記載のマスタシリンダ。
3. 前記シール部材は、その断面がＥ字状のカップシールであって、前記Ｅ字状のカップシールは、前記リップ部側壁に当接する締めしろを有する中間リップ部を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマスタシリンダ。
4. 前記中間リップ部の締めしろは、周方向で部分的に配置されることを特徴とする請求項３に記載のマスタシリンダ。
5. 前記テーパ部は前記凹部の底壁に向かうほど前記ベース部側壁と前記リップ部側壁との間隔が狭くなるように形成されることを特徴とする請求項２に記載のマスタシリンダ。

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