JP5201912B2 - カップシールおよびこれを用いたマスタシリンダ - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両におけるブレーキやクラッチのマスタシリンダ等のシリンダとこのシリンダ内にその軸方向に相対移動可能に配設される摺動部材とからなるシリンダ装置に用いられるカップシールおよびこのカップシールを備えたプランジャ型のマスタシリンダの技術分野に関するものである。

従来、自動車の液圧ブレーキシステムや液圧クラッチシステムにおいては、ブレーキやクラッチを作動するために、ブレーキペダルあるいはクラッチペダルの踏力に応じた液圧を発生するマスタシリンダが用いられている。このマスタシリンダとして、シリンダ孔を有するシリンダ本体と、シリンダ孔内に摺動可能に挿入された液圧室を区画するピストンと、シリンダ本体に設けられリザーバに連通する連通路と、ピストンに形成されてこの連通路と液圧室とを連通するリリーフポートと、シリンダ本体のシリンダ孔内周面の凹部に収容されるとともにピストンが摺動可能に貫通して、シリンダ孔内周面とピストン外周面との間をシールするシール部材とを備えた、プランジャ型マスタシリンダが知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

この特許文献１および特許文献２に開示のプランジャ型マスタシリンダは、非作動時、ピストンのリリーフポートと連通路とがシール部材で遮断されず、液圧室がリリーフポートおよび連通路を介してリザーバに連通している。したがって、非作動時、液圧室内は大気圧となっていて、液圧は発生していない。ブレーキペダルあるいはクラッチペダルの踏込みでピストンが液圧室側へ前進すると、リリーフポートと連通路とがシール部材で遮断されて、液圧室がリザーバから遮断される。これにより、ピストンの前進にともなって、液圧室には液圧が発生するようになっている。

このプランジャ型マスタシリンダに用いられているシール部材には、ピストン前進による液圧発生時に液圧が漏出するのを防止のためのシール機能と、ピストン後退時の応答性向上のためにリザーバのブレーキ液を液圧室へ補給する液補給機能であるポンピング機能とが求められる。そこで、シール部材にこれらの両機能を発揮させるために、シール部材としてカップシールが採用されている。このカップシールは、ベース部、インナーリップ部、およびアウターリップ部から径方向断面コ字状（あるいは、Ｃ字状）に形成されたカップシールである。

これらのベース部、インナーリップ部、およびアウターリップ部は、いずれも連続した円環状に形成されている。そして、シリンダ側に形成された凹部にカップシールが収容され、液圧室に液圧発生時には、アウターリップ部が凹部の底壁に密着するとともにベース部が凹部の側壁に密着することで、液圧の漏出が防止される。また、作動液補給時には、アウターリップ部が凹部の底壁から離間するとともにベース部が凹部の側壁から離間することで、液圧が補給される。

特開２０００−１０８８７８号公報。 特開２００５−２７３７１４号公報。

しかしながら、特許文献１に記載のカップシールでは、そのインナリップ部が全周にわたって凹部の側壁に当接されている。このため、カップシールの軸方向移動は阻止されるものの、インナーリップ側からの液補給を十分に行うことは難しいという問題がある。
また、特許文献２に記載のカップシールでは、インナリップ部と凹部の側壁との間およびベース部と凹部の側壁との間に、それぞれ間隙が生じている。このため、インナーリップ側からの液補給を十分に行うことは可能であるが、カップシールの軸方向移動を阻止することは難しい。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、前述のシール機能およびポンピング機能を有しつつ、軸方向移動をより確実に防止することのできるカップシールを提供することである。
本発明の他の目的は、液圧発生が確実であり、しかもピストン後退時の応答性をより一層向上できるマスタシリンダを提供することである。

前述の課題を解決するために、請求項１に係る発明のカップシールは、凹部に収容され、径方向に延設されかつ摺動部材が摺動可能に貫通する環状のベース部、このベース部の内周側端部から軸方向に延設されかつ前記摺動部材が摺動可能に貫通する環状のインナーリップ部、およびベース部の外周側端部から軸方向に延設されかつ前記凹部の底壁に離間可能に当接する環状のアウターリップ部から断面コ字状に形成されているカップシールにおいて、前記インナーリップ部が、内径が前記ベース部の内周端部から軸方向前方に進むにしたがって次第に小さくなるようにして延設された第１テーパ内周面を少なくとも有する内周面を有しており、前記インナーリップ部の先端に、前記インナーリップ部の先端が対向する前記凹部の側壁に当接されて軸方向の位置決めをする突起が軸方向に突設され、前記突起が当接する前記凹部の側壁の開口端部が開口端に向かって拡がるテーパ面とされており、前記テーパ面の径方向長さは、前記突起の径方向長さよりも長く形成されるとともに、前記突起の前記テーパ面に当接する部分の形状は、前記テーパ面形状に沿った形状に成形されていることを特徴としている。

また、請求項２に係る発明のカップシールは、前記内周面が、前記第１テーパ内周面から、内径が軸方向前方に進むにしたがって次第に大きくなるようにして延設された第２テーパ内周面を有していることを特徴としている。
更に、請求項３に係る発明のカップシールは、前記突起は、常時、前記テーパ面に当接して、前記凹部内に収容されることを特徴としている。

