JP7385428B2

JP7385428B2 - マスタシリンダ装置

Info

Publication number: JP7385428B2
Application number: JP2019193211A
Authority: JP
Inventors: 祐介安藤; 直純吉尾
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2019-10-24
Filing date: 2019-10-24
Publication date: 2023-11-22
Anticipated expiration: 2039-10-24
Also published as: US20210122344A1; US11180126B2; CN112706732A; JP2021066322A

Description

本発明は、ピストンに穿設されて、リザーバタンクに連通するリリーフポートを、外周から内周方向へかけて傾斜させたマスタシリンダ装置に関する。

プランジャタイプのマスタシリンダは、例えば特許文献１（特開２００５－２７３７１４号公報）に開示されているように、カップシールをシリンダに固定し、ピストンにリリーフポートが穿設されている。そして、運転者がブレーキペダルを踏み込むと、ピストンがスライドし、リリーフポートがカップシールを通過すると、圧力室とリザーバに連通する通路とを遮断し、ブレーキ液圧を発生させて、ブレーキ液をホイールシリンダへ圧送する。

又、例えば特許文献２（特開２０１７－１９７０５２号公報）に開示されているように、マスタシリンダとホイールシリンダとの間に、自動ブレーキ装置を介装したものも知られている。この自動ブレーキ装置は、横滑り防止装置（ＶＤＣ:Vehicle Dynamics Control、又は、ＥＳＣ:Electronic Stability Control）や緊急自動ブレーキ装置等からの指令により、電動ポンプを駆動させてホイールシリンダにブレーキ液圧を供給して、運転者のブレーキ操作に拘わりなくブレーキを作動させるものである。

特開２００５－２７３７１４号公報特開２０１７－１９７０５２号公報

ところで、自動ブレーキ装置が作動すると、電動ポンプの駆動によりリザーバタンクに貯留されているブレーキ液がマスタシリンダを介してホイールシリンダに供給される。又、自動ブレーキが作動中に運転者がブレーキペダルを踏み込むと、マスタシリンダ内のブレーキ液が電動ポンプの駆動によってホイールシリンダに供給されてブレーキアシストが行われる。

上述したように、運転者がブレーキペダルを開放している状態で、自動ブレーキが作動すると、リザーバタンクのブレーキ液がマスタシリンダ側へ吸い込まれる。そのため、図５に示すように、ピストン１０３に穿設されているリリーフポート１０４には、このリリーフポート１０４を流れるブレーキ液によって負圧が発生する。その結果、シリンダ１０１に取付けられているカップシール１０２内周の、リリーフポート１０４側へ露出部１０２ａがリリーフポート１０４側へ引っ張られて膨らむ。

横滑り防止装置からの指令によって自動ブレーキ装置が作動する程度の吸引では、カップシール１０２の露出部１０２ａがリリーフポート１０４側へ大きく膨出することはない。しかし、緊急自動ブレーキのように、自車両を急停止させる際には、自動ブレーキ装置が高く昇圧したブレーキ液をホイールシリンダに供給することになるため、リザーバタンクに貯留されているブレーキ液の流速が速くなり、それに比例してリリーフポート１０４内の負圧も高くなる。

その結果、カップシール１０２の露出部１０２ａがリリーフポート１０４側へ大きく膨出することになる。その際、運転者がブレーキペダルを強く踏込み、ピストン１０３をスライドさせると、図６に示すように、リリーフポート１０４に入り込んだカップシール１０２の露出部１０２ａが、このピストン１０３の通過によって剪断され易くなり、耐久性の低下を招くこととなる。

この対策として、カップシール１０２の硬度を高くすることも考えられるが、気密性を長期間に補償することが困難となり、メンテナンスサイクルが短くなる不都合がある。一方、自動ブレーキ装置によるブレーキ液の昇圧出力を制限して、カップシール１０２に設けた露出部１０２ａのリリーフポート１０４側への膨出量を抑制することも考えられるが、緊急自動ブレーキによる自動ブレーキ作動時におけるブレーキ性能の低下を招いてしまう不都合がある。或いは、自動ブレーキ作動時には、ブレーキブースタの圧力を制限し、運転者のブレーキ操作に制限を加えるようにすることも考えられるが、ブレーキペダルの踏込み時の感覚が変化するため、運転者に不安感を抱かせてしまう不都合がある。

