JP4537435B2 - シリンダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、シリンダ装置に係り、詳しくは、シリンダ内にカップシールを介してピストンを移動可能に内挿したシリンダ装置、例えば、プランジャタイプの車両用液圧マスタシリンダに関する。

従来、シリンダ装置は、シリンダのピストンを内挿する内周面に環状のシール溝を形成し、該シール溝に、シール溝のシリンダ孔開口側面に嵌着される基部と、該基部の内周側からシリンダ孔の底部側に延設される内周リップと、基部の外周側からシリンダ孔の底部側に延設される外周リップとを備えたカップシールを嵌着したものがある（例えば、特許文献１参照。）。

また、プランジャタイプの液圧マスタシリンダでは、カップシールの内周リップに、該内周リップの前端から突出する突起を設け、ピストンの急戻し時に突起をシール溝のシリンダ孔底部側壁に押し当てて弾性変形させ、外周リップを撓ませ、シール溝とカップシールとの間に作動液の流路を形成するようにしたものがある（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００４−２３１０９３号公報 特開２００５−１８６９２５号公報

しかし、上述の特許文献１のものでは、カップシールが、シリンダ軸方向に隙間を持ってシール溝に嵌着されることから、ピストン作動時にカップシールがシリンダ軸方向に移動してしまうことがあり、無効ストロークが長くなったり、ばらついたりする虞があった。

また特許文献２のものでは、カップシールに突起を設けてカップシールがシリンダ軸方向に移動しないようにしているものの、カップシールがピストンの急戻し時に潰れることから、作動液の流動によって内周リップが径方向外側に押圧され、カップシールが径方向外側に撓んだ状態のままピストンが初期位置に復帰すると、内周リップとピストンとの間のシール力が低下する虞があった。

そこで本発明は、簡単な構造で、カップシールのシリンダ軸方向の移動を規制し、無効ストロークが長くなったりばらつくことを防止するとともに、内周リップとピストンとのシール性を確保することのできるシリンダ装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため本発明は、ピストンを移動可能に内挿したシリンダの内周に、周方向の底面と、シリンダ孔底部側面と、シリンダ孔開口部側面とからなる環状のシール溝を形成し、該シール溝にシリンダとピストンとの間をシールするカップシールを嵌着したシリンダ装置において、前記カップシールは、前記シール溝のシリンダ孔開口側面に基端面が当接する基部と、該基部の内周側から前記シリンダ孔の底部側に延設され、内周面が前記ピストンと摺接する内周リップと、前記基部の外周側から前記シリンダ孔の底部側に延設され、外周面が前記シール溝の底面に当接する外周リップとを備え、前記内周リップの先端外周側からシリンダ孔底部側に向けて突出する弾性突片を周方向に複数個設け、前記カップシールが、前記シール溝の軸方向に隙間なく、且つ、変形することなく装着されると仮想した場合に、前記弾性突片が前記シリンダ孔底部側面に接する点を仮想点としたときに、前記弾性突片の先端部から前記シリンダ孔開口部側面までの長さが、前記仮想点から前記シリンダ孔開口部側面までの長さよりも長く形成され、前記カップシールを前記シール溝に嵌着した際に、前記弾性突片の先端部がシール溝のシリンダ孔底部側面に当接して内周側に撓んだ状態となって、前記内周リップにシリンダ孔内周方向への力を発生させ、該内周リップが常にピストン側に付勢された状態となることを特徴とし、前記基端面と前記外周リップの基端面側の外周面とに亘って、前記基部の内周側と前記外周側とを連通させる複数の連通溝が形成されていることが好適であり、また、前記シール溝のシリンダ孔底部側面が、シリンダ孔開口部側面からの軸方向の長さ寸法が内周側に向けて漸次長くなる円錐面状に形成されているものでも良い。さらに、前記内周リップの外周面に、シリンダ軸方向の複数の補強部を突設し、該補強部の先端から前記弾性突片を突出させることもできる。また、前記シリンダ装置は、車両用液圧マスタシリンダであっても良い。

