(57)【要約】【課題】カップシールを用いたシール部材によるシリンダ部とピストンとの間のシール機能の向上を図る。【解決手段】ピストン５の外周壁のうちシール部材１３と対応する位置に、加圧移動方向に向かって当該ピストンの外径を徐々に縮小させることで傾斜面とした案内面５ｃを含む溝部５ｂを形成する。シール部材１３の内リップ１３ｂの内周面をカップ底面１３ａ側からリップ先端に向かって内径が縮径された傾斜面とし、内リップ１３ｂの先端の内径をシリンダ部２の内径よりも縮小し、当該先端が溝部５ｂ内に入り込んだ状態となるようにする。そして、カップ底面１３ａの内径をピストン５のうちシリンダ部２内を摺動させられる摺動面の外径よりも大きくし、操作力に基づいてピストン５が加圧移動方向に移動させられると、案内面５ｃにて内リップ１３ｂ先端がピストンの外周面と接触することで、シリンダ部２の内周面とピストン５の外周面との間のシールが行われるようにする。【選択図】図２
2014100947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が収容される中空部を有すると共に、内周面に内周を１周する第１溝部（２ｂ、２ｄ）が形成されたシリンダ部（２）と、
前記第１溝部内に配置され、カップ底面（１３ａ、１５ａ）と内リップ（１３ｂ、１５ｂ）を有するカップシールにて構成されるシール部材（１３、１５）と、
前記中空部内において前記シリンダ部の内周面を摺動面として摺動可能に配置され、操作力が付与されたときに前記シリンダ部内の流体を加圧する加圧移動方向に移動させられるピストン（５、６）と、を有し、
前記ピストンの外周壁のうち前記シール部材と対応する位置には、前記加圧移動方向に向かって当該ピストンの外径を徐々に縮小させることで傾斜面とした案内面（５ｃ、６ｃ）を含む第２溝部（５ｂ、６ｂ）が形成されており、
前記シール部材は、前記内リップの内周面が前記カップ底面側からリップ先端に向かって内径が縮径されることで傾斜面とされ、該内リップの先端の内径が前記シリンダ部の内径よりも縮小されていると共に、当該先端が前記第２溝部内に入り込んだ状態とされており、前記カップ底面の内径が前記ピストンのうち前記シリンダ部内を摺動させられる摺動面の外径よりも大きくされ、前記操作力に基づいて前記ピストンが前記加圧移動方向に移動させられると、前記案内面にて前記内リップの先端がピストンの外周面と接触することで、前記シリンダ部の内周面と前記ピストンの外周面との間のシールを行うことを特徴とするシリンダ装置。
【請求項２】
前記内リップの内周面は、複数の凹部（１３ｄ、１５ｄ）および複数の凸部（１３ｅ、１５ｅ）が形成された凹凸面とされており、前記操作力に基づいて前記ピストンが前記加圧移動方向に移動させられるときに、前記複数の凸部の先端が前記案内面に接触させられると共に、前記内リップが前記ピストンと非接触の状態で、前記複数の凸部の先端を結んだ直線が前記案内面と平行とされていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置。
【請求項３】
前記シール部材には外リップ（１３ｃ、１５ｃ）が含まれ、該外リップが前記加圧移動方向と平行に設けられると共に、該外リップおよび前記カップ底面の外周面が前記第１溝部の底面に接触させられていることを特徴とする請求項１または２に記載のシリンダ装置。
【請求項４】
前記内リップは、前記ピストンが前記操作力に基づく前記加圧移動方向への移動が行われる前の初期位置にあるときに、前記案内面から離間していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のシリンダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダ内に配置されたピストンの移動に伴って、シリンダ内の流体に圧力を発生させるシリンダ装置に関するものである。