JP4741514B2 - 特に制御ブレーキシステム用のマスターシリンダー - Google Patents

Description

本発明は、ハウジング内で移動可能な少なくとも１つのピストンを具備し、ピストンは、ハウジングの環状溝内に配置されているシール要素によって圧力チャンバに対してシールされており、圧力チャンバは、ピストンに形成されている横孔によって非圧縮供給チャンバに接続可能である、特に制御ブレーキシステム用のマスターシリンダーに関する。

独国特許出願公開第１０１２０９１３Ａ１号明細書には、このタイプのマスターシリンダーが開示されており、その横孔は、マスターシリンダーの空動距離を可能な限り短く保つために小さな横断面を有する。トラクションスリップ制御（ｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｌｉｐ ｃｏｎｔｒｏｌ，ＴＳＣ）又は電子安定プログラム（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｐｒｏｇｒａｍ，ＥＳＰ）を用いるブレーキシステムのような制御ブレーキシステムが用いられる場合には、制御の介在時には、圧力液体が圧力液体タンクからマスターシリンダーを介してポンプに補充される。横孔の横断面が小さいと、過度の絞り抵抗が生じ、必要な圧力液体を充分に速い速度でポンプに供給することができなくなるという、欠点がある。

欧州特許出願公開第０８０７０４２Ａ１号明細書には、横孔をピストンの周方向に延びている長孔として形成することが開示されている。
独国特許出願公開第１０１２０９１３Ａ１号明細書 欧州特許出願公開第０８０７０４２Ａ１号明細書

ピストンの外面（周面）はピストンをガイドするのに用いられるため、ピストンの外面において長孔にデバリングを行う必要がある。このために、外側周回溝の底部に長孔を配置することが提案されており、外側周回溝を鋭利なエッジがシール要素を損傷しないように機械加工する必要が生じる。また、シール要素の内側シールリップが、外側周回溝を通過する際に、予圧により外側溝内へと押し込められ、内側シールリップに損傷や捩れが生じるおそれがあるという、欠点がある。

上述した観点に鑑み、本発明の目的は、この点が改良されたマスターシリンダーを提供することである。

本発明に従い、この目的は、ピストンの内面に、横孔が開口する凹部を形成することにより達成される。これにより、一方で、ピストンの外面に精密な機械加工を施す必要がなくなり、他方で、横孔の長さ、即ち、横孔の自身の軸方向への延びが減少され、絞り抵抗が減少される。加えて、マスターシリンダーの空動距離を短いままに保つことが可能である。

ピストンの製造を簡単にするために、ピストンは、第１の内径と第２の内径とを備える略ボウル状の壁を一端側に有し、第２の内径は第１の内径よりも大きく、横孔は第１の内径と第２の内径との間のゾーンに配置されている。

本発明の好ましい改良態様では、凹部は、少ない労力で形成可能な径方向内側の周回溝として形成されている。内側溝では仕上げ加工は不要である。加えて、ピストンの壁厚は薄くなっておらず、ピストンは、ハウジングあるいは第２のピストンに突き当てられた場合にピストンに作用する軸方向の力を、変形されることなく受容可能である。

本発明の別の好ましい実施態様では、凹部は、ピストンの内面の歯状側面から形成されている歯状空間の形態を有し、好ましくは、凹部は、軸方向にピストンの端部まで延びている。従って、深絞り工程により凹部を有するピストンを形成することが可能であり、凹部を形成するための追加の機械加工の労力は必要ない。加えて、ピストンの壁厚は部分的にのみ薄くなっており、この結果、ピストンは、生成される軸方向の力を変形されることなく受容可能である。

横孔を特に簡単に形成することができるように、互いに対向する横孔は、互いに平行な境界面を有する。このため、互いに対向する横孔をほぼ同時に形成することが可能となっている。

