JP6366185B2 - マスタシリンダ - Google Patents

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Description

本発明は、車両の制動用シリンダへ液圧を供給するマスタシリンダに関する。
マスタシリンダには、シリンダ本体の周溝内にカップシールを配設したものがある(例えば特許文献1参照)。
国際公開第2014/119611号
上記のマスタシリンダでは、シリンダ本体の周溝に形成された段差の円筒面状の内周面に、カップシールの基部から突出する環状突片が常時当接する構成となっているため、カップシールの基部が径方向に常時拘束されている。よって、踏み始めから液圧を発生させるまでの無効ストローク分ピストンを移動させるのに必要なペダルの無効踏力を増大させてしまう可能性があった。
したがって、本発明は、無効踏力を抑制可能なマスタシリンダの提供を目的とする。
上記目的を達成するために、本発明のマスタシリンダは、ピストンシールが、ピストンの外周面に摺接する内周リップ部とシリンダ本体の周溝に当接する外周リップ部とが突出して設けられる円環状の基部を有し、該基部には、前記内周リップ部および前記外周リップ部とは反対方向に突出する突起が周方向に複数形成され、前記周溝の前記シリンダ本体の開口部側の周壁には、前記シリンダ本体の底部から前記開口部へ向けて窄まるように斜面部が形成され、該斜面部が、複数の前記突起が当接する位置に形成される、構成とした。
本発明のマスタシリンダによれば、無効踏力を抑制可能となる。
実施形態のマスタシリンダを示す断面図である。 実施形態のマスタシリンダの要部を示す部分拡大断面図であって、(a)はピストンが基本位置にある状態を示すもの、(b)は液圧発生時の状態を示すものである。 実施形態のマスタシリンダのピストンシールを示すものであって、(a)は側面図、(b)は背面図である。 実施形態のマスタシリンダのピストンシールを示す図3のX−X拡大断面図である。
本発明に係る一実施形態を図面に基づいて説明する。図1に示す本実施形態のマスタシリンダ11は、図示略のブレーキペダルの操作量に応じた力が図示略のブレーキブースタの出力軸を介して導入されるもので、ブレーキペダルの操作量に応じたブレーキ液圧を発生させるものである。このマスタシリンダ11には、鉛直方向上側にブレーキ液を給排するリザーバ12(図1において一部のみ図示)が取り付けられている。なお、本実施形態においては、マスタシリンダ11に直接リザーバ12を取り付けているが、マスタシリンダ11から離間した位置にリザーバを配置し、リザーバとマスタシリンダ11とを配管で接続するようにしても良い。
マスタシリンダ11は、底部13と筒部14とを有する有底筒状に一つの素材から加工されて形成される金属製のシリンダ本体15を有している。このシリンダ本体15内の開口部16側には、シリンダ本体15から一部突出して金属製のプライマリピストン(ピストン)18が移動可能に配設されている。また、シリンダ本体15内のプライマリピストン18よりも底部13側には、同じく金属製のセカンダリピストン(ピストン)19が移動可能に配設されている。プライマリピストン18には底面を有する内周孔21が形成されている。セカンダリピストン19には底面を有する内周孔22が形成されている。マスタシリンダ11は、いわゆるプランジャ型のものとなっている。また、マスタシリンダ11は、上記したように2つのプライマリピストン18およびセカンダリピストン19を有するタンデムタイプのマスタシリンダとなっている。なお、本発明は、上記タンデムタイプのマスタシリンダへの適用に限られるものではなく、プランジャ型のマスタシリンダであれば、シリンダ本体に1つのピストンを配したシングルタイプのマスタシリンダや、3つ以上のピストンを有するマスタシリンダ等のいかなるプランジャ型のマスタシリンダにも適用できるものである。
シリンダ本体15には、その筒部14の径方向(以下、シリンダ径方向と称す)の外側に突出する取付台部23が、その筒部14の円周方向(以下、シリンダ周方向と称す)における所定位置に一体に形成されている。この取付台部23には、リザーバ12を取り付けるための取付穴24および取付穴25が形成されている。なお、本実施形態においては、取付穴24および取付穴25は、互いにシリンダ周方向における位置を一致させた状態で、シリンダ本体15の筒部14の軸線(以下、シリンダ軸と称す)方向における位置をずらして鉛直方向上部に形成されている。シリンダ本体15は、シリンダ軸方向が車両前後方向に沿う姿勢で車両に配置される。
シリンダ本体15の筒部14の取付台部23側には、底部13の近傍にセカンダリ吐出路(吐出路)26が形成されている。また、セカンダリ吐出路26よりもシリンダ本体15の開口部16側にプライマリ吐出路(吐出路)27が形成されている。これらセカンダリ吐出路26およびプライマリ吐出路27は、図示は略すが、ブレーキ配管を介してディスクブレーキやドラムブレーキ等の制動用シリンダに連通しており、制動用シリンダに向けてブレーキ液を吐出する。なお、本実施形態においては、これらセカンダリ吐出路26およびプライマリ吐出路27が、互いにシリンダ周方向における位置を一致させた状態でシリンダ軸方向における位置をずらして形成されている。
シリンダ本体15の筒部14の底部13側の内周部には、シリンダ径方向内方に突出しシリンダ周方向に環状をなす摺動内径部28が形成されている。セカンダリピストン19は、この摺動内径部28の最小内径面28aに摺動可能に嵌合されており、この最小内径面28aで案内されてシリンダ軸方向に移動する。シリンダ本体15の筒部14の開口部16側の内周部には、シリンダ径方向内方に突出しシリンダ周方向に環状をなす摺動内径部29が形成されている。プライマリピストン18は、この摺動内径部29の最小内径面29aに摺動可能に嵌合されており、この最小内径面29aで案内されてシリンダ軸方向に移動する。