例えば、マスタシリンダやハイドロブースタもしくはバキュームブースタ等、ブレーキシステムに対して適用されるシリンダ装置に用いると好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１において、シリンダ部の内壁面とピストンとの間の液密を図るカップシール（シーリングカップ）からなるシール部材を備えたマスタシリンダが提案されている。このマスタシリンダでは、ピストンの外周壁に対して外径を縮小した溝を形成し、その溝に傾斜壁を設けると共に、その傾斜壁が形成された位置にカップシールを配置している。傾斜壁は、ブレーキペダルの踏み込みに伴うピストンの移動方向、つまりマスタシリンダ内のブレーキ液圧を加圧する際の移動方向（以下、この方向を加圧移動方向という）において、ピストンの外周壁の外径を縮小した先細り状の壁面とされている。カップシールは、ブレーキペダル側がカップ底面（ベース）、その反対側がリップ（開口部）となるように配置され、カップ底面からリップ先端に向かって、内リップが径方向内方に縮径され、外リップが径方向外方に拡径された形状とされている。そして、カップシールは、カップ底面の位置において内径がピストンのうち溝ではない部分の外径よりも小さくされ、カップシールが溝内に嵌り込む構成とされている。
【０００３】
このような構成のマスタシリンダでは、ブレーキペダルの踏み込みに伴ってピストンが移動させられると、カップシールが傾斜面によって押し潰される。そして、さらにピストンが移動させられると、溝が移動してカップシールが溝から外れ、ピストンのうち溝が形成されていない外径が最も大きくなっている部分にカップシールが配置された状態となる。これにより、シリンダ部の内壁面とピストンとの間の液密を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２８０２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のシール構造では、ピストンの溝の傾斜面にカップシールのカップ底面が押されることでカップシールが押し潰されることになる。このため、内リップの先端がピストンの内壁面から離れてしまうなど、リップの先端のピストンの内壁面への押し付けが十分に行われず、密閉が不十分になる可能性がある。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、カップシールを用いたシール部材によるシリンダ部とピストンとの間のシール機能の向上を図ることが可能なシリンダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ピストン（５、６）の外周壁のうちシール部材（１３、１５）と対応する位置に、加圧移動方向に向かって当該ピストンの外径を徐々に縮小させることで傾斜面とした案内面（５ｃ、６ｃ）を含む第２溝部（５ｂ、６ｂ）を形成している。そして、シール部材は、内リップ（１３ｂ、１５ｂ）の内周面がカップ底面（１３ａ、１５ａ）側からリップ先端に向かって内径が縮径されることで傾斜面とされ、該内リップの先端の内径がシリンダ部（２）の内径よりも縮小されていると共に、当該先端が第２溝部内に入り込んだ状態とされており、カップ底面の内径がピストンのうちシリンダ部内を摺動させられる摺動面の外径よりも大きくされ、操作力に基づいてピストンが加圧移動方向に移動させられると、案内面にて内リップの先端がピストンの外周面と接触することで、シリンダ部の内周面とピストンの外周面との間のシールを行うことを特徴としている。
【０００８】
このように、第２溝部内に内リップの先端のみを配置し、カップ底面の内径をピストンのうちシリンダ部内を摺動させられる摺動面の外径よりも大きくしている。このため、ピストンの外周面は内リップの先端と接触することになり、カップ底面が押し潰されないようにできる。したがって、内リップの先端が確実にピストンの外周面に接するようにできると共に、その接触部分の範囲を広範囲にすることが可能となり、より確実に密閉されるようにできる。これにより、カップシールにて構成されるシール部材によるシリンダ部とピストンの間のシール機能の向上を図ることが可能となる。