好ましくは、横孔は長孔形状を有し、これにより、絞り抵抗をさらに減少させることが可能となる。

本発明の好ましい実施態様では、横孔は、形削りにより、例えば、パンチングにより、あるいは、ピストンの長手軸に対して径方向にドリルを移動させることにより、形成可能である。

実験により、おおよそ１の比の値が、孔径に対する孔長の好ましい比の値、幅に対する孔長の好ましい比の値であることが証明された。

本発明は、実施形態を示す図面を参照して以下で説明される。

図１は、本発明の第１実施形態のマスターシリンダー１を示す縦断面図であり、このマスターシリンダー１は、例えば、トラクションスリップ制御（ＴＣＳ）及び／又は電子安定プログラム（ＥＳＰ）を用いる制御ブレーキシステムで用いられ、プランジャー直列形態を有する。このタイプのマスターシリンダー１の作動方式は周知であるため、本発明にとって重要な特徴だけを主に説明する。

マスターシリンダー１は、ハウジング２内で移動可能な第１及び第２のピストン３，４を有し、ハウジング２の環状溝２３，２４には環状シール要素５，６が収容されており、環状シール要素５，６は動的に作用する内側シールリップ２６，２７と静的に作用する外側シールリップ２８，２９とを有する。動的に作用する内側シールリップ２６，２７は第１のシール面によりピストン３，４に押圧されており、静的に作用する外側シールリップ２８，２９は第２のシール面により環状溝２３，２４の底部に押圧されている。ピストン３，４の外側面はガイド面として機能する。

図１に示されるマスターシリンダー１の非作動状態では、第１及び第２の圧力チャンバ７，８は、圧力液体チャンネル３２，３３及びハウジング２の供給チャンバ１１，１２を介して、加えて、第１及び第２のピストン３，４の一端側３６，３７に形成されているボウル状壁２１，２２の横孔９，１０を介して、非圧縮圧力液体タンク（図示せず）に接続されている。マスターシリンダー１の形態のタイプに応じて、４乃至２４個の横孔９，１０が、ピストン３，４の周方向に等分配されて配置されている。ピストン３，４は、圧縮ばね３４，３５によって予圧されている。

圧縮ばね３４，３５は、少なくとも部分的にボウル状壁２１，２２の内部に配置されている。ボウル状壁２１，２２の中央部を中央ピン３８，３９が通過しており、中央ピン３８，３９はボウル状壁２１，２２の軸方向出口の手前で終端している。端部４０，４１にはスリーブ４４，４５用のストッパー４２，４３が設けられており、ストッパー４２，４３とカラー４６，４７とが協働して、スリーブ４４，４５がピン３８，３９に対して規定の範囲内で入れ子式に伸縮可能である。さらに詳細に説明すると、スリーブ４４，４５は、圧縮ばね３４，３５により、駆動中にピストンの内部へと押し込まれる。図示されるように、ストッパー４２，４３は、好ましくは、環状ディスクであり、ピン３８，３９にリベット止め、特に揺動可能にリベット止め（ｗｏｂｂｌｅ−ｒｉｖｅｔｅｄ）されている。スリーブ４４，４５の他端部１９，２０は、圧縮ばね３４，３５に当接されているプレート状のカラー４８，４９を有する。

第１のピストン３は、マスターシリンダー１を駆動する際に駆動方向Ａに移動される。この際、第１のピストン３の移動は、圧縮ばね３４を介して第２のピストン４に伝達される。シール要素５，６のゾーンに横孔９，１０が配置されると、圧力液体はもはや供給チャンバ１１，１２から横孔９，１０を介して圧力チャンバ７，８へと流入され得なくなるため、マスターシリンダー１のいわゆる空動距離が完了する。圧力チャンバ７，８と圧力液体タンクとの間の接続が遮断され、圧力チャンバ７，８で圧力が増大する。