摺動内径部28には、シリンダ軸方向における位置をずらして複数具体的には2カ所のいずれも円環状をなす周溝30、周溝31が底部13側からこの順に形成されている。また、摺動内径部29にも、シリンダ軸方向における位置をずらして複数具体的には2カ所のいずれも円環状をなす周溝32、周溝33が底部13側からこの順に形成されている。周溝30,31は、シリンダ周方向に環状をなして最小内径面28aよりもシリンダ径方向外側に凹む形状をなしており、周溝32,33は、シリンダ周方向に環状をなして最小内径面29aよりもシリンダ径方向外側に凹む形状をなしている。周溝30〜33は、いずれも全体が切削加工により形成されている。
周溝30〜33のうち最も底部13側にある周溝30は、取付穴24および取付穴25のうちの底部13側の取付穴24の近傍に形成されている。この周溝30内には、周溝30に保持されるように、円環状のピストンシール35が配置されている。
シリンダ本体15の摺動内径部28における周溝30よりも開口部16側には、シリンダ径方向外側に最小内径面28aよりも凹む環状の開口溝37が形成されている。この開口溝37は、底部13側の取付穴24から穿設される連通穴36を筒部14内に開口させる。ここで、この開口溝37と連通穴36とが、シリンダ本体15に設けられてリザーバ12に常時連通するセカンダリ補給路(補給路)38を構成している。
シリンダ本体15の摺動内径部28の周溝30よりも底部13側には、周溝30に開口するとともに周溝30からシリンダ軸方向に直線状に底部13側に向け延出する連通溝41が、シリンダ径方向外側に最小内径面28aよりも凹むように形成されている。この連通溝41は、底部13と周溝30との間であって底部13の近傍となる位置に形成されたセカンダリ吐出路26と周溝30とを後述のセカンダリ圧力室68を介して連通させるものである。
シリンダ本体15の摺動内径部28には、シリンダ軸線方向における上記開口溝37の周溝30とは反対側つまり開口部16側に、上記周溝31が形成されている。この周溝31内には、周溝31に保持されるように、円環状の区画シール42が配置されている。
シリンダ本体15の摺動内径部29には、開口部16側の取付穴25の近傍に、上記した周溝32が形成されている。この周溝32内には、周溝32に保持されるように、円環状のピストンシール45が配置されている。
シリンダ本体15の摺動内径部29におけるこの周溝32の開口部16側には、シリンダ径方向外側に最小内径面29aよりも凹む環状の開口溝47が形成されている。この開口溝47は、開口部16側の取付穴25から穿設される連通穴46を筒部14内に開口させる。ここで、この開口溝47と連通穴46とが、シリンダ本体15に設けられてリザーバ12に常時連通するプライマリ補給路(補給路)48を主に構成している。
シリンダ本体15の摺動内径部29の周溝32よりも底部13側には、周溝32に開口するとともに周溝32からシリンダ軸方向に直線状に底部13側に向け延出する連通溝51が、シリンダ径方向外側に最小内径面29aよりも凹むように形成されている。この連通溝51は、周溝31と周溝32との間であって周溝31の近傍となる位置に形成されたプライマリ吐出路27と、周溝32とを後述するプライマリ圧力室85を介して連通させるものである。
シリンダ本体15の摺動内径部29における上記開口溝47の周溝32とは反対側つまり開口部16に周溝33が形成されている。この周溝33内には、周溝33に保持されるように、円環状の区画シール52が配置されている。
シリンダ本体15の底部13側に配置されるセカンダリピストン19は、第1円筒状部55と、第1円筒状部55の軸線方向における一側に形成された底部56と、底部56の第1円筒状部55とは反対側に形成された第2円筒状部57とを有する形状をなしている。上記内周孔22は、これらのうちの第1円筒状部55と底部56とにより形成されている。セカンダリピストン19は、第1円筒状部55をシリンダ本体15の底部13側に配置した状態で、シリンダ本体15の摺動内径部28に設けられたピストンシール35および区画シール42のそれぞれの内周に摺動可能に嵌合される。
第1円筒状部55の底部56とは反対の端側外周部には、セカンダリピストン19の外周面19Aにおいて最も大径の最大外径面19aよりも径方向内方に凹む円環状の凹部59が形成されている。この凹部59には、その底部56側にシリンダ径方向に貫通するポート60が複数、シリンダ周方向の等間隔位置に放射状となるように形成されている。
セカンダリピストン19とシリンダ本体15の底部13との間には、図示略のブレーキブースタの出力軸から入力がない非制動状態でこれらの間隔を決めるセカンダリピストンスプリング62を含む間隔調整部63が設けられている。この間隔調整部63は、シリンダ本体15の底部13に当接する係止部材64と、この係止部材64に所定範囲内でのみ摺動するように連結されてセカンダリピストン19の底部56に当接する係止部材65とを有している。上記セカンダリピストンスプリング62は、係止部材64と係止部材65との間に介装されている。
ここで、シリンダ本体15の底部13および筒部14の底部13側とセカンダリピストン19とで囲まれて形成される部分が、ブレーキ液圧を発生してセカンダリ吐出路26にブレーキ液圧を供給するセカンダリ圧力室(圧力室)68となっている。言い換えれば、セカンダリピストン19は、シリンダ本体15との間に、セカンダリ吐出路26に液圧を供給するセカンダリ圧力室68を形成している。このセカンダリ圧力室68は、セカンダリピストン19がポート60を開口溝37に開口させる位置にあるとき、セカンダリ補給路38つまりリザーバ12に連通するようになっている。
シリンダ本体15の周溝31に保持される区画シール42は、合成ゴムからなる一体成形品であり、その中心線を含む径方向断面の片側形状がC字状をなしている。区画シール42は、内周が、シリンダ軸方向に移動するセカンダリピストン19の外周面19Aに摺接するとともに、外周がシリンダ本体15の周溝31に当接する。これにより、区画シール42は、セカンダリピストン19およびシリンダ本体15の区画シール42の位置の隙間を常時密封する。
