JP5405192B2 - 自由移動を減少したマスターシリンダ - Google Patents

Description

本発明は、自由移動(free travel) を減少したマスターシリンダに関する。更に詳細には、本発明は、マスターシリンダピストン、及び本発明によるピストンを備えたマスターシリンダに関する。

現在の制動システムは、通常は、マスターシリンダを備えている。このようなマスターシリンダは、マスターシリンダ本体を含む。このマスターシリンダ本体には、圧力チャンバが形成されている。圧力チャンバは、マスターシリンダ本体の内側にボアを形成する。圧力チャンバによって形成されたボア内にピストンが摺動自在に取り付けられる。ピストン及びボアは適合する形状を備えている。代表的には、ピストン及びボアは円筒形形状を有する。この場合、ピストンの直径は、ボアの直径よりも小さく且つボアの直径に非常に近い。

圧力チャンバには、ブレーキ流体が供給され、更に一般的には液圧流体が液圧流体リザーバによって供給される。圧力チャンバは、液圧流体供給ダクトを介して液圧流体リザーバに連結されている。供給ダクトは、マスターシリンダの本体に形成される。供給ダクトの出口は、ピストンに面している。液圧流体を供給ダクトから圧力チャンバに送ることができるようにするため、ピストンにはオリフィスが形成されている。

マスターシリンダは、液圧回路に液圧流体を供給する。このため、圧力チャンバは液圧流体出口を備えている。前記出口は、圧力チャンバの底部に形成されている。この出口は、液圧回路に直接的に連結されている。回路に液圧流体を供給するため、圧力チャンバ内の圧力を上昇しなければならない。圧力チャンバ内の圧力の上昇により、前記圧力チャンバ内に収容された液圧流体を、液圧回路の供給出口を通して排出する。圧力の上昇によって圧力チャンバから放出された流体は、液圧回路内に注入される。

制動作用中、ピストンは、マスターシリンダ本体のボア内で変位する。この変位により、圧力チャンバの大きさ、及び従って圧力チャンバの液圧流体貯蔵容量を減少する。更に、この変位により、圧力チャンバの液圧流体供給部を閉鎖する。詳細には、変位により、ピストンに形成されたオリフィスがボアの内壁に面し、供給ダクトがピストンの外壁に面する。しかしながら、圧力チャンバ内の液圧流体の圧力を上昇するため、圧力チャンバの液圧流体供給部の閉鎖をシールしなければならない。

シールを確実にするため、及び従って、圧力チャンバ内の圧力を上昇するため、マスターシリンダ本体のボアに溝を形成する。この溝は、作用位置において、即ちピストンがボア内で変位する場合に、ピストンに形成されたオリフィスが、前記溝に面するか或いは前記溝よりも前記供給ダクトから大きく離れるかのいずれかであるように配置される。

溝にはシーリングカップが配置される。このカップは、シールの役割を果たす。このようなカップの機能は、圧力チャンバと供給ダクトとの間の連通の閉鎖のシールを確実にすることである。このため、カップは溝に部分的にしか収容されていない。更に詳細には、カップの一部が、ピストンと接触するように溝内に突出している。この接触は、ピストンが作用位置にある場合に供給ダクトとピストンのオリフィスとの間のシールを確実にするものでなければならない。作用位置では、溝から突出したシールの部分は、ピストンのオリフィスに面し、前記オリフィスを塞ぐか或いは、ピストンの前記オリフィスよりも供給ダクトに近いピストンの外壁と接触するかのいずれかであるように配置される。カップは、この位置にあるとき、ピストンのオリフィスと供給ダクトとの間の液圧流体の循環を密封態様で遮断する。

カップは、通常は、Ｕ字形状輪郭を持つ冠状の形状を有する。Ｕ字形状輪郭は、ベース及び二つのリップを含む。一方のリップは内リップと呼ばれ、ピストンの外壁に対して結合される。他方のチップは外リップと呼ばれ、溝の底部に対して結合される。ピストンと内リップとの間の接触はシールされる。溝の底部と外リップとの間の接触はシールされる。