更に、請求項４に係る発明のマスタシリンダは、シリンダ孔を有するシリンダ本体と、前記シリンダ孔内に摺動可能に挿入された液圧室を区画するピストンと、前記シリンダ本体に設けられリザーバに連通する連通路と、前記ピストンに形成されて前記液圧室と常時連通するとともに前記連通路と前記液圧室とを連通するリリーフポートと、前記シリンダ本体のシリンダ孔内周面のシリンダ側凹部に収容されるとともに前記ピストンが摺動可能に貫通して、前記シリンダ孔内周面と前記ピストンの外周面との間をシールするシール部材とを備え、非作動時に前記連通路と前記リリーフポートとが連通し、作動時に前記ピストンが移動して前記シール部材により前記連通路と前記リリーフポートとが遮断されるようになっているマスタシリンダにおいて、前記ピストンの外周面に、テーパ面を有するピストン側凹部が形成されており前記シール部材が請求項１ないし３のいずれか１記載のカップシールで構成されており、前記インナーリップ部の先端が対向する前記凹部の側壁に前記インナーリップ部の前記突起が当接されることで、前記カップシールが軸方向に位置決めされかつ軸方向に移動不能とされているとともに、前記ピストン側凹部のテーパ面が前記インナーリップ部の前記第１テーパ内周面に軸方向に当接可能とされていることを特徴としている。
また、請求項５に係る発明のマスタシリンダは、前記突起が当接する前記凹部の側壁における開口端部が開口端に向かって拡がるテーパ面とされており、前記突起は、前記ピストンが非作動位置にあっても、前記テーパ面に当接されていることを特徴としている。

このように構成された本発明に係るカップシールによれば、インナーリップ部の先端に設けられた突起が凹部の側壁に当接されるとともに、大きな軸力がカップシールの第１テーパ内周面に軸方向に加えられることで、カップシールをこの軸力で軸方向に確実に保持することができる。したがって、カップシールが軸方向に移動するのを抑制することができる。特に、カップシールの突起が凹部の側壁のテーパ面に当接させることで、より一層大きな軸力を得ることができるので、カップシールの保持をより一層確実に行うことができる。

しかも、ベース部に関しインナーリップ側に液圧発生時には、アウターリップ部が凹部の底壁に密着するとともにベース部が凹部の側壁に密着することで、液圧の漏出を防止できる。また、作動液補給時には、アウターリップ部が凹部の底壁から離間するとともにベース部が凹部の側壁から離間することで、液圧を補給できる。こうして、本発明のカップシールは液圧のシール機能と作動液補給のためのポンピング機能とを確保しつつ、軸方向移動を防止することができる。

一方、本発明のカップシールを用いたマスタシリンダによれば、カップシールの保持をピストンからの軸力で行うことができるので、カップシールが軸方向に移動するのを防止することができる。これにより、ピストンの無効ストロークを抑制することができる。したがって、ピストンの前進移動時に液圧室に液圧を迅速に発生しかつ増大させることができる。これにより、作動開始時のマスタシリンダの応答性を向上することができる。
特に、カップシールの突起が凹部の側壁のテーパ面に当接させることで、カップシールの保持をより一層確実に行うことができることから、カップシールの軸方向移動をより一層確実に防止することができる。

また、液圧室への作動液補給時に、カップシールのベース部およびアウターリップ部がともに弾性的に撓み、かつインナーリップ部の突起が凹部の側壁に当接することで、インナーリップ部の先端と凹部の側壁との間に間隙が形成されているので、大きな流路面積の作動液流通路を形成することができる。これにより、作動液補給時に、多量の作動液を液圧室に補給することができ、液補給性を向上することができる。

更に、カップシールにより液圧室への多量の作動液が補給できることから、作動解除におけるピストンの後退をスムーズにかつ迅速に行うことができる。したがって、ピストンの後退時の応答性を向上することができる。
このように、本発明に係るマスタシリンダによれば、カップシールにおける液圧のシール機能と作動液補給のためのポンピング機能とを確保しつつ、作動開始時の応答性を向上することができる。

以下、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は本発明に係るカップシールを備えるマスタシリンダの実施の形態の一例を示す縦断面図、図２（ａ）および（ｂ）は図１にける第１カップシール部分の部分拡大断面図である。なお、以下の説明におけるマスタシリンダに関しての前、後は、それぞれ図面において左、右をいう。

図１に示すように、プランジャ型マスタシリンダ１はブレーキシステムのマスタシリンダとして用いられており、シリンダ本体２を備えている。このシリンダ本体２内には、シリンダ孔３が形成されている。

シリンダ孔３内には、プライマリピストン４と、セカンダリピストン５とが摺動可能に挿入されている。プライマリピストン４は、図示しないブレーキペダルあるいはこのブレーキペダルの踏力を倍力して出力するブレーキ倍力装置によって左方へ移動するようになっている。これらのプライマリピストン４およびセカンダリピストン５により、シリンダ孔３内には、第１液圧室６がプライマリピストン４とセカンダリピストン５との間に区画形成され、また第２液圧室７がセカンダリピストン５とシリンダ孔３の底部３ａとの間に区画形成されている。

