JP3048120B2 - マスタシリンダにおけるセンターバルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両等の液圧式
ブレーキ、またはクラッチシステムに用いられるマスタ
シリンダにおけるセンターバルブに関し、特に、バルブ
のシール損傷を防止する技術に関する。

【０００２】

【発明の背景】この種のマスタシリンダには、シリンダ
本体の内部の液圧室と外部の作動液リザーバとの間を連
通、遮断するバルブが不可欠である。センターバルブは
そうしたバルブの一つであり、液圧室を区画するピスト
ンの中心部に位置するバルブである。そうしたセンター
バルブは、一般に、たとえば実開平６−６１４５号の公
報が示すように、ヘッド部およびそのヘッド部から延び
るロッド部を含み、そのロッド部がピストンに設けた中
心孔にはまり、軸線に沿う方向に移動可能な弁体と、ピ
ストンの中心孔の開口部を取り囲む部分であり、弁体と
相協力してバルブ機能を生じる弁座と、弁体を弁座に向
けて付勢する弁ばねとを備えている。そして、弁体のヘ
ッド部には、通例、合成ゴム製のシール部材があり、そ
のシール部材は、ピストン側の中心孔の開口を取り囲む
リング型である。

【０００３】

【解決しようとする課題】センターバルブにおいては、
ピストンの動きに応じて、弁体のシール部材が、ピスト
ン端面の弁座に離、着座し、連通、遮断のバルブ機能を
果たす。シール部材を支持する弁体は、ピストンの移動
方向と同じ方向の動きでバルブの開閉を行う。そのた
め、センターバルブは、コンベンショナル型のバルブに
比べて、一般にはシール損傷が少ないといわれる。

【０００４】しかし、センターバルブのシール機能につ
いて、いろいろ検討したところ、センターバルブにもシ
ール部材の損傷（いわゆるシール喰われ）のおそれがあ
ることが判明した。そのシール喰われは、シール部材の
リング部分が弁座からわずかに離れた状態において、液
圧室側から作動液リザーバ側に向かう液流が生じたとき
に生じやすい。液流が、シール部材の先端部を弁座の内
周の隙間（すなわち、弁体のロッド部と中心孔の内壁と
の間）に引き込むような現象を生じさせるのである。シ
ール部材と弁座との間に絞り作用が生じると、液圧室の
内圧が高まり、より強い液流が生じ、それによって、シ
ール喰われが生じるようである。詳しく検討すると、マ
スタシリンダを急作動させた時、あるいはアンチスキッ
ドブレーキシステムにおいて、ピストンが非作動位置に
戻る直前までポンプから余剰な吐出液が液圧室に流入す
るときに、シール喰われが生じる。

【０００５】そうしたシール喰われを防止する手法とし
て、メタルシール化することによって、ゴム材料からな
るシール部材を用いないようにすることも考えられる。
しかし、メタルシールは、シール部分に異物を噛み込み
やすいため、それに起因する別のシール不良が生じやす
く、信頼性に劣るという問題がある。そこで、この発明
では、ゴム材料からなるシール部材（あるいはシール
部）を用いることを前提とし、そこに生じるシール喰わ
れを有効に防止することができる技術を提供することを
目的とする。

【０００６】

【発明の手段】この発明では、シールのための着座部分
を、外側および内側の２重構造とし、外側シール部をゴ
ム材料で、また、内側シール部を外側シール部のゴム材
料に比べて剛性の高い材料（たとえば金属やプラスチッ
ク、または外側シール部のゴム材料よりも高硬度の他の
ゴム材料、あるいは金属埋込みのゴム材料など）で作る
ようにしている。そして、そうした両シール部は、外側
シール部の方が内側シール部に比べてより早く着座する
ような距離関係としている。また、ゴム材料からなる外
側シール部は、ピストンが作動位置にあるとき、若干弾
性変形しながらバルブを閉じるように着座し、シール機
能を果たすが、内側シール部の方は、着座はするがシー
ル機能を必ずしも果たす必要はない。

【０００７】ピストンの中心部に位置するセンターバル
ブは、弁体と弁座とが離、着座することによって、シリ
ンダ本体の内部の液圧室と外部の作動液リザーバとの間
を連通、遮断する。そこで、この発明の外側シール部−
内側シール部の２重構造は、弁体側あるいは弁座側のい
ずれへも適用することができる。外側シール部−内側シ
ール部は同心円のような配置となり、より剛性の高い内
側シール部は、ゴム材料からなる外側シール部に対し、
リテーナとして機能する。それによって、前記した液流
によるシール喰われを有効に防止する。

