JP4561016B2

JP4561016B2 - マスタシリンダ

Info

Publication number: JP4561016B2
Application number: JP2001256214A
Authority: JP
Inventors: 恭明服部; 俊之中村
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2021-08-27
Also published as: JP2003063377A; DE10239324B4; DE10239324A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のクラッチあるいはブレーキに使用されるマスタシリンダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、車両の油圧式クラッチやブレーキ分野で使用されるマスタシリンダにおいては、低コスト化および軽量化の面から、樹脂から成るハウジングが採用されている。従来のマスタシリンダは、ハウジング内において軸方向に摺動可能なピストンと、ピストンを支持してガイドするガイドスリーブとを備え、スペーサディスクを間に挟んで、軸方向両側の２ヶ所に２つの環状のシール部材が配設され、ポートと圧力室とをシール部材のシールリップの変形によって、連通または遮断するようにしたものが、例えば、特開２０００−１９２９９０号公報において開示されている。
【０００３】
この様な構成のマスタシリンダにおいてエア抜き作業を行なう場合、ピストンロッドの押圧によってピストンを軸方向に摺動させる。そこで、圧力室から作動油が流出する経路（例えば、上記公報では圧力接続部）を塞いだ状態にし、ピストンを戻すことによって、圧力室に負圧を生じさせる。圧力室が負圧になると作動油がリザーバから圧力室に流入する経路（例えば、上記公報では流入接続部）の間にはシール部材が配設されているが、このシール部材のシールリップを負圧によって内径側に撓ませる。これによって、リザーバ内の作動油を圧力室内に充填され、マスタシリンダのエア抜き作業が行なわれる。
【０００４】
また、上記公報では、樹脂から成るハウジングの圧力室の内周面にシール部材と作動油を外部に流出する圧力接続部とを結ぶように軸方向の隙間が設けられ、ピストンはハウジングの内径にガイドされて摺動を行うようになっている。この隙間は、例えば、マスタシリンダのエア抜きが行える様に、図３に示す如く、樹脂から成るハウジング内部に形成される圧力室の周方向の一部に凹部が形成され、それが軸方向に延在する。
【０００５】
【本発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように樹脂より成るハウジングの圧力室に対して、周方向において部分的に軸方向に延在する溝部を形成した場合、ピストンが軸方向に移動して圧力室の内部容積が変化して、圧力室内部に圧力が発生すると、その溝部の内側に応力が集中してしまう。このため、ハウジングが樹脂より成る場合には、内部応力の集中によって、樹脂から成るハウジングの強度面においての対策が必要になる。
【０００６】
よって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ハウジングの圧力室に内部応力が集中しない構成とすること、ハウジングの圧力室を強固な構成とすることを技術的課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の技術的課題を解決するために講じた技術的手段は、一端が開口し他端が閉塞する有底筒状を呈するとともに、有底筒状における筒状内部から径方向に向けて開口する第１ポートと該第１ポートよりも他端側で筒状内部から径方向に向けて開口する第２ポートを有し、樹脂より成るハウジングと、該ハウジングの筒状内部に摺動可能に嵌装され、前記筒状内部とともに圧力室を区画するピストンと、該ピストンに取り付けられ、前記ピストンを軸方向に移動可能な押圧部材と、前記圧力室の他端側で前記ピストンの外周面に沿って形成され、前記ピストンの軸方向の作動をガイドするガイド部材と、前記第１ポートと前記第２ポートとの間に設けられ、前記ピストンの位置に応じて前記第１ポートと前記第２ポートとを連通・遮断可能なシール部材と、前記ハウジングの内周面と前記ピストンの外周面との間に設けられ、前記シール部材の軸方向への移動を規制する規制部材と、を備えたマスタシリンダにおいて、前記圧力室を区画する前記筒状内部の内周面には、前記ピストンの摺動をガイドする複数の突起部と、該複数の突起部間で前記突起部よりも径方向外側に形成される複数の凹部とを有し、前記突起部と前記凹部とは、軸方向に関して前記ハウジングの他端と前記シール部材との間における前記筒状内部の内周面に形成され、前記凹部の周方向長さは前記突起部の周方向長さよりも大きく、前記凹部に向けて形成される連通孔を通じて前記圧力室と前記第２ポートとが連通するようにしたことである。