図１に示すようにプライマリピストン４はその前側に前端側筒状部４ａを有しているとともに、図２（ａ）および（ｂ）に示すようにこの前端側筒状部４ａの外周面に形成されかつ前方側テーパ面４ｂ₁と後方側テーパ面４ｂ₂とからなる径方向断面三角形状の円環状の凹部４ｂ（本発明のピストン側凹部に相当）を有している。また、図１に示すようにセカンダリピストン５もその前側に前端側筒状部５ａを有しているとともに、この前端側筒状部５ａの外周面に形成された、プライマリピストン４の凹部４ｂと同じ径方向断面三角形状の円環状の凹部を有している。

第１液圧室６には第１軸部材８が設されており、この第１軸部材８には左右一対の第１および第２リテーナ９,１０が設けられている。第１リテーナ９は第１軸部材８に固定されているが、第２リテーナ１０は第１軸部材８に摺動可能とされている。その場合、第２リテーナ１０が第１軸部材８の右端に形成されたフランジ８ａに当接することで、第１および第２リテーナ９,１０は互いに図１に示す最大に離間した状態に設定される。これらの第１および第２リテーナ９,１０の間には、第１リターンスプリング１１が縮設されている。第１リテーナ９はセカンダリピストン５に常時当接されるととも第２リテーナ１０はプライマリピストン４に常時当接されており、図１に示すマスタシリンダ１の非作動時には、プライマリピストン４とセカンダリピストン５は最大に離間した状態に設定される。

また、第２液圧室７には第２軸部材１２が配設されており、この第２軸部材１２に第３リテーナ１３が摺動可能に嵌合されている。その場合、第３リテーナ１３の左端の内周フランジが第２軸部材１２の右端に形成されたフランジ１２ａに当接することで、第２軸部材１２および第３リテーナ１３は互いに図１に示す最大に伸張した状態に設定される。第２軸部材１２の左端に形成されたフランジ１２ｂと第３リテーナ１３との間には、第２リターンスプリング１４が縮設されている。第３リテーナ１３はセカンダリピストン５に常時当接されるとともに、第２軸部材１２はシリンダ孔３の底部３ａに常時当接されており、図１に示すマスタシリンダ１の非作動時には、セカンダリピストン５は底部３ａから最大に離間した状態に設定される。

シリンダ本体２には、作動液であるブレーキ液を蓄えるリザーバ１５が設けられている。このリザーバ１５は、リザーバ１５に連通する第１連通路１６、第１連通路１６とを連通する軸方向通路２２およびプライマリピストン４に形成され第１液圧室６に常時連通する第１リリーフポート１７を介して第１液圧室６に連通可能にされている。第１リリーフポート１７は、プライマリピストン４の前端側筒状部４ａにおける凹部４ｂの後方側テーパ面４ｂ₂に位置するようにして穿設されかつプライマリピストン４の内周側の第１液圧室６とプライマリピストン４の外周側の軸方向通路２２とを連通する径方向の連通孔から構成されている。軸方向通路２２は第１カップシール２１のベース部２１ａの右面に常時連通している。

また、リザーバ１５は、第２連通路１８、軸方向通路２２と同様の軸方向通路、およびセカンダリピストン５に形成された第２リリーフポート１９を介して第２液圧室７に連通可能にされている。第１リリーフポート１７と同様に、第２リリーフポート１９も、セカンダリピストン５の筒状部５ａに穿設されてセカンダリピストン５の内周側の第２液圧室７と外周側の第２連通路１８とを連通する径方向の連通孔から構成されている。軸方向通路２２と同様の軸方向通路は第２カップシール２３のベース部の右面に常時連通している。

プライマリピストン４が配設されるシリンダ孔３の内周面には、径方向断面ほぼ矩形状の凹部２０（本発明のシリンダ側凹部に相当）が形成されている。この凹部２０は、底部２０ａと、底部２０ａの後端から直立する第１側壁２０ｂと、底部２０ａの前端から直立する第２側壁２０ｃとから構成されている。その場合、前方側の第２側壁２０ｃの開口端部はその開口端に向かって拡がるテーパ面２０ｃ′とされている。図１に示すようにこの凹部２０には、円環状の第１カップシール２１が収容されているとともに、プライマリピストン４がこの第１カップシール２１を液密にかつ摺動可能に貫通している。第１カップシール２１が凹部２０に収容された状態では、テーパ面２０ｃ′を含む第２側壁２０ｃにインナーリップ部２１ｂの先端２１ｂ₃が対向するようになる。

図３（ａ）ないし（ｃ）に示すように、この環状の第１カップシール２１は、径方向に延設されかつプライマリピストン４が摺動可能に貫通する円環状のベース部２１ａ、このベース部２１ａの内周側端部から軸方向前方に延設されかつプライマリピストン４が摺動可能に貫通する円環状のインナーリップ部２１ｂと、ベース部２１ａの外周側端部から軸方向前方に延設されかつ凹部２０の底壁２０ａに離間可能に当接する円環状のアウターリップ部２１ｃとを有している。したがって、第１カップシール２１は、径方向断面コ字状の部分が円環状にされて形成されている。