【０００８】なお、この発明は、センターバルブを含む
各種のマスタシリンダに適用することができる。マスタ
シリンダは、クラッチ用、ブレーキ用、また、シングル
型、タンデム型のいずれでも良い。特に、この発明は、
前記のような液流によるシール喰われを防止するもので
あり、そうした液流がより強く生じやすいセンターバル
ブに適用すれば、その効果も大きい。たとえば、アンチ
スキッド機能付きのブレーキ装置は、この発明の好適な
適用対象である。

【０００９】

【実施例】図１は、この発明を適用するタンデム型のブ
レーキマスタシリンダを示す全体的な断面図である。ま
ず、その図１を参照しながら、この発明の具体的な適用
個所を明らかにし、その後にこの発明の実施例を説明す
る。タンデム型のマスタシリンダ１０は、軸線方向に沿
って、コンベンショナル型のバルブを含むプライマリ部
分１００と、センターバルブを含むセカンダリ部分２０
０とを備える。プライマリ部分１００は前輪ブレーキ装
置に対するものであり、セカンダリ部分２００は、アン
チスキッド機能付きの後輪ブレーキ装置に対するもので
ある。

【００１０】マスタシリンダ１０は、内径が一様なシリ
ンダ孔１２を形成したシリンダ本体１４を含む。シリン
ダ本体１４の前端１４ｆは閉じ、その閉じた側からセカ
ンダリピストン復帰ばね１６２、セカンダリピストン２
０２、プライマリピストン復帰ばね１６１およびプライ
マリピストン２０１が順次配列されており、このプライ
マリピストン２０１の後方に図示しないプッシュロッド
が配置される。プライマリおよびセカンダリの各ピスト
ン２０１，２０１には、前後方向に隔てた個所にそれぞ
れリップシール部材３１ａ，３１ｂ；３２ａ，３２ｂが
ある。これらの各リップシール部材は、シリンダ本体１
４の内周面と各ピストン２０１，２０２との間を密封し
ており、それにより、セカンダリピストン２０２の前方
に第２の液圧室４２、プライマリピストン２０１の前方
に第１の圧力室４１を区画している。

【００１１】コンベンショナル型あるいはセンターバル
ブ型と、そのタイプにちがいはあるが、プライマリ側の
バルブ５０およびセカンダリ側のバルブ７０ｐは、第１
あるいは第２の各液圧室４１，４２と、シリンダ本体１
４の上部の作動液リザーバ８０との間を連通、遮断する
ものである。今、図示しないプッシュロッドを介してプ
ライマリピストン２０１を押すと、プライマリピストン
２０１の外周のリップシール部材３１ａが作動液リザー
バ８０に通じるリリーフポート６１を閉じ、第１の液圧
室４１に液圧を発生する。すると、この第１の液圧室４
１の液圧によてセカンダリピストン２０２が動き、バル
ブ７０ｐの機能により第２の液圧室４２に液圧を発生す
る。マスタシリンダ１０では、セカンダリ側のバルブ７
０ｐがセンターバルブであり、この発明は、そのセンタ
ーバルブの部分に実際に適用される。

【００１２】図２は、この発明によるセンターバルブの
第１の実施例を示すバルブ周りの断面図である。第２の
液圧室４２に臨むセカンダリピストン２０２の端部に凹
所３００がある。凹所３００はシリンダ本体１４の軸線
に沿い、その内径はほぼ一様である。凹所３００の底部
は、ピストン２０２の中心孔３０２およびそれに続くガ
イド孔３０４、さらにピストン２０２外周の側周孔３０
６を通して、作動液リザーバ８０の内部へと通じてい
る。なお、ガイド孔３０４は、開弁手段としてのストッ
パボルト３０８を受け入れる孔であり、それ自体はピス
トン２０２を貫通している。ここで、ストッパボルト３
０８は、シリンダ本体１４に固定されている。

