JP4078735B2

JP4078735B2 - Master cylinder

Info

Publication number: JP4078735B2
Application number: JP32586098A
Authority: JP
Inventors: 英文井上; 良保高崎; 護沢田
Original assignee: Bosch Corp; Denso Corp
Current assignee: Bosch Corp; Denso Corp
Priority date: 1998-01-12
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2018-10-30
Also published as: JPH11255102A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車のブレーキ装置等に用いられるマスタシリンダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来のタンデムマスタシリンダの一例を示すもので、シリンダハウジング２内にプライマリピストン５およびセカンダリピストン６がピストンガイド３２，８を介して摺動自在に嵌合しており、プライマリピストン５のフロント側に第１圧力室１０、セカンダリピストン６のフロント側に第２圧力室１１がそれぞれ形成されている。これら各圧力室１０，１１は、各ピストン５，６のリリーフポート５ａ，６ａおよびシリンダハウジング２に形成された通路等を介してリザーバ２２に接続されており、プッシュロッドからの入力によりプライマリピストン５およびセカンダリピストン６が前進して、各リリーフポート５ａ，６ａがプライマリカップ３３，１７によってそれぞれ閉塞されると、両圧力室１０，１１が前記リザーバ２２から遮断されて密封される。
【０００３】
リリーフポート５ａ，６ａがプライマリカップ３３，１７によって閉塞されて両圧力室１０，１１が密封された後、さらに、プライマリピストン５およびセカンダリピストン６が前進すると、両圧力室１０，１１内の液圧が上昇し、吐出口２０，２１からブレーキパイプを通ってホイールシリンダに送液されてブレーキ作用が行なわれるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のマスタシリンダの作動ストロークは、ホイールシリンダの消費液量とピストンの面積によって決定する。従って、ホイールシリンダの消費液量が大きい車両ではストロークが長くなってしまい、ペダル操作に違和感があるという問題があった。
【０００５】
本発明は前記課題を解決するためになされたもので、ピストンのストロークを小さくしてブレーキペダルのストロークを短縮することができるマスタシリンダを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るマスタシリンダは、ハウジング内に進退動可能に収容したピストンを前進させることにより、リザーバへの通路を閉じ、ハウジング内の圧力室に発生した液圧をブレーキ通路を介してホイールシリンダに送るものであって、特に、前記ピストンの外周面とハウジングの内周面との間に、圧力室を向いた前面側の面積よりもリア側の面積が大きい段付スリーブを摺動自在に嵌合させ、この段付スリーブの前面側に付勢手段を設けてリア側に付勢するとともに、段付スリーブの後面側に前記圧力室内の液圧が導入されるリア室を設け、かつ、前記ブレーキ通路に外部液圧源を接続したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態により本発明を説明する。図１は本発明の一実施の形態に係るマスタシリンダ（全体として符号１で示す）の縦断面図、図２は前記マスタシリンダ１を用いたブレーキ回路を簡略化して示す図である。図１において、２は有底筒状のシリンダハウジングであり、その開口部側（図１の右側）にキャップ４が螺合固定されている。
【０００９】
シリンダハウジング２内のフロント寄り（図１の左側）に円筒状のピストンガイド６が固定され、このピストンガイド６内にセカンダリピストン８が摺動自在に嵌合している。このセカンダリピストン８は、シリンダハウジング２の底面とセカンダリピストン８内の底面との間に配置されたリターンスプリング１０によって常時リア側（図１の右方）へ付勢され、ピストンガイド６に形成されたフランジ状ストッパ６ａによって後退限を規制されている。セカンダリピストン８の前面とシリンダハウジング２の底面との間にフロント側圧力室（第２圧力室）１２が形成されている。
【００１０】
ピストンガイド６のフロント側とシリンダハウジング２の内面に形成された段部２ａとの間にプライマリカップ１４が支持されている。一方、セカンダリピストン８の先端寄りにリリーフポート８ａが形成されており、シリンダハウジング２に形成された通路２ｂ、ピストンガイド６に形成された通路６ｂおよびセカンダリピストン８の外面とピストンガイド６の内面との間のクリアランス１６を介して、前記フロント側圧力室１２をリザーバ１８に連通している。
【００１１】
このセカンダリピストン８が前進してリリーフポート８ａがプライマリカップ１４を通過すると、フロント側圧力室１２がリザーバ１８から遮断されて密封され、セカンダリピストン８の前進に応じて発生した液圧が、吐出ポート２０から一方のブレーキ通路２２（図２参照）を介してホイールシリンダ２４に送られてブレーキ作用が行なわれる。また、セカンダリピストン８の外周面およびピストンガイド６の外周面にそれぞれＯリング２６，２８が嵌着されて、フロント側圧力室１２およびリザーバ１８と、後に説明するリア側のメイン圧力室（第１圧力室）３０との間の液密を保持している。
【００１２】