マスターシリンダー１の連続して配置された２つのピストン３，４の形態、作動方式は互いにほぼ同一であるため、第１のピストン３のみさらに説明する。

ＴＣＳあるいはＥＳＰの介在時において、ピストン３が非作動あるいは作動状態にある場合には、圧力液体タンクから圧力チャンバ７を介してホイールブレーキへと圧力液体を吸引する必要がある場合があり、これは好ましくはポンプによってなされ、液体をホイールブレーキへと、あるいは、マスターシリンダー１へと（還流原理）供給するために、ポンプの入口は、マスターシリンダー１の圧力チャンバ７，８に、あるいは、ホイールブレーキに選択的に接続され得る。ＴＣＳが介在する場合には、マスターシリンダー１の非作動状態において、圧力液体が、圧力液体タンクから、圧力液体チャンネル３２、供給チャンバ１１、横孔９、圧力チャンバ７を介して吸引される。ＥＳＰが介在する場合には、マスターシリンダー１の作動状態において、吸引圧によってシール要素５の外側シールリップ２８が内側シールリップ２６に向かって傾き、この結果、外側シールリップ２８のシール面が環状グルーブの底部に押圧されなくなることで、外側シールリップ２８を越えて液体が流れることにより、補償がなされる。ＴＣＳあるいはＥＳＰが介在する場合に、特にマスターシリンダーが非作動位置にある場合に、ポンプに素早く充分な圧力液圧を供給するために、横孔９の絞り抵抗を可能な限り低く保つ必要がある。しかしながら、マスターシリンダー１の空動距離も、可能な限り最小化しなければならない。

図２は、第１実施形態の第１のピストン３を示す縦断面図であり、図３は、ピストン３を図２のＢ−Ｂ線に沿って切断して示す横断面図である。

図２に示されるように、ピストン３の一端側３６は、略ボウル状をなし、第１の内径Ｄ１と第２の内径Ｄ２とを有し、第２の内径Ｄ２は第１の内径Ｄ１よりも大きく、これによりピストン３の製造が容易になっている。複数の横孔９が、２つの内径Ｄ１，Ｄ２間のゾーンにおいて、ピストン３の周方向に等分に配置され、ピストン３の内面１３に形成されている凹部１５へと開口している。図２に示されるように、特に、凹部１５は径方向内側周回溝として形成されている。

ボウル壁２１の壁厚は、端部１９で薄くなっておらず、ピストン３は、第２のピストン４に突き当てられた場合に作用する軸方向の力を、変形されることなく受容可能である。例えば、回路が故障した場合に、ピストン３の当接が生じる。

図３に示されるように、横孔９は所定の孔径Ｄと孔長Ｌとを有し、孔長Ｌと孔径Ｄとの比はおおよそ１の値であり、この値が特に好ましいことが証明された。即ち、内側溝１５により、孔長Ｌ、従って、横孔９の絞り抵抗が減少されている。

図４乃至図６は、第２実施形態のマスターシリンダー１の第１のピストン３を示す部分断面図であり、本実施形態は図１乃至図３の実施形態とおおよそ対応しているため、互いに対応する特徴部分については、同様の参照符号を付して、対応部分の説明については繰り返さない。従って、以下では、基本的な相違点についてのみ説明する。

図５は、図４のＣ−Ｃ線に沿う断面であり、この図５及び図６に特に示されるように、横孔９が開口している凹部１７は、ピストン３の内面１３の歯状側面から形成されている歯状空間の形態を有する。凹部１７は軸方向にピストン３の端部１９まで延びており、このため、ピストン３を深絞りにより製造することが可能であり、凹部１７は追加の機械加工行程を用いることなく形成することが可能である。

本実施形態では、ボウル状壁２１の壁厚は、端部１９において、部分的にのみ薄くなっており、この結果、ピストン３は、上述したような軸方向の力を変形されることなく受容可能である。