本発明は、上記事情に鑑み、カップシールの耐久性、メンテナンスサイクルの短縮、及び、ブレーキ性能の低下を招くことなく、しかも，運転者に不安感を抱かせることのないマスタシリンダ装置を提供することを目的とする。

本発明は、マスタシリンダと、前記マスタシリンダに連設するリザーバタンクと、前記マスタシリンダのシリンダ本体に形成されたシリンダ室に挿通されて前後方向へ進退自在なピストンと、前記シリンダ室の内周に開口して前記リザーバタンクに連通するマスタポートと、前記シリンダ室の内周に配設されて前記マスタポートの軸方向前後を挟んで、前記シリンダ室の内周と前記ピストンの外周との間をシールする一対のカップシールと、前記ピストンに穿設されて前記マスタポートに連通するリリーフポートとを備え、前記シリンダ室とホイールシリンダとの間に自動ブレーキ装置が介装されており、ブレーキペダルを踏み込むと前記ピストンが前記シリンダ室を前方へ移動するに際し、前記リリーフポートが該ピストンの移動に伴い移動方向前方に配設されている前記カップシールに閉塞されて、前記シリンダ室と前記ピストンとで区画された液圧室に貯留されているブレーキ液にブレーキ液圧を発生させ、又前記ブレーキペダルが未踏時に前記自動ブレーキ装置が作動すると前記ブレーキ液が前記ホイールシリンダに供給されるマスタシリンダ装置において、前記一対のカップシールのうち、前方の該カップシールの背面であって内周面の一部がブレーキペダル未踏時における前記リリーフポートに露呈されており、前記リリーフポートが前記ピストンの外周から内周にかけて該ピストンの移動方向の前方から後方へ傾斜されている。

本発明によれば、ピストンに穿設したリリーフポートが、ピストンの外周から内周にかけて、このピストンの移動方向の前方から後方へ傾斜されているので、リザーバタンクに貯留されているブレーキ液が、リリーフポートを経て液圧室に吸い込まれるに際し、リリーフポートの内壁に衝突して、ピストンの移動に伴い移動方向前方に配設されているカップシール側に液溜まり部を生成するので、カップシールの内周がリリーフポート側に負圧で膨出され難くなり、ピストンの進退動作によって剪断されることがなく、カップシールの耐久性、メンテナンスサイクルの短縮、及び、ブレーキ性能の低下を抑制することができる。その結果、ブレーキペダルの踏込み時の感覚が変化せず、運転者に不安感を抱かせることがない。

マスタシリンダ装置の一部断面側面図マスタシリンダのセカンダリピストンの要部拡大断面図マスタシリンダのプライマリピストンの要部拡大断面図シリンダ本体とピストンとプレッシャカップとの要部拡大断面図従来のシリンダ本体とピストンとプレッシャカップとの要部拡大断面図図５のピストンをスライドさせた状態を示す要部拡大断面図

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図１に示すように、マスタシリンダ装置１は、ブレーキ圧を発生させるマスタシリンダ２と、このマスタシリンダ２の上面に固設されていると共にブレーキ液が貯留されているリザーバタンク３とを備えている。

このマスタシリンダ２はプランジャタイプのタンデムマスタシリンダであり、シリンダ本体２ａのシリンダ室４の一端が開口されている。この開口部から、セカンダリピストン５とプライマリピストン６とが挿通されている。又、セカンダリピストン５とシリンダ室４の前端との間に軸方向へ伸縮自在なセカンダリ支持軸７が介装されており、このセカンダリ支持軸７の両端に形成されたリテーナ間にセカンダリリターンスプリング８が介装されている。

一方、プライマリピストン６とセカンダリピストン５との間に、軸方向へ伸縮自在なプライマリ支持軸９が介装されており、このプライマリ支持軸９の両端に形成されたリテーナ間にプライマリリターンスプリング１０が介装されている。尚、図示しないが、プライマリピストン６の、シリンダ本体２ａから突出されている後端側にプシュロッドが挿通されており、このプツシュロッドが倍力機構を介して、運転者が踏み込むブレーキペダルに連設されている。

シリンダ室４に両ピストン５，６が挿通された状態では、セカンダリピストン５とシリンダ室４の前壁４ａとの間が、セカンダリリターンスプリング８の付勢力にて所定に離間されている。一方、セカンダリピストン５とプライマリピストン６との間が、プライマリリターンスプリング１０の付勢力にて所定に離間されている。