シリンダハウジング２の開口部に螺合固定されたキャップ４を貫通して、プライマリピストン３２が摺動自在に支持されている。プライマリピストン３２は先端部側から順次大径部３２ａ、中径部３２ｂおよび小径部３２ｃを有しており、この小径部３２ｃがキャップ４内に支持されている。キャップ４の外周側にＯリング３４が嵌着され、内周側にはセカンダリカップ３６が嵌着されて、シリンダハウジング２の内部と大気側とを遮断している。
【００１３】
プライマリピストン３２の前面とセカンダリピストン８の背面との間に、前記メイン圧力室３０が形成されている。このメイン圧力室３０内に配置されたリターンスプリング３８が、プライマリピストン３２を常時リア側へ付勢しており、プライマリピストン３２は、その中径部３２ｂと小径部３２ｃの間の段部３２ｄがキャップ４に当ることにより後退限を規制されている。このプライマリピストン３２は、ブレーキペダル４０（図２参照）の操作によりブレーキ倍力装置４２が作動したときに、ブレーキ倍力装置４２のプッシュロッド４４に押されて図１の左方へ前進する。
【００１４】
プライマリピストン３２の大径部３２ａと中径部３２ｂの外周側に、大径内面４６ａと小径内面４６ｂとを有する段付きスリーブ４６が摺動自在に嵌合している。この段付きスリーブ４６のフロント側にプライマリカップ４８が支持されている。また、段付きスリーブ４６のリア側には、後に説明するリア側圧力室５０とリザーバ１８側とを遮断するシールリング５２が支持されている。これらプライマリカップ４８、段付きスリーブ４６およびシールリング５２は、プライマリカップ４６の前面側に配置されたスプリングリテーナ５４とピストンガイド６の背面との間に配置されたスプリング等の付勢手段５６によって常時リア側へ付勢され、後方のリテーナ５８がキャップ４の先端４ａに当って停止している。
【００１５】
前記段付きスリーブ４６のリア側に配置されたシールリング５２とキャップ４との間の、プライマリピストン３２外周側には、環状のリア側圧力室５０が形成されており、プライマリピストン３２の内部を貫通する内部通路３２ｅによって常時メイン圧力室３０に連通している。
【００１６】
プライマリピストン３２の先端寄りには、リリーフポート３２ｆが形成されている。また、前記段付きスリーブ４６の内周面および外周面にそれぞれ環状溝４６ｃ，４６ｄが形成され、さらに、これら内外の環状溝４６ｃ，４６ｄ間を連通する半径方向の貫通穴４６ｅが設けられている。図１に示すように、プライマリピストン３２が段付きスリーブ４６に対して相対的に後退している位置では、シリンダハウジング２に設けられた通路２ｃ、段付きスリーブ４６に設けられた内外の環状溝４６ｃ，４６ｄと半径方向の貫通穴４６ｅおよびリリーフポート３２ｆを介して、プライマリピストン３２のフロント側のメイン圧力室３０がリザーバ１８に連通している。
【００１７】
そして、プライマリピストン３２が段付きスリーブ４６に対して相対的に前進してリリーフポート３２ｆがプライマリカップ４８を通過すると、メイン圧力室３０がリザーバ１８から遮断されて密封される。この状態でプライマリピストン３２がさらに前進するとメイン圧力室３０内に液圧が発生し、この液圧が吐出ポート６２からメインブレーキ通路６４（図２参照）を介してホイールシリンダ６６に送られブレーキ作用が行なわれる。さらに、メインブレーキ通路６４には、ポンプ（外部液圧源）６８が接続されており、外部からこの通路６４に送液できるようになっている。
【００１８】
次に、前記マスタシリンダ１の作動について説明する。ブレーキペダル４０を踏み込むと、ブレーキ倍力装置４２が作動してプッシュロッド４４が前進し、プライマリピストン３２を図１の左方へ移動させる。プライマリピストン３２が前進してリリーフポート３２ｆがプライマリカップ４８によって塞がれると、メイン圧力室３０の作動液が圧縮され液圧が発生する。この液圧は、吐出ポート６２からメインブレーキ通路６４を通ってホイールシリンダ６６に送られる。
【００１９】
また、プライマリピストン３２の前進に伴ってセカンダリピストン８も前進し、セカンダリピストン８のリリーフポート８ａがプライマリカップ１４によって閉塞されると、第２圧力室１２の液圧が上昇して、吐出ポート２０からブレーキ通路２２を通ってホイールシリンダ２４に送られる。
【００２０】
前記のようにメインブレーキ通路６４には、ポンプ６８が接続されて外部から送液されている。外部からの送液によりメイン圧力室３０の液圧が上昇すると、プライマリピストン３２が段付きスリーブ４６に対して相対的に後退する。すると、リリーフポート３２ｆが開いてメイン圧力室３０の作動液がリザーバ１８に逃げるので、メイン圧力室３０の液圧Ｐとプッシュロッド４４からの入力Ｆ_i がバランスする。このようにバランスした状態で段付きスリーブ４６がプライマリピストン３２と一体的に前進する。このとき段付スリーブ４６を後方へ付勢するスプリング力と、段付きスリーブ４６の前面と後面との面積差にメイン圧力室３０の液圧が作用して前方へ押す力とがバランスする位置が段付きスリーブ４６のストローク位置となる。プライマリピストン３２のストロークをスプリング５６で決められるのでペダルストロークを短かくすることができる。
【００２１】
このときのメイン圧力室３０内の液圧Ｐを求めると、
ＰＡ₁ ＋Ｆ_b ＝Ｐ（Ａ₃ ーＡ₂ ）＋Ｆ_i
Ｐ＝（Ｆ_i ーＦ_b ）／（Ａ₁ ＋Ａ₂ ーＡ₃ ）
となる。なお、リターンスプリング３８の力Ｆ_b は、プライマリピストン３２のストロークによって変化するがここでは無視する。
但し、Ｐ：メイン圧力室の液圧
Ａ₁ ：プライマリピストンの大径部の断面積
Ａ₂ ：プライマリピストンの小径部の断面積
Ａ₃ ：シリンダの断面積
Ｆ_i ：プッシュロッドの入力
Ｆ_b ：プライマリピストンのリターンスプリングの力
【００２２】
また、前記段付きスリーブ４６は、メイン圧力室３０とリア圧力室５０に同圧の液圧Ｐが作用しているので、その前後の面積差による推力とスプリング５６の付勢力とのバランスにより位置が決まる。従って、ストロークＳ_d は、
Ｓ_d ＝｛（Ａ₁ ーＡ₃ ）ＰーＦ_ao｝／Ｋ_a
となる。
但し、Ｓ_d ：段付きスリーブのストローク