インナーリップ部２１ｂは、内径がベース部２１ａの内周端部から軸方向前方に進むにしたがって次第に小さくなるようにして延設された第１テーパ内周面２１ｂ₁と、この第１テーパ内周面２１ｂ₁から、内径が軸方向前方に進むにしたがって次第に大きくなるようにして延設された第２テーパ内周面２１ｂ₂と、この第２テーパ内周面２１ｂ₂から、内径が軸方向前方に延設された一定の内径の内周面２１ｂ₅とからなる内周面を有している。その場合、この例の第１カップシール２１では、第１テーパ内周面２１ｂ₁が形成されるインナーリップ部２１ｂの部分全体の径が軸方向前方に進むにしたがって次第に小さくなるようにされるとともに、第２テーパ内周面２１ｂ₂が形成されるインナーリップ部２１ｂの部分全体の径が軸方向前方に進むにしたがって次第に大きくなるようにされている。しかし、本発明のカップシールでは、インナーリップ部２１ｂの少なくとも内周面が前述のように形成されていればよい。第１テーパ内周面２１ｂ₁の傾斜角は、プライマリピストン４の外周面の径方向断面三角形状の円環状の凹部４ｂにおける後方側テーパ面４ｂ₂の傾斜角と等しく設定されている（もちろん、これらの傾斜角は互いに異ならせることもできる）。

また、インナーリップ部２１ｂの先端２１ｂ₃には、所定数（図示例では、５個；数は任意である。）の位置決め用の突起２１ｂ₄が周方向に等間隔にかつ軸方向前方に突設されている。これらの突起２１ｂ₄の先端は第１カップシール２１の軸方向に対して傾斜した傾斜面とされている。この突起２１ｂ₄の先端の傾斜面の傾斜角は凹部２０のテーパ面２０ｃ′の傾斜角と等しく設定されている（もちろん、これらの傾斜角は互いに異ならせることもできる）。

アウターリップ部２１ｃは、その肉厚がインナーリップ部２１ｂのそれより小さく設定されているとともに、ベース部２１ａの外周端部から、外径が軸方向前方に進むにしたがって次第に大きくなるようにして延設されている。また、アウターリップ部２１ｃは弾性的に撓み易くされていて、リザーバ１５からのブレーキ液を吸込み易くされている。更に、アウターリップ部２１ｃの軸方向長さはインナーリップ部２１ｂの長さとほぼ等しく形成されている。なお、インナーリップ部２１ｂの長さとアウターリップ部２１ｃの軸方向長さとの関係は異なるように設定することもできる。その場合、インナーリップ部２１ｂおよびアウターリップ部２１ｃのどちらの軸方向長さ長くするかは任意である。

図２（ａ）および（ｂ）に示すように、第１カップシール２１が凹部２０内に収容された状態でマスタシリンダ１の非作動時には、インナーリップ部２１ｂの突起２１ｂ₄の先端が凹部２０のテーパ面２０ｃ′に面接触で当接されている。また、ベース部２０ａの後面は凹部２０の第１側壁２０ｂに面接触で当接している。これにより、第１カップシール２１は凹部２０内で軸方向に移動しなく、軸方向に位置決めされるようになっている。更に、図２（ｂ）に示すようにインナーリップ部２１ｂの先端２１ｂ₃は凹部２０のテーパ面２０ｃ′から離間している。これにより、インナーリップ部２１ｂの内周側と外周側との間とが、インナーリップ部２１ｂの先端２１ｂ₃と凹部２０のテーパ面２０ｃ′との間の間隙を通して常時連通し、ブレーキ液が流動可能とされている。

そして、プライマリピストン４の非作動時には、第１カップシール２１のインナーリップ部２１ｂの第１テーパ内周面２１ｂ₁が、プライマリピストン４の凹部４ｂの後方側テーパ面４ｂ₂に当接している。このとき、プライマリピストン４の後方側テーパ面４ｂ₂が第１カップシール２１の第１テーパ内周面２１ｂ₁を軸方向前方に若干押圧するようになっている。これにより、第１カップシール２１はプライマリピストン４の軸力で軸方向に保持される。また、第１リリーフポート１７は、その後縁が第１カップシール２１の後面より後方に位置していて、リザーバ１５に連通する第１連通路１６に連通している。

一方、アウターリップ部２１ｃの先端２１ｃ₁は凹部２０の前方側の第２側壁２０ｃに対向している。また、アウターリップ部２１ｃの先端部外周面にはシール部２１ｃ₂が形成されており、このシール部２１ｃ₂は、第１液圧室６に液圧が発生したとき凹部２０の底壁２０ａに当接することで、この底壁２０ａとの間をシールするようになっている。そして、図２（ａ）および（ｂ）に示すように第１カップシール２１が凹部２０内に収容された状態でのマスタシリンダ１の非作動時には、シール部２１ｃ₁が凹部２０の底面２０ａに当接する。

セカンダリピストン５が配設されるシリンダ孔３の内周面にも、前述の凹部２０と同じ凹部（符号省略）が形成されている。この凹部には、環状の第２カップシール２３が収容されているとともに、セカンダリピストン５がこの第２カップシール２３を液密にかつ摺動可能に貫通している。この第２カップシール２３は第１カップシール２１とまったく同じに形成されている。したがって、その詳細な説明は省略する。