【０００８】
上記手段によれば、圧力室を区画する筒状内部の内周面に、ピストンの摺動をガイドする複数の突起部と、突起部間で突起部よりも径方向外側に形成される複数の凹部とを有し、凹部の周方向長さを突起部の周方向長さよりも大きくしたので、圧力室内部で圧力がかかる部分の表面積が従来に比べて増加する。これにより、圧力室に内部応力が発生しても広い面積で受けることができ、その内部応力が分散され、特定部位における内部応力の集中が防止され、均一化が図れる。
【０００９】
この場合、複数の突起部が筒状内部の周方向に関して等間隔で形成されるようにすれば、内部応力がより均一化されて好適である。
【００１０】
また、凹部が、ハウジングの他端側に向かうにつれて突起部との径方向距離が短くなるようにすれば、圧力室における閉塞端と側面との間の応力集中を抑えることが可能となる。
【００１１】
更に、ハウジングの筒状内部に形成される突起部は、ピストンの外径と突起部の先端の内径の大きさが一致するようにすれば、圧力室の凹部とピストンの外径との間には周方向において軸方向に延在した隙間が凹部により複数できるので、その凹部による複数の隙間を通って、作動油が圧力室へと導かれるために、効率良くマスタシリンダの初期のエア抜きを行なうことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下に本実施形態を説明するに当たり、図１において、ハウジング側を前方、ロッド側を後方、ピストンの移動方向（前方および後方に移動する方向）を軸方向、出力ポート側を上部、それと反対側を下部と定義する。
【００１３】
図１はマスタシリンダ１の構成図である。マスタシリンダ１は、樹脂より成るハウジング２を有している。ハウジング２は後方が開口２ｇとなった有底筒状を呈し、その筒状内部には後述するピストン６とによって液密的に形成される圧力室１０が区画される。ハウジング２の圧力室後方の開口２ｇは、段状に大径となっている。また、ハウジング２には上部に向かってポート部２ａが突出しており、そこに圧力室１０により昇圧された作動油が吐出するポート（出力ポート）８が設けられている。更に、ハウジング２には、段状となった後部の上方には孔部２ｂが設けられ、孔部２ｂはリザーバから作動油が導入されるポート（入力ポート）１１となっている。ハウジング２の後方には、マスタシリンダ１が車両に締結部材によって取り付けられる際のフランジ部２ｃが設けられている。
【００１４】
ポート８は、ハウジング２の前方にて圧力室１０に径方向に延在する連通孔２ａａを介して連通し、図示しないクラッチ操作シリンダに連結されており、ポート８から供給される作動油の圧力により、図示しないクラッチを切ることができるようになっている。一方、孔部２ｂに形成されるポート１１は、圧力室１０に径方向に延在する連通孔２ｂａを介して連通している。孔部２ｂには、樹脂から成るユニオン２０が圧入され、超音波溶着によって、ユニオン２０はハウジング２に固定される。ユニオン２０は内部に通孔２０ａおよび通孔２０ａの内径より若干大きいリザーバポート９が設けられ、作動油を内部に蓄えることができる図示しないリザーバに接続されている。これにより、リザーバに蓄えられた作動油は、ユニオン２０の通孔２０ａ、リザーバポート９を通り、孔部２ｂ内のポート１１へと導かれ、連通孔２ｂａを通って、圧力室１０へと導くことが可能である。
【００１５】
ハウジング２には連通孔２ｂａの前方に内径と外径にリップ４ｂを有する環状のシール部材４を備え、後方には環状のシール部材５を備える。シール部材４，５は、圧力室１０に対して軸方向に摺動可能な状態で配設される円筒状のピストン６の外周に配設される。
【００１６】