シリンダ本体15の周溝30に保持されるピストンシール35は、EPDM等の合成ゴムからなる一体成形品であり、その中心線を含む径方向断面の片側形状がE字状をなしている。ピストンシール35の内周は、シリンダ軸方向に移動するセカンダリピストン19の外周面19Aに摺接する。また、ピストンシール35の外周は、シリンダ本体15の周溝30に当接するようになっている。このピストンシール35は、セカンダリピストン19がポート60をピストンシール35よりも底部13側に位置させた状態では、セカンダリ補給路38とセカンダリ圧力室68との間を密封できるようになっている。つまり、ピストンシール35は、セカンダリ圧力室68と、セカンダリ補給路38およびリザーバ12との連通を遮断することが可能となっている。この密封状態で、セカンダリピストン19が、シリンダ本体15の摺動内径部28およびシリンダ本体15に保持されたピストンシール35および区画シール42の内周で摺動して底部13側に移動することによって、セカンダリ圧力室68内のブレーキ液が加圧される。セカンダリ圧力室68内で加圧されたブレーキ液は、セカンダリ吐出路26から車輪側の制動用シリンダに供給されることになる。
図示略のブレーキブースタの出力軸から入力がなく上述のセカンダリピストン19が図1に示すようにポート60を開口溝37に開口させる基本位置(非制動位置)にあるときに、ピストンシール35は、上記セカンダリピストン19の凹部59内にあって、ポート60にその一部がシリンダ軸方向にラップするようになっている。そして、セカンダリピストン19がシリンダ本体15の底部13側へ移動してピストンシール35の内周部がポート60に全て重なると、セカンダリ圧力室68とリザーバ12との連通が遮断されるようになっている。
シリンダ本体15の開口部16側に配置されるプライマリピストン18は、第1円筒状部71と、第1円筒状部71の軸線方向における一側に形成された底部72と、底部72の第1円筒状部71とは反対側に形成された第2円筒状部73とを有する形状をなしている。上記内周孔21は、これらのうちの第1円筒状部71と底部72とにより形成されている。プライマリピストン18は、第1円筒状部71をシリンダ本体15内のセカンダリピストン19側に配置した状態で、シリンダ本体15の摺動内径部29に設けられたピストンシール45および区画シール52のそれぞれの内周に摺動可能に嵌合される。ここで、第2円筒状部73の内側には、図示略のブレーキブースタの出力軸が挿入され、この出力軸によって底部72が押圧されることになる。
第1円筒状部71の底部72とは反対の端側外周部には、プライマリピストン18の外周面18Aにおいて最も大径の最大外径面18aよりも径方向内方に凹む円環状の凹部75が形成されている。この凹部75には、その底部72側に径方向に貫通するポート76が複数、シリンダ周方向の等間隔位置に、放射状となるように形成されている。
セカンダリピストン19とプライマリピストン18との間には、図示略のブレーキブースタの出力軸から入力がない非制動状態でこれらの間隔を決めるプライマリピストンスプリング78を含む間隔調整部79が設けられている。この間隔調整部79は、プライマリピストン18の底部72に当接する係止部材81と、セカンダリピストン19の底部56に当接する係止部材82と、係止部材81に一端部が固定されるとともに係止部材82を所定範囲内でのみ摺動自在に支持する軸部材83とを有している。上記プライマリピストンスプリング78は、係止部材81と係止部材82との間に介装されている。
ここで、シリンダ本体15の筒部14とプライマリピストン18とセカンダリピストン19とで囲まれて形成される部分が、ブレーキ液圧を発生してプライマリ吐出路27にブレーキ液を供給するプライマリ圧力室(圧力室)85となっている。言い換えれば、プライマリピストン18は、セカンダリピストン19とシリンダ本体15との間に、プライマリ吐出路27に液圧を供給するプライマリ圧力室85を形成している。このプライマリ圧力室85は、プライマリピストン18がポート76を開口溝47に開口させる位置にあるとき、プライマリ補給路48つまりリザーバ12に連通するようになっている。
シリンダ本体15の周溝33に保持される区画シール52は、区画シール42と共通の部品であり、合成ゴムからなる一体成形品であって、その中心線を含む径方向断面の片側形状がC字状をなしている。区画シール52は、内周が、シリンダ軸方向に移動するプライマリピストン18の外周面18Aに摺接するとともに、外周がシリンダ本体15の周溝33に当接する。これにより、区画シール52は、プライマリピストン18およびシリンダ本体15の区画シール52の位置の隙間を常時密封する。
シリンダ本体15の周溝32に保持されるピストンシール45は、ピストンシール35と共通の部品であり、EPDM等の合成ゴムからなる一体成形品であって、その中心線を含む径方向断面の片側形状がE字状をなしている。ピストンシール45の内周は、シリンダ軸方向に移動するプライマリピストン18の外周面18Aに摺接する。ピストンシール45の外周は、シリンダ本体15の周溝32に当接するようになっている。このピストンシール45は、プライマリピストン18がポート76をピストンシール45よりも底部13側に位置させた状態では、プライマリ補給路48とプライマリ圧力室85との間を密封できるようになっている。つまり、ピストンシール45は、プライマリ圧力室85と、プライマリ補給路48およびリザーバ12との連通を遮断することが可能となっている。この密封状態で、プライマリピストン18が、シリンダ本体15の摺動内径部29およびシリンダ本体15に保持されたピストンシール45および区画シール52の内周で摺動して底部13側に移動することによって、プライマリ圧力室85内のブレーキ液が加圧される。プライマリ圧力室85内で加圧されたブレーキ液は、プライマリ吐出路27から車輪側の制動用シリンダに供給されることになる。