又、シリンダ室４の内周のセカンダリピストン５側に、一対の第１、第２セカンダリカップ溝４ｂ，４ｃが所定間隔を開けて形成されている。一方、シリンダ室４の内周のプライマリピストン６側に、一対の第１、第２プライマリカップ溝４ｄ，４ｅが所定間隔を開けて形成されている。

この第１セカンダリカップ溝４ｂに、セカンダリプレッシャ（Ｓ．Ｐ）カップ１１が装着され、第２セカンダリカップ溝４ｃにプレッシャ（Ｐｒ）カップ１２が装着されている。両カップ１１，１２は断面カップ状の背面が互いに対峙した状態で配設されている。一方、第１プライマリカップ溝４ｄに、プライマリプレッシャ（Ｐ．Ｐ）カップ１３が装着され、第２プライマリカップ溝４ｅにプライマリサプライ（Ｐ．Ｓ）カップ１４が装着されている。両カップ１３，１４は断面カップ状の背面が互いに対峙した状態で配設されている。尚、これらのカップ１１～１４が、本発明のカップシールに対応している。

又、シリンダ本体２ａの、Ｓ．Ｐカップ１１とＰｒカップ１２とで挟まれたシリンダ室４にセカンダリマスタポート４ｆが穿設されている。一方、シリンダ本体２ａの、Ｐ．Ｐカップ１３とＰ．Ｓカップ１４とで挟まれたシリンダ室４にプライマリマスタポート４ｇが穿設されている。この両ポート４ｆ，４ｇがリザーバタンク３に連通されている。

セカンダリピストン５の外周とシリンダ室４の内周とが両カップ１１，１２でシールされ、又、プライマリピストン６の外周とシリンダ室４の内周とが両カップ１３，１４でシールされている。図１にはブレーキ開放状態（ブレーキペダルが未踏）のマスタシリンダ２が示されている。

この状態では、図２に示すように、セカンダリピストン５に穿設されているセカンダリリリーフポート５ａがＳ．Ｐカップ１１のやや後部に開口されている。又、図３に示すように、プライマリピストン６に穿設されているプライマリリリーフポート６ａがＰ．Ｐカップ１３のやや後部に開口されている。

シリンダ室４は、セカンダリピストン５と前壁４ａとの間がＰカップ１１にてシールされて、セカンダリ液圧室２１を形成している。一方、セカンダリピストン５とプライマリピストン６との間が、各カップ１２，１４でシールされてプライマリ液圧室２２を形成している。従って、図１に示すブレーキペダルが未踏の状態では、各液圧室２１，２２が各リリーフポート５ａ，６ａ、及び各マスタポート４ｆ，４ｇを介してリザーバタンク３に連通されている。

又、このセカンダリ液圧室２１側のシリンダ室４内周に，セカンダリ給排ポート２１ａが穿設され、一方、プライマリ液圧室２２側のシリンダ室４内周に、プライマリ給排ポート２２ａが穿設されている。この両給排ポート２１ａ，２２ａは、例えば、特許文献３（特開２０１７－１９７０５２号公報）に開示されている周知の自動ブレーキ装置のブレーキ液圧回路に連通されており、このブレーキ液圧回路が各車輪に設けたブレーキキャリパのホイールシリンダに連通されている。

セカンダリリリーフポート５ａとプライマリリリーフポート６ａとの、Ｓ．Ｐカップ１１とＰ．Ｐカップ１３とに対する軸方向の位置関係は同一である。従って、運転者がブレーキペダルを踏み込むと、両ピストン５，６のスライドにより、両リリーフポート５ａ，６ａは同時に、Ｓ．Ｐカップ１１とＰ．Ｐカップ１３とによって閉塞され、セカンダリ液圧室２１とプライマリ液圧室２２とのブレーキ液圧が上昇して、給排ポート２１ａ，２２ａから吐出される。一方、ブレーキペダルに対する踏力を解法すると、リターンスプリング８，１０の付勢力を受けて両ピストン５，６が初期位置に戻され、リリーフポート５ａ，６ａは同時に開弁される。

図２、図３に示すように、両リリーフポート５ａ，６ａは、外周から内周方向へ向けて、各ピストン５，６の移動方向の前方から後方へ向けて所定角度θで傾斜されている。尚、この傾斜角度θは、マスタシリンダ装置１，及び自動ブレーキを搭載する車両の車種毎に適宜設定する。