【００１３】センターバルブ７０の各部品は、凹所３０
０の中に位置する。ポペット型の弁体７２は、ヘッド部
７２ｈおよびそのヘッド部７２ｈから延びるロッド部７
２ｒを含み、ロッド部７２ｒがピストン２０２の中心孔
３０２にはまり、軸線に沿う方向に移動可能である。弁
体７２のヘッド部７２ｈに弁ばね７３があり、弁体７２
をストッパボルト３０８に向けて押している。ピストン
２０２の中心孔３０２の開口部を取り囲む部分が、弁体
７２が着座する弁座９０を構成する。ここでは、弁座９
０を外側シール部９８と内側シール部９４の２重構造と
している。外側シール部９８は、合成ゴムなどのゴム材
料（Ｈs 硬度８０〜９０ぐらいの硬いゴム材料）からな
り、また、内側シール部９４は、ゴムに比べて剛性の高
い、たとえば金属からなる。内側シール部９４は、円筒
形状であり、その一端に外向きフランジ９４ｆがあり、
反対の端部近くに、フランジ９４ｆよりは低い別のフラ
ンジ９４ｅがある。別のフランジ９４ｅは、ゴム材料か
らなる外側シール部９８と凹凸結合し、外側シール部９
８と内側シール部９４とを一体的に結合するためのもの
である。しかも、外側シール部９８の端面は、筒形状の
ストッパ部材９２によって押さえられているため、外側
シール部９８は、凹所３００内にあって、ほぼピストン
２０２と一体化している。なお、ストッパ部材９２に
は、凹所３００の開口側の端部に内向きフランジ９２ｆ
があり、そのフランジ部分が弁ばね７３のばね受けとし
て機能している。また、ストッパ部材９２自体は、Ｃ−
リング９３によって抜止めが図られている。

【００１４】さて、外側シール部９８および内側シール
部９４の着座部分に着目する。それらの着座部分は、ポ
ペット型弁体７２のヘッド部７２ｈに離、着座する部分
であり、各シール部９８，９４の先端に位置する。この
場合、外側シール部９８の着座部分９８ｃは、内側シー
ル部９４の着座部分９４ｃに比べて、弁体７２のヘッド
部７２ｈにわずかな距離だけ近く設定されている。この
わずかな距離は、弁ばね７３の付勢力によって、外側シ
ール部９８のゴムが変形する大きさよりは小さく、たと
えば０．１〜０．５ｍｍ程度である。また、ポペット型
弁体７２のヘッド部７２ｈはテーパ形状であり、そのテ
ーパ形状が、２つのシール部９４，９８と相俟って外側
シール部９８のシール喰われをより確実に防止する。ヘ
ッド部７２ｈは、内側シール部９４に対向する部分が外
側シール部９８に対向する部分よりも弁座９０側に突き
出るようなテーパ形状である。

【００１５】ブレーキが非作動状態であり、各ピストン
２０１，２０２が非作動位置にあるとき、プライマリピ
ストン２０１は、シリンダ本体１４の開口部のストッパ
１４ｓに当たり、それに応じて、セカンダリピストン２
０２も図１に示すような非作動状態に位置する。そのと
き、弁体７２は、ロッド部７２ｒの端がストッパボルト
３０８に当たり、センターバルブ７０を開弁状態にして
いる。一方、ブレーキの作動に伴い、各ピストン２０
１，２０２がシリンダ本体１４の前端１４ｆ側に移動す
ると、弁体７２は、弁ばね７３の力により弁座９０に着
座しようとする。弁体７２は、外側シール部９８の着座
部分９８ｃに着座した後、内側シール部９４の着座部分
９４ｃに着座することになる。こうした着座過程におい
て、外側シール部９８の着座部分９８ｃは、内側シール
部９４によって径方向内側への弾性変形を抑えられ、径
方向外側へと弾性変形することになる。そのため、そう
した着座状態から開弁されるとき、外側シール部９８の
着座部分９８ｃが中心孔３０２とロッド部７２ｒとの間
に吸い込まれるように変形することがない。