図示略のブレーキブースタの出力軸から入力がなく、プライマリピストン18が図1に示すようにポート76を開口溝47に開口させる基本位置(非制動位置)にあるときに、ピストンシール45は、上記プライマリピストン18の凹部75内にあって、ポート76にその一部がシリンダ軸方向にラップするようになっている。そして、プライマリピストン18がシリンダ本体15の底部13側へ移動してピストンシール45の内周部がポート76に全て重なると、プライマリ圧力室85とリザーバ12との連通が遮断されるようになっている。
ここで、シリンダ本体15の周溝30およびその近傍部分と、ピストンシール35と、ピストンシール35の摺接部分であるセカンダリピストン19の第1円筒状部55の先端部分とからなる構造部をセカンダリ側のシール構造部SSと称する。また、シリンダ本体15の周溝32およびその近傍部分と、ピストンシール45と、ピストンシール45の摺接部分であるプライマリピストン18の第1円筒状部71の先端部分とからなる構造部をプライマリ側のシール構造部SPと称する。ピストンシール35とピストンシール45とは共通部品となっており、セカンダリ側のシール構造部SSとプライマリ側のシール構造部SPとは同様の構造となっている。したがって、以下においては、これらの詳細についてプライマリ側のシール構造部SPを例にとり、主に図2〜図4を参照して説明する。
図2に示すように、周溝32は、シリンダ径方向の外側(図2における上側)にある溝底部88を有している。また、周溝32は、溝底部88におけるシリンダ本体15の開口部16側(図2における右側。以下、シリンダ開口側と称す)の端縁部からシリンダ径方向内方に延出する周壁89を有している。さらに、周溝32は、溝底部88におけるシリンダ本体15の底部13側(図2における左側。以下、シリンダ底側と称す)の端縁部からシリンダ径方向内方に延出する周壁90を有している。これら溝底部88、周壁89および周壁90は、シリンダ本体15自体に形成されており、シリンダ本体15に対する切削加工により形成される。
溝底部88は溝底面部88aを有している。溝底面部88aは、シリンダ軸を中心とする円筒面をなしており、シリンダ軸方向の長さが一定となっている。
周溝32のシリンダ開口側の周壁89は、外側壁面部89aと、斜面部89bと、内側壁面部89cとを有している。外側壁面部89aは、溝底部88のシリンダ開口側からシリンダ径方向の内方に延びている。外側壁面部89aは、シリンダ軸の直交面に平行な平坦面からなっている。外側壁面部89aは、一定内径かつ一定外径でシリンダ径方向に一定幅となっており、シリンダ軸を中心とする円環状をなしている。
斜面部89bは、外側壁面部89aのシリンダ径方向の内端縁部からシリンダ径方向の内方に、シリンダ径方向の内側ほどシリンダ開口側に位置するようにシリンダ軸に対し傾いて延出している。言い換えれば、斜面部89bは、外側壁面部89aのシリンダ径方向の内端縁部からシリンダ開口側に、シリンダ開口側ほど縮径するようにテーパ状をなして延出している。さらに言い換えれば、斜面部89bは、シリンダ底側からシリンダ開口側へ向けて窄まるように形成されている。またさらに言い換えれば、斜面部89bは、シリンダ軸方向においてシリンダ底側からシリンダ開口側へ向かうにしたがってシリンダ径方向の寸法が窄まっていく(小さくなっていく)ように形成されている。斜面部89bは、シリンダ径方向の幅およびシリンダ軸方向の長さがそれぞれ一定となっている。
内側壁面部89cは、斜面部89bのシリンダ径方向の内端縁部からシリンダ径方向の内方に延びている。内側壁面部89cは、シリンダ軸の直交面に平行な平坦面からなっている。内側壁面部89cは、シリンダ周方向全周に亘って、一定内径かつ一定外径でシリンダ径方向に一定幅となっており、シリンダ軸を中心とする円環状をなしている。
外側壁面部89aの大径側の端縁部と溝底面部88aのシリンダ開口側の端縁部とはR面取りで接続されている。内側壁面部89cの小径側の端縁部と摺動内径部29の最小内径面29aとはR面取りで接続されている。
テーパ状の斜面部89bが内側壁面部89cと外側壁面部89aとの間に設けられることで、内側壁面部89cは全体として外側壁面部89aよりもシリンダ開口側にオフセットして設けられている。外側斜面部89bのシリンダ径方向の幅は、外側壁面部89aのシリンダ径方向の幅よりも狭く、内側壁面部89cのシリンダ径方向の幅よりも広くなっている。斜面部89bは、内側壁面部89cとのなす角が鈍角となっている。
周溝32のシリンダ底側の周壁90は、周壁89に対向しており、外側壁面部90aと、外側斜面部90bと、内側壁面部90cと、内側斜面部90dとを有している。外側壁面部90aは、溝底部88のシリンダ底側からシリンダ径方向の内方に延びている。外側壁面部90aは、シリンダ軸の直交面に平行な平坦面からなっている。外側壁面部90aは、一定内径かつ一定外径でシリンダ径方向に一定幅となっており、シリンダ軸を中心とする円環状をなしている。
外側斜面部90bは、外側壁面部90aのシリンダ径方向の内端縁部からシリンダ径方向の内方に、シリンダ径方向の内側ほどシリンダ底側に位置するようにシリンダ軸に対し傾いて延出している。言い換えれば、外側斜面部90bは、外側壁面部90aのシリンダ径方向の内端縁部からシリンダ底側に、シリンダ底側ほど縮径するようにテーパ状をなして延出している。さらに言い換えれば、外側斜面部90bは、シリンダ開口側からシリンダ底側へ向けて窄まるように形成されている。外側斜面部90bは、シリンダ径方向の幅およびシリンダ軸方向の長さがそれぞれ一定となっている。
内側壁面部90cは、外側斜面部90bのシリンダ径方向の内端縁部からシリンダ径方向の内方に延びている。内側壁面部90cは、シリンダ軸の直交面に平行な平坦面からなっている。内側壁面部90cは、連通溝51の開口部分を除いて一定内径かつ一定外径でシリンダ径方向に一定幅となっており、シリンダ軸を中心とする円環状をなしている。