Ｆ_ao：段付きスリーブを付勢するスプリングの力
Ｋ_a ：段付きスリーブを付勢するスプリングのばね定数
【００２３】
以上のように前記実施例装置では、メインブレーキ通路６４に外部ポンプ６８を接続して送液しており、スプリング５６でストロークが決定される段付きスリーブ４６とプライマリピストン３２とが一体的に前進するので、プライマリピストン３２のストロークをホイールシリンダ６６の消費液量と無関係な短かいストロークとすることができる。よって、ペダルストロークを短かくすることができ、良好なペダル操作感が得られる。なお、、ポンプ等の外部液圧源６８の故障等により外部からの送液がない場合は、従来のマスタシリンダと同様に、ホイールシリンダ６６の消費液量に従ってプライマリピストン３２がストロークする。従って、優れた安全性、信頼性を得ることができる。
【００２４】
図３は、前記構成に係るマスタシリンダ１と、従来のマスタシリンダとの特性を比較する線図であり、実施例のマスタシリンダ１（実線で示す）は、破線で示す従来のマスタシリンダよりもストロークを大幅に短縮することができる。
【００２５】
図４および図５は第２の実施の形態に係るマスタシリンダ１を示すもので、前記図１の構成と同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる構成の部分についてのみ説明する。プライマリピストン３２の外周とシリンダハウジング２の内周との間に摺動可能に嵌合されたスリーブ１４６は、前記実施例と異なり、内周側および外周側とも同一の径を有している。
【００２６】
前記可動スリーブ１４６の背面（図４の右側の面）と、キャップ４の前面との間の、プライマリピストン３２外周側には、リア側圧力室１５０が形成されている。このリア側圧力室１５０は、キャップ４の外周面に嵌着されたＯリング３４と、内周面に嵌着されたセカンダリカップ３６とにより、シリンダハウジング２外部の大気側から遮断されている。
【００２７】
リア側圧力室１５０には、外部のポンプ（外部液圧源）１６８が接続されており、シリンダハウジング２に形成された半径方向の通路２ｄおよびキャップ４の先端４ａに設けられた切欠き４ｂ等を介して、ポンプ１６８から吐出された作動液が導入されるようになっている。
【００２８】
また、可動スリーブ１４６の後端寄りには小孔１４６ｆが形成されており、この小孔１４６ｆと、可動スリーブ１４６の内面とプライマリピストン３２の外面との間のクリアランス１７０、可動スリーブ１４６の内面の環状溝１４６ｃ、可動スリーブ１４６の貫通穴１４６ｅおよび可動スリーブ１４６の外面の環状溝１４６ｄを介して、可動スリーブ１４６のリア側圧力室１５０とリザーバ１８とが連通されている。一方、プライマリピストン３２の外面には環状溝３２ｇが形成されてシールリング１７２が嵌着されている。このシールリング１７２と可動スリーブ１４６の前記小孔１４６ｆとによりリリーフ弁１７４が構成されており、図４に示すように、可動スリーブ１４６がプライマリピストン３２よりも相対的に前進して小孔１４６ｆが開放しているときには、リア側圧力室１５０はリザーバ１８に連通され、また、プライマリピストン３２が可動スリーブ１４６に対して相対的に前進して、シールリング１７２が小孔１４６ｆを閉塞したときには、リア側圧力室１５０がリザーバ１８から遮断され、前記外部ポンプ１６８から導入された作動液によって昇圧される。
【００２９】
この構成のマスタシリンダ１の作動について説明する。非作動時には、外部ポンプ１６８から可動スリーブ１４６のリア側の圧力室１５０内に供給された作動液は、可動スリーブ１４６の小孔１４６ｆとプライマリピストン３２に設けたシールリング１７２から成るリリーフ弁１７４が開放しているので、このリリーフ弁１７４、可動スリーブ１４６とプライマリピストン３２の間のクリアランス１７０および可動スリーブ１４６の内外の環状溝１４６ｃ，１４６ｄと貫通穴１４６ｅ等を通ってリザーバ１８へ開放されている。
【００３０】
ブレーキペダル４０の操作に応じてプッシュロッド４４がプライマリピストン３２を前進させると、プライマリピストン３２の先端寄りに設けられたリリーフポート３２ｆがプライマリカップ４８によって閉塞され、メイン圧力室３０が密封されて液圧が発生する。この液圧は、吐出ポート６２からメインブレーキ通路６４を介してホイールシリンダ６６に送液される。また、可動スリーブ１４６に対してプライマリピストン３２が相対的に前進すると、リリーフ弁１７４を構成する可動スリーブ１４６の小孔１４６ｆがプライマリピストン３２のシールリング１７２によって閉塞され、可動スリーブ１４６のリア側の圧力室１５０はリザーバ１８から遮断される。すると、リア側圧力室１５０が昇圧され、可動スリーブ１４６の前面側のメイン圧力室３０と背後のリア側圧力室１５０との間に圧力差が発生し、可動スリーブ１４６がスプリング５６を押して前進する。
【００３１】
可動スリーブ１４６がプライマリピストン３２に対して相対的に前進すると、プライマリカップ４８が前進してリリーフポート３２ｆが開放するとともに、リア側圧力室１５０のリリーフ弁１７４が再び開く。すると、プッシュロッド４４からの入力によってプライマリピストン３２がさらに前進し、リリーフポート３２ｆおよびリリーフ弁１７４が閉じて、可動スリーブ１４６が前進する。このようにして、可動スリーブ１４６はバランスしながらプライマリピストン３２と一体的に前進する。
【００３２】
このときの、プライマリピストン３２のストロークΔＳあたりのメイン圧力室３０からの吐出液量ΔＶ_p は、
ΔＶ_p ＝Ａ₃ ・ΔＳ（但し、Ａ₃ はシリンダの断面積）
である。
一方、外部液圧源１６８からの送液がない場合には、ストロークΔＳあたりの吐出液量ΔＶ_p は、
ΔＶ_p ＝Ａ₁ ・ΔＳ（但し、Ａ₁ はプライマリピストン大径部の断面積）
となる。