本発明のシリンダ装置によれば、弾性突片の先端部から前記基部の基端面までの長さ寸法を、前記シール溝の軸方向の長さ寸法よりも大きく形成したことから、カップシールのシリンダ軸方向の移動が規制され、無効ストロークが長くなったりばらついたりすることを防止できる。また、弾性突片と前記シール溝のシリンダ孔底部側面との当接により、前記内周リップにシリンダ孔内周方向への力を発生させ、該内周リップが常にピストン側に付勢された状態となることから、内周リップとピストンとのシール性を確保することができる。

また、カップシールに形成した弾性突片の先端をピストン側に撓んだ状態でシール溝のシリンダ孔底部側面に当接させると、この撓みに対する反力によってカップシールの内周リップをより確実にピストン側に付勢させることができる。

さらに、前記シール溝のシリンダ孔底部側面を、シリンダ孔開口部側面からの軸方向の長さ寸法が内周側に向けて漸次長くなる円錐面状に形成すれば、弾性突片と前記シール溝のシリンダ孔底部側面との当接による反力のうち、シリンダ孔内周方向へ作用する分力を大きくすることができ、より確実にカップシールの内周リップをピストン側に付勢させることができる。さらに、カップシールのシール溝への組み付け性を向上させることができ、弾性突片の先端側を容易にピストン方向へ撓ませることができる。

また、前記内周リップの外周面に複数の補強部を形成し、該補強部の先端に弾性突片を形成すれば、内周リップの剛性が向上し、安定したシール性を確保できるとともに、弾性突片を内周リップの先端外周から突出させるものに比べて、弾性突片がピストン方向に撓むスペースを大きく取ることができる。

以下、本発明をプランジャタイプの車両用液圧マスタシリンダに適用した各形態例を図面に基づいて詳しく説明する。図１乃至図４は本発明の第１形態例を示すもので、図１は液圧マスタシリンダの要部拡大断面図、図２はカップシールのシリンダ軸方向の長さの説明図、図３は液圧マスタシリンダの断面図、図４はカップシールの一部切欠き斜視図で、液圧マスタシリンダ１０は、シリンダ本体１１に有底のシリンダ孔１２が形成されるとともに、前記シリンダ本体１１には、シリンダ孔１２のシリンダ軸方向中間部に開口する第１出力ポート１３と、シリンダ孔１２の底部側に開口する第２出力ポート１４とが形成されている。

また、シリンダ本体１１は、上部に一対のボス部１１ａ，１１ａが突設され、両ボス部１１ａ，１１ａには、シリンダ孔１２に連通する第１液通孔１５と第２液通孔１６とがそれぞれ設けられ、該ボス部１１ａ，１１ａには、グロメットシール１７，１７を介してリザーバ１８が取り付けられる。

シリンダ孔１２には、第１プランジャ１９（ピストン）が第１カップシール２０，第２カップシール２１を介して摺動可能に内挿されるとともに、第２プランジャ２２（ピストン）が第３カップシール２３，第４カップシール２４を介して摺動可能に内挿される。第１カップシール２０は第１液通孔１５のシリンダ孔開口側に形成された第１シール溝２５に、第２カップシール２１は第１液通孔１５のシリンダ孔底部側に形成された第２シール溝２６にそれぞれ嵌着され、第３カップシール２３は第２液通孔１６のシリンダ孔開口側に形成された第３シール溝２７に、第４カップシール２４は第２液通孔１６のシリンダ孔底部側に形成されたと第４シール溝２８にそれぞれ嵌着される。

各プランジャ１９，２２には、シリンダ孔開口側に第１凹部１９ａ，２２ａが、シリンダ孔底部側に第２凹部１９ｂ，２２ｂがそれぞれ形成されている。第１プランジャ１９の第１凹部１９ａにはプッシュロッド２９が挿入され、第１プランジャ１９の第２凹部１９ｂと第２プランジャ２２の第１凹部２２ａとの間には、シリンダ軸方向中間部に設けた第１出力ポート１３と前記第１液通孔１５とに通じる第１液圧室３０が、第２プランジャ２２の第２凹部２２ｂとシリンダ孔の底壁１２ａとの間には、シリンダ孔底部側に設けた第２出力ポート１４と前記第２液通孔１６とに通じる第２液圧室３１がそれぞれ画成される。また、第１プランジャ１９には、非作動状態で第２カップシール２１よりもシリンダ孔開口側に第１プランジャ１９の内外を貫通する小径の連通ポート１９ｃが１個以上穿設され、第２プランジャ２２も同様に、非作動状態で第４カップシール２４よりもシリンダ孔開口側に第２プランジャ２２の内外を貫通する小径の連通ポート２２ｃが１個以上穿設されている。