そして、セカンダリピストン５の非作動時には、第２カップシール２３のインナーリップ部の第１テーパ内周面が、プライマリピストン４の凹部４ｂと同じセカンダリピストン５の凹部における後方側テーパ面に当接している。このとき、このとき、セカンダリピストン５の後方側テーパ面が第２カップシール２３の第１テーパ内周面を軸方向前方に若干押圧するようになっている。これにより、第２カップシール２３はセカンダリピストン５の軸力で軸方向に保持される。また、第２リリーフポート１９は、その後縁が第２カップシール２３の後面より後方に位置していて、リザーバ１５に連通する第２連通路１８に連通している。

更に、図１には明りょうに示されないが、この第２カップシール２３の後方近傍にも、第２連通路１８と第２リリーフポート１９とを連通する、軸方向通路２２とまったく同じ軸方向通路が形成されている。そして、この軸方向通路も第２カップシール２３のベース部の右面（第１カップシール２１のベース部２１ａの右面と同じ）に常時連通している。

第１液圧室６は第１出力ポート２４に連通されているとともに、この第１出力ポート２４を介して図示しない２ブレーキ系統のうち、一方のブレーキ系統の車輪のホイールシリンダに接続されている。また、第２液圧室７は第２出力ポート２５に連通されているとともに、この第２出力ポート２５を介して図示しない二ブレーキ系統のうち、他方のブレーキ系統の車輪のホイールシリンダに接続されている。

シリンダ本体２のシリンダ孔３の後端部内周にはカップシール２６が設けられており、このカップシール２６をプライマリピストン４が摺動可能に貫通している。カップシール２６は前述の第１および第２カップシール２１,２３と異なる従来公知のカップシールからなり、シリンダ本体２のシリンダ孔３の内周面とプライマリピストン４の外周面との間の液密を確保している。これにより、第１連通路１６のブレーキ液がシリンダ本体２から外部に漏出するのが防止されている。

同様に、シリンダ本体２のシリンダ孔３の、第２連通路１８より後方近傍部にはカップシール２７が設けられており、このカップシール２７をセカンダリピストン５が摺動可能に貫通している。カップシール２７も前述の第１および第２カップシール２１,２３と異なる従来公知のカップシールからなり、シリンダ本体２のシリンダ孔３の内周面とセカンダリピストン４の外周面との間の液密を確保している。これにより、第１液圧室６の液圧が保持される。

次に、このように構成されたこの例のマスタシリンダ１の動作について説明する。
図１、図２（ａ）および（ｂ）に示すブレーキ非作動状態では、プライマリピストン４およびセカンダリピストン５がともに図示の非作動位置に設定される。この非作動位置は両ピストン４,５の後退限位置となっている。プライマリピストン４の後退限位置では、その第１リリーフポート１７の後端側の一部が第１カップシール２１のベース部２１ａの後端より後方に位置して所定の間隙α（図１（ｂ）に図示）が形成される。そして、この間隙αにより、第１リリーフポート１７と第１連通路１６とが軸方向通路２２を介して連通する。したがって、第１液圧室６がリザーバ１５に連通し、第１液圧室６内は液圧が発生していなく、大気圧となっている。同様に、セカンダリピストン５の後退限位置では、第２液圧室７がリザーバ１５に連通し、第２液圧室７内は液圧が発生していなく、大気圧となっている。

ブレーキペダルが踏み込まれてプライマリピストン４が前進すると、プライマリピストン４の後方側テーパ面４ｂ₂が第１カップシール２１の第１テーパ内周面２１ｂ₁を軸方向前方に大きな軸力で押圧する。このとき、第１カップシール２１の突起２１ｂ₄が凹部２０のテーパ面２０ｃ′に当接しているので、第１カップシール２１はプライマリピストン４のこの軸力で軸方向に確実に保持される。したがって、第１カップシール２１は軸方向前方に移動することはない。特に、第１カップシール２１の突起２１ｂ₄が凹部２０のテーパ面２０ｃ′に当接することから、第１カップシール２１に加えられるプライマリピストン４からの軸力がより一層大きくなり、第１カップシール２１はより一層確実に保持される。

そして、第１リリーフポート１７の全体が第１カップシール２１のベース部２１ａおよびインナーリップ部２１ｂによって閉塞される。このとき、第１カップシール２１が軸方向前方に移動しないので、プライマリピストン４の無効ストロークが抑制される。つまり、ブレーキペダルの無効ストロークが抑制される。第１リリーフポート１７の全体が第１カップシール２１によって閉塞されると、第１リリーフポート１７と第１連通路１６とが遮断されて第１液圧室６がリザーバ１５から遮断され、第１液圧室６にペダル踏力に応じた液圧が発生する。

また、プライマリピストン４の前進による第１リターンスプリング１１を介して伝達されるペダル踏力によってセカンダリピストン５が前進する。すると、セカンダリピストン５の後方側テーパ面が第２カップシール２３の第１テーパ内周面を軸方向前方に大きな軸力で押圧する。このとき、第２カップシール２３の突起が凹部テーパ面に当接しているので、第２カップシール２３はセカンダリピストン５のこの軸力で軸方向に確実に保持される。したがって、第２カップシール２３は軸方向前方に移動することはなく、セカンダリピストン５の無効ストロークが抑制される。そして、同様にして、第２液圧室７がリザーバ１５から遮断され、第２液圧室７内に液圧が発生する。