図７乃至図９は、第３の実施形態のマスターシリンダー１の部分断面図であり、本実施形態は図１乃至図６に従う上述した２つの実施形態とおおよそ対応しているため、互いに対応する特徴部分については、同様の参照符号を付して、対応部分の説明については繰り返さない。従って、以下では、基本的な相違点についてのみ説明する。

第３実施形態のマスターシリンダー１は、ハウジング２内で移動可能な第１及び第２のピストン５３，５４を有し、第１及び第２のピストン５３，５４の一端側５５，５６には略ボウル状の壁５７，５８が形成されている。

上述した２つの実施形態に対して、第３実施形態のマスターシリンダー１は、ピストン５３，５４を予圧するのに用いられるばね組体６１，６２を有する。これらばね組体６１，６２は、夫々、圧縮ばね３４，３５、だぼピン６３，６４、さらに、２つの引張スリーブ６５，６６，６７，６８を有し、このため、図１に示されている中央に配置されているピンは不要になっている。従って、プラスチック部品、あるいは、金属旋削部品として、比較的簡単な方法でピストン５３，５４を製造することが可能となっている。

ピストン５３，５４ではボウル状壁５７，５８に複数の横孔５０，５１が形成されており、複数の横孔５０，５１は、２つの内径Ｄ１，Ｄ２間のゾーンにおいて、ピストン５３，５４の周方向に等分配されて配置され、ピストン５３，５４の内面５９，６０に形成されている凹部１５，１６へと開口している。凹部１５，１６は、図２の実施形態に従う凹部１５，１６と同様に、径方向内側周回溝として形成されている。

マスターシリンダー１において連続して配置されている２つのピストン５３，５４の形態及び作動方式は互いにほぼ同一であるため、第１のピストン５３についてのみ詳細に説明する。

図８は第１のピストン５３の部分図であり、図８に示されるように、横孔５０は、所定の長さＬ１及び幅Ｂを有する長孔状をなしている。横孔５０を長孔状の形態とすることで、絞り抵抗をさらに減少することが可能となるため、有効である。

図９は横孔５０ゾーンにおける第２のピストン５３の部分断面図であり、特に図９から明らかなように、横孔５０は所定の孔長Ｌを有する。幅Ｂに対する孔長Ｌの比はおおよそ１の値であり、この値が特に好ましいことが証明された。内側溝１５は、孔長Ｌ、従って、横孔５０の絞り抵抗を減少させる。

さらに図示されるように、互いに対向する横孔５０が互いに平行な境界面５２を有し、横孔５０は、例えば、形削りにより、即ち、例えば、パンチングにより、あるいは、ピストン５３の長手軸Ｍに対して径方向にドリルを移動させることにより、形成可能である。

本発明の第１実施形態のマスターシリンダーを示す縦断面図。 本発明の第１実施形態のマスターシリンダーの第１のピストンを示す縦断面図。 図２のピストンを図２のＢ−Ｂ線に沿って切断して示す部分図 本発明の第２実施形態の第１のピストンを示す部分縦断面図。 図４のピストンを図４のＣ−Ｃ線に沿って切断して示す部分図。 図４のピストンを示す部分斜視図。 本発明の第３実施形態のマスターシリンダーを示す縦断面図。 本発明の第３実施形態のマスターシリンダーの第１のピストンを示す部分図。 図８のピストンを横孔のゾーンにおいて切断して示す部分図。