【０００９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるマスタシリンダ１の断面構成を示す図である。
【図２】シール部１３（１５）の近傍の部分拡大断面図である。
【図３】ピストン５、６が加圧移動方向に移動させられるときのシール部１３（１５）の近傍の様子を示した部分拡大断面図である。
【図４（ａ）】予めピストン５、６の外周面に接触させている場合にシールが為されたときのシール部１３（１５）の様子を示した断面図である。
【図４（ｂ）】図２に示す構造とした場合にシールが為されたときのシール部１３（１５）の様子を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１２】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。車両用ブレーキ装置に備えられるマスタシリンダに対して本発明の一実施形態を適用した場合について説明する。
【００１３】
図１に示すマスタシリンダ１は、ブレーキペダル（図示せず）の踏み込みに基づいて作動させられる倍力装置（図示せず）のプッシュロッドに接続されている。マスタシリンダ１には、中空部を有する円筒状のシリンダ部２が備えられ、このシリンダ部２内に構成されるプライマリ室３およびセカンダリ室４にブレーキ配管（図示せず）が接続され、ブレーキ配管を通じてホイールシリンダにブレーキ液圧を伝える。
【００１４】
具体的には、マスタシリンダ１は、ブレーキペダルが踏み込まれるとプライマリ室３およびセカンダリ室４内にブレーキ液圧（以下、マスタシリンダ圧という）を発生させる。そして、そのマスタシリンダ圧をマスタシリンダ１に接続された第１、第２配管系統それぞれのブレーキ配管を通じて、図示しない各ホイールシリンダに伝えることで制動力を発生させる。
【００１５】
マスタシリンダ１には、プライマリピストン５およびセカンダリピストン６が備えられ、これら各ピストン５、６およびシリンダ部２の内壁面によって区画される部屋によってプライマリ室３およびセカンダリ室４が構成されている。各ピストン５、６は、有底円筒状で構成されており、外周壁がシリンダ部２の内周面に沿って配置させられることで、ピストン５、６がシリンダ部２の内部を摺動可能とされている。そして、プライマリピストン５の内壁面とセカンダリピストン６の底面およびシリンダ部２の内壁面によってプライマリ室３が構成され、セカンダリピストン６の内壁面およびシリンダ部２の内壁面によってセカンダリ室４が構成されている。
【００１６】
また、マスタシリンダ１には、マスタリザーバ７が備えられており、シリンダ部２に形成されたポート８、９を通じて、プライマリ室３およびセカンダリ室４とマスタリザーバ７とが連通させられるように構成されている。各ポート８、９は、ブレーキペダルの踏み込みが行われていなくて各ピストン５、６が初期位置に位置しているときには、ピストン５、６によって塞がれておらず、マスタリザーバ７からプライマリ室３およびセカンダリ室４へのブレーキ液の流動を許容する。具体的には、各ピストン５、６の外周壁には、初期位置において各ポート８、９と繋がるポート５ａ、６ａが形成されており、ポート５ａ、６ａを通じてマスタリザーバ７から各室４、５へブレーキ液を流動させる。
【００１７】
そして、ブレーキペダルの踏み込みが行われ、各ピストン５、６が移動させられると、各ピストン５、６のポート５ａ、６ａとマスタリザーバ７の各ポート８、９の位置がずれる。このため、ピストン５、６によって各ポート８、９が塞がれ、マスタリザーバ７とプライマリ室３およびセカンダリ室４との間が遮断されてブレーキ液の流動が禁止される。これにより、プライマリ室３およびセカンダリ室４にマスタシリンダ圧が発生させられ、それが第１、第２配管系統のブレーキ配管を通じて各ホイールシリンダに伝えられて、各車輪に制動力を発生させるようになっている。