前記第１液圧室３０には、略円筒状の第１リテーナ３２と、該第１リテーナ３２内に挿通され、頭部３３ａを第１リテーナ３２の先端部に係止し、基部を第１係着板３４に係着させる第１ガイドピン３３と、第１プランジャ１９をシリンダ孔開口側に付勢する第１リターンスプリング３５とを備えた第１スプリング機構３６が配設される。また、第２液圧室３１にも、第１液圧室３０に配設した第１スプリング機構３６と同様に、略円筒状の第２リテーナ３７と、該第２リテーナ３７内に挿通され、頭部３８ａを第２リテーナ３７の先端部に係止し、基部を第２係着板３９に係着させる第２ガイドピン３８と、第２プランジャ２２をシリンダ孔開口側に付勢する第２リターンスプリング４０とを備えた第２スプリング機構４１が配設される。

シリンダ孔１２は、第２シール溝２６と第４シール溝２８のシリンダ孔底部側に小径シリンダ部１２ｂ，１２ｃがそれぞれ形成されるとともに、第２シール溝２６と第４シール溝２８のシリンダ孔開口部側に、第１液通孔１５及び連通ポート１９ｃとに連通する大径シリンダ部１２ｄと、第２液通孔１６及び連通ポート２２ｃとに連通する大径シリンダ部１２ｅとがそれぞれ形成されている。第１シール溝２５と第３シール溝２７とは、周知の環状シール溝であり、第１カップシール２０と第３カップシール２３も周知のカップシールが用いられている。

第２シール溝２６と第２カップシール２１及び第４シール溝２８と第４カップシール２４とは本発明を適用したもので、同一の構造を有することから、図１に示す第２シール溝２６と第２カップシール２１に基づいて説明し、第４シール溝２８と第４カップシール２４の詳細な説明は省略する。

第２シール溝２６は、周方向の底面２６ａと、シリンダ孔底部側面２６ｂと、シリンダ孔開口部側面２６ｃとからなる環状溝で、シリンダ孔底部側面２６ｂは、シリンダ孔開口部側面２６ｃからの軸方向の長さ寸法が内周側に向けて漸次長くなり、径方向の面Ｆ１に対して角度θの傾斜を有する円錐面状に形成されている。

第２カップシール２１は、第２シール溝２６のシリンダ孔開口部側面２６ｃに当接する基部２１ａと、該基部２１ａの内周側からシリンダ孔１２の底部側に延設され、第１プランジャ１９と摺接する内周リップ２１ｂと、基部２１ａの外周側からシリンダ孔１２の底部側に延設され、第２シール溝２６の底面２６ａに当接する外周リップ２１ｃとを備えている。内周リップ２１ｂの径方向の寸法は、外周リップ２１ｃの径方向の寸法の約２倍程度の肉厚に形成されて、内周リップ２１ｂの外周側先端からシリンダ孔底部側に複数の弾性突片２１ｄが一定の間隔を空けて周方向に等間隔に突設されている。また、基部２１ａの第２シール溝２６のシリンダ孔開口部側面２６ｃに当接する基端面２１ｅから弾性突片２１ｄの先端部２１ｆまでの長さ寸法は、第２シール溝２６の軸方向の長さ寸法よりも大きく形成され、第２カップシール２１を第２シール溝２６に嵌着した際に、弾性突片２１ｄの先端部２１ｆがプランジャ側に撓んだ状態で第２シール溝２６のシリンダ孔底部側面２６ｂに当接する。さらに、内周リップ２１ｂの第１プランジャ１９との当接面には、周方向に複数の環状溝２１ｇが並設されるとともに、基端面２１ｅと外周リップ２１ｃの基端面側の外周面とに亘って、基部２１ａの内周側と外周側とを連通させる複数の連通溝２１ｈが形成されている。