ピストンがピストンの変位軸線に沿って摺動するとき、内リップがピストンのオリフィスに面するまで、又は内リップがピストンのオリフィスよりも供給ダクトに近い場合、カップは、圧力チャンバの流体供給を密封態様で遮断する。このように遮断することにより、ピストンがマスターシリンダ内で前進し続けている場合、圧力チャンバ内の圧力が上昇する。圧力の上昇により、液圧回路に液圧流体を供給できる。この供給は、チャンバ内に収容された液圧流体を圧力回路に注入することによって行われる。液圧制動回路の液圧流体の供給により制動作用を可能にする。

制動作用中、ピストンのオリフィスは、内リップに面する前に、又は内リップよりも供給ダクトから大きく離れる前に、自由移動とも呼ばれる所定距離移動する。この自由移動中、供給ダクトと圧力チャンバとの間は連通していないため、シールされていない。この自由移動中にシールが存在しないため、圧力チャンバ内の圧力を上昇できない。圧力チャンバ内の圧力が上昇しないと制動を加えることができない。自由移動中、制動デバイスの使用者は、有効な制動を全く生じることなく、ブレーキペダルを押圧する。

自由移動を制限するため、又はなくすため、オリフィスをできるだけカップの内リップに近付けて配置することができる。この場合、オリフィスは、供給ダクトに面していない。しかしながら、ピストンのオリフィスが休止位置で供給ダクトに面していない場合には、圧力チャンバを供給する液圧流体の流量が不十分になってしまう。詳細には、圧力チャンバ内に存在し、制動作用中に液圧回路に送出される液体は、ピストンのオリフィスが供給ダクトに面していない場合には、急速に交換されない。前記オリフィスが供給ダクトと部分的にしか対面しないようにオリフィスを前方にずらすことができる。この部分的に対面した位置は、自由移動を減少すると同時に、圧力チャンバを急速に充填するのに十分な流量を確保するように定められる。しかしながら、このような部分的に対面した位置は、かなりの自由移動を残してしまう。

自由移動を減少し、使用者のペダルの押圧に関して制動作用を更に応答性のよいものにできるマスターシリンダデバイスが周知である。従って、米国特許第６，２７２，８５８号において、截頭円錐形部分を持つピストンを備えた制動デバイスが周知である。ここでは、截頭円錐形部分は、ピストンの変位軸線に対して傾斜した壁を形成する。この場合、ピストンのオリフィスは、前記傾斜壁に配置される。傾斜壁は、ピストンの外径、即ち截頭円錐形部分以外のピストンの直径が、截頭円錐形部分でのピストンの直径よりも大きいか或いは等しいようになっている。この場合、ボアの内壁とピストンの截頭円錐形部分との間に隙間がある。

この場合、ピストンのオリフィスは、もはや、供給ダクトに面している必要がない。詳細には、ピストンのオリフィスは傾斜壁に配置されており、供給ダクトが截頭円錐形部分と部分的にしか対面していない場合、供給ダクトを形成するボアの内壁と傾斜壁との間の隙間により、液体流体を通すことができる。ピストンのオリフィス及び供給ダクトが互いに対面していないにも関わらず、ピストンの変位軸線に対する傾斜壁の傾斜に応じて、及び傾斜壁と供給ダクトを形成するボアの内壁との間の隙間に応じて、圧力チャンバを効果的に充填するのに十分な流量が提供される。

しかしながら、このような截頭円錐形部分は、自由移動を大幅に減少できるけれども、ピストンの直径に不連続部を形成する接合ゾーンを形成する。この不連続部のため、内リップとピストンとの間が完全にシールされた状態がとれない。内リップが接合ゾーンに押し付けられた場合、内リップの第１部分が傾斜壁に押し付けられるが、前記内リップの剛性のため、内リップの第２部分はピストンの外径と接触できない。内リップは、この場合、ピストンと部分的に接触しているに過ぎない。内リップとピストンとの部分的接触が形成するシールは弱く、そのため、内リップはシールとしてのその役割を正しく果たすことができない。シールがもはや確保されていないと、圧力チャンバ内の圧力は、もはや正しく上昇できない。液体回路に供給がなされず、及び従って制動を正しく行うことができない。