内側斜面部90dは、内側壁面部90cのシリンダ径方向の内端縁部からシリンダ径方向の内方に、シリンダ径方向の内側ほどシリンダ底側に位置するようにシリンダ軸に対し傾いて延出している。言い換えれば、内側斜面部90dは、内側壁面部90cのシリンダ径方向の内端縁部からシリンダ底側に、シリンダ底側ほど縮径するようにテーパ状をなして延出している。内側斜面部90dは、連通溝51の開口部分を除いてシリンダ径方向の幅およびシリンダ軸方向の長さがそれぞれ一定となっている。
外側壁面部90aの大径側の端縁部と溝底面部88aのシリンダ底側の端縁部とはR面取りで接続されている。内側斜面部90dの小径側の端縁部と摺動内径部29の最小内径面29aとはR面取りで接続されている。
テーパ状の外側斜面部90bが内側壁面部90cと外側壁面部90aとの間に設けられることで、内側壁面部90cは全体として外側壁面部90aよりもシリンダ底側にオフセットして設けられている。これにより、互いに平行な外側壁面部90aと周壁89の外側壁面部89aとのシリンダ軸方向の幅が、互いに平行な内側壁面部90cと周壁89の内側壁面部89cとのシリンダ軸方向の幅よりも狭くなっている。外側斜面部90bのシリンダ径方向の幅は、外側壁面部90aのシリンダ径方向の幅よりも広く、内側壁面部90cのシリンダ径方向の幅よりも広くなっている。外側斜面部90bは、内側壁面部90cとのなす角が鈍角となっている。
プライマリピストン18に形成された凹部75は、円筒面75aとテーパ面75bとテーパ面75cとを有している。円筒面75aは、プライマリピストン18において最も大径である円筒面状の最大外径面18aよりも小径となっており、軸方向に一定幅となっている。テーパ面75bは、円筒面75aのシリンダ開口側の端縁部からシリンダ開口側ほど大径となるように傾斜し延出して最大外径面18aの凹部75よりもシリンダ開口側の部分に繋がっている。テーパ面75cは、円筒面75aのシリンダ底側の端縁部からシリンダ底側ほど大径となるように傾斜し延出して最大外径面18aの凹部75よりもシリンダ底側の部分に繋がっている。
これら円筒面75a、テーパ面75bおよびテーパ面75cは、最大外径面18aと同様にプライマリピストン18の中心軸を中心に形成されている。プライマリ圧力室85に常時連通するポート76は、円筒面75aおよびテーパ面75bの両方に架かる位置に形成されており、言い換えれば、そのシリンダ底側の端部が円筒面75aに、そのシリンダ開口側の端部がテーパ面75bに、それぞれ位置している。
周溝32に配置されるピストンシール45は、基部101と内周リップ部102と外周リップ部103と中間リップ部104とを有している。基部101は、ピストンシール45におけるシリンダ開口側に配置されており、ピストンシール45の軸直交面に平行な円環板状をなしている。内周リップ部102は、基部101の内周端縁部からシリンダ軸方向に沿ってシリンダ底側に向け突出する円環筒状をなしている。外周リップ部103は、基部101の外周端縁部からシリンダ軸方向に沿ってシリンダ底側に向けて突出する円環筒状をなしている。中間リップ部104は、外周リップ部103と内周リップ部102との間にあって基部101からシリンダ軸方向に沿ってシリンダ底側に向けて突出する円環筒状をなしている。中間リップ部104は、基部101からのシリンダ軸方向の突出量が、内周リップ部102および外周リップ部103の基部101からの突出量よりも大きくなっている。
ピストンシール45は、内周リップ部102が、シリンダ軸方向に移動するプライマリピストン18の、上記した円筒面75a、テーパ面75b、テーパ面75cおよび最大外径面18aを含む外周面18Aに摺接することになり、外周リップ部103が、シリンダ本体15の周溝32の溝底部88の溝底面部88aに当接する。言い換えれば、ピストンシール45は、プライマリピストン18の外周面18Aに摺接する内周リップ部102とシリンダ本体15の周溝32に当接する外周リップ部103とが突出して設けられる円環状の基部101を有しており、内周リップ部102と外周リップ部103との間には、これらよりもシリンダ本体15の軸方向に突出して中間リップ部104が設けられている。
図3,図4を参照して、マスタシリンダ11に組み込まれる前の自然状態にあるピストンシール45について説明する。基部101、内周リップ部102、外周リップ部103および中間リップ部104は、中心軸を一致させており、この中心軸がピストンシール45の中心軸となっている。以下では、ピストンシール45の中心軸線方向をシール軸方向、ピストンシール45の円周方向をシール周方向、ピストンシール45の径方向をシール径方向とそれぞれ称す。また、軸方向の基部101側を裏側とし、軸方向の内周リップ部102、外周リップ部103および中間リップ部104の基部101からの突出側を表側として説明する。
内周リップ部102および中間リップ部104は、略円筒状をなしており、外周リップ部103は、基部101から離れるほど大径となるテーパ筒状をなしている。
ピストンシール45には、中間リップ部104の延出先端側に、図3(a)に示すように、中間リップ部104をシール径方向に貫通する中間溝106がシール周方向に等間隔で複数形成されている。また、ピストンシール45には、内周リップ部102の延出先端側に、内周リップ部102をシール径方向に貫通する内側リップ溝107がシール周方向に等間隔で複数形成されている。
基部101は、図3(b)に示すようにピストンシール45の中心軸を中心とする円環状の基部本体111と、図3(a)に示すように基部本体111から内周リップ部102、外周リップ部103および中間リップ部104とは反対方向に突出する突起112とを有している。突起112は、図3(b)に示すようにシール径方向の一定位置に、シール周方向に等間隔で複数(具体的には16カ所)形成されている。
基部本体111は、図3(a)に示すようにそのシール軸方向の最も内周リップ部102、外周リップ部103および中間リップ部104とは反対方向に位置するベース面部111aが、ピストンシール45の軸直交面に平行な平坦面となっている。