ここで、第２カップシール２１と第２シール溝２６との軸方向の長さの関係について詳細に説明すると、例えば、図２の実線に示すように、第２シール溝２６の軸方向に隙間なく、且つ、変形することなく装着されると仮想されるカップシールＳの弾性突片Ｓ１と、シリンダ孔底部側面２６ｂとが接する点を仮想点Ｐとしたときに、第２シール溝２６に装着前の変形していない状態の本形態例の第２カップシール２１の弾性突片２１ｄの先端部２１ｆは前記仮想点Ｐのシリンダ軸方向延長線上に配置されると想定され、先端部２１ｆから第２シール溝２６のシリンダ孔開口部側面２６ｃまでの長さαは、仮想点Ｐから第２シール溝２６のシリンダ孔開口部側面２６ｃまでの長さβよりも長くなっている。このように、長さαが長さβよりも長くなっていることから、第２カップシール２１を第２シール溝２６に嵌着した際に、弾性突片２１ｄの先端部２１ｆが第１プランジャ１９側に撓んだ状態で第２シール溝２６のシリンダ孔底部側面２６ｂに当接することとなる。

上述のように形成された液圧マスタシリンダ１０は、非作動時には、第１プランジャ１９と第２プランジャ２２とが第１，第２リターンスプリング３５，４０の弾発力によって、図２に示される位置に配設され、リザーバ１８と第１液圧室３０との間が、第１液通孔１５から大径シリンダ部１２ｄ及び連通ポート１９ｃを介して作動液が流通可能な状態となるとともに、リザーバ１８と第２液圧室３１との間が、第２液通孔１６から大径シリンダ部１２ｅ及び連通ポート２２ｃを介して作動液が流通可能な状態となる。

作動時に、プッシュロッド２９が第１プランジャ１９をシリンダ孔底部側に押動すると、第１プランジャ１９が第１液圧室３０内の第１リターンスプリング３５を圧縮しながらシリンダ孔１２を底部方向へ前進し、これと同時に第２プランジャ２２がシリンダ孔底部方向への前進を開始する。第１液圧室３０側では、第１プランジャ１９が非作動状態から前進し、連通ポート１９ｃのシリンダ軸方向後端部が第２カップシール２１の内周リップ２１ｂの基部２１ａを通過し、第１液圧室３０とリザーバ１８との連通が遮断される時点から第１液圧室３０に液圧が発生し始める。昇圧された作動液は、第１出力ポート１３を介して、一方のブレーキ系統に供給される。

このとき、第２カップシール２１に形成した弾性突片２１ｄの先端部２１ｆが第１プランジャ側に撓んだ状態で、第２シール溝２６のシリンダ孔底部側面２６ｂにそれぞれ当接していることから、第２カップシール２１のシリンダ軸方向の移動が規制され、無効ストロークが長くなったりばらついたりすることを防止できる。また、第２カップシール２１は、弾性突片２１ｄが第１プランジャ側に撓んだ状態で第２シール溝２６にそれぞれ嵌着されることから、この撓みに対する反力によって、内周リップ２１ｂが常に第１プランジャ側に付勢された状態となり、内周リップ２１ｂと第１プランジャ１９とのシール性を確保することができる。また、内周リップ２１ｂの径方向の寸法は、外周リップ２１ｃの径方向の寸法の約２倍程度の肉厚に形成され、内周リップ２１ｂの外周側先端から弾性突片２１ｄが突出していることから、内周リップ２１ｂの剛性を向上させることができ、安定したシール性を確保できるとともに、内周リップ２１ｄを外周リップ２１ｃと同程度の通常の肉厚にしたものに比べて、弾性突片２１ｄが第１プランジャ方向に撓むスペースを大きく取ることができる。

さらに、第２シール溝２６のシリンダ孔底部側面２６ｂを、シリンダ孔開口部側面２６ｃからの軸方向の長さ寸法が内周側に向けて漸次長くなる円錐面状に形成していることにより、弾性突片２１ｄの撓みに対する反力のうち、シリンダ孔内周方向に作用する分力が大きくなるので、より確実に内周リップ２１ｂを第１プランジャ側に付勢させることができるとともに、第２カップシール２１の第２シール溝２６への組み付け性を向上させることができ、弾性突片２１ｄの先端部２１ｆを容易に第１プランジャ方向へ撓ませることができる。