従って、このような解決策では、マスターシリンダが正しく作動するのに十分なシールのレベル及び流量を維持しつつ、自由移動を大幅に減少することはできない。従って、この解決策はそのままでは受け入れることができない。

米国特許第６，２７２，８５８号

本発明によるデバイスは、自由移動を大幅に減少すると同時に完全なシールを確保することを提案する。このため、本発明によるデバイスは、傾斜壁を備えたマスターシリンダピストンを提案する。本発明による傾斜壁は、丸みのある凸状の表面を形成する。ピストンのオリフィスは、全体が、前記丸みのある凸状の表面に配置される。傾斜壁を備えているため、ピストンのオリフィスが供給ダクトに面して配置されていなくても、圧力チャンバを充填するのに十分な流量を確保できる。傾斜壁は丸みがあり且つ凸状であり、内リップは、制動作用中、ピストンに面する前記内リップの全ての点でピストンと接触している。このような接触により、圧力チャンバ内の圧力の効果的上昇を保証できるシールを確保する。傾斜壁の凸状の湾曲により、リップの一部が分離することを阻止する。

従って、本発明の要旨は、ブレーキ用マスターシリンダである。このブレーキ用マスターシリンダは、ブレーキペダルからマスターシリンダの底部まで、マスターシリンダ本体であって、マスターシリンダの本体のボア内にチャンバが配置されている、マスターシリンダ本体と、ピストンの変位軸線上でボア内で摺動するピストンと、ピストンのオリフィス及びマスターシリンダ本体の供給ダクトを介してチャンバを供給する液圧液体リザーバと、シーリングカップとを含み、シーリングカップは、内リップを介してピストンの周囲と接触し、外リップを介してマスターシリンダ本体と接触しており、オリフィスは、内リップに面しているか或いは、ピストンの変位軸線上でのピストンの変位における位置に応じて、制動作用中、供給ダクトから内リップよりも大きく離れているかのいずれかであり、ピストンは、截頭円錐形部分を含み、ピストンの截頭円錐形部分は、傾斜壁によってピストンの変位軸線に対して形成される、マスターシリンダにおいて、傾斜壁は、ピストンの外径から、ピストンの外径よりも小さい直径まで内側に湾曲した凸状の丸みのある表面を形成し、丸みのある表面は、オリフィスの入口全体が丸みのある表面に配置されるようになっている、ことを特徴とする。

本発明の好ましい実施例では、丸みのある表面は曲率が徐々に変化する。

本発明の好ましい実施例では、休止位置において、ピストンのオリフィスは、最大でも、マスターシリンダ本体の供給ダクトと部分的に面している。

本発明の好ましい実施例では、傾斜壁は、供給ダクトの壁を形成するマスターシリンダ本体の一部分に面している。

本発明の好ましい実施例では、休止位置において、傾斜壁に面するマスターシリンダ本体の部分との間に隙間が形成される。

本発明の好ましい実施例では、任意の作用位置において、内リップは、傾斜壁と実質的に平行である。

本発明の好ましい実施例では、マスターシリンダが作用状態にあるとき、内リップは、その全面に亘って傾斜壁に押し付けられる。

本発明は、以下の説明を読み、添付図面を検討することにより更によく理解されるであろう。添付図面は、単なる表示として与えられたものであって、本発明を限定しようとするものではない。

図１は、従来のタンデム型マスターシリンダの断面図である。 図２は、本発明によるマスターシリンダの部分断面図である。

図１は、従来のタンデム型マスターシリンダの断面図を示す。本発明は、シングルマスターシリンダの場合にも適用できるということは明らかである。

ブレーキデバイスのマスターシリンダ１は、ブレーキペダルからマスターシリンダ１の底部２まで、マスターシリンダ本体３を含む。マスターシリンダ本体３は、圧力チャンバ４が配置された内部容積を含む。圧力チャンバ４は、内部容積を形成するボア５を形成する。ピストン６がボア５内に配置されている。このようなピストン６は、ボア５内に摺動自在に取り付けられている。ピストン６は、変位軸線７上で摺動する。