第１液圧室６内の液圧により、第１カップシール２１が凹部２０内で後方に押圧され、ベース部２１ａの後端面が凹部２０の第１側壁２０ｂに密着される。そして、ベース部２１ａは凹部２０の第１側壁２０ｂとの間をシールする。また、第１カップシール２１のインナーリップ部２１ｂの内周面がプライマリピストン４の外周面に密着されるとともに、第１カップシール２１のアウターリップ部２１ｃのシール部２１ｃ₂が凹部２０の底壁２０ａに密着される。そして、シール部２１ｃ₂は凹部２０の底壁２０ａとの間をシールする。すなわち、ベース部２１ａおよびシール部２１ｃ₁は、アウターリップ部２１ｃの外周面と凹部２０の底壁２０ａとの間およびベース部２１ａの後端面と凹部２０の第１側壁２０ｂとの間を通して第１液圧室６からリザーバ１５に向かうブレーキ液の流れに対して直列に配設されて２重のシール部を構成する。

これにより、第１液圧室６はリザーバ１５から密封され、第１液圧室６のブレーキ液がリザーバ１５へ漏出しなく、第１液圧室６の液圧が確保される。このとき、仮にシール部２１ｃ₂のシール面圧が部分的に小さく、第１液圧室６のブレーキ液がシール部２１ｃ₂と凹部２０の底壁２０ａとの間のシール部分のうち、このシール面圧の小さい部分から漏出したとする。しかし、シール部２１ｃ₂を漏出したブレーキ液は、ベース部２１ａと凹部２０の第１側壁２０ｂとの間のシール部分で遮断され、軸方向通路２２の方へ漏出しない。

このように、ブレーキ液の流れ方向に直列に配設されたシール部２１ｃ₂とベース部２１ａとによる２重シールにより、第１液圧室６のブレーキ液の漏出が確実に防止されて、第１液圧室６の液圧が高度に確保される。
プライマリピストン４が更に前進すると、第１液圧室６の液圧が上昇する。この第１液圧室６の液圧は、第１出力ポート２４から一方のブレーキ系統のホイールシリンダに送給され、一方のブレーキ系統のブレーキが作動する。

一方、セカンダリピストン５が前進すると、第２液圧室７に液圧が発生する。同様にして、第２カップシール２３のベース部およびシール部による２重シールにより、第２液圧室７のブレーキ液の漏出が確実に防止されて、第２液圧室７の液圧が高度に確保される。
セカンダリピストン５が更に前進すると、第２液圧室７の液圧が上昇する。この第２液圧室７の液圧は、第２出力ポート２５から他方のブレーキ系統のホイールシリンダに送給され、他方のブレーキ系統のブレーキが作動する。

ブレーキが作動した状態から、ブレーキペダルの踏み込みを解除すると、プライマリピストン４が第１リターンスプリング１１のばね力で後退して非作動位置に戻ろうとするので、第１液圧室６の液圧が低下して瞬間的に負圧ぎみになる。アウターリップ部２１ｃの後端側がリザーバ１５に連通していて大気圧となっているため、第１カップシール２１のベース部２１ａ押圧されて前方に弾性的に撓んで、第１カップシール２１のベース部２１ａの後端面と凹部２０の第１側壁２０ｂとの間に間隙が形成される。また、第１液圧室６の液圧が瞬間的に負圧ぎみになることで、アウターリップ部２１ｃの先端側が内側に撓んで、凹部２０の底壁２０ａとアウターリップ部２１ｃのシール部２１ｃ₂との間に間隙が形成される。

これにより、リザーバ１５のブレーキ液が第１連通路１６、軸方向通路２２、ベース部２１ａの後端面と凹部２０の第１側壁２０ｂとの間の間隙、および底壁２０ａとアウターリップ部２１ｃとの間の間隙を通って第１カップシール２１の前側に流入する。

第１カップシール２１の前側に流入したブレーキ液は、更に第１液圧室６に流入する。その場合、この例の第１カップシール２１では、インナーリップ２１ｂの先端２１ｂ₃に設けられた突起２１ｂ₄が凹部２０における第２側壁２０ｃのテーパ面２０ｃ′に当接して第１カップシール２１が位置決めされているが、インナーリップ２１ｂにおける先端２１ｂ₃の突起２１ｂ₄のない部分とテーパ面２０ｃ′とが離間してこれらの間に間隙が形成されているので、第１カップシール２１の前側の多量のブレブレーキ液はこの間隙を通ってスムーズに第１液圧室６に流入する。
これにより、リザーバ１５からブレーキ液が第１液圧室６に確実に補給され、プライマリピストン４は第１リターンスプリング１１の付勢力でスムーズにかつ迅速に後退し、第１液圧室６の液圧が低下する。

プライマリピストン４の後退および第１液圧室６の液圧の低下により、セカンダリピストン５が第２リターンスプリング１４の付勢力で後退しようとする。このとき、前述の第１液圧室６と同様に、第２液圧室７にリザーバ１５の多量のブレーキ液が補給される。したがって、セカンダリピストン５もスムーズにかつ迅速に後退し、第２液圧室７の液圧が低下する。