Ａ₃ ＞Ａ₁ なので、外部液圧源１６８からの送液がある場合にはプライマリピストン３２のストロークが短かくなる。従って、ペダルストロークを短縮することができる。また、外部からの送液がない場合には、リア側圧力室１５０の圧力が上昇しないので、可動スリーブ１４６は前進せず、プライマリピストン３２のストロークのみによってホイールシリンダ６６に送液される。この場合には、プライマリピストン３２は従来と同様に長いストロークをする。従って、外部のポンプ１６８が故障しても、本発明の効果は得られないが従来と同様の作動を行なうことができ、安全性、信頼性に優れている。
【００３３】
前記外部液圧源１６８から可動スリーブ１４６のリア側圧力室１５０に送液している場合のマスタシリンダ液圧（メイン圧力室３０の液圧）は、
Ｐ_m ＝｛Ｐ_p （Ａ₁ ーＡ₂ ）＋Ｆ_i ーＦ_b ｝／Ａ₁
Ｐ_p ＝Ｐ_m ＋（Ｆ_ao＋Ｋ_a ・Ｓ_p ）／（Ａ₃ ーＡ₁ ）
これを代入すると、
Ｐ_m ＝（Ｆ_i ーＦ_b ）／Ａ₂ ＋（Ａ₁ ーＡ₂ ）（Ｆ_ao＋Ｋ_a ・Ｓ_p ）／Ａ₂ （Ａ₃ ーＡ₁ ）
となる。
但し、Ｐ_m ：メイン圧力室の液圧
Ｐ_p ：可動スリーブのリア側圧力室の液圧
Ａ₁ ：プライマリピストンの大径部の断面積
Ａ₂ ：プライマリピストンの小径部の断面積
Ａ₃ ：シリンダの断面積
Ｆ_i ：プッシュロッドの入力
Ｆ_b ：プライマリピストンのリターンスプリングの力
Ｆ_ao：可動スリーブを付勢するスプリングの力
Ｋ_a ：可動スリーブを付勢するスプリングのばね定数
Ｓ_p ：プライマリピストンのストローク
【００３４】
なお、外部送液がない場合には、Ｐ_p ＝０なので、
Ｐ_m ＝（Ｆ_i ーＦ_b ）／Ａ₁
である。
【００３５】
また、この第２の構成では、外部液圧源１６８から送液されるリア側圧力室１５０をリザーバ１８から遮断するリリーフバルブ１７４が設けられている部分のプライマリピストン３２の外径（大径部３２ａの外径）よりも、セカンダリカップ３６の設けられている部分の外径（小径部３２ｃの外径）が小さいので、外部から送液中は、プライマリピストン３２の面積差（Ａ₁ ーＡ₂ ）の部分を、リア側圧力室１５０とメイン圧力室３０との差圧（Ｐ_p ーＰ_m ）で押圧する。従って、外部からの送液がある場合とない場合とで、プッシュロッド４４の入力に対するマスタシリンダからの出力液圧が変化する。なお、前記実施例では、プランジャタイプのマスタシリンダについて説明したが、本発明はコンベンショナルタイプのマスタシリンダにも適用可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように第１の発明によれば、ピストンとハウジングの間に段付きスリーブを摺動自在に嵌合させて、付勢手段によって後方へ付勢するとともに、この段付きスリーブの前後の面に圧力室の液圧を作用させ、かつ、ホイールシリンダに液圧を送るブレーキ通路に外部液圧源を接続したことにより、ピストンのストロークを短縮してペダルストロークを短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るマスタシリンダの縦断面図である。
【図２】前記マスタシリンダを用いたブレーキ回路の一例を示す図である。
【図３】前記マスタシリンダと従来のマスタシリンダの特性を比較する線図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係るマスタシリンダの縦断面図である。
【図５】図３に示すマスタシリンダを用いたブレーキ回路の一例を示す図である。
【図６】従来のマスタシリンダの一例を示す図である。
【符号の説明】
１マスタシリンダ
２ハウジング
１８リザーバ
３０圧力室（メイン圧力室）
３２ピストン（プライマリピストン）
３２ｆリザーバへの通路（リリーフポート）
４６段付きスリーブ
５０リア室
５６付勢手段（スプリング）
６４ブレーキ通路（メインブレーキ通路）
１４６可動スリーブ
１５０リア室
１６８外部液圧源[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a master cylinder used in a brake device of an automobile.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 shows an example of a conventional tandem master cylinder. A primary piston 5 and a secondary piston 6 are slidably fitted in a cylinder housing 2 via piston guides 32 and 8. The first pressure chamber 10 is formed on the front side of the second piston 11 and the second pressure chamber 11 is formed on the front side of the secondary piston 6. These pressure chambers 10 and 11 are connected to the reservoir 22 via relief ports 5a and 6a of the pistons 5 and 6 and passages formed in the cylinder housing 2, and the primary piston 5 is input by a push rod. When the secondary piston 6 moves forward and the relief ports 5a and 6a are closed by the primary cups 33 and 17, respectively, the pressure chambers 10 and 11 are blocked from the reservoir 22 and sealed.