液圧流体リザーバ８が圧力チャンバ４と連通している。この連通は、供給ダクト９を介して行われる。このような供給ダクト９は、リザーバ８に配置されたダクト入口１０を有する。供給ダクト９は、ボア５の内壁１２に配置されたダクト出口１１を含む。ピストン６は、ダクト出口１１に面してボア内に配置されている。ボア５の内壁１２とピストン６の外径１３との間の隙間は、圧力チャンバ４を正しく充填するのに十分な流量を許容しないような隙間である。ピストン６にはオリフィス１４が設けられている。このようなオリフィス１４により、液圧流体をダクト出口１１から圧力チャンバまでピストン６の内部分１５を介して循環できる。

ボア５には溝１６が形成されている。この溝１６はピストン６に面して配置されている。シーリングカップ１７が溝内に部分的に収容されている。シーリングカップ１７は、Ｕ字形状断面を有する。代表的には、カップ１７は、ベース１８と、内リップ１９と、外リップ２０とを含む。カップ１７のベース１８は、Ｕ字形状輪郭の底部を形成する。カップ１７のリップ１９及び２０は、Ｕ字形状輪郭の枝部を形成する。内リップ１９は、ピストン６と接触する。ピストン６と内リップ１９との間の接触部はシールされる。外リップ２０は、溝１６の底部２１と接触している。外リップ２０と溝１６の底部２１との間の接触部はシールされる。

制動作用中、ピストン６はボア５内で変位する。このような変位は、変位軸線７に沿って行われる。この変位中、オリフィス１４がボア５内で変位する。ボア５内でオリフィス１４が変位することにより、供給ダクト９と前記オリフィス１４との間の連通を閉鎖する。詳細には、供給ダクト９及びオリフィス１４は、ピストン６の変位後、もはや互いに面しておらず、液圧流体は、ピストン６の外径１３とボア５の内壁１２との間を十分な流量で循環できない。しかしながら、連通のこの閉鎖はシールされていない。オリフィス１４と供給ダクト９との間の連通の閉鎖のシールは、カップ１７が前記オリフィス１４に面している場合、又はカップ１７が、ピストン６と密封接触したオリフィス１４よりも供給ダクト９に近い場合にだけ得られ、代表的には、カップ１７がオリフィス１４と供給ダクト９との間に配置されている場合に得られる。オリフィス１４と供給ダクト９との間の連通を密封態様で遮断した場合、ボア５内でピストン６が前進することにより、圧力チャンバ４内の圧力が上昇する。圧力チャンバ４内のこの圧力上昇により、液圧流体を液圧回路の供給出口２２を通して排出する。液圧回路の前記供給出口２２は、マスターシリンダの底部２に配置されている。

休止位置、即ち制動作用が加わっていない位置から、作用位置、即ち制動中のその位置までのピストン６の変位、即ち圧力チャンバ４内の圧力を上昇できるピストン６の変位を自由移動２３と呼ぶ。代表的には、自由移動２３は、休止位置から、供給ダクト９とオリフィス１４との間の連通を密封態様で遮断する位置までのピストン６の移動と対応する。

図２は、本発明によるマスターシリンダの部分断面図を示す。

この自由移動を減少するため、デバイスでは、ピストン６に截頭円錐形部分２４が設けられている。ピストン６の截頭円錐形部分２４は、ピストン６の変位軸線７に対して傾斜した壁２５によって形成されている。オリフィス１４は、全体がこの傾斜壁２５のところに配置されている。傾斜壁２５は、供給ダクト９と少なくとも部分的に面している。この部分的に面する部分により、傾斜壁２５と、供給ダクト９を形成するボアの壁２７との間に隙間２６を形成する。この隙間２６により、オリフィス１４が全く又は僅かしか供給ダクト９に面していない場合でも、圧力チャンバ４を満たすのに十分な液圧流体を通すことができる。

