JP2013513525A - 制御付ブレーキシステム用マスターシリンダ - Google Patents

Abstract

本発明は、ハウジング２内を移動可能で、ハウジング２のリング溝５，６に配置されたシール部材７，８で圧力室１５，１６から密封する少なくとも１つのピストン３，４，５０を有し、前記圧力室は加圧されてない供給室１７，１８に、ピストン３，４，５０に形成された制御通路１９，２０，５１で接続可能である、制御付ブレーキシステム用マスターシリンダ１に関する。デッドストロークの際、制御通路の流通抵抗を減少するため、本発明によると、制御通路２０，５１は、少なくとも１つのピストン４，５０のピストン端面３６，５３に平行に形成された制御縁部３４，５２を有する。

Description

本発明は、制御付ブレーキシステム用の少なくとも１つのピストンを有するマスターシリンダに関し、このピストンはハウジング内を移動可能で、ハウジングの環状溝内に配置されたシール部材により、圧力室に対して密封されており、この圧力室は、ピストンに形成された制御通路により、加圧されてない補充室に接続することができる。

この種のマスターシリンダは、例えば特許文献１に記載されており、ここでは、制御通路は断面積の小さな半径方向横孔として形成され、マスターシリンダの空動を最小にすると同時に、横孔の長さを短くして絞り抵抗を減少するために、この横孔の領域の内側に、包囲する状態の内側溝が形成されている。

アンチスリップ制御（anti-slip regulation (ASR))又は電子安定プログラム（electronic stability program (ESP))等の制御付ブレーキシステムに使用する場合、制御が介入すると、ポンプによりマスターシリンダを介して追加の圧力媒体が圧力媒体リザーバから吸引される。この従来技術の不都合なことは、横孔の小さな断面積で過度の流動抵抗を生じさせ、必要な圧力媒体をポンプに充分迅速に送ることができないことである。

流動抵抗を減少するため、従来のマスターシリンダでは、横孔の数を増大し、又は、横孔の径を最適にすることが、可能性として存在する。しかし、最初に述べた解決策は、流動抵抗の減少よりもピストンの安定性が優先され、更に、多数の横孔を形成することは経済的に不利であることの事実から不都合であることが判明した。第２の解決策は、マスターシリンダの空動（閉方向移動）が、孔の制御用側縁部の移動で増大するという不都合を有している。

ＤＥ１０２００４０５７１３７Ａ１

したがって、本発明の目的は、従来のマスターシリンダにおける上述の不都合が改善されたマスターシリンダを提供することにある。

本発明によると、この目的は、少なくとも１つのピストンの制御通路がピストンの端面に平行に形成された制御縁部を有することにより、達成される。これは、閉移動距離を同じに維持しつつ、制御通路の流通断面積を増大し、これにより、制御が介入した際の動的挙動（dynamic behavior）を改善することができる。

制御通路は、ピストンの外側の軸方向溝として形成することが好ましい。この軸方向溝は、ピストンの外側のシール部材の規定された案内を確保されるという利点を有する。

軸方向溝が蟻溝状（dovetail shape）の形状を有する場合には、シール部材またはその内側シールリップとピストンとの大きな接触領域と共に、大きな溝断面を達成することができる。

これとは対照的に、本発明の他の実施形態は、制御通路をピストンの半径方向孔として形成する。ここでも、ピストン上のシール部材の案内が提供される。

制御通路がスタンピングでピストンに形成される場合には、平行関係（parallelism）が簡単な方法で形成される。

本発明の有益な実施形態によると、ピストンは樹脂で形成され、ピストンを簡単かつ経済的に製造することができる。

他の有益な実施形態は、ピストンは押出し工程で製造されることを想定する。

ピストンは、底部を有するカップ状デザインに形成され、ピストンの戻りばね用の中央に配置された第１の固定部材が、この底部の内側に設けられることが好ましい。

マスターシリンダがピストンの位置及び動きをモニタするためのセンサ装置を有する場合には、有益な実施形態によると、磁気案内部材用の中央に配置された第２の固定部材が底部の外側に設けられる。

本発明の他の特徴、利点及び適用可能性は、従属形式の請求項、および、図面を参照する以下の実施形態の説明から明らかとなる。

図面中、それぞれの図は高度に図式化してある。

図１は、第１，第２ピストンを有する第１の例示的な実施形態によるマスターシリンダを縦方向断面図で示す。 図２は、図１の第２ピストンの一部を立体図で示す。 図３は、図１の第２ピストンの他の部分を一部断面とした立体図で示す。 図４は、図１の第２ピストンの他の部分を立体図で示す。 図５は、第１，第２ピストンを有する第２の例示的な実施形態によるマスターシリンダを縦方向断面図で示す。 図６は、第３の例示的な実施形態のピストンを立体図で示す。 図７は、図６に示すピストンの拡大した詳細図を示す。

図１は、本発明の第１の例示的な実施形態によるマスターシリンダ１を縦方向断面図で示し、このマスターシリンダ１は、例えばアンチスリップ制御（ＡＳＲ）及び／又は電子安定プログラム（ＥＳＰ）を有する制御付（regulated）ブレーキシステムに用いられ、プランジャタイプでタンデム型のデザインに形成されている。

マスターシリンダ１は、ハウジング２内を移動可能な第１及び第２ピストン３，４を有し、動的な力の作用を受ける内側シールリップ９，１０と静的な力の作用を受ける外側シールリップ１１，１２とを有する円形リングの形態のシール部材７，８が、ハウジング２の環状溝５，６内に配置されている。動的な力の作用を受ける内側シールリップ９，１０は、ピストン３，４上に第１シール面で載置され、静的な力の作用を受ける外側シールリップ１１，１２は、環状溝５，６の底部に第２シール面で載置される。ピストン３，４の外面１３，１４は案内面として作用する。

マスターシリンダが作動されていない図１に示す状態では、第１及び第２圧力室１５，１６は、加圧されていない圧力流体リザーバ（図示しない）に、ハウジング２内の圧力媒体通路（図示しない）および補充室１７，１８を介して、および、第１及び第２ピストン３，４のカップ状壁部２１，２２内の制御通路１９，２０を介して接続されている。この装置では、ピストン３，４は戻しばね２３，２４で付勢されている。

戻しばね２３，２４のいずれも、少なくとも部分的にカップ状壁部２１，２２内に配置されている。図１から明らかなように、中央ペグ２５が第１ピストン３の壁部２１内の中央で突出し、このペグは壁部２１から軸方向に突出する前に終端する。この端部２６には、スリーブ２８のためのストッパ２７が設けられており、このストッパは、スリーブ２８がペグ２５に対して制限された範囲で伸縮できるように、カラー２９と共に作用する。換言すると、スリーブ２８は、作動時に、戻しばね２３により、ピストンの内部に付勢される。明らかなように、ストッパ２７は環状ディスクであるのが好ましく、このストッパは、特に、揺動可能にリベット止め（wobble-riveted）された状態にペグ２５にリベット止めされている。スリーブ２８の他端は、戻しばね２３と接触するために、皿状のカラー２９を有する。

第２ピストン４の底部３１で、上記ピストンは第１固定部材３２を有し、この固定部材は、戻しばね２４を固定しかつ位置決めするために、底部３１の内側から壁部２２内の中央を延びる。

マスターシリンダ１を作動するため、第１ピストン３は作動方向Ａに移動される。この工程中、第１ピストン３の動きが戻しばね２３により、第２ピストン４に伝達される。制御通路１９，２０の制御縁部３３，３４（詳細は後述する）がシール部材７，８の領域内に配置、すなわち制御縁部３３，３４を超える（cross）と、直ちに、マスターシリンダ１の「空動（idle travel）」（閉移動）が阻害されることになり、これは、補充室１７，１８から制御通路１９，２０を介して圧力室１５，１６内に圧力媒体が流通できなくなるためである。圧力室１５，１６と圧力媒体リザーバとの間の接続が遮断され、圧力室１５，１６内に圧力が形成される。

ＡＳＲまたはＥＳＰが介入する場合は、ピストン３，４が作動されているか又は作動されていないかに係わらず圧力媒体リザーバから１つ又は複数の圧力室１５，１６を介してホイールブレーキの方向に追加の圧力媒体を吸引することが必要となる可能性があり、これは、ホイールブレーキの方向またはマスターシリンダ１の方向（再循環方式）に送出するために、入口がマスターシリンダ１の圧力室１５，１６またはホイールブレーキのいずれかに接続されるポンプにより行うことが好ましい。このため、マスターシリンダ１が作動されていない状態でＡＳＲまたはＥＳＰが介入したときに、追加の圧力媒体が圧力媒体通路と、補充室１７，１８と、制御通路１９，２０と、圧力室１５，１６とを介して、圧力媒体リザーバから吸引される。マスターシリンダ１が作動している状態でＥＳＰ介入が行われた場合、追加の圧力媒体は、シール部材７，８の外側シールリップ１１，１２を横切る流れで吸引され、これは、外側シールリップが吸引圧力で内側シールリップ９，１０の方向に折り曲げられ、この結果、外側シールリップ１１，１２のシール面は環状溝の底部に載置されなくなるからである。特に、マスターシリンダ１が作動してない状態でのＡＳＲまたはＥＳＰの介入の際にポンプに充分な圧力媒体を迅速に確保するため、マスターシリンダ１の空動をできる限り小さく維持しつつ、制御通路１９，２０の流通抵抗を最小とすることが必要である。

第１ピストン３の制御通路１９の領域には、絞り抵抗を減少するため、ピストン３の内側に全周にわたる半径方向内側溝（radial encircling inner groove）３５が設けられており、この溝は、半径方向横孔として設けられた制御通路１９の長さを短くする。

図２から４は、第２ピストン４の一部を、拡大し、一部断面とした立体図で示す。

第２ピストン４の制御通路２０の流通面積を増大するために、この制御通路２０は、ピストンの端面３６に平行に形成した制御縁部３４を有する。これは、閉方向移動距離を同じに維持しつつ、制御通路２０の流通断面積を増大し、したがって、マスターシリンダ１の動的挙動が制御介入中に改善されることを可能とする。

明らかなように、図示の例示的実施形態による制御通路２０は、ピストン４の外側１４に軸方向溝として形成されている。これらは、例えば成形（forming）またはスタンピング（stamping）により、ピストン４に簡単な方法で導入することができ、ピストン４が樹脂で形成される場合には、ピストン４を簡単でかつ経済的に製造することが可能となる。ピストン４は比較的厚い壁２２を有するため、ピストン４の安定性は、重さ及び他の必要な特性に関する不都合を生じることなく、軸方向溝により影響を受けることはない。

他の実施形態は、ピストン４を押出し加工工程で製造することを想定する。この場合の材料として、例えばアルミニウムでもよい。この場合も、平行な制御縁部３４、および、軸方向溝も簡単な方法で形成することができる。

図３に示すように、軸方向溝の一方の溝端５４は、テーパ状のデザインに形成することができ、丸み（rudius）（凸状または凹状）を有する実施形態も本発明の想定する範囲に含まれると考えられる。異なる溝形状とすることも可能である。これは、例えば、図示のように実質的に蟻溝形状（dovetail shape）でピストン４に導入することができる。蟻溝状形状は、シール部材８またはその内側シールリップ１０に対するピストン４のコンタクト面を拡大し、同時に、溝の基部における溝の拡大された径を通じて大きな流通断面を形成することができる。

しかし、矩形、波状（undulating）、湾曲、または、Ｖ字状の溝とすることも可能である。

上述の制御通路２０は、更に、シール部材８のカラーヒール部３７がピストン１４の外側１４上を規定された態様で案内され、制御通路２０に侵入することができないという利点を有する。このようなリスクは、例えば全周にわたる溝の場合に存在する。

図３から明らかなように、第１固定部材３２が３つのアームの形態で設けられており、各アーム３８は、面取りされたデザインに形成され、戻しばね２４の装着および位置決めを容易にしてある。

図４は、第２ピストン４の底部３１の外側を示す。中央に配置された第２固定部材３９が、底部３１の外側から延びる円形状の突起の形状であることが見える。これは、以下に説明しかつ図５に示す第２の実施形態にしたがい、マスターシリンダ１がピストン３の位置及び動きをモニタするためのセンサ装置を有し、磁気ガイド部材４０が第２ピストン４上に載置された場合に、その機能を果たす。

図５に示す磁気ガイド部材４０は、フランジ状部４１により、第２ピストン４の底部３１に載置される。フランジ状部４１には凹部４２が設けられており、この凹部は、第２固定部材３９に対応し、これにより、磁気ガイド部材４０が第２ピストン４に固定されかつ位置決めされる。

磁気ガイド部材４０は、更にペグ状部４３を有し、このペグ状部は第１ピストン３のペグ２５と反対方向に向き、永久磁石４４を案内するための手段として作用する。

磁石４４は、位置送信装置のための信号トランスミッタとして作用し、ホール効果センサ、磁気抵抗センサ又はリードコンタクトの形態が好ましく、位置検出を可能とするために、ハウジング２の所定位置に配置されて電子制御ユニット(図示しない）に接続可能なセンサ部材（図示しない）の方向に放射状の磁界を形成する。

磁石４４は、リング状であり、明らかなように、非磁性材料で形成された円筒状サポート４７上の磁性材料製ディスク４５，４６間に配置されており、このサポートは、磁石４４を軸方向に支えるためのカラー４８を有する。

図５から明らかなように、サポート４７は、磁石４４と共に、一方において、第１ピストン３の戻しばね２３で作用され、他方において、第２ピストン４で支えられている他のばね手段４９で作用され、この結果、磁石４４は、ピストン３，４間に把持された状態をなし、ピストンに対して移動することができる。しかし、戻しばね２３のばね力は、他のばね手段４９のばね力よりも強い。これにより、車両の動的挙動に影響を与える制御作動により第２ピストン４が移動不能に固定されている場合でも、磁石４４の作動誘導移動（actuation-induced displacement）が可能である。

動力学（dynamics）における改善に加え、２つの例示的な実施形態における第２ピストン４は、例えば、戻しばね２４を短くすることによりマスターシリンダ１の全長を短くできること、マスターシリンダ１の構成部材を全体として少なくすることができることといった追加の利点を提供する。更に、本発明の範囲内では、第１ピストン３に、軸方向溝の形態で説明した制御通路２０を設け、第１固定部材３２を設けて形成することも可能である。

図６および７は、第３の実施形態のピストン５０を示し、このピストンは、マスターシリンダ１の第１及び／又は第２ピストンのように形成することができる。特に、ピストン５０の詳細を拡大して示す図７から明らかなように、ピストン５０の制御通路５１はピストン端面５３に平行に形成された制御縁部５２を有する。上述の２つの例示的な実施形態とは対照的に、制御通路５１は、上述のように、樹脂で形成しまたは押出し工程で形成することが可能なピストン５０に半径方向孔として形成されている。ここでも、平行な制御縁部５２は、閉方向移動距離を同じに保持しつつ制御通路５２の流通断面積を大きくすることができるという利点を有し、したがって、制御介入の際、マスターシリンダ１の動的挙動を改善することができる。制御通路５１の残りの形状は、ピストンの対応する特徴に適応することができる。

図示しない他の例示的な実施形態は、制御通路が半径方向に開始し、シール部材の下側で軸方向に延びる溝として連続することが想定される。

１ マスターシリンダ
２ ハウジング
３ ピストン
４ ピストン
５ 環状溝
６ 環状溝
７ シール部材
８ シール部材
９ 内側シールリップ
１０ 内側シールリップ
１１ 外側シールリップ
１２ 外側シールリップ
１３ 外側
１４ 外側
１５ 圧力室
１６ 圧力室
１７ 補充室
１８ 補充室
１９ 制御通路
２０ 制御通路
２１ 壁
２２ 壁
２３ 戻しばね
２４ 戻しばね
２５ ペグ
２６ 端部
２７ ストッパ
２８ スリーブ
２９ カラー
３０ カラー
３１ 底部
３２ 固定部材
３３ 制御縁部
３４ 制御縁部
３５ 内側溝
３６ ピストン端面
３７ カラーヒール部
３８ アーム
３９ 固定部材
４０ 磁気ガイド部材
４１ フランジ状部
４２ 凹部
４３ ペグ状部
４４ 磁石
４５ ディスク
４６ ディスク
４７ サポート
４８ カラー
４９ ばね手段
５０ ピストン
５１ 制御通路
５２ 制御縁部
５３ ピストン端面
５４ 溝端
Ａ 作動方向

Claims (9)

1. ハウジング（２）内を移動可能で、ハウジング（２）の環状溝（５，６）に配置されたシール部材（７，８）で圧力室（１５，１６）を密封される少なくとも１つのピストン（３，４，５０）を有し、前記圧力室は加圧されてない補充室（１７，１８）に、ピストン（３，４，５０）に形成された制御通路（１９，２０，５１）で接続可能である、制御付ブレーキシステム用マスターシリンダ（１）であって、
   前記少なくとも１つのピストン（４，５０）の制御通路（２０，５１）は、ピストン端面（３６，５３）に平行に形成された制御縁部（３４，５２）を有することを特徴とするマスターシリンダ。
2. 前記制御通路（２０）は、ピストン（４）の外側（１４）に軸方向溝として設けられていることを特徴とする請求項１に記載のマスターシリンダ。
3. 前記軸方向溝は、蟻溝状形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のマスターシリンダ。
4. 前記制御通路（５１）は、ピストン（５０）に半径方向孔として設けられていることを特徴とする請求項１に記載のマスターシリンダ。
5. 前記制御通路（２０，５１）は、スタンピングにより、ピストン（４，５０）に設けられることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のマスターシリンダ。
6. 前記ピストン（４，５０）は樹脂製であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のマスターシリンダ。
7. 前記ピストン（４，５０）は、押出し工程で製造されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のマスターシリンダ。
8. 前記ピストン（４）は、底部（３１）を有するカップ状デザインに形成され、ピストン（４）の戻しばね（２４）のための、中央に配置された第１固定部材（３２）が、底部（３１）の内側に設けられることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載のマスターシリンダ。
9. 磁気ガイド部材（４０）のための中央に配置された第２固定部材（３９）が、底部（３１）の外側に設けられることを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載のマスターシリンダ。

Images