JP2017178073A

JP2017178073A - シリンダ装置

Info

Publication number: JP2017178073A
Application number: JP2016069229A
Authority: JP
Inventors: 一洋水谷; Kazuhiro Mizutani; 酒井　剛; Takeshi Sakai; 剛酒井
Original assignee: Nissin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nissin Kogyo Co Ltd
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2017-10-05

Abstract

【課題】ピストンとカップシールの締め代が大きくなった際でも、安定した作動特性を有するシリンダ装置を提供する。【解決手段】第１カップシール１１は、第１シール溝１６のシリンダ孔開口部側面１６ｃに当接する基部１１ａと、基部１１ａの内周側からシリンダ孔底部に向けて延設され、第１プランジャ１０（本発明のピストン）に摺接可能に当接する内周リップ部１１ｂ（本発明の摺動側リップ部）と、基部１１ａの外周側からシリンダ孔底部に向けて延設され、シール溝底面１６ａに当接する外周リップ部１１ｃ（本発明のシール溝底面側リップ部）とを備えている。外周リップ部１１ｃに、第１円錐面１１ｄと最大外径部Ｐ１とが設けられ、内周リップ部１１ｂに、第２円錐面１１ｅと最小内径部Ｐ２とが設けられる。最小内径部Ｐ２と最大外径部Ｐ１とは、シリンダ軸方向に対して同位置に設けられる。第２円錐面１１ｅに複数の環状凹部１１ｆが形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダ装置に関し、詳しくは、シリンダ孔の内周に設けたカップシールを介してシリンダ孔にプランジャを摺動可能に内挿したシリンダ装置に関する。

従来、シリンダ装置では、ピストンを移動可能に内挿したシリンダ孔の内周面に環状のシール溝を形成し、該シール溝に、シリンダ孔とピストンとの間を摺動可能にシールするカップシールを嵌着することが広く行われている。カップシールは、シール溝底面とシリンダ孔底部側面とシリンダ孔開口部側面とを有する環状のシール溝に嵌着され、シール溝のシリンダ孔開口側面に沿って配置される基部と、該基部の内周側からシリンダ孔底部側に向けて延出する内周リップ部と、基部の外周側からシリンダ孔底部側に向けて延出する外周リップ部とを備えたものが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１４−１５１７６８号公報

しかし、上述の特許文献１に示すようなカップシールでは、ピストンとカップシールの寸法公差等によりカップシールの締め代が大きくなると、摺動抵抗が増加してシリンダ装置の作動特性に影響する虞があった。

そこで本発明は、ピストンとカップシールの締め代が大きくなった際でも、安定した作動特性を有するシリンダ装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明のシリンダ装置は、シリンダ本体に形成した有底のシリンダ孔にピストンを内挿し、前記シリンダ孔と前記ピストンのいずれか一方に設けた環状のシール溝にカップシールを嵌着し、前記シール溝は、周方向のシール溝底面と、シリンダ孔底部側面と、シリンダ孔開口部側面とを有し、前記カップシールは、基端面が前記シリンダ孔開口部側面に当接する基部と、該基部のピストン摺動面側からシリンダ孔底部に向けて延設される摺動側リップ部と、前記基部の前記シール溝底面側からシリンダ孔底部に向けて延設されるシール溝底面側リップ部とを備えたシリンダ装置において、前記シール溝底面側リップ部は、前記基部のシール溝底面側から前記シール溝底面に向けて漸次拡径又は縮径する第１円錐面が形成され、該第１円錐面の先端部に最大外径部又は最小内径部のいずれか一方が設けられ、前記摺動側リップ部は、前記基部のピストン摺動面側からピストンに向けて縮径又は拡径する第２円錐面が形成され、該第２円錐面の先端部に最小内径部又は最大外径部のいずれか他方が設けられ、該最小内径部と前記最大外径部とは、前記カップシールのシリンダ軸方向に対して同位置にそれぞれ設けられるとともに、前記第２円錐面に複数の環状凹部が形成されていることを特徴としている。また、前記シリンダ装置は、車両用液圧マスタシリンダであって、前記カップシールを前記シリンダ孔の開口部側に配置し、前記シリンダ孔内を大気と遮断すると好適である。

本発明のシリンダ装置によれば、シールポイントとなる最小内径部と最大外径部とによりシール性を確保することができる。さらに、寸法公差等によりカップシールの締め代が大きくなった際でも、第２円錐面に設けられた複数の環状凹部により、カップシールとピストンとの接触面積が増大することを抑制し、また、環状凹部に作動液の油膜を保持させることができることから、カップシールとピストンとの摺動抵抗の増大を抑え、安定した作動特性を得ることができる。

