JP2005053307A

JP2005053307A - ブレーキ液圧発生装置

Info

Publication number: JP2005053307A
Application number: JP2003285124A
Authority: JP
Inventors: Tei Terasawa; 禎寺澤; Yoji Inoue; 陽治井上
Original assignee: Advics Co Ltd
Current assignee: Advics Co Ltd
Priority date: 2003-08-01
Filing date: 2003-08-01
Publication date: 2005-03-03

Abstract

【課題】ブレーキ操作手段の消費液量変動・液圧変動によるブレーキ操作量の変動を簡素な構造で抑制できるようにするとともに、倍力機能失陥時に運転者のブレーキ操作力で得られるブレーキ液圧を高める機能をもたせる。
【解決手段】入力軸２８と、入力軸にブレーキ操作量に応じたストロークと反力を与えるストロークシミュレータ２９と、制御弁３７とを有する負圧式倍力装置２１と、ブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダ２２と、圧力室２２ｂの液圧を検出して検出液圧に応じた反力を制御弁の弁部材４０に加える圧力検出部材２３とを設け、制御弁が、ストロークシミュレータを介して伝達される入力と圧力検出部材からの反力を対抗して受けて入力に対して反力をバランスさせ、さらに、倍力機能失陥時にはパワープレート３３を初期位置に残してバルブピストン３５が前進し、圧力検出部材経由で入力がマスタシリンダピストン２２ａに直接加わるようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、倍力装置の出力を制御弁で調整し、その調整された出力でマスタシリンダを作動させてブレーキ操作量に応じたブレーキ液圧を発生させる車両用のブレーキ液圧発生装置、特に、ブレーキ回路の消費液量変動・液圧変動によるブレーキ操作量（操作ストローク）の変動や操作フィーリングの悪化を防止し、併せて、倍力機能失陥時に運転者のブレーキ操作力で得られるブレーキ液圧を高める機能を付加したブレーキ液圧発生装置に関する。

倍力装置を備えるブレーキ液圧発生装置は、ブレーキ操作力を倍力装置で増幅してその増幅した力をマスタシリンダに加える構成になっている。倍力装置としては負圧式倍力装置や液圧式倍力装置などが用いられている。その倍力装置を備えるブレーキ液圧発生装置の中に、ブレーキペダルの操作量とマスタシリンダからの吐出液量が直接対応する構造のものがあるが、これは、車両のアンチロック制御、回生協調ブレーキ制御、車両安定制御（ＶＳＣ）などが実行されときにブレーキ回路の消費液量増加の影響がブレーキ操作手段、例えばブレーキペダルの操作量に反映されて運転者の操作フィーリングが悪くなることを避けられない。

その問題の対応策として、下記特許文献１は、運転者の意思によらない液圧制御が実行されてブレーキ回路の消費液量が変動してもブレーキ操作量の変動が抑制されるブレーキ液圧発生装置の様々な形態を詳しく紹介している。
特開２００２−１７３０１６号公報

この特許文献１の図４とほぼ同じ構造を図５に示す。特許文献１には、この構成について詳しい説明がなされているが、ここでも簡単に述べる。

パワープレート１５ａの内側にパワープレート１５ａに対して軸方向に相対移動できるバルブピストン５ｂ（第２弁要素）を配置し、入力軸４と一体の第１弁要素に設けた大気圧弁座５ｂ₃と、バルブピストン５ｂに設けた負圧弁座５ｂ₄と、バルブピストン５ｂの内部に配置した弁体５とで変圧室（動力室）１５ｂの圧力を制御してパワープレート１５ａの出力を調整する制御弁を構成している。

また、バルブピストン５ｂと固定シェル（ハウジング）２との間及びバルブピストン５ｂとパワープレート１５ａとの間にそれぞれスプリング（ストローク−力変換装置）７、１８を設けている。