【００１８】
両ピストン５、６の間やシリンダ部２のうちブレーキペダルと反対側の壁面とセカンダリピストン６との間には、スプリング１０、１１が備えられており、各ピストン５、６が初期位置方向に付勢されている。このため、ブレーキペダルが踏み込まれたときには、スプリング１０、１１の弾性力に抗して各ピストン５、６がブレーキペダルの反対側に移動させられる。そして、ブレーキペダルの踏み込みがやめられると、スプリング１０、１１の弾性力によって各ピストン５、６が初期位置に戻されるようになっている。
【００１９】
また、両ピストン５、６の間には、リテーナ２０とストッパ２１およびロッド２２が配置されている。リテーナ２０は、プライマリピストン５に組付けられており、ストッパ２１は、セカンダリピストン６に固定されている。ロッド２２は、リテーナ２０に対して固定されており、ストッパ２１に対してピストン５、６の加圧移動方向と同方向に所定量移動できるように組付けられている。
【００２０】
なお、プライマリ室３やセカンダリ室４と第１、第２の配管系統それぞれのブレーキ配管との接続は、シリンダ部２に設けられたプライマリ室３やセカンダリ室４に繋がるアウトレットポート２３、２４を通じて行われている。
【００２１】
このような構成において、シリンダ部２の内周面のうちプライマリピストン５の外周壁と対応する場所に溝部２ａ、２ｂが形成されている。各溝部２ａ、２ｂは、プライマリピストン５の外周を１周囲むように形成されている。そして、各溝部２ａ、２ｂは、プライマリピストン５が初期位置に位置しているときに、溝部２ａがポート５ａ、８よりもブレーキペダル側に位置し、溝部２ｂがポート８よりもブレーキペダルと反対側に位置するように形成されている。また、シリンダ部２のうちセカンダリピストン６の外周壁と対応する場所にも溝部２ｃ、２ｄが形成されている。各溝部２ｃ、２ｄは、セカンダリピストン６の外周を１周囲むように形成されている。そして、各溝部２ｃ、２ｄは、セカンダリピストン６が初期位置に位置しているときに、溝部２ｃがポート６ａ、９よりもブレーキペダル側に位置し、溝部２ｄがポート９よりもブレーキペダルと反対側に位置するように形成されている。
【００２２】
溝部２ａ〜２ｄには、ゴム等の弾性体で構成されたシール部材１２〜１５が配置されている。
【００２３】
シール部材１２、１４は、同様の構成とされており、カップシールにて構成されている。シール部材１２は、ポート８よりもブレーキペダル側に配置され、リップ部がポート８側に向けられており、シリンダ部２とプライマリピストン５との間を通じてのポート８側からマスタシリンダ１の外部へのブレーキ液洩れを防止している。シール部材１４は、ポート９よりもブレーキペダル側に配置され、カップ底面がポート９側に向けられており、シリンダ部２とプライマリピストン５との間において、ポート９とアウトレットポート２３との間をシールしている。
【００２４】
シール部材１３、１５は、同様の構成とされており、シール部材１３はポート８よりもブレーキペダルと反対側に配置され、シール部材１５はポート９よりもブレーキペダル側と反対側に配置されている。シール部材１３、１５も、カップシールにより構成されており、図２に示すように、ブレーキペダル側がカップ底面１３ａ、１５ａ、その反対側がリップ（開口部）１３ｂ、１３ｃ、１５ｂ、１５ｃとなるように配置されている。そして、各シール部材１３、１５は、カップ底面１３ａ、１５ａからリップ先端に向かって、内リップ１３ｂ、１５ｂは内径が縮径され、外リップ１３ｃ、１５ｃは各ピストン５、６の加圧移動方向と平行とされている。このため、径方向内方に縮径された内リップ１３ｂ、１５ｂについては、その内周面が加圧移動方向に対して所定角度で傾斜させられた状態となっている。
【００２５】