このような傾斜壁２５により、オリフィス１４をカップ１７と近付けて配置することができ、これと同時に圧力チャンバ４が十分に供給された状態が維持される。オリフィス１４をカップ１７に近付けると、供給ダクト９とオリフィス１４との連通をカップ１７の補助により密封態様で閉鎖するためにピストン６が移動すべき距離が減少する。

しかしながら、このような傾斜壁は、ピストン上のカップ１７の移動に不連続部を形成する。代表的には、ピストン６の傾斜壁２５と外壁２９との間の接合部２８は一部しかピストン６と接触しない。ピストン６の外壁２９は、マスターシリンダ本体３に面するピストン６の壁によって、ピストン６の直径１３の周囲のところに形成される。代表的には、傾斜壁２５は、この傾斜壁２５上の任意の点が、ピストン６の外壁２９の任意の点よりも変位軸線７に近いようになっている。

内リップ１９が接合部２８に押し付けられたとき、内リップ１９の第１部分３０が傾斜壁２５に押し付けられ、内リップ１９の第２部分３１がピストン６の外壁２９に面する。この場合、内リップ１９とピストンとの間の接触は、ほんの部分的接触であり、内リップ１９の剛性により全接触が阻止される。これは、接合部２８が角度の変化を生じるためである。この部分的接触では完全なシールを確保することができない。同様に、内リップ１９の第２部分３１がピストン６の外壁２９と接触した場合、内リップ１９の第１部分３０が離れてしまう。このように離れることにより、内リップ１９の第１部分３０と傾斜壁２５との間の密封接触を妨げる。内リップ１９は、ピストン６と部分的にしか接触しない。この部分的接触では、内リップ１９とピストン６との間の接触部を完全にシールすることはできない。

内リップ１９とピストンとの間の接触部が、傾斜壁２５の存在に関わらず、完全にシールされた状態を確保するため、本発明によるデバイスは、前記傾斜壁２５が凸状の丸みのある表面３２を形成するようにする。この場合、凸状の丸みのある表面３２は、次いで、ピストン６の外壁２９を形成するピストン６の外径１３から、傾斜壁２５の直径３３まで内方に湾曲している。丸みのある表面３２の直径３３は、丸みのある表面３２の全ての点のところでピストン６の外径１３よりも小さい。丸みのある表面３２は、オリフィス１４の入口３４全体が前記丸みのある表面３２のところに配置されるようになっている。丸みのある表面３２の凸状の湾曲により、カップ１７とピストン６との間が全体として及び従って完全にシールされた状態にする。丸みのある表面３２が凸状の湾曲をなしているため、接合ゾーン２８で傾斜角度の変化が生じない。接合部２８のところで角度変化が生じないため、前記内リップ１９が接合ゾーン２８と接触した場合、内リップ１９が離れない。カップ１７は、この場合、丸みのある表面３２をぴったりと取り囲む。

本発明の好ましい実施例では、丸みのある表面３２の湾曲は徐々に変化していてもよい。この徐々に変化する湾曲は、接合部２８のところで最大に減少する。内リップ１９は、ピストン６と完全に密封接触した状態のままである。

本発明の好ましい実施例では、休止位置において、ピストン６のオリフィス１４は、供給ダクト９と最大でも部分的にしか面していない。供給ダクト９とオリフィス１４との間が、ピストン６の変位軸線７に対して垂直な軸線上でずらしてあるため、休止位置では、オリフィス１４をカップ１７に近付けて配置できる。このようにオリフィス１４をカップ１７に近付けて配置することにより、自由移動２３を減少する。丸みのある表面３２とボア５の壁２７との間の隙間２６により、圧力チャンバ４を充填できる液圧流体の流量が確保される。代表的には、傾斜壁は、ピストン６の変位軸線７に対して垂直な軸線上で、供給ダクト９の壁を形成するボア５の内壁２７に面する。従って、傾斜した丸みのある表面は、任意の作用位置において、即ちピストン６がボア５内で変位するとき、内リップが傾斜壁２５と実質的に平行であるように、カップ１７と相互作用する。同様に、マスターシリンダの作動時に、傾斜壁に面する内リップの表面全体が前記傾斜壁に押し付けられる。