また、このシリンダ装置を車両用液圧マスタシリンダに適用し、本発明のカップシールをシリンダ孔の開口部側に配置することにより、締め代を大きくして、液圧マスタシリンダの液圧室側に大気が侵入することを確実に防止しながら、ピストンとの摺動抵抗の増大を抑えて安定した作動特性を得ることができる。

本発明の一形態例を示す非作動時のカップシールの説明図である。同じくカップシールの正面図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。本発明の一形態例を示すカップシールの一部断面斜視図である。同じく車両用液圧マスタシリンダの断面図である。

以下、車両用液圧マスタシリンダに適用した本発明の一形態例を図１乃至図５に基づいて説明する。図５に示すように、液圧マスタシリンダ１は、シリンダ本体２に有底のシリンダ孔３が形成されるとともに、前記シリンダ本体２には、シリンダ孔３のシリンダ軸方向中間部に開口する第１出力ポート４と、シリンダ孔３の底部側に開口する第２出力ポート５とが形成されている。また、シリンダ本体２は、上部に一対のボス部２ａ，２ａが突設され、両ボス部２ａ，２ａには、シリンダ孔３に連通する第１液通孔６と第２液通孔７とがそれぞれ設けられ、該ボス部２ａ，２ａには、グロメットシール８，８を介してリザーバ９が取り付けられる。

シリンダ孔３には、第１プランジャ１０（本発明のピストン）が第１カップシール１１，第２カップシール１２を介して摺動可能に内挿されるとともに、第２プランジャ１３が第３カップシール１４，第４カップシール１５を介して摺動可能に内挿される。第１カップシール１１は第１液通孔６のシリンダ孔開口部側に形成された第１シール溝１６に、第２カップシール１２は第１液通孔６のシリンダ孔底部側に形成された第２シール溝１７にそれぞれ嵌着され、第３カップシール１４は第２液通孔７のシリンダ孔開口部側に形成された第３シール溝１８に、第４カップシール１５は第２液通孔７のシリンダ孔底部側に形成された第４シール溝１９にそれぞれ嵌着される。

各プランジャ１０，１３には、シリンダ孔開口部側に第１凹部１０ａ，１３ａが、シリンダ孔底部側に第２凹部１０ｂ，１３ｂがそれぞれ形成されている。第１プランジャ１０の第１凹部１０ａにはプッシュロッド１ａが挿入され、第１プランジャ１０の第２凹部１０ｂと第２プランジャ１３の第１凹部１３ａとの間には、シリンダ軸方向中間部に設けた第１出力ポート４と第１液通孔６とに通じる第１液圧室２０が、第２プランジャ１３の第２凹部１３ｂとシリンダ孔３の底壁３ａとの間には、シリンダ孔底部側に設けた第２出力ポート５と第２液通孔７とに通じる第２液圧室２１がそれぞれ画成される。また、第１プランジャ１０には、非作動状態で第２カップシール１２よりもシリンダ孔開口部側に第１プランジャ１０の内外を貫通する小径の連通ポート１０ｃが周方向に１個以上穿設され、第２プランジャ１３にも同様に、非作動状態で第４カップシール１５よりもシリンダ孔開口部側に第２プランジャ１３の内外を貫通する小径の連通ポート１３ｃが周方向に１個以上穿設されている。

前記第１液圧室２０には、略円筒状の第１リテーナ２２と、該第１リテーナ２２内に挿通され、頭部２３ａを第１リテーナ２２の先端部に係止し、基部を第１係着板２４に係着させる第１ガイドピン２３と、第１プランジャ１０をシリンダ孔開口部側に付勢する第１リターンスプリング２５とを備えた第１スプリング機構２６が配設される。また、第２液圧室２１にも、第１液圧室２０に配設した第１スプリング機構２６と同様に、略円筒状の第２リテーナ２７と、該第２リテーナ２７内に挿通され、頭部２８ａを第２リテーナ２７の先端部に係止し、基部を第２係着板２９に係着させる第２ガイドピン２８と、第２プランジャ１３をシリンダ孔開口部側に付勢する第２リターンスプリング３０とを備えた第２スプリング機構３１が配設される。