複数の突起112は、図3(b)に示すように、基部本体111のベース面部111aの内外径の範囲内に形成されている。より具体的に、複数の突起112は、ベース面部111aの円形の外周縁部および円形の内周縁部のそれぞれから若干離間しており、ベース面部111aの外周縁部よりも内端縁部側に寄って形成されている。図4に示すようにピストンシール45の内周部を構成する内周リップ部102は略円筒状をなしており、ピストンシール45の外周部を構成する外周リップ部103は、基部101から離れるほど大径となるテーパ筒状をなしているため、基部101はピストンシール45において内周側に寄って形成されている。よって、基部101に形成されている複数の突起112も、ピストンシール45において内周側に寄って形成されている。
突起112は、その外面112aが球面の一部の形状をなしている。よって、突起112は、ピストンシール45の軸直交面による断面が円形状をなし、この断面の断面積が突出先端側ほど小さくなっている。
次に、図2を参照して、マスタシリンダ11内に組み込まれた状態のピストンシール45について説明する。図2(a)は、マスタシリンダ11の基本状態(ブレーキペダルが操作される前の非制動状態)を示している。この基本状態にあるとき、ピストンシール45は、プライマリピストン18の凹部75の円筒面75aに接触しており、また周壁89,90の両方から離れた状態となっている。このとき、ピストンシール45は、基部101が、シリンダ軸の直交面に平行な姿勢となっている。
基本状態にあるとき、シリンダ本体15の周溝32の斜面部89bは、複数の突起112が対向し当接可能な位置に配置されている。より詳しくは、複数の突起112のピストンシール45の中心軸からの最大距離の2倍が、シリンダ本体15の周溝32の斜面部89bの外径より若干大径になっており、複数の突起112のピストンシール45の中心軸からの最小距離の2倍が、シリンダ本体15の周溝32の内側壁面部89cの内径よりも若干小径かつ摺動内径部29の最小内径面29aよりも若干大径になっている。
基本状態にあるとき、シリンダ本体15の周溝32の斜面部89bは、シリンダ径方向の全体の位置を、複数の突起112と重ね合わせており、より詳しくは、複数の突起112の基部本体111から最も突出する頂部を含むシリンダ径方向の外側部分と重ね合わせている。また、基本状態にあるとき、複数の突起112は、そのベース面部111aからの突出高さが、斜面部89bのシリンダ軸方向の寸法よりも大きく、言い換えれば斜面部89bの外周縁部と内周縁部とのシリンダ軸方向の間隔よりも大きく、さらに言い換えれば、外側壁面部89aおよび内側壁面部89cのシリンダ軸方向の間隔よりも大きくなっている。
基本状態にあるとき、ピストンシール45は、最も内周側にある内周リップ部102が、その内周部においてプライマリピストン18の外周部の円筒面75aに接触している。この内周リップ部102は、プライマリピストン18のシリンダ軸方向の移動で、その内周部がプライマリピストン18の外周面18Aに摺接する。基本状態にあるとき、ピストンシール45は、その内周リップ部102側の内周面45aのシリンダ開口側が、シリンダ開口側ほど大径となるように拡径しつつ円筒面75aから離間している。
基本状態にあるとき、ピストンシール45は、最も外周側にある外周リップ部103が、その外周部において周溝32の溝底部88の溝底面部88aに当接している。また、中間リップ部104は、シリンダ軸を中心とする円筒状をなし、その先端面104aがシリンダ軸の直交面に平行をなしている。中間リップ部104は、内周リップ部102および外周リップ部103よりもシリンダ底側に延出して、その先端面104aが、周溝32の周壁90の内側壁面部90cに当接可能に対向して配置されている。言い換えれば、中間リップ部104の先端面104aが、内側壁面部90cとシリンダ径方向の位置を重ね合わせている。その結果、ピストンシール45は、上記基本状態から、シリンダ底側に移動すると、中間リップ部104の先端面104aが、周壁90の内側壁面部90cに当接することになる。
図示略のブレーキブースタの出力軸側から入力がなく、マスタシリンダ11が基本状態にあるとき、プライマリピストン18は、図2(a)に示す基本位置(非制動位置)に位置する。プライマリピストン18は、この基本位置にあるときに、ポート76を開口溝47に開口させている。プライマリピストン18が基本位置にあるときに、ピストンシール45は、その内周部が、プライマリピストン18の凹部75の円筒面75aの位置にあって、基部101の内周部がポート76の一部にシリンダ軸方向の位置を重ね合わせるようになっている。このとき、基部101は突起112が周壁89から離間し、周壁89の斜面部89bとシリンダ径方向の位置を重ね合わせており、中間リップ部104は周壁90から離間し、その先端面104aが周壁90の内側壁面部90cとシリンダ径方向の位置を重ね合わせている。
そして、図示略のブレーキブースタの出力軸側から入力があって、プライマリピストン18が基本位置からシリンダ底側へ移動すると、ピストンシール45は、プライマリピストン18とともに周溝32内で周壁90側に移動する。その結果、ピストンシール45は、中間リップ部104の先端面104aが、周壁90の内側壁面部90cに当接することになる。この状態で、ピストンシール45はシリンダ底側への移動が規制されることになる。
プライマリピストン18が、さらにシリンダ底側へ移動すると、シリンダ底側への移動が規制されているピストンシール45は、プライマリピストン18の外周面18Aを摺動して、基部101が凹部75のテーパ面75bに乗り上げる。その際に、基部101は少なくとも内周部が拡径する。
このとき、シリンダ底側に位置しているピストンシール45の突起112は、周溝32の周壁89から離間しており、後述するように突起112が斜面部89bに押し付けられると受けるシリンダ径方向内方の力や、基部101の拡径を阻害する力を受けることはない。よって、ピストンシール45は、その基部101が凹部75のテーパ面75bに円滑に乗り上げることになり、内周側がシリンダ底側に、外周側がシリンダ開口側に移動する方向の回転モーメントが生じにくくなって、姿勢が安定する。