[0003]
After the relief ports 5a and 6a are closed by the primary cups 33 and 17 and the pressure chambers 10 and 11 are sealed, when the primary piston 5 and the secondary piston 6 further move forward, the hydraulic pressure in the pressure chambers 10 and 11 is increased. Rises and is fed from the discharge ports 20 and 21 through the brake pipe to the wheel cylinder to perform the braking action.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The operation stroke of the conventional master cylinder is determined by the amount of liquid consumed by the wheel cylinder and the area of the piston. Accordingly, there is a problem that the vehicle has a large amount of liquid consumption in the wheel cylinder, and the stroke becomes long, and the pedal operation is uncomfortable.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a master cylinder that can shorten the stroke of the brake pedal by reducing the stroke of the piston.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The master cylinder according to the present invention advances the piston accommodated in the housing so as to be able to move forward and backward, thereby closing the passage to the reservoir and transferring the hydraulic pressure generated in the pressure chamber in the housing to the wheel cylinder via the brake passage. In particular, a stepped sleeve having a rear area larger than the front area facing the pressure chamber is slidably fitted between the outer peripheral surface of the piston and the inner peripheral surface of the housing. And a biasing means is provided on the front side of the stepped sleeve to bias it to the rear side, a rear chamber into which the hydraulic pressure in the pressure chamber is introduced is provided on the rear side of the stepped sleeve, and An external hydraulic pressure source is connected to the brake passage.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described below with reference to embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a master cylinder (indicated by reference numeral 1 as a whole) according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a simplified view of a brake circuit using the master cylinder 1. In FIG. 1, reference numeral 2 denotes a bottomed cylindrical cylinder housing, and a cap 4 is screwed and fixed to the opening side (right side in FIG. 1).
[0009]
A cylindrical piston guide 6 is fixed near the front in the cylinder housing 2 (left side in FIG. 1), and a secondary piston 8 is slidably fitted in the piston guide 6. The secondary piston 8 is constantly urged to the rear side (right side in FIG. 1) by a return spring 10 disposed between the bottom surface of the cylinder housing 2 and the bottom surface in the secondary piston 8, and is formed in the piston guide 6. The backward limit is regulated by the flange-shaped stopper 6a. A front pressure chamber (second pressure chamber) 12 is formed between the front surface of the secondary piston 8 and the bottom surface of the cylinder housing 2.
[0010]
A primary cup 14 is supported between the front side of the piston guide 6 and a step 2 a formed on the inner surface of the cylinder housing 2. On the other hand, a relief port 8a is formed near the tip of the secondary piston 8, a passage 2b formed in the cylinder housing 2, a passage 6b formed in the piston guide 6, the outer surface of the secondary piston 8, and the inner surface of the piston guide 6. The front pressure chamber 12 communicates with the reservoir 18 through a clearance 16 therebetween.
[0011]
When the secondary piston 8 moves forward and the relief port 8a passes through the primary cup 14, the front pressure chamber 12 is shut off from the reservoir 18 and sealed, and the hydraulic pressure generated as the secondary piston 8 moves forward is discharged to the discharge port. 20 is sent to the wheel cylinder 24 through one brake passage 22 (see FIG. 2) to perform a braking action. In addition, O-rings 26 and 28 are fitted on the outer peripheral surface of the secondary piston 8 and the outer peripheral surface of the piston guide 6, respectively, so that the front-side pressure chamber 12 and the reservoir 18, and the rear-side main pressure chamber (the first to be described later) The liquid tightness between the pressure chamber 30 and the pressure chamber 30 is maintained.
[0012]
A primary piston 32 is slidably supported through a cap 4 screwed and fixed to the opening of the cylinder housing 2. The primary piston 32 has a large-diameter portion 32a, a medium-diameter portion 32b, and a small-diameter portion 32c sequentially from the distal end side, and the small-diameter portion 32c is supported in the cap 4. An O-ring 34 is fitted on the outer peripheral side of the cap 4, and a secondary cup 36 is fitted on the inner peripheral side to block the inside of the cylinder housing 2 from the atmosphere side.
[0013]
The main pressure chamber 30 is formed between the front surface of the primary piston 32 and the back surface of the secondary piston 8. A return spring 38 disposed in the main pressure chamber 30 constantly urges the primary piston 32 to the rear side, and the primary piston 32 has a step portion 32d between an intermediate diameter portion 32b and a small diameter portion 32c. The backward limit is regulated by hitting the cap 4. When the brake booster 42 is operated by operating the brake pedal 40 (see FIG. 2), the primary piston 32 is pushed by the push rod 44 of the brake booster 42 and advances to the left in FIG.