より詳しくは、図２に示すように、内リップ１３ｂ、１５ｂの内周面は複数の凹部１３ｄ、１５ｄおよび複数の凸部１３ｅ、１５ｅが形成された凹凸面とされている。これらのうち、各凸部１３ｅ、１５ｅの先端がブレーキペダルの踏み込み時に各ピストン５、６と接触させられる部分であり、内リップ１３ｂ、１５ｂが各ピストン５、６と非接触の状態で、各凸部１３ｅ、１５ｅの先端を（図２の断面（紙面）方向に）結んだ直線が加圧移動方向に対して所定角度で傾斜させられた状態となっている。
【００２６】
また、シール部材１３、１５は、カップ底面１３ａ、１５ａおよび外リップ１３ｃ、１５ｃの外径が溝部２ｂ、２ｄの底面の径とほぼ一致させられており、溝部２ｂ、２ｄに収容された状態において、外リップ１３ｃ、１５ｃやカップ底面１３ａ、１５ａの外周面が溝部２ｂ、２ｄの底面に接触させられている。そして、カップ底面１３ａ、１５ａの内径は各ピストン５、６のうちシリンダ部２内を摺動させられる摺動面の外径よりも大きくされ、ブレーキペダルの踏み込みによってピストン５、６が加圧移動方向に移動させられたときに、カップ底面１３ａがピストン５、６によって押し潰されないようになっている。さらに、内リップ１３ｂ、１５ｂは、先端において内径がシリンダ部２の内径よりも縮小されており、当該先端において溝部２ｂ、２ｄから突き出した状態となっている。
【００２７】
また、図２に示すように、シール部材１３、１５と対応する位置において、各ピストン５、６の外周壁には、外径を縮小した溝部５ｂ、６ｂが形成されている。上記したように、溝部２ｂ、２ｄから突き出した内リップ１３ｂ、１５ｂの先端は、各ピストン５、６が初期位置に位置しているときには、これら溝部５ｂ、６ｂ内に入り込んだ状態になっている。
【００２８】
溝部５ｂ、６ｂは、加圧移動方向に向かうに連れて徐々に縮径された傾斜面にて構成される案内面５ｃ、６ｃを有している。案内面５ｃ、６ｃの傾斜角度は、内リップ１３ｂ、１５ｂが各ピストン５、６と非接触の状態で、内リップ１３ｂ、１５ｂの内周面側の傾斜角度（凸部１３ｅ、１５ｅの先端を結ぶ直線の傾斜角度）と同等とされ、これらの傾斜が平行とされている。ブレーキペダルの踏み込み前の状態、つまりピストン５、６が初期位置に位置しているときには、案内面５ｃ、６ｃと凸部１３ｅ、１５ｅとが離れた状態もしくはこれらが荷重が殆ど掛かることなく接している状態となる。
【００２９】
以上のような構成により、本実施形態にかかるマスタシリンダ１が構成されている。このように構成されたマスタシリンダ１は、ブレーキペダルが踏み込まれると、その踏力に基づいて各ピストン５、６がシリンダ部２内において加圧移動方向に摺動させられることでマスタシリンダ圧を発生させる。
【００３０】
このとき、図３に示すように、各ピストン５、６が移動させられることで溝部５ｂ、６ｂもシリンダ部２の奥側（ブレーキペダルと反対側）に移動させられる。このため、溝部５ｂ、６ｂ内に突き出していた内リップ１３ｂ、１５ｂの先端が案内面５ｃ、６ｃに接触して径方向外方に押し込まれることになる。しかしながら、溝部５ｂ、６ｂ内に内リップ１３ｂ、１５ｂの先端のみが配置され、カップ底面１３ａ、１５ａの内径は各ピストン５、６のうちシリンダ部２内を摺動させられる摺動面の外径よりも大きくされている。このため、ピストン５、６の外周面は内リップ１３ｂ、１５ｂの先端と接触することになり、カップ底面１３ａ、１５ａが押し潰されることはない。
【００３１】
したがって、内リップ１３ｂ、１５ｂの先端が確実にピストン５、６の外周面に接するようにできると共に、その接触部分の範囲を広範囲にすることが可能となり、より確実に密閉されるようにできる。これにより、カップシールにて構成されるシール部材１３、１５によるシリンダ部２とピストン５、６との間のシール機能の向上を図ることが可能となる。そして、ブレーキペダル操作に伴うマスタシリンダ１の作動時に確実にシールできる構造となるため、作動速度の遅速によるシール性の差が生じ難くなるようにできる。
【００３２】