つまり、ピストンシール45の基部101が凹部75のテーパ面75bに乗り上げる際に、このテーパ面75bを円滑に摺動できないことがあると、プライマリピストン18の移動に連れられて、周溝32内でさらに周壁90側に移動しようとすることになる。すると、ピストンシール45は、周溝32で移動範囲が制限されることから、内周側がシリンダ底側に、外周側がシリンダ開口側に移動する方向の回転モーメントが生じる。これに対して、本実施形態は、ピストンシール45が、上記したように周溝32の周壁89から離間しており、基部101が周壁89からシリンダ径方向内方の押圧力や拘束力を受けることはなく、テーパ面75bを円滑に摺動する。
ここで、仮に、上記の回転モーメントがピストンシール45に生じたとしても、ピストンシール45の中間リップ部104が、周溝32の内側壁面部90cに当接していることから、上記回転モーメントに対して、中間リップ部104が内側壁面部90cのシリンダ径方向外側にある外側斜面部90bに当接して、中間リップ部104を含むピストンシール45の上記回転を規制することになる。
プライマリピストン18が、さらにシリンダ底側へ移動すると、プライマリピストン18の外周面18Aを摺接するピストンシール45は、ポート76を越えポート76を閉塞して、プライマリ圧力室85とプライマリ補給路48との連通を遮断する。なお、ブレーキブースタの出力軸側から入力があってからこの時点までのプライマリピストン18の移動量が無効ストロークとなっている。プライマリ圧力室85とプライマリ補給路48との連通を遮断する位置からプライマリピストン18がシリンダ底側に位置する範囲では、ピストンシール45がプライマリ圧力室85とプライマリ補給路48との間を遮断してプライマリ圧力室85を密封する。この状態では、基本的に、大気圧であるプライマリ補給路48の液圧よりもプライマリ圧力室85の液圧の方が高くなる。その結果、プライマリ圧力室85内の液圧が上昇しプライマリ圧力室85内のブレーキ液が図1に示すプライマリ吐出路27から車輪側の制動用シリンダに供給されることになる。
しかも、ピストンシール45は、上記したプライマリ圧力室85の液圧上昇によって周溝32内でプライマリ補給路48側つまり周壁89側に移動する。すると、図2(b)に示すように、中間リップ部104が周壁90から離れるとともに基部101の突起112が周壁89の主として斜面部89bに当接して弾性変形する。これにより、基部101は斜面部89bからシリンダ径方向内方への反力を受けることになり、よりプライマリピストン18の外周面18Aへの面圧が高まり外周面18Aに密着してプライマリ圧力室85の密封性を高める。なお、突起112が斜面部89bへ当接し且つ弾性変形する前の時点で、中間リップ部104と周溝32のシリンダ底側の周壁90との間には隙間が生じる。
上記ポート76の閉塞後、プライマリピストン18が、さらにシリンダ底側へ移動すると、ピストンシール45は、基部101が周壁89に当接する状態を維持したまま、全体としてプライマリピストン18の最大外径面18aのシリンダ開口側の部分に乗り上げることになる。
プライマリピストン18がシリンダ底側へ移動した状態から、制動を解除するために図示略のブレーキペダルを戻し始めると、図1に示す間隔調整部79によってプライマリピストン18が図2(a)に示す基本位置に戻ろうとする。このプライマリピストン18の移動によってプライマリ圧力室85の容積が拡大していくことになるが、その際に、ブレーキ配管を介してのブレーキ液の戻りがプライマリ圧力室85の容積拡大に追いつかなくなってしまうと、大気圧であるプライマリ補給路48の液圧とプライマリ圧力室85の液圧とが等しくなった後、プライマリ圧力室85内の液圧は負圧となり、大気圧であるプライマリ補給路48の液圧よりもプライマリ圧力室85の液圧の方が低くなる。
すると、このプライマリ圧力室85内の負圧が、ピストンシール45の外周リップ部103を溝底部88から離間させるとともに基部101を周壁89から離間させることになる。その結果、プライマリ補給路48のブレーキ液が、周壁89と基部101との隙間、溝底部88と外周リップ部103との隙間、および周壁90と中間リップ部104の中間溝106との隙間等の流路を介して、プライマリ圧力室85に補給されることになる。これにより、プライマリ圧力室85の液圧を負圧状態から大気圧に戻す速度を速めるようになっている。ここで、ピストンシール45の基部101の突起112は、シリンダ周方向に断続的に形成されているため、シリンダ周方向に連続的に形成される場合と比べて周壁89と基部101との隙間の流路拡大を速めることになる。よって、プライマリ圧力室85の液圧を負圧状態から大気圧に戻す速度をより速めることができる。
上記した特許文献1に記載のマスタシリンダでは、シリンダ本体の周溝のシリンダ開口側の周壁に段差が形成されており、この段差の円筒面状の内周面に、カップシールの基部から突出する環状突片の外周面が常時当接する構成となっている。このため、カップシールの基部が径方向に常時拘束されており、基部が拡径しにくくなっている。よって、カップシールがポートを閉塞するためピストンのテーパ面に乗り上げる際の摺動抵抗が大きくなってしまう。よって、ペダルの踏み始めから液圧を発生させるまでの無効ストローク分ピストンを移動させるのに必要なペダルの無効踏力を増大させてしまう可能性がある。
これに対して、本実施形態のマスタシリンダ11は、ピストンシール45の基部101に、内周リップ部102および外周リップ部103とは反対方向に突出する突起112が周方向に複数形成され、周溝32のシリンダ本体15の開口部16側の周壁89に、シリンダ本体15の底部13から開口部16へ向けて窄まるように斜面部89bが形成され、この斜面部89bが、複数の突起112が当接する位置に形成されている。そして、踏み始めからプライマリ圧力室85に液圧を発生させるまでの無効ストローク分プライマリピストン18を移動させる際に、ピストンシール45の複数の突起112が斜面部89bに当接することはなく、よって、ピストンシール45がシリンダ径方向内方の押圧力や拘束力を受けることはなくなる。したがって、プライマリピストン18の動き始めの無効踏力を抑制することができる。