[0014]
A stepped sleeve 46 having a large-diameter inner surface 46a and a small-diameter inner surface 46b is slidably fitted to the outer peripheral sides of the large-diameter portion 32a and the medium-diameter portion 32b of the primary piston 32. A primary cup 48 is supported on the front side of the stepped sleeve 46. Further, a seal ring 52 that blocks a rear side pressure chamber 50 and a reservoir 18 side, which will be described later, is supported on the rear side of the stepped sleeve 46. The primary cup 48, the stepped sleeve 46 and the seal ring 52 are always urged by a biasing means 56 such as a spring disposed between the spring retainer 54 disposed on the front surface side of the primary cup 46 and the back surface of the piston guide 6. The rear retainer 58 is urged toward the rear side and stops at the front end 4 a of the cap 4.
[0015]
An annular rear-side pressure chamber 50 is formed on the outer peripheral side of the primary piston 32 between the seal ring 52 disposed on the rear side of the stepped sleeve 46 and the cap 4. The main pressure chamber 30 is always in communication with the internal passage 32e that passes therethrough.
[0016]
A relief port 32 f is formed near the tip of the primary piston 32. Further, annular grooves 46c and 46d are formed on the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the stepped sleeve 46, respectively, and further, radial through holes 46e communicating between the inner and outer annular grooves 46c and 46d are provided. . As shown in FIG. 1, at a position where the primary piston 32 is retracted relative to the stepped sleeve 46, a passage 2 c provided in the cylinder housing 2 and an inner and outer annular groove provided in the stepped sleeve 46 are provided. The main pressure chamber 30 on the front side of the primary piston 32 communicates with the reservoir 18 through 46c, 46d, the radial through hole 46e, and the relief port 32f.
[0017]
When the primary piston 32 moves forward relative to the stepped sleeve 46 and the relief port 32f passes through the primary cup 48, the main pressure chamber 30 is shut off from the reservoir 18 and sealed. When the primary piston 32 further advances in this state, a hydraulic pressure is generated in the main pressure chamber 30, and this hydraulic pressure is sent from the discharge port 62 to the wheel cylinder 66 via the main brake passage 64 (see FIG. 2) to act as a brake. Is done. Further, a pump (external hydraulic pressure source) 68 is connected to the main brake passage 64 so that liquid can be fed into the passage 64 from the outside.
[0018]
Next, the operation of the master cylinder 1 will be described. When the brake pedal 40 is depressed, the brake booster 42 is activated and the push rod 44 moves forward, moving the primary piston 32 to the left in FIG. When the primary piston 32 moves forward and the relief port 32f is closed by the primary cup 48, the hydraulic fluid in the main pressure chamber 30 is compressed and a hydraulic pressure is generated. This hydraulic pressure is sent from the discharge port 62 to the wheel cylinder 66 through the main brake passage 64.
[0019]
Further, when the primary piston 32 advances, the secondary piston 8 also advances, and when the relief port 8a of the secondary piston 8 is closed by the primary cup 14, the hydraulic pressure in the second pressure chamber 12 rises, and the discharge port 20 Is sent to the wheel cylinder 24 through the brake passage 22.
[0020]
As described above, the pump 68 is connected to the main brake passage 64 and liquid is fed from the outside. When the hydraulic pressure in the main pressure chamber 30 rises due to liquid feeding from the outside, the primary piston 32 moves backward relative to the stepped sleeve 46. Then, hydraulic fluid in the main pressure chamber 30 relief port 32f is opened escapes to the reservoir 18, an input F _i from the hydraulic P and the push rod 44 of the main pressure chamber 30 are balanced. The stepped sleeve 46 advances integrally with the primary piston 32 in such a balanced state. At this time, there is a position where the spring force that urges the stepped sleeve 46 backward and the force that the hydraulic pressure of the main pressure chamber 30 acts on the area difference between the front surface and the rear surface of the stepped sleeve 46 and pushes forward is balanced. This is the stroke position of the stepped sleeve 46. Since the stroke of the primary piston 32 can be determined by the spring 56, the pedal stroke can be shortened.
[0021]
When the hydraulic pressure P in the main pressure chamber 30 at this time is obtained,
PA ₁ + F _b = P (A ₃ −A ₂ ) + F _i
P = (F _i −F _b ) / (A ₁ + A ₂ −A ₃ )
It becomes. Note that the force F _b of the return spring 38 varies depending on the stroke of the primary piston 32, but is ignored here.
Where P: hydraulic pressure in the main pressure chamber A ₁ : cross-sectional area A ₂ of the primary piston's large-diameter portion A ₂ : cross-sectional area A ₃ of the primary piston's small-diameter portion A ₃ : cross-sectional area of the cylinder F _i : push rod input F _b : Primary piston return spring force [0022]
In addition, since the stepped sleeve 46 is applied with the same hydraulic pressure P in the main pressure chamber 30 and the rear pressure chamber 50, the stepped sleeve 46 is positioned by the balance between the thrust due to the difference in area before and after that and the biasing force of the spring 56. Is decided. Therefore, the stroke S _d is
S _d = {(A ₁ −A ₃ ) P−F _ao } / K _a
It becomes.
However, S _d : Stroke of stepped sleeve F _ao : Spring force urging the stepped sleeve K _a : Spring constant of the spring urging the stepped sleeve
As described above, in the above-described embodiment apparatus, the external pump 68 is connected to the main brake passage 64 to supply liquid, and the stepped sleeve 46 and the primary piston 32 whose stroke is determined by the spring 56 are integrally advanced. Therefore, the stroke of the primary piston 32 can be set to a short stroke that is unrelated to the amount of liquid consumption of the wheel cylinder 66. Therefore, the pedal stroke can be shortened and a good pedal operation feeling can be obtained. When there is no external liquid supply due to a failure of the external hydraulic pressure source 68 such as a pump, the primary piston 32 strokes according to the amount of liquid consumed by the wheel cylinder 66 as in the conventional master cylinder. Therefore, excellent safety and reliability can be obtained.