また、第１プランジャ１９が初期位置まで後退する際には、弾性突片２１ｄが一定の間隔を空けて設けられ、隣り合う弾性突片２１ｄとの間には隙間が形成されていることから、この隙間と前記連通溝２１ｈとを介して、作動液がリザーバ１８側から第１液圧室３０に良好に流入することができ、第２カップシール２１を無理に変形させることがない。

詳細な説明は省略するが、第２液圧室３１側でも、第１液圧室３０側と同様に第２プランジャ２２の前進に伴って液圧が発生し、第４シール溝２８及び第４カップシール２４も、第２シール溝２６及び第２カップシール２１と同様の作用・効果を奏する。

図５及び図６は本発明の第２形態例を示し、図５は液圧マスタシリンダ要部拡大断面図、図６はカップシールの一部切欠き斜視図である。なお、第１形態例と同様の構成要素を示すものには、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。

本形態例の第２カップシール４２は、第２シール溝２６のシリンダ孔開口部側面２６ｃに当接する基部４２ａと、該基部４２ａの内周側からシリンダ孔１２の底部側に延設され、第１プランジャ１９と摺接する内周リップ４２ｂと、基部４２ａの外周側からシリンダ孔１２の底部側に延設され、第２シール溝２６の底面２６ａに当接する外周リップ４２ｃとを備えている。内周リップ４２ｂの外周面には、シリンダ軸方向の複数の補強部４２ｄが一定の間隔を空けて突設され、各補強部４２ｄの先端からシリンダ孔底部側に弾性突片４２ｅがそれぞれ設けられている。また、第２カップシール４２は、基部４２ａの第２シール溝２６のシリンダ孔開口部側面２６ｃに当接する基端面４２ｆから弾性突片４２ｅの先端部４２ｇまでの長さ寸法が、第２シール溝２６の軸方向の長さ寸法よりも大きく形成され、第２カップシール４２を第２シール溝２６に嵌着した際に、弾性突片４２ｅの先端部４２ｇがプランジャ側に撓んだ状態で第２シール溝２６のシリンダ孔底部側面２６ｂに当接する。さらに、内周リップ４２ｂの第１プランジャとの当接面には、周方向に複数の環状溝４２ｈが並設されるとともに、基端面４２ｆと外周リップ４２ｃ基端面側の外周面とに亘って、基部４２ａの内周側と外周側とを連通させる複数の連通溝４２ｉが形成されている。

なお、上述の各形態例では、カップシールをシール溝に嵌着した際に、弾性突片の先端部がシール溝のシリンダ孔底部側面に当接して内周側に撓んだ状態となるように形成するとともに、シール溝のシリンダ孔底部側面を円錐面状に形成して内周リップに発生するシリンダ孔内周方向への力をより大きくしているが、シリンダ孔底部側面を円錐面状に形成しなくても弾性突片の先端部が内周側に撓んだ状態となるようにすれば内周リップにシリンダ孔内周方向への力を発生させることができ、また、シリンダ孔底部側面を適当な角度の円錐面状に形成しておけば弾性突片の先端部が内周側に撓まなくても内周リップにシリンダ孔内周方向への力を発生させることができる。

さらに、シール溝は、シリンダ孔底部側面を円錐面にせず、シリンダ孔開口部側面と平行な面に形成してもよく、この場合、シール溝２６の軸方向の長さ寸法は、シール溝の開口部のシリンダ軸方向の長さ寸法となる。

また、上述の各形態例では、タンデム型の液圧マスタシリンダを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、シングル型の液圧マスタシリンダにも適用でき、さらには、クラッチ用の液圧マスタシリンダ、ドラムブレーキのホイールシリンダをはじめとして他の各種シリンダ装置に適用することができる。

本発明の第１形態例を示す液圧マスタシリンダの要部拡大断面図である。 同じくカップシールのシリンダ軸方向の長さの説明図である。 同じく液圧マスタシリンダの断面図である。 同じくカップシールの一部切欠き斜視図である。 本発明の第２形態例を示す液圧マスタシリンダの要部拡大断面図である。 同じくカップシールの一部切欠き斜視図である。