更に、カップ１１，１３の背面側内周の一部１１ａ，１３ａが、開放状態にある各リリーフポート５ａ，６ａに露出されている。以下、便宜的に、この部分（１１ａ，１３ａ）を露出部１１ａ，１３ａと称する。

次に、このような構成によるマスタシリンダ装置１の動作について説明する。マスタシリンダ装置１と自動ブレーキ装置とが搭載されている車両が走行している際に、自動ブレーキ装置が作動し、電動ポンプがブレーキ液を各車輪に設けられているブレーキキャリパのホイールシリンダに供給すると、このホイールシリンダがブレーキキャリパを動作させ、各車輪にブレーキ力を発生させ、当該車両を減速させる。

自動ブレーキ装置がブレーキ液をホイールシリンダに供給すると、上流のリザーバタンク３側に負圧が発生し、リザーバタンク３に貯留されているブレーキ液が、マスタシリンダ２のシリンダ本体２ａに穿設されているプライマリマスタポート４ｇとセカンダリマスタポート４ｆ側に吸引される。

そして、プライマリマスタポート４ｇ側に吸引されたブレーキ液は、Ｐ．Ｐカップ１３とＰ．Ｓカップ１４とでシールされた、プライマリピストン６外周のシリンダ室４に流入する。一方、セカンダリマスタポート４ｆ側に吸引されたブレーキ液は、Ｓ．Ｐカップ１１とＰｒカップ１２でシールされた、セカンダリピストン５外周のシリンダ室４に流入する。

プライマリピストン６の外周に流入したブレーキ液は、このプライマリピストン６に穿設されているプライマリリリーフポート６ａを通り、プライマリ液圧室２２に吸い込まれ、プライマリ給排ポート２２ａを経て、自動ブレーキ装置のブレーキ液圧回路へ流れる。一方、セカンダリピストン５の外周に流入したブレーキ液は、このセカンダリピストン５に穿設されているセカンダリリリーフポート５ａを通り、セカンダリ液圧室２１に吸い込まれ、セカンダリ給排ポート２１ａを経て、自動ブレーキ装置のブレーキ液圧回路へ流れる。

図３に示すように、プライマリピストン６に穿設されているプライマリリリーフポート６ａは、外周から内周方向へ向けて、前後方向へ所定傾斜角度θで傾斜されている。同様に、図２に示すように、セカンダリピストン５に穿設されているセカンダリリリーフポート５ａも、プライマリリリーフ６ａと同じ傾斜角度θで、同方向へ傾斜されている。

従って、図４に矢印で示すように、この各リリーフポート５ａ，６ａを通過するブレーキ液の一部は、シリンダ室４側からの吸引により、Ｓ．Ｐカップ１１、Ｐ．Ｐカップ１３側のリリーフポート５ａ，６ａの壁面に衝突した後、マスタポート４ｆ，４ｇへ流出する。

ブレーキ液がリリーフポート５ａ，６ａの壁面に衝突すると、その一部はＳ．Ｐカップ１１、Ｐ．Ｐカップ１３へ跳ね上がるため、このＳ．Ｐカップ１１、Ｐ．Ｐカップ１３の露出部１１ａ，１３ａと壁面に衝突するブレーキ液との間に液溜まり部Ａが生成される。その結果、この生成された液溜まり部Ａにより、Ｓ．Ｐカップ１１、Ｐ．Ｐカップ１３の露出部１１ａ，１３ａ側における負圧の発生が抑制される。

従って、例えば、自動ブレーキ装置が緊急自動ブレーキ装置からの指令により、高いブレーキ液圧で急制動をかけた場合に、ブレーキ液がリリーフポート５ａ，６ａ内を高い流速で通過した場合であっても、露出部１１ａ，１３ａ付近に負圧が発生せず、露出部１１ａ，１３ａのリリーフポート５ａ，６ａ側への膨出を抑制することができる。

そのため、自動ブレーキ装置が作動した際に、運転者がブレーキペダルを強く踏み込んで、マスタシリンダ２のセカンダリピストン５とプライマリピストン６とをスライドさせても、マスタシリンダ２のセカンダリピストン５との通過によって露出部１１ａ，１３ａが剪断されてしまうことがなく、高い耐久性を得ることができる。