[0024]
FIG. 3 is a diagram comparing the characteristics of the master cylinder 1 according to the above-described configuration and a conventional master cylinder. The master cylinder 1 of the embodiment (shown by a solid line) is more than the conventional master cylinder shown by a broken line. Stroke can be greatly shortened.
[0025]
4 and 5 show the master cylinder 1 according to the second embodiment. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Only will be described. The sleeve 146 slidably fitted between the outer periphery of the primary piston 32 and the inner periphery of the cylinder housing 2 has the same diameter on the inner periphery side and the outer periphery side, unlike the above-described embodiment.
[0026]
A rear side pressure chamber 150 is formed on the outer peripheral side of the primary piston 32 between the back surface of the movable sleeve 146 (the right side surface in FIG. 4) and the front surface of the cap 4. The rear side pressure chamber 150 is cut off from the atmosphere side outside the cylinder housing 2 by an O-ring 34 fitted to the outer peripheral surface of the cap 4 and a secondary cup 36 fitted to the inner peripheral surface.
[0027]
An external pump (external hydraulic pressure source) 168 is connected to the rear pressure chamber 150, and a radial passage 2 d formed in the cylinder housing 2, a notch 4 b provided in the tip 4 a of the cap 4, etc. The hydraulic fluid discharged from the pump 168 is introduced via the.
[0028]
A small hole 146f is formed near the rear end of the movable sleeve 146. The small hole 146f, a clearance 170 between the inner surface of the movable sleeve 146 and the outer surface of the primary piston 32, and the inner surface of the movable sleeve 146 are formed. The rear side pressure chamber 150 of the movable sleeve 146 and the reservoir 18 are communicated with each other through the annular groove 146c, the through hole 146e of the movable sleeve 146, and the annular groove 146d on the outer surface of the movable sleeve 146. On the other hand, an annular groove 32g is formed on the outer surface of the primary piston 32, and a seal ring 172 is fitted thereto. A relief valve 174 is constituted by the seal ring 172 and the small hole 146f of the movable sleeve 146. As shown in FIG. 4, the movable sleeve 146 moves forward relative to the primary piston 32 and the small hole 146f is formed. When open, the rear pressure chamber 150 communicates with the reservoir 18, and when the primary piston 32 moves forward relative to the movable sleeve 146 and the seal ring 172 closes the small hole 146f, The side pressure chamber 150 is blocked from the reservoir 18 and is pressurized by the hydraulic fluid introduced from the external pump 168.
[0029]
The operation of the master cylinder 1 having this configuration will be described. When not in operation, the hydraulic fluid supplied from the external pump 168 into the pressure chamber 150 on the rear side of the movable sleeve 146 passes through a small hole 146 f of the movable sleeve 146 and a relief valve 174 including a seal ring 172 provided in the primary piston 32. Since it is open, it is opened to the reservoir 18 through the relief valve 174, the clearance 170 between the movable sleeve 146 and the primary piston 32, the annular grooves 146c and 146d inside and outside the movable sleeve 146, the through hole 146e, and the like. .
[0030]
When the push rod 44 advances the primary piston 32 in accordance with the operation of the brake pedal 40, the relief port 32f provided near the tip of the primary piston 32 is closed by the primary cup 48, and the main pressure chamber 30 is sealed and liquid is discharged. Pressure is generated. This hydraulic pressure is sent from the discharge port 62 to the wheel cylinder 66 through the main brake passage 64. Further, when the primary piston 32 moves forward relative to the movable sleeve 146, the small hole 146f of the movable sleeve 146 constituting the relief valve 174 is closed by the seal ring 172 of the primary piston 32, and the rear side of the movable sleeve 146 is closed. The pressure chamber 150 is blocked from the reservoir 18. Then, the pressure in the rear side pressure chamber 150 is increased, and a pressure difference is generated between the main pressure chamber 30 on the front surface side of the movable sleeve 146 and the rear side pressure chamber 150 behind the movable sleeve 146, and the movable sleeve 146 moves forward by pushing the spring 56. .
[0031]
When the movable sleeve 146 advances relative to the primary piston 32, the primary cup 48 advances to open the relief port 32f, and the relief valve 174 of the rear side pressure chamber 150 opens again. Then, the primary piston 32 further advances by the input from the push rod 44, the relief port 32f and the relief valve 174 are closed, and the movable sleeve 146 advances. In this way, the movable sleeve 146 moves forward integrally with the primary piston 32 while balancing.
[0032]
At this time, the discharge liquid amount ΔV _p from the main pressure chamber 30 per stroke ΔS of the primary piston 32 is:
ΔV _p = A ₃ · ΔS (where A ₃ is the cross-sectional area of the cylinder)
It is.
On the other hand, when there is no liquid supply from the external hydraulic pressure source 168, the discharge liquid amount ΔV _p per stroke ΔS is:
ΔV _p = A ₁ · ΔS (where A ₁ is the cross-sectional area of the primary piston large diameter portion)
It becomes.