ピストン６は、図１に示す状態において、前方は径方向に段部を有する中空台形状のサポートリング１２に支持され、後方は有底円筒状のガイドスリーブ３に支持される。ガイドスリーブ３はピストン６の外周面を摺動できるよう、ピストン６および圧力室１０の内径と同軸で配設される。ハウジング２とガイドスリーブ３との間にはサポートリング１２が設けられ、サポートリング１２もピストン６と同軸で配設される。この状態で、ハウジング２の開口２ｇに対して、サポートリング１２は外形の段部１２ｂに嵌った環状のゴムから成るシール部材２４により、ハウジング２の内径とサポートリング１２の外径はシールされる。また、ハウジング２とサポートリング１２とは、ハウジング２の数箇所に設けられた孔およびサポートリング１２の外径に設けられた溝に固定ピン１３が挿入され、固定ピン１３により、ハウジング２とサポートリング１２は一体で固定される。
【００１７】
サポートリング１２の後方段部における内径の一部には溝部１２ａが設けられ、この溝部１２ａにガイドスリーブ３の前方から後方に向けてガイドスリーブ３に一体で形成された爪部３ａが嵌着する。この爪部３ａの溝部１２ａの嵌着により、サポートリング１２によってガイドスリーブ３の軸方向の移動が規制される。従って、ハウジング２に対して、サポートリング１２は固定ピン１３により固定され、ガイドスリーブ３は爪部３ａにより固定されるので、ハウジング２に対して、サポートリング１２およびガイドスリーブ３は一体で固定されるものとなる。
【００１８】
一方、ハウジング２の後方端面には、ハウジング２の開口２ｇを覆うようにして、後方に凸部が突出したダストブーツ２２がピストン６と同軸で設けられる。
ダストブーツ２２は前方にフランジ部２２ａを有する。マスタシリンダ１がエンジンルーム内から車両のボディに固定される場合、ハウジング２のフランジ部２ｃの後方からダストブーツ２２のフランジ部２２ａが車両のボディに挟まれて固定される。これによって、マスタシリンダ１が車両に固定される。
【００１９】
圧力室１０の容積が可変となるように摺動するピストン６は、前方の端部に開口部６ａが設けられている。この開口部６ａの径方向において、ピストン外径から開口部６ａ内に連通する小径孔６ｂが周方向に等間隔で複数個（例えば、４個）設けられている。この小径孔６ｂにより、ピストン６の初期位置において、圧力室１０と連通孔２ｂａはサポートリング１２の径方向に複数設けられた連通孔１２ｃを介して連通し、初期位置での圧力室内に残圧が発生しないようになっている。また、ピストン６の後方の軸方向端面にも開口部６ｅが設けられる。開口部６ｅの底はすり鉢状６ｃを呈し、そこにロッド７の半球状となった先端７ａが当接した状態で配設される。半球状となった先端７ａの後方にはフランジ部７ｂが設けられており、フランジ部７ｂの後方端面がピストン６の開口部に設けられた溝部６ｄに嵌着されたスナップリング２３により規制され、ロッド７はピストン６に対して軸方向に抜けないようになっている。この場合、ロッド７は、ガイドスリーブ３の後方端面に設けられた孔３ｂおよびダストブーツ２２の後方端面に設けられた孔２２ｂに挿通され、フランジ部７ｂを中心としてロッド７は所定角度だけ揺動できる。
【００２０】
この様な構成において、シール部材４は連通孔２ｂａと小径孔６ｂとを、図１に示す初期状態（ロッド７に外力が作用していない状態）では連通させるように機能するが、ロッド７に対して、図示しないクラッチペダルが踏まれ、それに基づく外力がロッド７に作用して、ピストン６が圧力室１０の容積の縮小を行なう前方に移動した場合には、連通孔２ｂａと圧力室１０との連通を遮断する機能を有する。また、シール部材５は、圧力室１０からピストン６の後方およびサポートリング１２とガイドスリーブ３との間を通って作動油が流れ出るのを遮断する機能を有する。
【００２１】
次に、マスタシリンダ１の作動について説明する。図１はクラッチペダルを踏み込んでいない非操作状態（即ち、クラッチが完全係合した状態）を示す。この状態でのピストン６の位置においては、小径孔６ｂの軸方向における位置がシール部材４の内径に形成されたリップより後方の状態となり、この状態では連通孔２ｂａと小径孔６ｂは連通する。その結果、圧力室１０はポート１１と連通し、圧力が作用しない無圧状態となる。
【００２２】
この状態から、図示しないクラッチペダルを踏み込むと、クラッチペダルに接続されるロッド７の軸方向の移動により、ピストン６がロッド７に押圧されて、軸方向前方に移動する。すると、ピストンの小径孔６ｂがシール部材４のリップ４ｂの内径を通過して、連通孔２ｂａと小径孔６ｂとの連通が遮断される。その結果、圧力室１０はポート１１との連通が絶たれ、ピストン６の前方への移動に伴い圧力室１０の容積が縮小されて昇圧が開始される。無圧状態で圧力室１０に存在していた作動油は、ピストン６の前方への移動により連通孔２ａａを介してポート８から吐出され、その吐出された圧力によって、ポート８に接続されるクラッチ操作シリンダにその作動油が導入されて、クラッチの断操作が行われる。