また、プライマリ圧力室85に液圧が発生すると、ピストンシール45は、複数の突起112が斜面部89bに当接して斜面部89bからシリンダ径方向内方の反力を受け、よりプライマリピストン18の外周面18Aへの面圧が高まり外周面18Aに密着してプライマリ圧力室85の密封性を高めることになる。これにより、ペダルストロークの初期から液圧を明確に立ち上げることができ、ペダルフィーリングを向上させることができる。
加えて、ピストンシール45は、基部101に突起112が周方向に複数形成されているため、基部101が周壁89に密着した状態から周壁89から離間する際に基部101と周壁89との間の隙間の流路を即座に広げることができる。よって、プライマリ圧力室85の液圧を負圧状態から大気圧に戻す速度をより速めることができる。
また、複数の突起112の突出高さは、斜面部89bのシリンダ軸方向の寸法よりも大きくなっているため、複数の突起112が斜面部89bに当接して十分に圧縮変形できることになる。よって、シリンダ径方向内方の押圧反力が大きくなり、ピストンシール45によるプライマリ圧力室85の密封性をより高めることができる。
また、複数の突起112が斜面部89bに当接する状態にあるときには常に中間リップ部104と周溝32のシリンダ底側の周壁90との間に隙間が生じるため、プライマリ圧力室85の液圧を負圧状態から大気圧に戻す速度を速めることができる。
なお、以上の実施形態においては、ピストンシール45を含むプライマリ側のシール構造部SPを例にとり詳細に説明したが、ピストンシール45と共通部品であるピストンシール35、周溝32と同形状の周溝30、第1円筒状部71と同形状の先端部を有する第1円筒状部55を含むセカンダリ側のシール構造部SSも同様の構造となっている。よって、シール構造部SSもシール構造部SPと同様の効果を奏することができる。
以上の実施形態は、ブレーキ液の吐出路とリザーバに連通する補給路とを有する有底筒状のシリンダ本体と、該シリンダ本体内に移動可能に配設され、該シリンダ本体との間に前記吐出路へ液圧を供給する圧力室を形成するピストンと、前記シリンダ本体に形成された周溝内に設けられ内周が前記ピストンに摺接して前記補給路と前記圧力室との間を密封するピストンシールとを備え、該ピストンシールは、前記ピストンの外周面に摺接する内周リップ部と前記シリンダ本体の前記周溝に当接する外周リップ部とが突出して設けられる円環状の基部を有し、該基部には、前記内周リップ部および前記外周リップ部とは反対方向に突出する突起が周方向に複数形成され、前記周溝の前記シリンダ本体の開口部側の周壁には、前記シリンダ本体の底部から前記開口部へ向けて窄まるように斜面部が形成され、該斜面部は、複数の前記突起が当接する位置に形成されている。したがって、無効踏力を抑制することができる。
また、前記ピストンシールの前記内周リップ部と前記外周リップ部との間には、中間リップ部が前記シリンダ本体の軸方向に突出して設けられており、複数の前記突起の突出高さは、前記斜面部の前記軸方向の寸法よりも大きく、複数の前記突起が前記斜面部に当接する状態にあるときに、前記中間リップ部と前記周溝の前記底部側の周壁との間に隙間が生じるようになっている。
11 マスタシリンダ
12 リザーバ
13 底部
15 シリンダ本体
16 開口部
18 プライマリピストン(ピストン)
18A,19A 外周面
19 セカンダリピストン(ピストン)
26 セカンダリ吐出路(吐出路)
27 プライマリ吐出路(吐出路)
30,32 周溝
35,45 ピストンシール
38 セカンダリ補給路(補給路)
48 プライマリ補給路(補給路)
68 セカンダリ圧力室(圧力室)
85 プライマリ圧力室(圧力室)
89 周壁(開口部側の周壁)
89b 斜面部
90 周壁(底部側の周壁)
101 基部
102 内周リップ部
103 外周リップ部
104 中間リップ部
112 突起

Claims (2)

  1. ブレーキ液の吐出路とリザーバに連通する補給路とを有する有底筒状のシリンダ本体と、
    該シリンダ本体内に移動可能に配設され、該シリンダ本体との間に前記吐出路へ液圧を供給する圧力室を形成するピストンと、
    前記シリンダ本体に形成された周溝内に設けられ内周が前記ピストンに摺接して前記補給路と前記圧力室との間を密封するピストンシールとを備え、
    該ピストンシールは、前記ピストンの外周面に摺接する内周リップ部と前記シリンダ本体の前記周溝に当接する外周リップ部とが突出して設けられる円環状の基部を有し、
    該基部には、前記内周リップ部および前記外周リップ部とは反対方向に突出する突起が周方向に複数形成され、
    前記周溝の前記シリンダ本体の開口部側の周壁には、前記シリンダ本体の底部から前記開口部へ向けて窄まるように斜面部が形成され、
    該斜面部は、複数の前記突起が当接する位置に形成されており、
    前記突起は、前記ピストンが前記シリンダ本体内を移動して前記ピストンシールが前記補給路と前記圧力室との間を密封するまで前記傾斜部に当接せず、前記ピストンシールが前記補給路と前記圧力室との間を密封した後は前記傾斜部に当接して該傾斜部から前記シリンダ本体の径方向内方の力を受ける、マスタシリンダ。
  2. 前記ピストンシールの前記内周リップ部と前記外周リップ部との間には、中間リップ部が前記シリンダ本体の軸方向に突出して設けられており、
    複数の前記突起の突出高さは、前記周溝の前記開口部側の周壁の一部であって前記斜面部の前記シリンダ本体の径方向外側にある前記シリンダ本体の軸方向に直交する平面から前記傾斜部のうちの該平面から最も離れた部位までの距離よりも大きく、
    複数の前記突起が前記斜面部に当接する状態にあるときに、前記中間リップ部と前記周溝の前記底部側の周壁との間に隙間が生じる、請求項1に記載のマスタシリンダ。
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