符号の説明

１０…液圧マスタシリンダ、１１…シリンダ本体、１１ａ…ボス部、１２…シリンダ孔、１２ａ…底壁、１２ｂ，１２ｃ…小径シリンダ部、１２ｄ，１２ｅ…大径シリンダ部、１３…第１出力ポート、１４…第２出力ポート、１５…第１液通孔、１６…第２液通孔、１７…グロメットシール、１８…リザーバ、１９…第１プランジャ、１９ａ…第１凹部、１９ｂ…第２凹部、１９ｃ…連通ポート、２０…第１カップシール、２１…第２カップシール、２１ａ…基部、２１ｂ…内周リップ、２１ｃ…外周リップ、２１ｄ…弾性突片、２１ｅ…基端面、２１ｆ…先端部、２１ｇ…環状溝、２１ｈ…連通溝、２１ｉ…弾性突片外周面、２２…第２プランジャ、２２ａ…第１凹部、２２ｂ…第２凹部、２２ｃ…連通ポート、２３…第３カップシール、２４…第４カップシール、２５…第１シール溝、２６…第２シール溝、２６ａ…底面、２６ｂ…シリンダ孔底部側面、２６ｃ…シリンダ孔開口部側面、２７…第３シール溝、２８…第４シール溝、２９…プッシュロッド、３０…第１液圧室、３１…第２液圧室、３２…第１リテーナ、３３…第１ガイドピン、３３ａ…頭部、３４…第１係着板、３５…第１リターンスプリング、３６…第１スプリング機構、３７…第２リテーナ、３８…第２ガイドピン、３８ａ…頭部、３９…第２係着板、４０…第２リターンスプリング、４１…第２スプリング機構、４２…第２カップシール、４２ａ…基部、４２ｂ…内周リップ、４２ｃ…外周リップ、４２ｄ…補強部、４２ｅ…弾性突片、４２ｆ…基端面、４２ｇ…先端部、４２ｈ…環状溝、４２ｉ…連通溝

Claims (5)

1. ピストンを移動可能に内挿したシリンダの内周に、周方向の底面と、シリンダ孔底部側面と、シリンダ孔開口部側面とからなる環状のシール溝を形成し、該シール溝にシリンダとピストンとの間をシールするカップシールを嵌着したシリンダ装置において、前記カップシールは、前記シール溝のシリンダ孔開口側面に基端面が当接する基部と、該基部の内周側から前記シリンダ孔の底部側に延設され、内周面が前記ピストンと摺接する内周リップと、前記基部の外周側から前記シリンダ孔の底部側に延設され、外周面が前記シール溝の底面に当接する外周リップとを備え、前記内周リップの先端外周側からシリンダ孔底部側に向けて突出する弾性突片を周方向に複数個設け、前記カップシールが、前記シール溝の軸方向に隙間なく、且つ、変形することなく装着されると仮想した場合に、前記弾性突片が前記シリンダ孔底部側面に接する点を仮想点としたときに、前記弾性突片の先端部から前記シリンダ孔開口部側面までの長さが、前記仮想点から前記シリンダ孔開口部側面までの長さよりも長く形成され、前記カップシールを前記シール溝に嵌着した際に、前記弾性突片の先端部がシール溝のシリンダ孔底部側面に当接して内周側に撓んだ状態となって、前記内周リップにシリンダ孔内周方向への力を発生させ、該内周リップが常にピストン側に付勢された状態となることを特徴とするシリンダ装置。
2. 前記基端面と前記外周リップの基端面側の外周面とに亘って、前記基部の内周側と前記外周側とを連通させる複数の連通溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載のシリンダ装置。
3. 前記シール溝のシリンダ孔底部側面は、シリンダ孔開口部側面からの軸方向の長さ寸法が内周側に向けて漸次長くなる円錐面状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のシリンダ装置。
4. 前記内周リップの外周面に、シリンダ軸方向の複数の補強部を突設し、該補強部の先端から前記弾性突片を突出させたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のシリンダ装置。
5. 前記シリンダ装置は、車両用液圧マスタシリンダであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のシリンダ装置。

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