プライマリピストン４が後退して、図１、図２（ａ）および（ｂ）に示すように第１リリーフポート１７の後端側の一部が第１カップシール２１のベース部２１ａの後端より後方に位置すると、第１リリーフポート１７と第１連通路１６とが軸方向通路２２を介して連通する。これにより、第１液圧室６のブレーキ液が第１リリーフポート１７および第１連通路１６を通ってリザーバ１５に排出され、第１液圧室６の液圧が更に低下する。

同様にして、セカンダリピストン５が後退することで、第２リリーフポート１９と第２連通路１８とが連通し、第２液圧室７のブレーキ液が第２リリーフポート１９および第２連通路１８を通ってリザーバ１５に排出され、第２液圧室７の液圧が更に低下する。

両ピストン４,５が図１に示す後退限位置になると、両ピストン４,５が停止し、第１および第２液圧室６,７が大気圧となり、マスタシリンダ１が非作動状態になり、ブレーキが解除される。

このように、この例の第１カップシール２１によれば、インナーリップ部２１ｂの先端に設けられた突起２１ｂ₄が凹部２０の第２側壁２０ｃに当接されるとともに、第１カップシール２１の第１テーパ内周面２１ｂ₁に、プライマリピストン４の後方側テーパ面４ｂ₂から軸方向に大きな軸力が加えられるので、第１カップシール２１をこの軸力で軸方向に確実に保持することができる。したがって、第１カップシール２１が軸方向に移動するのを抑制することができる。特に、第１カップシール２１の突起２１ｂ₄が第２側壁２０ｃのテーパ面２０ｃ′に当接することで、より一層大きな軸力を得ることができるので、第１カップシール２１の保持をより一層確実に行うことができる。また、この例の第２カップシール２３によっても、第１カップシール２１のこの効果と同様の効果を得ることができる。

また、第１および第２液圧室６,７への作動液補給時に、第１および第２カップシール２１,２３のベース部およびアウターリップ部がともに弾性的に撓み、かつインナーリップ部の突起が凹部の第２側壁に当接することで、インナーリップ部の先端と凹部の第２側壁との間に間隙が形成されているので、大きな流路面積の作動液流通路を形成することができる。これにより、作動液補給時に、多量の作動液を液圧室に補給することができ、液補給性を向上することができる。

しかも、第１および第２カップシール２１,２３によれば、ベース部に関しインナーリップ側に液圧発生時には、アウターリップ部が凹部の底壁に密着するとともにベース部が凹部の側壁に密着することで、液圧の漏出を防止できる。また、作動液補給時には、アウターリップ部が凹部の底壁から離間するとともにベース部が凹部の側壁から離間することで、液圧を補給できる。こうして、本発明のカップシールは液圧のシール機能と作動液補給のためのポンピング機能とを確保しつつ、軸方向移動を防止することができる。

一方、この例の第１および第２カップシール２１,２３を用いたこの例のマスタシリンダ１によれば、プライマリピストン４およびセカンダリピストン５の前進移動（作動）開始時に、第１および第２カップシール２１,２３が軸方向前方に移動するのを防止されるので、プライマリピストン４およびセカンダリピストン５の無効ストロークを抑制することができる。したがって、プライマリピストン４およびセカンダリピストン５の前進移動時に第１および第２液圧室６,７にブレーキ液圧を迅速に発生しかつ増大させることができる。

しかも、この例のマスタシリンダによれば、第１液圧室６へのブレーキ液補給時に、第１カップシール２１のベース部２１ａおよびアウターリップ部２１ｃがともに弾性的に撓み、かつインナーリップ部２１ｂの突起２１ｂ₄が凹部２０の第２側壁２０ｃのテーパ面２０ｃ′に当接することで、インナーリップ部２１ｂの先端２１ｂ₃と凹部２０の第２側壁２０ｃとの間に間隙が形成されるので、大きな流路面積のブレーキ液流通路を形成することができる。これにより、ブレーキ液補給時に、多量のブレーキ液を第１液圧室６に補給することができ、液補給性を向上することができる。
第２液圧室７へのブレーキ液補給時も、前述の第１液圧室６へのブレーキ液補給時と同じである。

更に、第１および第２カップシール２１,２３によりそれぞれ第１および第２液圧室６,７への多量のブレーキ液が補給できることから、作動解除におけるプライマリピストン４およびセカンダリピストン５の後退をスムーズにかつ迅速に行うことができる。したがって、これらのプライマリピストン４およびセカンダリピストン５の後退時の応答性を向上することができる。
このように、この例のマスタシリンダ１によれば、液圧のシール機能と作動液補給のためのポンピング機能とを確保しつつ作動開始時の応答性を向上することができる。

なお、本発明のカップシールは、前述の例のようにブレーキ装置のマスタシリンダに限定されることはなく、シリンダとこのシリンダ内にその軸方向に相対移動可能に配設される摺動部材とからなるシリンダ装置で、カップシールの軸方向一側から軸方向他側への作動液の流れを阻止しかつカップシールの軸方向他側から軸方向一側への作動液の流れを許容するようになっているシリンダ装置であれば、どのようなシリンダ装置にも用いることができる。