従って、本発明によれば、マスターシリンダ１の作動時に、内リップ１９の表面全体が傾斜壁２５に押し付けられる。このため、傾斜壁２５は、傾斜の変化なしでピストン６の外径１３に至る。

１ マスターシリンダ
２ 底部
３ マスターシリンダ本体
４ 圧力チャンバ
５ ボア
６ ピストン
７ 変位軸線
８ 液圧流体リザーバ
９ 供給ダクト
１０ ダクト入口
１１ ダクト出口
１２ 内壁
１３ ピストンの外径
１４ オリフィス
１５ 内部分
１６ 溝
１７ シーリングカップ
１８ ベース
１９ 内リップ
２０ 外リップ
２１ 底部
２２ 供給出口

Claims (8)

1. ブレーキ用マスターシリンダであって、ブレーキペダルから前記マスターシリンダの底部（２）まで、
   マスターシリンダ本体（３）であって、前記マスターシリンダの前記本体のボア（５）内にチャンバ（４）が配置されている、マスターシリンダ本体と、
   前記ピストンの変位軸線（７）上で前記ボア内で摺動するピストン（６）と、
   前記ピストンのオリフィス（１４）及び前記マスターシリンダ本体の供給ダクト（９）を介して前記チャンバを供給する液圧液体リザーバ（８）と、
   シーリングカップ（１７）とを含み、
   前記シーリングカップは、内リップ（１９）を介して前記ピストンの前記周囲と接触し、外リップ（２０）を介して前記マスターシリンダ本体と接触しており、
   前記オリフィスは、前記内リップと面しているか或いは、前記ピストンの変位軸線上での前記ピストンの変位における位置に応じて、制動作用中、前記供給ダクトから前記内リップよりも大きく離れているかのいずれかであり、
   前記ピストンは、截頭円錐形部分（２４）を含み、
   前記ピストンの前記截頭円錐形部分は、傾斜壁（２５）によって前記ピストンの変位軸線に対して形成される、マスターシリンダにおいて、
   前記傾斜壁は、前記ピストンの外径から、前記ピストンの前記外径よりも小さい直径（３３）まで内側に湾曲した凸状の丸みのある表面（３２）を形成し、
   前記丸みのある表面は、前記オリフィスの入口（３４）全体が前記丸みのある表面に配置されるようになっている、ことを特徴とするマスターシリンダ。
2. 請求項１に記載のマスターシリンダにおいて、
   前記丸みのある表面は曲率が徐々に変化する、ことを特徴とするマスターシリンダ。
3. 請求項１又は２に記載のマスターシリンダにおいて、
   休止位置において、前記ピストンの前記オリフィスは、最大でも、前記マスターシリンダ本体の前記供給ダクトと部分的に面している、ことを特徴とするマスターシリンダ。
4. 請求項１、２、又は３に記載のマスターシリンダにおいて、
   前記傾斜壁は、前記供給ダクトの壁を形成する前記マスターシリンダ本体の一部分（２７）に面している、ことを特徴とするマスターシリンダ。
5. 請求項４に記載のマスターシリンダにおいて、
   休止位置において、前記傾斜壁に面する前記マスターシリンダ本体の前記部分との間に隙間（２６）が形成される、ことを特徴とするマスターシリンダ。
6. 請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のマスターシリンダにおいて、
   任意の作用位置において、前記内リップは、前記傾斜壁と実質的に平行である、ことを特徴とするマスターシリンダ。
7. 請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載のマスターシリンダにおいて、
   前記マスターシリンダが作用状態にあるとき、前記内リップは、前記傾斜壁に面するその全面に亘って前記傾斜壁に押し付けられている、ことを特徴とするマスターシリンダ。
8. 請求項１に記載のマスターシリンダにおいて、
   前記傾斜壁は、曲率の変化なしで前記ピストンの外径に達する、ことを特徴とするマスターシリンダ。

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