Since A ₃ > A ₁ , the stroke of the primary piston 32 becomes short when there is liquid feeding from the external hydraulic pressure source 168. Therefore, the pedal stroke can be shortened. Further, when there is no liquid feeding from the outside, the pressure in the rear side pressure chamber 150 does not increase, so that the movable sleeve 146 does not move forward and is fed to the wheel cylinder 66 only by the stroke of the primary piston 32. In this case, the primary piston 32 has a long stroke as in the prior art. Therefore, even if the external pump 168 breaks down, the effect of the present invention cannot be obtained, but the same operation as the conventional one can be performed, and the safety and reliability are excellent.
[0033]
The master cylinder hydraulic pressure (hydraulic pressure in the main pressure chamber 30) when the liquid is fed from the external hydraulic pressure source 168 to the rear pressure chamber 150 of the movable sleeve 146 is as follows:
P _m = {P _p (A ₁ −A ₂ ) + F _i −F _b } / A ₁
P _p = P _m + (F _ao + K _a · S _p ) / (A ₃ -A ₁ )
Substituting this,
P _m = (F _i −F _b ) / A ₂ + (A ₁ −A ₂ ) (F _ao + K _a · S _p ) / A ₂ (A ₃ −A ₁ )
It becomes.
Where P _m : hydraulic pressure in the main pressure chamber P _p : hydraulic pressure in the rear side pressure chamber of the movable sleeve A ₁ : cross-sectional area of the large diameter portion of the primary piston A ₂ : cross-sectional area of the small diameter portion of the primary piston A ₃ : sectional area of the cylinder F _i: the push rod input F _b: power of the primary piston return spring F _ao: the force of the spring biasing the movable sleeve K _a: spring constant of the spring biasing the movable sleeve S _p: primary Piston stroke [0034]
If there is no external liquid feeding, P _p = 0, so
P _m = (F _i −F _b ) / A ₁
It is.
[0035]
Further, in the second configuration, the outer diameter (large diameter portion) of the primary piston 32 in the portion where the relief valve 174 for blocking the rear side pressure chamber 150 fed from the external hydraulic pressure source 168 from the reservoir 18 is provided. Since the outer diameter of the portion where the secondary cup 36 is provided (the outer diameter of the small diameter portion 32c) is smaller than the outer diameter of the primary piston 32 (A ₁ -A). ₂ ) is pressed with a differential pressure (P _p -P _m ) between the rear pressure chamber 150 and the main pressure chamber 30. Therefore, the output hydraulic pressure from the master cylinder with respect to the input of the push rod 44 varies depending on whether or not there is liquid feeding from the outside. In the above embodiment, the plunger type master cylinder has been described. However, the present invention can also be applied to a conventional type master cylinder.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the first invention, the stepped sleeve is slidably fitted between the piston and the housing and is urged rearward by the urging means. surface is reacted with fluid pressure in the pressure chamber, and, by connecting the external pressure source to the brake passage to send the hydraulic pressure to the wheel cylinders, Ru can be shortened pedal stroke by shortening the stroke of the piston.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a master cylinder according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a brake circuit using the master cylinder.
FIG. 3 is a diagram comparing the characteristics of the master cylinder and a conventional master cylinder.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a master cylinder according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a brake circuit using the master cylinder shown in FIG. 3;
FIG. 6 is a diagram showing an example of a conventional master cylinder.
[Explanation of symbols]
1 Master cylinder 2 Housing 18 Reservoir 30 Pressure chamber (main pressure chamber)
32 piston (primary piston)
32f Passage to the reservoir (relief port)
46 Stepped sleeve 50 Rear chamber 56 Biasing means (spring)
64 Brake passage (main brake passage)
146 Movable sleeve 150 Rear chamber 168 External hydraulic pressure source

Claims

ハウジング内に進退動可能に収容したピストンを前進させることにより、リザーバへの通路を閉じ、ハウジング内の圧力室に発生した液圧をブレーキ通路を介してホイールシリンダに送るマスタシリンダにおいて、
前記ピストンの外周面とハウジングの内周面との間に、圧力室を向いた前面側の面積よりもリア側の面積が大きい段付スリーブを摺動自在に嵌合させ、この段付スリーブの前面側に付勢手段を設けてリア側に付勢するとともに、段付スリーブの後面側に前記圧力室内の液圧が導入されるリア室を設け、かつ、前記ブレーキ通路に外部液圧源を接続したことを特徴とするマスタシリンダ。In the master cylinder which closes the passage to the reservoir by advancing the piston accommodated in the housing so as to be able to advance and retract, and sends the hydraulic pressure generated in the pressure chamber in the housing to the wheel cylinder via the brake passage.
Between the outer peripheral surface of the piston and the inner peripheral surface of the housing, a stepped sleeve having a rear side area larger than the front side surface facing the pressure chamber is slidably fitted. A biasing means is provided on the front side to bias the rear side, a rear chamber into which the hydraulic pressure in the pressure chamber is introduced is provided on the rear side of the stepped sleeve, and an external hydraulic pressure source is provided in the brake passage. A master cylinder characterized by being connected.

前記段付きスリーブを、内面のリア側を小径にフロント側を大径に形成するとともに、前記ピストンを、外面のリア側を小径にフロント側を大径に形成した段付きピストンで構成したことを特徴とする請求項１に記載のマスタシリンダ。 The stepped sleeve is formed of a stepped piston in which the rear side of the inner surface is formed with a small diameter and the front side is formed with a large diameter, and the piston is formed with a stepped piston in which the rear side of the outer surface is formed with a small diameter and the front side is formed with a large diameter. The master cylinder according to claim 1, wherein: