JP4736706B2 - マスタシリンダ - Google Patents

Description

本発明は、車両の液圧式制動装置に適用されるマスタシリンダに関し、特に、ブレーキペダルの操作量に応じてドライバーのペダル踏力に対する反力を創出するストロークシミュレータを内蔵したマスタシリンダに関する。

近年では、車両用制動装置として、ブレーキペダルの操作量を電気的に検出し、その検出値に基づいてホイールシリンダに供給する液圧を制御する電子制御式制動装置（ＥＣＢ）が普及しつつある。この種の電子制御式制動装置では、通常、マスタシリンダとホイールシリンダとの間が遮断されており、ブレーキペダルが操作されても、マスタシリンダからホイールシリンダへと作動油が供給されないことになる。このため、電子制御式制動装置には、ブレーキペダルの操作量に応じてドライバーのペダル踏力に対する反力を創出すべく、マスタシリンダと連通するようにストロークシミュレータが備えられる。

ただし、マスタシリンダとは別個のストロークシミュレータを用いた場合、その分だけ車両用制動装置に要するスペースが増加してしまう。このため、従来から、ストロークシミュレータをマスタシリンダに内蔵させることが提案されており、ストロークシミュレータを内蔵したマスタシリンダとしては、マスタシリンダのマスタ室の前方（車両前方）にストロークシミュレータを構成するシミュレータピストン等が直列に配置されたものが知られている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
特開２００４−３５９２１５号公報 特開２００５−１４５２７９号公報 特開平１１−５９３４９号公報

しかしながら、上記各従来のマスタシリンダのように、マスタシリンダのマスタ室の前方にストロークシミュレータを構成するシミュレータピストン等を直列に配置すると、その分だけマスタシリンダの全長が大きくなってしまう。従って、上記従来のマスタシリンダを用いたのでは、車両用制動装置の搭載スペースを十分に削減することが困難となる。

そこで、本発明は、ストロークシミュレータを内蔵していても車両用制動装置の搭載スペースを十分に削減し得るコンパクトなマスタシリンダの提供を目的とする。

本発明によるマスタシリンダは、車両の液圧式制動装置に適用されるマスタシリンダにおいて、シリンダ本体と、シリンダ本体内に摺動自在に配置されると共に、ブレーキペダルに連結されるマスタピストンと、マスタピストンの側方に位置するようにシリンダ本体内に画成され、作動液で満たされるマスタ室と、マスタ室内に弾性体により付勢された状態で配置されており、マスタピストンの摺動に応じてマスタ室内で弾性体の付勢力に抗して摺動可能なシミュレータピストンと、少なくともシミュレータピストンにより画成され、作動液で満たされると共に、当該作動液の圧力を概ね大気圧と一致させることができるように構成されたシミュレータ室とを備えることを特徴とする。

このマスタシリンダでは、ブレーキペダルの操作量に応じてドライバーのペダル踏力に対する反力を創出するためのストロークシミュレータを構成するシミュレータピストンがマスタ室の内部に配置される。従って、マスタ室の前方にストロークシミュレータを構成するシミュレータピストン等を直列に配置する場合と比較して、シリンダ本体が若干拡径化されるものの、マスタシリンダの全長増加を大幅に抑制することができる。この結果、このマスタシリンダは、ストロークシミュレータを内蔵していても車両用制動装置の搭載スペースの十分な削減を可能とする。

また、シミュレータピストンは、 マスタピストンよりも大径の内周面、および当該内周面よりも大径となるようにシリンダ本体に形成された第１の壁面と摺接する外周面とを有する筒状部と、筒状部の一端から外方に延設されており、第１の壁面よりも大径となるようにシリンダ本体に形成された第２の壁面と摺接するフランジ部とを含み、シミュレータ室は、筒状部、フランジ部およびシリンダ本体により画成されると好ましい。

この態様によれば、シリンダ本体の拡径を抑制しつつ、シミュレータピストンをマスタ室内に配置することが可能となる。

この場合、シミュレータピストンは、フランジが筒状部よりもマスタピストンに近接するように配置されると好ましい。

また、シミュレータピストンは、マスタピストンよりも大径の外周面、および当該外周面よりも小径となり、かつ、マスタピストンよりも大径となるようにシリンダ本体に形成された第１の壁面と摺接する内周面を有する筒状部と、筒状部の一端から外方に延設されており、第１の壁面よりも大径となるようにシリンダ本体に形成された第２の壁面と摺接するフランジ部とを含み、シミュレータ室は、筒状部、フランジ部およびシリンダ本体により画成されると好ましい。

この態様によれば、シミュレータピストンの筒状部の全長を比較的大きくとってシミュレータ室の全長を容易に大きくすることができる。これにより、シミュレータ室の内部にシミュレータピストンを付勢する複数の弾性体を配置することが可能となるので、多段のばね特性を有するストロークシミュレータをマスタシリンダに対して容易に内蔵させることができる。

この場合、シミュレータピストンは、筒状部がフランジ部よりもマスタピストンに近接するように配置されると好ましい。また、シリンダ本体は、概ね筒状のハウジングと、このハウジングに対して挿入され、マスタピストンの外壁を画成するプラグとを含み、第１の壁面はプラグに形成されており、第２の壁面はハウジングに形成されると好ましい。

本発明によれば、ストロークシミュレータを内蔵していても車両用制動装置の搭載スペースを十分に削減し得るコンパクトなマスタシリンダの実現が可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明によるマスタシリンダを示す断面図である。同図に示されるマスタシリンダ１０は、車両の電子制御式制動装置に適用されるものであり、ドライバーによりブレーキペダル１に付与されるブレーキ踏力に対して所定の倍力比を有するマスタシリンダ圧を発生するものである。マスタシリンダ１０は、シリンダ本体１１と、シリンダ本体１１内に摺動自在に配置されると共に、操作ロッド２を介してブレーキペダル１に連結されるマスタピストン１２とを備える。シリンダ本体１１は、一端が閉鎖された概ね筒状のハウジング１１０と、このハウジング１１０に対して挿入され、マスタピストン１２の外壁を画成するプラグ１１１とにより構成される。

マスタピストン１２は、操作ロッド２との連結端部１２ａがプラグ１１１の後端壁１１１ａを貫通するようにプラグ１１１内に配置され、マスタピストン１２を保持したプラグ１１１がハウジング１１０の開放端からその内部に挿入・固定される。そして、後端壁１１１ａとマスタピストン１２の後端面との間には、レギュレータ室１１２が画成され、マスタピストン１２の周囲には、補充液供給室１１３が画成される。補充液供給室１１３は、液路１１４を介してリザーバ３に連通させられる。

マスタピストン１２の前端（図１における左端）は、リテーナ１４、中吊りロッド１５、およびリテーナ１６を介してレギュレータピストン１７に連結されている。中吊りロッド１５は、左右のリテーナ１４，１６に対して摺動自在に取り付けられており、左右のリテーナ１４および１６同士の間には、スプリング１８が介設されている。そして、マスタピストン１２の前方、すなわち、マスタピストン１２とレギュレータピストン１７との間には、左右のリテーナ１４，１６、中吊りロッド１５およびスプリング１８を囲むようにマスタ室１１５が画成される。

マスタ室１１５は、作動液としてのブレーキオイルで満たされ、ドライバーによりブレーキペダル１が操作されると、マスタ室１１５内のブレーキオイルの圧力がマスタシリンダ圧となる。また、マスタ室１１５は、マスタピストン１２に形成された液路１２ｂを介して補充液供給室１１３と連通可能である。なお、ドライバーによるブレーキペダル１の操作により、マスタピストン１２が前方（図中左方向）に移動すると、中吊りロッド１５の後端（図中右端）に設けられたセンターバルブ１９により液路１２ｂが閉鎖され、これにより、マスタ室１１５と補充液供給室１１３との連通が断たれる。すなわち、マスタ室１１５は、ブレーキペダル１の踏み込みが解除されているときにリザーバ３と連通する。

レギュレータピストン１７は、スプリング２０によりマスタピストン１２に向けて付勢されており、レギュレータピストン１７は、スプリング２０の周囲に液室１１６を画成している。また、レギュレータピストン１７の前端（図中左端）には、スプールバルブ２１が固定されている。スプールバルブ２１の前方（図中左方向）には、液室１１７が画成されており、シリンダ本体１１には、液室１１７を挟んでスプールバルブ２１の前端と対向するようにリアクションロッド２２が摺動自在に配置されている。更に、シリンダ本体１１には、リアクションロッド２２の前端面（図中左端面）と当接するようにリアクションゴム２３が配置され、リアクションゴム２３の前方（図中左方向）には、液室１１８が画成されている。

スプリング２０の周囲に画成される液室１１６は、ハウジング１１０に形成された液路１１９を介してスプールバルブ２１とリアクションロッド２２との間の液室１１７と連通する。液室１１７は、ハウジング１１０に形成された液路１２０を介してリザーバ３と連通しており、これにより、液室１１６はリザーバ３と連通する。また、ドライバーによるブレーキペダル１の操作により、マスタピストン１２が前方（図中左方向）に移動し、それに伴ってレギュレータピストン１７およびスプールバルブ２１が前方（図中左方向）に移動すると、液室１１６は、スプールバルブ２１に形成された液路およびハウジング１１０に形成された液路１２１を介してアキュムレータ４と連通する。アキュムレータ４は、図示されないポンプにより昇圧されたブレーキオイルの圧力エネルギを窒素等の封入ガスの圧力エネルギ（例えば１４〜２２ＭＰａ程度）に変換して蓄えるものである。これにより、液室１１６には、リザーバ３からのブレーキオイルに加えて、アキュムレータ４からの高圧のブレーキオイルが導入されることになる。更に、スプリング２０の周囲に画成される液室１１６は、ハウジング１１０に形成された液路１２２を介してリアクションゴム２３の前方に位置する液室１１８とも連通する。

リアクションゴム２３に隣接する液室１１８は、ハウジング１１０等に形成された液路１２３を介してレギュレータ室１１２と連通する。そして、レギュレータ室１１２は、ハウジング１１０に形成された液路１２４および電磁制御弁５を介して電子制御式制動装置の液圧アクチュエータに接続される。また、上述のマスタ室１１５は、ハウジング１１０に形成された液路１２５および電磁制御弁６を介して電子制御式制動装置の液圧アクチュエータに接続される。本実施形態では、マスタシリンダ１０のレギュレータ室１１２が液圧アクチュエータの後輪側系統に接続され、マスタ室１１５が液圧アクチュエータの前輪側系統に接続される。

このように構成されるマスタシリンダ１０の動作について簡単に説明する。図２に示されるように、ドライバーによってブレーキペダル１が踏み込まれると、マスタピストン１２がスプリング１８等の付勢力に抗して前方（図中左方向）に移動し、これにより、マスタ室１１５内にマスタシリンダ圧を発生させる。また、ドライバーによるブレーキペダル１の操作により、マスタピストン１２が前方（図中左方向）に移動し、それに伴ってレギュレータピストン１７およびスプールバルブ２１が前方（図中左方向）に移動する。これにより、液室１１６には、リザーバ３からのブレーキオイルに加えて、アキュムレータ４からの高圧のブレーキオイルが導入され、液室１１６内のブレーキオイルの圧力は、マスタ室１１５におけるマスタシリンダ圧と概ね一致することになる。そして、液室１１６は、液路１２２、液室１１８、および液路１２３を介してレギュレータ室１１２と連通しているので、レギュレータ室１１２内にマスタシリンダ圧と概ね等しいレギュレータ圧が発生することになる。

なお、マスタシリンダ１０においては、液室１１６内のブレーキオイルの圧力、すなわちレギュレータ圧がある程度高くなると、液室１１６と連通する液室１１８内の圧力によりリアクションゴム２３を介してリアクションロッド２２が後方（図中右方向）に移動させられる。これにより、リアクションロッド２２からスプールバルブ２１等に対して反力を付与することが可能となり、いわゆるジャンピング現象を創出することができる。

さて、上述のマスタシリンダ１０は、電子制御式制動装置に適用されるものであることから、ブレーキペダルの操作量に応じてドライバーのペダル踏力に対する反力を創出するストロークシミュレータと共に用いられる。この場合、マスタシリンダ１０とは別個のストロークシミュレータを用いた場合、その分だけ電子制御式制動装置に要するスペースが増加してしまうので、本実施形態のマスタシリンダ１０には、次のようにしてストロークシミュレータが内蔵されている。

すなわち、本実施形態のマスタシリンダ１０では、マスタ室１１５内にストロークシミュレータを構成するシミュレータピストン３０が配置されると共に、シミュレータピストン３０によってマスタ室１１５の外周にストロークシミュレータを構成するシミュレータ室３５が画成される。シミュレータピストン３０は、図１および図３に示されるように、筒状部３１と、当該筒状部３１よりもマスタピストン１２に近接するように配置されるフランジ部３２とを含む。

シミュレータピストン３０の筒状部３１は、マスタピストン１２よりも大径の内周面３１ａと、この内周面３１ａよりも大径の外周面３１ｂとを有する。そして、筒状部３１の外周面３１ｂは、内周面３１ａよりも大径となるようにハウジング１１０に形成されてマスタ室１１５の外周を定める第１壁面１１０ａと摺接し、筒状部３１の前端には、Ｏリング等のシール材３３が配置される。また、シミュレータピストン３０のフランジ部３２は、筒状部３１の後端（図中右端）から径方向かつ外方に延設されている。フランジ部３２の外周面は、ハウジング１１０の第１壁面１１０ａよりも大径となり、かつ、プラグ１１１に近接するようにハウジング１１０に形成された第２壁面１１０ｂと摺接し、当該フランジ部３２の外周面には、Ｏリング等のシール材３４が配置される。

シミュレータ室３５は、シミュレータピストン３０の筒状部３１（外周面３１ｂ）、フランジ部３２およびハウジング１１０によりマスタ室１１５の外周に画成される。また、シミュレータ室３５内には、シミュレータピストン３０を後方（図中右方向）に付勢する弾性体としてのスプリング３６が配置される。そして、シミュレータ室３５は、ブレーキオイルで満たされると共に、ハウジング１１０に形成された液路１２６および電磁制御弁７（図１参照）を介してリザーバ３に連通させられる。これにより、電磁制御弁７を開放すれば、シミュレータ室３５をリザーバ３と連通させて、その内部のブレーキオイルの圧力を概ね大気圧と一致させることができる。

シミュレータピストン３０およびシミュレータ室３５により構成されるストロークシミュレータを備えたマスタシリンダ１０では、電磁制御弁７が開放された状態でドライバーによりブレーキペダル１が操作されると、マスタピストン１２がスプリング１８等の付勢力に抗して前方（図中左方向）に移動し、それにより、マスタ室１１５におけるマスタシリンダ圧が高まる。そして、マスタシリンダ圧が高まると、プラグ１１１の前端面とシミュレータピストン３０のフランジ部３２の後端面との間にブレーキオイルが流れ込み、スプリング３６の付勢力に抗してシミュレータピストン３０が前方（図中左方向）に摺動させられる。この結果、マスタピストン１２には、マスタ室１１５内のブレーキオイルによりブレーキペダル１の操作量に応じたドライバーのペダル踏力に対する反力が付与されることになる。この場合、シミュレータピストン３０の摺動に応じて、シミュレータ室３５内のブレーキオイルは、リザーバ３へと返送される。

なお、電子制御式制動装置が故障等したことにより、マスタ室１１５と制動装置を構成するホイールシリンダとを連通させる必要が生じた場合、電磁制御弁７を閉鎖させれば、シミュレータピストン３０の移動を規制することができるので、マスタ室１１５からブレーキオイルを各ホイールシリンダへと供給することが可能となる。

上述のように、本実施形態のマスタシリンダ１０では、ドライバーのペダル踏力に対する反力を創出するためのストロークシミュレータを構成するシミュレータピストン３０がマスタ室１１５の内部に配置される。従って、マスタ室１１５の前方にストロークシミュレータを構成するシミュレータピストン等を直列に配置する場合と比較して、シリンダ本体１１が若干拡径化されるものの、マスタシリンダ１０の全長増加を大幅に抑制することができる。この結果、本実施形態のマスタシリンダ１０は、ストロークシミュレータを内蔵していても車両用制動装置の搭載スペースの十分な削減を可能とする。また、本実施形態では、シミュレータピストン３０を、ハウジング１１０の第１壁面１１０ａおよび第２壁面１１０ｂと摺接させ、シミュレータ室３５を、シミュレータピストン３０の筒状部３１およびフランジ部３２と、ハウジング１１０の第２壁面１１０ｂ等とにより画成しているので、シリンダ本体１１の拡径を抑制しつつ、シミュレータピストン３０をマスタ室１１５内に配置することが可能となる。

なお、図１から図３に関連して説明されたマスタシリンダ１０は、いわゆるレギュレータを備えたマスタシリンダであるものとして説明されたが、本発明が適用され得るマスタシリンダは、これに限られるものではない。すなわち、上述のシミュレータピストン３０およびシミュレータ室３５は、図４に示されるように、２体の第１マスタピストン１２ｘおよび第２マスタピストン１２ｙ、第１マスタ室１１５ｘおよび第２マスタ室１１５ｙ等を備えた、いわゆるタンデム型のマスタシリンダ１００に適用されてもよい、なお、図４の参照符号は、図１から図３に関連して説明された要素と同様のものを示し、添え字ｘおよびｙは、それぞれ「第１」および「第２」の区別をするために付されたものである。

〔第２実施形態〕
以下、図５を参照しながら、本発明の第２実施形態に係るマスタシリンダについて説明する。なお、上述の第１実施形態に関連して説明されたものと同一の要素には同一の参照符号が付され、重複する説明は省略される。

図５に示される第２実施形態に係るマスタシリンダ１０Ａも、マスタ室１１５内に配置されたシミュレータピストン３０Ａと、シミュレータピストン３０Ａによってマスタ室１１５の外周に画成されるシミュレータ室３５Ａとを有する。シミュレータピストン３０Ａは、図５に示されるように、筒状部３１Ａとフランジ部３２Ａとを含み、本実施形態では、筒状部３１Ａがフランジ部３２Ａよりもマスタピストン１２に近接するように配置される。

シミュレータピストン３０Ａの筒状部３１Ａは、それぞれマスタピストン１２よりも大径の内周面３１ａと外周面３１ｂとを有する。筒状部３１Ａの内周面３１ａは、外周面３１ｂよりも小径となり、かつ、マスタピストン１２よりも大径となるようにシリンダ本体１１を構成するプラグ１１１に形成された第１壁面１１１ｘと摺接する。また、シミュレータピストン３０Ａのフランジ部３２Ａは、筒状部３１Ａの前端（図中左端）から径方向かつ外方に延設されている。フランジ部３２Ａの外周面は、プラグ１１１の第１壁面１１１ｘよりも大径となり、かつ、レギュレータピストン１７に近接するようにハウジング１１０に形成された第２壁面１１０ｘと摺接する。

シミュレータ室３５Ａは、シミュレータピストン３０Ａの筒状部３１Ａ、フランジ部３２Ａ、ハウジング１１０およびプラグ１１１によりマスタ室１１５の外周に画成される。また、シミュレータ室３５Ａ内には、シミュレータピストン３０Ａを後方（図中右方向）に付勢する弾性体としての複数のスプリング３６ａおよび３６ｂがスペーサ３７を介して配置される。そして、シミュレータ室３５Ａは、ブレーキオイルで満たされると共に、ハウジング１１０に形成された液路１２６および電磁制御弁（図示省略）を介して図示されないリザーバに連通させられる。

このように構成されるマスタシリンダ１０Ａでは、シミュレータピストン３０Ａの筒状部３１Ａの全長を比較的大きくとってシミュレータ室３５Ａの全長を容易に大きくすることができる。これにより、シミュレータ室３５Ａの内部にシミュレータピストン３０Ａを付勢する複数のスプリング３６ａおよび３６ｂを配置することが可能となるので、多段のばね特性を有するストロークシミュレータをマスタシリンダ１０Ａに対して容易に内蔵させることができる。