【００１６】図３は、この発明によるセンターバルブの
第２の実施例を示すバルブ周りの断面図である。第１の
実施例では、弁座側に２重のシール部を設けたが、第２
の実施例は、弁体側に２重のシール部を設けるようにし
ている。第２の実施例であるセンターバルブ７００の弁
体７２０もポペット型であり、ヘッド部７２０ｈとロッ
ド部７２０ｒとを含む。金属製のヘッド部７２０ｈの部
分に、内側シール部９４に相当する部分９４０があり、
ヘッド部７２０ｈを被うゴムキャップ９８０が外側シー
ル部９８に相当する。なお、セカンダリピストン２０２
側に弁座９００があり、その弁座９００は、径方向中心
部が径方向外側に比べて突出するようなテーパ形状とな
っている。こうしたテーパ形状は、ゴム材料からなる外
側シール部９８０のシール喰われを防止する上でも有効
である。この弁座９００に対し、外側シール部９８０の
着座部分９８０ｃは、内側シール部９４０の着座部分９
４０ｃよりもわずかに近い位置にあることは、第１の実
施例と同様である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明が適用されるマスタシリンダの一例を
示す側断面図である。

【図２】この発明の第１の実施例を示す要部の断面図で
ある。

【図３】この発明の第２の実施例を示す要部の断面図で
ある。

【符号の説明】

１０ マスタシリンダ １２ シリンダ孔 １４ シリンダ本体 ２０１ プライマリピストン ２０２ セカンダリピストン（ピストン） ３００ 凹所 ３０２ 中心孔 ３０８ ストッパボルト（開弁手段） ４２ 第２の液圧室（液圧室） ７０，７００ センターバルブ ７２，７２０ 弁体 ７３ 弁ばね ８０ 作動液リザーバ ９０ 弁座 ９４ 内側シール部 ９８ 外側シール部

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸線をもち、内部にその軸線に沿うシリ
   ンダ孔があるシリンダ本体と、そのシリンダ孔の内部に
   液圧室を区画するピストンと、そのピストンが前記軸線
   方向に移動することに応じて、前記液圧室と作動液リザ
   ーバ側とを連通、遮断するバルブとを備えるマスタシリ
   ンダにおいて、前記バルブは前記ピストンの中心部に位
   置するセンターバルブであり、ヘッド部およびそのヘッ
   ド部から延びるロッド部を含み、そのロッド部が前記ピ
   ストンに設けた中心孔にはまり、前記軸線に沿う方向に
   移動可能な弁体と、前記中心孔の開口部を取り囲む部分
   であり、前記弁体と相協力してバルブ機能を生じる弁座
   と、前記弁体を弁座に向けて付勢する弁ばねと、その弁
   ばねの付勢力に抗して、前記ピストンの非作動位置で、
   前記弁体と弁座とを離す開弁手段とからなり、互いに
   離、着座する前記弁体あるいは弁座のいずれか一方の着
   座部分を、ゴム材料からなる外側シール部と、その外側
   シール部の内周に位置し、外側シール部のゴム材料に比
   べて剛性の高い材料からなる内側シール部とにより構成
   し、しかも、外側シール部が着座する部分を、内側シー
   ル部が着座する部分に比べて、前記弁体あるいは弁座の
   他方の着座部分により近く配置し、さらに、前記外側シ
   ール部が前記弁体あるいは弁座の他方の着座部分に着座
   するとき、前記他方の着座部分は、前記外側シール部を
   径方向外側に向けて弾性変形させるようなテーパ形状と
   なっている、マスタシリンダにおけるセンターバルブ。
2. 【請求項２】 前記外側シール部と内側シール部とは、
   ピストンが作動位置にあるとき、ともに前記他方の着座
   部分に接触している、請求項１のセンターバルブ。
3. 【請求項３】 前記外側シール部は、前記内側シール部
   に比べて前記他方の着座部分に所定の距離だけ近く位置
   しており、その所定の距離が、前記弁ばねの付勢力によ
   って前記外側シール部が弾性変形する大きさよりも小さ
   い、請求項１あるいは２のセンターバルブ。
4. 【請求項４】 前記一方の着座部分が前記弁座側の着座
   部分であり、前記液圧室に臨むピストンの端部に凹所が
   あり、その凹所の底部に前記外側シール部および内側シ
   ール部があり、さらに、筒形状のストッパ部材が、前記
   液圧室に臨む外側シール部の端面を支持している、請求
   項１〜３のいずれか一つのセンターバルブ。
5. 【請求項５】 ポペット型の弁体と、ピストンに取り付
   けた弁座とを含むセンターバルブであり、前記弁座が同
   心円型の２つのシール部を備え、内側シール部が、外側
   シール部に対するリテーナとして機能する、請求項１〜
   ４のいずれか一つのセンターバルブ。