更に、本発明のマスタシリンダは、前述の例のようにブレーキ装置のマスタシリンダに限定されることはなく、クラッチ装置のマスタシリンダを始め、ピストンの前進で液圧室に液圧を発生するものであれば、どのような液圧装置にも適用することができる。また、前述の例では、２つのピストンが直列に配置されたタンデムマスタシリンダについて説明しているが、プランジャ型マスタシリンダであれば、シングルマスタシリンダを始めどのようなマスタシリンダにも、本発明のマスタシリンダを適用することができる。

本発明に係るマスタシリンダは、カップシールを備え、ピストンの前進時に液圧室に液圧を発生し、かつピストンの後退時に液圧室に作動ブレーキ液を補給するプランジャ型のマスタシリンダに好適に利用可能である。特に、自動車等の車両におけるブレーキやクラッチのマスタシリンダに好適に利用可能である。

（ａ）は本発明に係るカップシールを備えるマスタシリンダの実施の形態の一例を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）における第１カップシール部の部分拡大図dearu. （ａ）および（ｂ）は図１に示す例のマスタシリンダのカップシールの部分の部分拡大断面図である。 （ａ）は図１に示す例のマスタシリンダに用いられる第１カップシールの正面図、（ｂ）は（ａ）におけるIIIＢ−IIIＢ線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）におけるIIIＣ−IIIＣ線に沿う断面図である。

符号の説明

１…マスタシリンダ、２…シリンダ本体、３…シリンダ孔、４…プライマリピストン、４ｂ…凹部、４ｂ₁…前方側テーパ面、４ｂ₂…後方側テーパ面、５…セカンダリピストン、６…第１液圧室、７…第２液圧室、１５…リザーバ、１６…第１連通路、１７…第１リリーフポート、１８…第２連通路、１９…第２リリーフポート、２０…凹部、２０ａ…底壁、２０ｂ…第１側壁、２０ｃ…第２側壁、２０ｃ′…テーパ面、２１…第１カップシール、２１ａ…ベース部、２１ｂ…インナーリップ部、２１ｂ₁…第１テーパ内周面、２１ｂ₂…第２テーパ内周面、２１ｂ₃…先端、２１ｂ₄…突起、２１ｃ…アウターリップ部、２１ｃ₂…シール部、２３…第２カップシール、２４…第１出力ポート、２５…第２出力ポート

Claims (5)

1. 凹部に収容され、径方向に延設されかつ摺動部材が摺動可能に貫通する環状のベース部、このベース部の内周側端部から軸方向に延設されかつ前記摺動部材が摺動可能に貫通する環状のインナーリップ部、およびベース部の外周側端部から軸方向に延設されかつ前記凹部の底壁に離間可能に当接する環状のアウターリップ部から断面コ字状に形成されているカップシールにおいて、前記インナーリップ部が、内径が前記ベース部の内周端部から軸方向前方に進むにしたがって次第に小さくなるようにして延設された第１テーパ内周面を少なくとも有する内周面を有しており、前記インナーリップ部の先端に、前記インナーリップ部の先端が対向する前記凹部の側壁に当接されて軸方向の位置決めをする突起が軸方向に突設され、前記突起が当接する前記凹部の側壁の開口端部が開口端に向かって拡がるテーパ面とされており、前記テーパ面の径方向長さは、前記突起の径方向長さよりも長く形成されるとともに、前記突起の前記テーパ面に当接する部分の形状は、前記テーパ面形状に沿った形状に成形されていることを特徴とするカップシール。
2. 前記内周面が、前記第１テーパ内周面から、内径が軸方向前方に進むにしたがって次第に大きくなるようにして延設された第２テーパ内周面を有していることを特徴とする請求項１記載のカップシール。
3. 前記突起は、常時、前記テーパ面に当接して、前記凹部内に収容されることを特徴とする請求項１記載のカップシール。
4. シリンダ孔を有するシリンダ本体と、前記シリンダ孔内に摺動可能に挿入された液圧室を区画するピストンと、前記シリンダ本体に設けられリザーバに連通する連通路と、前記ピストンに形成されて前記液圧室と常時連通するとともに前記連通路と前記液圧室とを連通するリリーフポートと、前記シリンダ本体のシリンダ孔内周面のシリンダ側凹部に収容されるとともに前記ピストンが摺動可能に貫通して、前記シリンダ孔内周面と前記ピストンの外周面との間をシールするシール部材とを備え、非作動時に前記連通路と前記リリーフポートとが連通し、作動時に前記ピストンが移動して前記シール部材により前記連通路と前記リリーフポートとが遮断されるようになっているマスタシリンダにおいて、前記ピストンの外周面に、テーパ面を有するピストン側凹部が形成されており前記シール部材が請求項１ないし３のいずれか１記載のカップシールで構成されており、前記インナーリップ部の先端が対向する前記凹部の側壁に前記インナーリップ部の前記突起が当接されることで、前記カップシールが軸方向に位置決めされかつ軸方向に移動不能とされているとともに、前記ピストン側凹部のテーパ面が前記インナーリップ部の前記第１テーパ内周面に軸方向に当接可能とされていることを特徴とするマスタシリンダ。
5. 前記突起が当接する前記凹部の側壁における開口端部が開口端に向かって拡がるテーパ面とされており、前記突起は、前記ピストンが非作動位置にあっても、前記テーパ面に当接されていることを特徴とする請求項４記載のマスタシリンダ。
   

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