また、図３に示すように、ピストン５、６が初期位置にあるときに、内リップ１３ｂ、１５ｂの外周面の凸部１３ｅ、１５ｅと案内面５ｃ、６ｃとが離れた状態、もしくはこれらが荷重が掛かることなく接している状態となっている。このため、ブレーキペダルが踏み込まれる前の状態では、凹部１３ｄ、１５ｄ内にブレーキ液が十分に充填された状態となっており、また凸部１３ｅ、１５ｅの表面もブレーキ液に触れている状態となっている。特に、ピストン５、６が初期位置にあるときに凸部１３ｅ、１５ｅが案内面５ｃ、６ｃから離れた状態になっていると、凸部１３ｅ、１５ｅの表面全域がブレーキ液に触れた状態となるようにできる。
【００３３】
したがって、図４（ａ）に示したように、予めピストン５、６の外周面に接触させている場合には凸部１３ｅ、１５ｅの先端が押し潰されてしまうが、図４（ｂ）に示したように、本実施形態の構成では凸部１３ｅ、１５ｅの先端の押し潰される量を小さくできる。つまり、図４（ａ）の例では、図中に示したように図示した断面において、凸部１３ｅ、１５ｅの先端におけるシール部がピストン５、６の外周面と線接触となる。しかし、本実施形態の場合は、図４（ｂ）中に示したように図示した断面においてこれらが点接触となる。これにより、ピストン５、６の摺動抵抗を低減することも可能となる。
【００３４】
特に、凸部１３ｅ、１５ｅの先端を結ぶ直線と案内面５ｃ、６ｃとを平行にしていることから、各凸部１３ｅ、１５ｅが均等に案内面５ｃ、６ｃに接触し、一部の凸部１３ｅ、１５ｅが過大に押し潰されることも防止でき、より上記効果を得ることができる。これにより、シール部の摺動抵抗がより低減され、ブレーキペダルからの入力に対し効率良くプライマリ室３とセカンダリ室４の圧力を発生させることができる。つまり、プライマリ室３とセカンダリ室４の圧力を理想とされる同圧に近づけることができる。
【００３５】
また、図３の状態からさらにピストン５、６が踏み込まれて、内リップ１３ｂ、１５ｂが押されて図４（ｂ）の状態になるときには、その分、リップ内のブレーキ液が各室３、４内に供給されることになる。したがって、よりホイールシリンダに供給される油量が増加し、ブレーキの効きが早くなるようにできる。
【００３６】
（他の実施形態）
上記実施形態では、操作力が付与されたときに加圧方向に移動させられるピストンをシリンダ部内に備えたシリンダ装置の一例として、ブレーキペダルの踏力を操作力としてピストン５、６が移動させられるマスタシリンダ１を例に挙げて説明した。しかしながら、シリンダ部内にピストンを備え、ピストンの外周面とシリンダ部の内周面との間をシール部材にてシールするシリンダ装置であれば、他のもの、例えばクラッチマスタシリンダ、ハイドロブースタやバキュームブースタ等に適用することもできる。
【００３７】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。例えば、カップシールにて構成されたシール部材１３、１５の形状については、内リップ１３ｂ、１５ｂの先端が溝部５ｂ、６ｂ内に入り込みつつ、カップ底面１３ａ、１５ａの内径がピストン５、６の外径よりも大きくされていれば、他の形状であっても良い。
【００３８】
また、内リップ１３ｂ、１５ｂの耐久性向上の観点から、溝部５ｂ、６ｂの加圧移動方向両端部、少なくとも反加圧移動方向側の端部が丸みを帯びたＲ形状とされていることが望ましい。
【符号の説明】
【００３９】
１…マスタシリンダ、２…シリンダ部、２ｂ、２ｄ…溝部（第１溝部）、３…プライマリ室、４…セカンダリ室、５…プライマリピストン、６…セカンダリピストン、５ａ、６ａ…ポート、５ｂ、６ｂ…溝部（第２溝部）、５ｃ、６ｃ…案内面、７…マスタリザーバ、１０…スプリング、１２〜１４…シール部材、１３ａ、１５ａ…カップ底面、１３ｂ、１５ｂ…内リップ、１３ｃ、１５ｃ…外リップ、１３ｄ、１５ｄ…凹部、１３ｅ、１５ｅ…凸部
【図１】
2014100947.tif 000003
【図２】
2014100947.tif 000004
【図３】
2014100947.tif 000005
【図４（ａ）】
2014100947.tif 000006
【図４（ｂ）】
2014100947.tif 000007