【００２３】
この場合、ピストン６が軸方向に移動した状態では、圧力室１０にはクラッチ反力相当の内圧が発生し、シール部材４の受圧面積相当の荷重がサポートリング１２をハウジング１から脱落する方向に作用するが、本実施形態においては、サポートリング１２は固定ピン１３によって、ハウジング２と一体で固定しているので、シール部材５およびガイドスリーブ３に対して、この荷重は作用しない。
【００２４】
次に、本発明について、詳細に説明する。
【００２５】
樹脂より成るハウジング１の圧力室１０を区画する筒状内部の内周面には、ピストン６が摺動を行なう際にピストン６をガイドする複数の突起部２ｅと、マスタシリンダ１の作動初期（例えば、マスタシリンダ１を最初に車両に組み付けた状態あるいはリザーバに蓄えられる作動油を入れ替えた場合等）におけるエア抜き作業時に、リザーバからユニオン２０、ポート１１を介して、圧力室１０に作動油を導入すべく突起部２ｅよりも径方向外側に形成される複数の凹部２ｆとを周方向において交互に等間隔で複数個有している。
【００２６】
そこで、図２にハウジング２の圧力室１０における内壁の形状を示す。圧力室１０の内壁には、軸方向において、ピストン６の外径と径の大きさが一致する複数の突起部２ｅと、隣り合う突起部２ｅ間に形成された複数の凹部２ｆが、周方向に等間隔で形成され、凹部２ｆの周方向長さＬ１は突起部２ｅの周方向長さＬ２よりも大きくなっている。この図２においては、突起部２ｅと凹部２ｆは共に８個づつハウジング２に一体で形成されている。この様に、ハウジング２に設けられた圧力室１０の周方向において、突起部２ｅと凹部２ｆが交互に等間隔になっているので、圧力室１０の内壁が単に円周状になっている場合に比べて、圧力室１０での内壁の表面積を大きく確保することができる。このため、圧力室１０の内部に内部応力が発生しても、内部応力を内壁全体に分散できるので、圧力室内の特定部位に内部応力が集中することがなくなる。
【００２７】
ハウジング２の内壁に形成される突起部２ｅは、ピストン６が摺動する場合にピストン６の外径と突起先端の内径の大きさが一致することから、ピストン６のガイドとして機能する。一方、周方向において隣り合う突起部２ｅの間に設けられる凹部２ｆは、圧力室１０の内部をピストン６が摺動する場合でも、凹部２ｆとピストン６の外径との間に軸方向において隙間が形成されるものとなる。凹部２ｆの形成によって、ピストン６が連通孔２ａａの内径に当接する閉塞端いっぱいまで移動した場合でも、圧力室１０とシール部材４との間で作動油が流れる流路を確実に確保できる。
【００２８】
このため、マスタシリンダ１のエア抜きを行なう場合、ピストン６を、例えば、閉塞端いっぱいまで前方に移動させた後、ポート８を塞ぎ、ポート８を塞いだ状態でピストン６を初期状態まで戻す作業を行なうが、この場合、圧力室１０はピストン６の後方への移動に従い負圧となる。この際、圧力室１０およびポート８につながる流路においてエアが存在する場合には、ピストン６を前方へ移動させた際に、図示しないクラッチ操作シリンダのエア抜き栓から排出される。更に、ピストン６の後方への移動による負圧発生で、リザーバから作動油が圧力室１０の内部に導入され、エア抜きが行なえる。負圧になった圧力室１０では、圧力室１０の凹部２ｆとピストン６の外径との間には周方向において軸方向に延在した隙間が凹部２ｆにより複数できるので、その凹部２ｆによる複数の隙間を通って、作動油が圧力室１０へと導かれるために、効率良くマスタシリンダ１の初期のエア抜きを行なうことができる。
【００２９】
更に、別の請求項として、マスタシリンダ１の圧力室１０が設けられるハウジング２の外径には、軸方向において等間隔で複数の環状のリブ２ｄが設けられている。ピストン６が移動する際、圧力室１０の内壁にはピストン６により昇圧された圧力が内部応力として作用するが、軸方向には複数のリブ２ｄが設けられているので、この内部応力による圧力室１０の膨張を防止することができる。これにより、圧力室１０が破壊されないよう補強できる構成となる。
【００３０】
本実施形態において、凹部２ｆの幅Ｌ１は圧力室１０の内径全周長さの１／２以上であれば、ピストン６が摺動する場合にピストン６のガイドを損なわないようにすることができる。また、突起部２ｅは周方向において、３ヶ所以上設ければ、ピストン６のガイド機能を十分に果たすことができる。
【００３１】