符号の説明

１…マスターシリンダー、２…ハウジング、３…ピストン、４…ピストン、５…シール要素、６…シール要素、７…圧力チャンバ、８…圧力チャンバ、９…横孔、１０…横孔、１１…供給チャンバ、１２…供給チャンバ、１３…内面、１４…内面、１５…凹部、１６…凹部、１７…凹部、１９…端部、２０…端部、２１…壁、２２…壁、２３…環状溝、２４…環状溝、２６…内側シールリップ、２７…内側シールリップ、２８…外側シールリップ、２９…外側シールリップ、３０…外面、３１…外面、３２…圧力液体チャンネル、３３…圧力液体チャンネル、３４…圧縮ばね、３５…圧縮ばね、３６…一端側、３７…一端側、３８…ピン、３９…ピン、４０…端部、４１…端部、４２…ストッパー、４３…ストッパー、４４…スリーブ、４５…スリーブ、４６…カラー、４７…カラー、４８…カラー、４９…カラー、５０…横孔、５１…横孔、５２…参照面、５３…ピストン、５４…ピストン、５５…一端側、５６…一端側、５７…壁、５８…壁、５９…内面、６０…内面、６１…ばね組体、６２…ばね組体、６３…だぼピン、６４…だぼピン、６５…引張スリーブ、６６…引張スリーブ、６７…引張スリーブ、６８…引張スリーブ、Ａ…駆動方向、Ｄ…孔径、Ｄ１…直径、Ｄ１…直径、Ｂ…幅、Ｌ…孔長、Ｌ１…長さ、Ｍ…長手軸。

Claims (11)

1. ハウジング（２）内で移動可能な少なくとも１つのピストン（３，４；５３，５４）を具備し、ピストン（３，４；５３，５４）は、ハウジング（２）の環状溝（２３，２４）内に配置されているシール要素（５，６）によって圧力チャンバ（７，８）に対してシールされており、圧力チャンバは、ピストン（３，４；５３，５４）に形成されている横孔（９，１０；５０，５１）によって非圧縮供給チャンバ（１１，１２）に接続可能であり、ピストン（３，４；５３，５４）の内面（１３，１４）に凹部（１５，１６，１７）が形成されており、凹部（１５，１６，１７）へと横孔（９，１０）が開口している、制御ブレーキシステム用のマスターシリンダー（１）において、
   ピストン（３，４；５３，５４）は、第１の内径（Ｄ１）と第２の内径（Ｄ２）とを備える略ボウル状の壁（２１，２２；５７，５８）を一端側（３６，３７；５５，５６）に有し、第２の内径（Ｄ２）は、第１の内径（Ｄ１）よりも大きく、横孔（９，１０；５０，５１）は、第１の内径（Ｄ１）と第２の内径（Ｄ２）との間のゾーンに配置されている、ことを特徴とするマスターシリンダー。
2. 凹部（１５，１６）は、径方向内側の周回溝として形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のマスターシリンダー。
3. 凹部（１７）は、ピストン（３，４）の内面（１３，１４）の歯状側面により形成されている歯状空間の形態を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のマスターシリンダー。
4. 凹部（１７）は、軸方向にピストン（３，４）の端部（１９，２０）まで延びている、
   ことを特徴とする請求項３に記載のマスターシリンダー。
5. 横孔（９，１０）は、孔径（Ｄ）に対する孔長（Ｌ）の比がおおよそ１の値となる孔長（Ｌ）と孔径（Ｄ）とを有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のマスターシリンダー。
6. 互いに対向する横孔（５０，５１）は、互いに平行な境界面（５２）を有する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のマスターシリンダー。
7. 横孔（５０，５１）は、長孔形状を有する、
   ことを特徴とする請求項６に記載のマスターシリンダー。
8. 横孔（５０，５１）は、形削りによって形成可能である、
   ことを特徴とする請求項７に記載のマスターシリンダー。
9. 横孔（５０，５１）は、ピストン（５３，５４）の長手軸（Ｍ）に対して径方向にドリルを移動させることにより形成可能である、
   ことを特徴とする請求項７に記載のマスターシリンダー。
10. 横孔（５０，５１）は、幅（Ｂ）に対する孔長（Ｌ）の比がおおよそ１の値である孔長（Ｌ）、長さ（Ｌ１）、及び、幅（Ｂ）を有する、
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載のマスターシリンダー。
11. ４乃至２４個の横孔（９，１０；５０，５１）がピストン（３，４；５３，５４）の周方向に等分配されて配置されている、
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のマスターシリンダー。

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