このように、本実施形態では、セカンダリピストン５に穿設したセカンダリリリーフポート５ａとプライマリピストン６に穿設したプライマリリリーフポート６ａとを、外周から内周に向けて、移動方向の前方から後方に向けて、すなわち、Ｓ．Ｐカップ１１とＰ．Ｐカップ１３から離れる方向に傾斜させたので、自動ブレーキ装置等の作動に伴い、セカンダリリリーフポート５ａとプライマリピストン６ａとを通過するブレーキ液を、リーフポート５ａ，６ａの壁面に衝突させることができる。

その結果、Ｓ．Ｐカップ１１とＰ．Ｐカップ１３との露出部１１ａ，１３ａ側に液溜まり部Ａを生成させることができ、この部分での負圧の発生を抑制することができ、露出部１１ａ，１３のリリーフポート５ａ，６ａ側への膨出が抑制される。従って、両ピストン５，６が前方へ移動しても、それによって露出部１１ａ，１３ａ剪断されることがなく、両カップ１１，１３の耐久性を向上させることができる。

又、両カップ１１，１３の耐久性を向上させることで、メンテナンスサイクルを伸ばすことができ、運転者の経済的な負担を軽減させることができるばかりでなく、自動ブレーキ装置によるブレーキ液の昇圧出力を制限する必要がないため、ブレーキ性能の低下を招くこともない。更に、自動ブレーキ作動時に、ブレーキブースタの圧力を制限させる必要がないので、ブレーキペダルの踏込み時の感覚が変化せず、運転者に不安感を抱かせてしまうこともない。

１…マスタシリンダ装置、
２…マスタシリンダ、
２ａ…シリンダ本体、
３…リザーバタンク、
４…シリンダ室、
４ａ…前壁、
４ｂ，４ｃ…第１、第２セカンダリカップ溝、
４ｄ，４ｅ…第１、第２プライマリカップ溝、
４ｆ…セカンダリマスタポート、
４ｇ…プライマリマスタポート、
５…セカンダリピストン、
５ａ…セカンダリリリーフポート、
６…プライマリピストン、
６ａ…プライマリリリーフポート、
７…セカンダリ支持軸、
８…セカンダリリターンスプリング、
９…プライマリ支持軸、
１０…プライマリリターンスプリング、
１１…Ｓ．Ｐカップ、
１１ａ，１３ａ…露出部、
１２…Ｐｒカップ、
１３…Ｐ．Ｐカップ、
１４…Ｐ．Ｓカップ、
２１…セカンダリ液圧室、
２１ａ…セカンダリ給排ポート、
２２…プライマリ液圧室、
２２ａ…プライマリ給排ポート、
θ…傾斜角度

Claims

マスタシリンダと、
前記マスタシリンダに連設するリザーバタンクと、
前記マスタシリンダのシリンダ本体に形成されたシリンダ室に挿通されて前後方向へ進退自在なピストンと、
前記シリンダ室の内周に開口して前記リザーバタンクに連通するマスタポートと、
前記シリンダ室の内周に配設されて前記マスタポートの軸方向前後を挟んで、前記シリンダ室の内周と前記ピストンの外周との間をシールする一対のカップシールと、
前記ピストンに穿設されて前記マスタポートに連通するリリーフポートと
を備え、
前記シリンダ室とホイールシリンダとの間に自動ブレーキ装置が介装されており、
ブレーキペダルを踏み込むと前記ピストンが前記シリンダ室を前方へ移動するに際し、前記リリーフポートが該ピストンの移動に伴い移動方向前方に配設されている前記カップシールに閉塞されて、前記シリンダ室と前記ピストンとで区画された液圧室に貯留されているブレーキ液にブレーキ液圧を発生させ、又前記ブレーキペダルが未踏時に前記自動ブレーキ装置が作動すると前記ブレーキ液が前記ホイールシリンダに供給されるマスタシリンダ装置において、
前記一対のカップシールのうち、前方の該カップシールの背面であって内周面の一部がブレーキペダル未踏時における前記リリーフポートに露呈されており、
前記リリーフポートが前記ピストンの外周から内周にかけて該ピストンの移動方向の前方から後方へ傾斜されていることを特徴とするマスタシリンダ装置。
前記シリンダ本体に挿通された前記ピストンはプライマリピストンと該プライマリピストンに連設するセカンダリピストンとからなり、該両ピストンに形成された前記リリーフポートが前記ピストンの外周から内周にかけて該ピストンの前端側から基端側へ傾斜されていることを特徴とする請求項１記載のマスタシリンダ装置。