本発明によれば、圧力室を区画する筒状内部の内周面に、ピストンの摺動をガイドする複数の突起部と、突起部間で突起部よりも径方向外側に形成される複数の凹部とを有し、突起部と凹部とは、軸方向に関してハウジングの他端とシール部材との間における筒状内部の内周面に形成され、凹部の周方向長さを突起部の周方向長さよりも大きくし、凹部に向けて形成される連通孔を通じて圧力室と第２ポートとが連通するようにしたので、圧力室内部で圧力がかかる部分の表面積が従来に比べて増加する。これにより、圧力室に内部応力が発生しても広い面積で受けることができ、その内部応力が分散され、特定部位における内部応力の集中が防止され、均一化が図れる。また、マスタシリンダのエア抜きを行う場合、ピストンを、例えば、閉塞端いっぱいまで前方に移動させた後、第２ポートを塞ぎ、第２ポートを塞いだ状態でピストンを初期状態まで戻す作業を行なうが、この場合、圧力室はピストンの後方への移動に従い負圧となる。この際、圧力室および第２ポートにつながる流路においてエアが存在する場合には、ピストンを前方へ移動させた際に排出される。更に、ピストンの後方への移動による負圧発生で、作動油が圧力室の内部に導入され、効率良くマスタシリンダの初期のエア抜きを行なうことができる。
【００３２】
この場合、複数の突起部が筒状内部の周方向に関して等間隔で形成されるようにすれば、内部応力がより均一化されて好適である。
【００３３】
また、凹部が、ハウジングの他端側に向かうにつれて突起部との径方向距離が短くなるようにすれば、圧力室における閉塞端と側面との間の応力集中を抑えることが可能となる。
【００３４】
更に、ハウジングの筒状内部に形成される突起部は、ピストンの外径と突起部の先端の内径の大きさが一致するようにすれば、圧力室の凹部とピストンの外径との間には周方向において軸方向に延在した隙間が凹部により複数できるので、その凹部による複数の隙間を通って、作動油が圧力室へと導かれるために、効率良くマスタシリンダの初期のエア抜きを行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるマスタシリンダの構成を示す断面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ断面図である。
【図３】従来のハウジング内に形成される圧力室の断面図である。
【符号の説明】
１マスタシリンダ
２ハウジング
２ｄリブ
２ｅ突起部
２ｆ凹部
３ガイドスリーブ（ガイド部材）
４シール部材
５シール部材
６ピストン
７プッシュロッド（押圧部材）
８ポート（第２ポート）
１０圧力室
１１ポート（第１ポート）
１２サポートリング（規制部材）

Claims

一端が開口し他端が閉塞する有底筒状を呈するとともに、有底筒状における筒状内部から径方向に向けて開口する第１ポートと該第１ポートよりも他端側で筒状内部から径方向に向けて開口する第２ポートを有し、樹脂より成るハウジングと、
該ハウジングの筒状内部に摺動可能に嵌装され、前記筒状内部とともに圧力室を区画するピストンと、
該ピストンに取り付けられ、前記ピストンを軸方向に移動可能な押圧部材と、
前記圧力室の他端側で前記ピストンの外周面に沿って形成され、前記ピストンの軸方向の作動をガイドするガイド部材と、
前記第１ポートと前記第２ポートとの間に設けられ、前記ピストンの位置に応じて前記第１ポートと前記第２ポートとを連通・遮断可能なシール部材と、
前記ハウジングの内周面と前記ピストンの外周面との間に設けられ、前記シール部材の軸方向への移動を規制する規制部材と、を備えたマスタシリンダにおいて、
前記圧力室を区画する前記筒状内部の内周面には、前記ピストンの摺動をガイドする複数の突起部と、該複数の突起部間で前記突起部よりも径方向外側に形成される複数の凹部とを有し、前記突起部と前記凹部とは、軸方向に関して前記ハウジングの他端と前記シール部材との間における前記筒状内部の内周面に形成され、前記凹部の周方向長さは前記突起部の周方向長さよりも大きく、前記凹部に向けて形成される連通孔を通じて前記圧力室と前記第２ポートとが連通することを特徴とするマスタシリンダ。
前記複数の突起部は、前記筒状内部の周方向に関して等間隔で形成されることを特徴とする請求項１に記載のマスタシリンダ。
前記凹部は、前記ハウジングの他端側に向かうにつれて前記突起部との径方向距離が短くなることを特徴とする請求項１に記載のマスタシリンダ。
前記ハウジングの筒状内部に形成される突起部は、前記ピストンの外径と前記突起部の先端の内径の大きさが一致することを特徴とする請求項１乃至３に記載のマスタシリンダ。