第１シール溝１６に嵌着される第１カップシール１１は、本発明を適用したもので、第１シール溝１６は、周方向のシール溝底面１６ａと、シリンダ孔底部側面１６ｂと、シリンダ孔開口部側面１６ｃとを備えている。

第１カップシール１１は、第１シール溝１６のシリンダ孔開口部側に配置される基部１１ａと、該基部１１ａの内周側からシリンダ孔３の底部に向かって延設され、その内周面が第１プランジャ１０の外周面に摺接する内周リップ部１１ｂ（本発明の摺動側リップ部）と、基部１１ａの外周側からシリンダ孔３の底部に向かって延設され、その外周面が第１シール溝１６のシール溝底面１６ａに当接する外周リップ部１１ｃ（本発明のシール溝底面側リップ部）とを備えている。外周リップ部１１ｃは、基部１１ａの外周側から先端側に向けて漸次拡径する第１円錐面１１ｄが形成され、該第１円錐面１１ｄの先端部に最大外径部Ｐ１が設けられている。内周リップ部１１ｂは、基部１１ａの内周側から先端側に向けて漸次縮径する第２円錐面１１ｅが形成され、該第２円錐面１１ｅの先端部に最小内径部Ｐ２が設けられている。また、最小内径部Ｐ２と最大外径部Ｐ１とは、シリンダ軸方向に対して同位置にそれぞれ設けられ、第１カップシール１１の半径方向同位置に配置されるとともに、第２円錐面１１ｅには、複数の環状凹部１１ｆが形成されている。

第２シール溝１７，第３シール溝１８及び第４シール溝１９は、周知の環状シール溝であり、第２カップシール１２，第３カップシール１４及び第４カップシール１５も周知のカップシールが用いられ、詳細な説明は省略する。

上述のように形成された液圧マスタシリンダ１は、非作動時には、第１プランジャ１０と第２プランジャ１３とが第１，第２リターンスプリング２５，３０の弾発力によって、図５に示される位置に配設され、リザーバ９と第１液圧室２０との間が、第１液通孔６から連通ポート１０ｃを介して作動液が流通可能な状態となるとともに、リザーバ９と第２液圧室２１との間が、第２液通孔７から連通ポート１３ｃを介して作動液が流通可能な状態となっている。

作動時に、プッシュロッド１ａが第１プランジャ１０をシリンダ孔底部側に押動すると、第１プランジャ１０が第１液圧室２０内の第１リターンスプリング２５を圧縮しながらシリンダ孔３内を底部方向へ前進し、これと同時に第２プランジャ１３がシリンダ孔底部方向への前進を開始する。第１液圧室２０側では、第１プランジャ１０が非作動状態から前進し、連通ポート１０ｃのシリンダ孔開口部側端部が第２カップシール１２の内周面のシリンダ孔開口部側端部を通過し、第１液圧室２０とリザーバ９との連通が遮断された時点から第１液圧室２０に液圧が発生し始め、昇圧された作動液は、第１出力ポート４を介して一方のブレーキ系統に供給される。

第２液圧室２１側においても、前述の第１液圧室２０側と同様に、第２プランジャ１３が非作動状態から前進し、連通ポート１３ｃのシリンダ孔開口部側端部が第４カップシール１５を通過し、第２液圧室２１とリザーバ９との連通が遮断される時点から第２液圧室２１に液圧が発生し始め、昇圧された作動液は、第２出力ポート５を介して、他方のブレーキ系統に供給される。

制動を解除すると、第１プランジャ１０と第２プランジャ１３とは、第１，第２リターンスプリング２５，３０の弾発力によって、初期位置まで復帰する。第１プランジャ１０及び第２プランジャ１３が後退する際には、リザーバ９から、連通ポート１０ｃ，１３ｃを介して第１液圧室２０及び第２液圧室２１に作動液が流入すると共に、第２カップシール１２及び第４カップシール１５を撓ませながら作動液が第１液圧室２０及び第２液圧室２１に供給され、第１プランジャ１０及び第２プランジャ１３を良好に後退させる。

第１カップシール１１は、他のカップシールよりも締め代を大きくし、シールポイントとなる最小内径部Ｐ１と最大外径部Ｐ２とによりシール性を確保し、シリンダ孔内の液圧室側に大気が侵入することを防止する。また、内周リップ部１１ｂに設けた複数の環状凹部１１ｆにより、内周リップ部１１ｂと第１プランジャ１０との接触面積が増大することを抑制し、さらには、環状凹部１１ｆに作動液の油膜を保持させることができることから、第１プランジャ１０との摺動抵抗の増大を抑えることができる。これにより、第１カップシール１１によって、シリンダ孔内の液圧室側に大気が侵入することを確実に防止しながら、安定した操作フィーリングを得ることができる。

なお、本発明は上述の形態例のように、シリンダ孔にカップシールを設けたプランジャ型の液圧マスタシリンダに適用されるものに限らず、ピストンにカップシールを設けたサイドポート型の液圧マスタシリンダに適用することも可能である。この場合、カップシールは、ピストンに形成されたシール溝のシリンダ孔開口部側に配置される基部と、基部の内周側からシリンダ孔の底部に向かって延設され、その内周面がシール溝底面に当接する内周リップ部と、基部の外周側からシリンダ孔の底部に向かって延設され、その外周面がシリンダ孔に摺接する外周リップ部とを備え、内周リップ部に、基部の内周部からシール溝底面方向に漸次縮径する第１円錐面と最小内径部とが設けられ、外周リップ部に、基部の外周部からピストンに向けて漸次拡径する第２円錐面と環状凹部とが設けられる。

また、本発明のカップシールは、上述の形態例のようにシリンダ孔開口部側の第１カップシールに適用するものに限らず、第２プランジャと摺動するシリンダ開口部側の第３カップシールにも適用することができる。また、タンデムタイプの液圧マスタシリンダに限らずシングルタイプの液圧マスタシリンダにも適用することができる。

１…液圧マスタシリンダ、１ａ…プッシュロッド、２…シリンダ本体、２ａ…ボス部、３…シリンダ孔、３ａ…底壁、４…第１出力ポート、５…第２出力ポート、６…第１液通孔、７…第２液通孔、８…グロメット、９…リザーバ、１０…第１プランジャ、１０ａ…第１凹部、１０ｂ…第２凹部、１０ｃ…連通ポート、１１…第１カップシール、１１ａ…基部、１１ｂ…内周リップ部、１１ｃ…外周リップ部、１１ｄ…第１円錐面、１１ｅ…第２円錐面、１１ｆ…環状凹部、１２…第２カップシール、１３…第２プランジャ、１３ａ…第１凹部、１３ｂ…第２凹部、１３ｃ…連通ポート、１４…第３カップシール、１５…第４カップシール、１６…第１シール溝、１６ａ…シール溝底面、１６ｂ…シリンダ孔底部側面、１６ｃ…シリンダ孔開口部側面、１７…第２シール溝、１８…第３シール溝、１９…第４シール溝、２０…第１液圧室、２１…第２液圧室、２２…第１リテーナ、２３…第１ガイドピン、２３ａ…頭部、２４…第１係着板、２５…第１リターンスプリング、２６…第１スプリング機構、２７…第２リテーナ、２８…第２ガイドピン、２８ａ…頭部、２９…第２係着板、３０…第２リターンスプリング、３１…第２スプリング機構

Claims

シリンダ本体に形成した有底のシリンダ孔にピストンを内挿し、前記シリンダ孔と前記ピストンのいずれか一方に設けた環状のシール溝にカップシールを嵌着し、前記シール溝は、周方向のシール溝底面と、シリンダ孔底部側面と、シリンダ孔開口部側面とを有し、前記カップシールは、基端面が前記シリンダ孔開口部側面に当接する基部と、該基部のピストン摺動面側からシリンダ孔底部に向けて延設される摺動側リップ部と、前記基部の前記シール溝底面側からシリンダ孔底部に向けて延設されるシール溝底面側リップ部とを備えたシリンダ装置において、
前記シール溝底面側リップ部は、前記基部のシール溝底面側から前記シール溝底面に向けて漸次拡径又は縮径する第１円錐面が形成され、該第１円錐面の先端部に最大外径部又は最小内径部のいずれか一方が設けられ、
前記摺動側リップ部は、前記基部のピストン摺動面側からピストンに向けて縮径又は拡径する第２円錐面が形成され、該第２円錐面の先端部に最小内径部又は最大外径部のいずれか他方が設けられ、
該最小内径部と前記最大外径部とは、前記カップシールのシリンダ軸方向に対して同位置にそれぞれ設けられるとともに、前記第２円錐面に複数の環状凹部が形成されていることを特徴とするシリンダ装置。
前記シリンダ装置は、車両用液圧マスタシリンダであって、前記カップシールを前記シリンダ孔の開口部側に配置し、前記シリンダ孔内を大気と遮断することを特徴とする請求項１記載のシリンダ装置。