本発明の第１実施形態に係るマスタシリンダを示す断面図である。 図１のマスタシリンダの動作時の状態を示す断面図である。 図１のマスタシリンダの要部を示す拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に係るマスタシリンダの変形例を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係るマスタシリンダを示す断面図である。

符号の説明

１ ブレーキペダル、２ 操作ロッド、３ リザーバ、４ アキュムレータ、５，６，７ 電磁制御弁、１０，１０Ａ，１００ マスタシリンダ、１１ シリンダ本体、１２ ，１２ｘ，１２ｙ マスタピストン、１４，１６ リテーナ、１５ 中吊りロッド、１７ レギュレータピストン、１８，２０，３６，３６ａ，３６ｂ スプリング、１９ センターバルブ、２１ スプールバルブ、２２ リアクションロッド、２３ リアクションゴム、 ３０，３０Ａ シミュレータピストン、３１，３１Ａ 筒状部、３１ａ 内周面、３１ｂ 外周面、３２，３２Ａ フランジ部、３３，３４ シール材、３５，３５Ａ シミュレータ室、１１０ ハウジング、１１０ａ、１１１ｘ 第１壁面、１１０ｂ、１１０ｘ 第２壁面、１１２ レギュレータ室、１１３ 補充液供給室、１１４，１１９，１２０，１２２，１２３，１２４，１２５、１２６ 液路、１１５，１１５ｘ，１１５ｙ マスタ室、１１６，１１７，１１８ 液室。

Claims (6)

1. 車両の液圧式制動装置に適用されるマスタシリンダにおいて、
   シリンダ本体と、
   前記シリンダ本体内に摺動自在に配置されると共に、ブレーキペダルに連結されるマスタピストンと、
   前記マスタピストンの前方に位置するように前記シリンダ本体内に画成され、作動液で満たされるマスタ室と、
   前記マスタ室内に弾性体により付勢された状態で配置されており、前記マスタピストンの摺動に応じて前記マスタ室内で前記弾性体の付勢力に抗して摺動可能なシミュレータピストンと、
   前記マスタ室の外周において、少なくとも前記シミュレータピストンにより画成され、作動液で満たされると共に、当該作動液の圧力を概ね大気圧と一致させることができるように構成されたシミュレータ室とを備えることを特徴とするマスタシリンダ。
2. 前記シミュレータピストンは、
   前記マスタピストンよりも大径の内周面、および当該内周面よりも大径となるように前記シリンダ本体に形成された第１の壁面と摺接する外周面を有する筒状部と、
   前記筒状部の一端から外方に延設されており、前記第１の壁面よりも大径となるように前記シリンダ本体に形成された第２の壁面と摺接するフランジ部とを含み、
   前記シミュレータ室は、前記筒状部、前記フランジ部および前記シリンダ本体により画成され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. 前記シミュレータピストンは、前記フランジ部が前記筒状部よりも前記マスタピストンに近接するように配置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。
4. 前記シミュレータピストンは、
   前記マスタピストンよりも大径の外周面、および当該外周面よりも小径となり、かつ、前記マスタピストンよりも大径となるように前記シリンダ本体に形成された第１の壁面と摺接する内周面を有する筒状部と、
   前記筒状部の一端から外方に延設されており、前記第１の壁面よりも大径となるように前記シリンダ本体に形成された第２の壁面と摺接するフランジ部とを含み、
   前記シミュレータ室は、前記筒状部、前記フランジ部および前記シリンダ本体により画成されることを特徴とする請求項１に記載のマスタシリンダ。
5. 前記シミュレータピストンは、前記筒状部が前記フランジ部よりも前記マスタピストンに近接するように配置されることを特徴とする請求項４に記載のマスタシリンダ。
6. 前記シリンダ本体は、概ね筒状のハウジングと、このハウジングに対して挿入され、前記マスタピストンの外壁を画成するプラグとを含み、前記第１の壁面は前記プラグに形成されており、前記第２の壁面は前記ハウジングに形成されていることを特徴とする請求項５に記載のマスタシリンダ。

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