図示のブレーキ液圧発生装置は、パワープレート１５ａが変圧室１５ｂの圧力と定圧室（負圧室）１５ｃの圧力の差を受けて入力を増幅した力を出力し、その出力でマスタシリンダピストン１６ａが作動してマスタシリンダ１６がブレーキ操作量に応じたブレーキ液圧を発生させ、その液圧がブレーキ回路（ホイールシリンダ９側）に供給される。さらに、入力軸４がその液圧を反力として受ける。

入力軸４のストロークはバルブピストン５ｂのストロークとほぼ等しい。この入力軸４のストロークは、変圧室１５ｂの圧力によってバルブピストン５ｂに生じる推力がスプリング７の反発力と釣り合う位置までスプリング７が圧縮されることによって決まる。一方、ブレーキペダル操作時の反力は、入力軸４が先端部にマスタシリンダ１６が発生させた液圧（マスタシリンダの出力液圧）を受けて発生するが、マスタシリンダの出力液圧は変圧室１５ｂの圧力に応じて発生するので、結局、ブレーキペダルのストロークとブレーキペダルに加わる反力との関係をブレーキ回路の消費液量と無関係に設定できることになる。

上記特許文献１が開示しているブレーキ液圧発生装置は、入力軸４と一体の第１弁要素と第１弁要素に対して軸方向の相対移動を可能にした第２弁要素（バルブピストン５ｂ）が入力操作に応じて共に移動する構造になっているため、ブレーキ回路の消費液量の変動によるブレーキ操作量の変動を無くす必要上、バルブピストン５ｂの位置制御のための複雑なストローク−力変換装置を設ける必要があり、コストや小型化等の面で不利なものになっている。

また、定圧室１５ｃに負圧が導入されない倍力機能失陥時には、スプリング７やパワープレート１５ａの図示されていない復帰スプリングを圧縮して運転者のブレーキ操作力をマスタシリンダピストン１６ａに伝えるため、ブレーキ操作力の伝達ロスが生じて得られるブレーキ液圧が低くなると言う不具合もあった。

この発明は、ブレーキ操作手段の望ましいストローク特性を有利に実現するために、ブレーキ回路の消費液量変動・液圧変動によるブレーキ操作量の変動を簡素な構造で抑制できるようにし、併せて倍力機能失陥時に得られるブレーキ液圧を高める機能を付加することを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、ブレーキ操作によって作動する入力軸と、この入力軸にブレーキ操作量に応じたストロークと反力を与えるストロークシミュレータと、このストロークシミュレータを経由して受けた入力を増幅して出力するパワーピストン及びそのパワーピストンの出力を前記ブレーキ操作手段の操作量に応じて調整する制御弁を備え、前記入力軸と前記ストロークシミュレータと前記制御弁とを内蔵した入力部と前記パワーピストンとが軸方向相対移動可能になっている倍力装置と、この倍力装置の出力をマスタシリンダピストンに加えてブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダと、このマスタシリンダの出力液圧を検出して検出液圧に応じた反力を前記制御弁に加える圧力検出部材とを備えさせ、前記制御弁が、前記ストロークシミュレータを介して前記入力軸から伝達される入力と前記圧力検出部材からの反力を対抗して受けて前記入力に対して前記反力をバランスさせ、なおかつ、前記制御弁に加えた入力が前記圧力検出部材を介して前記マスタシリンダピストンに直接伝達されるようにした。

前記倍力装置は、負圧式倍力装置、液圧式倍力装置を問わない。

また、マスタシリンダは、外径の異なる２つのマスタシリンダピストンを直列に配置し、装置が正常なときにはその２つのマスタシリンダピストンを倍力装置の出力で同時に押し動かし、倍力機能が失陥したときには運転者のブレーキ操作力で小径マスタシリンダピストンを押し動かすものを用いてもよい。

ブレーキ回路の消費液量が増加すると制御弁に加わる反力も増大するが、この発明のブレーキ液圧発生装置は、制御弁が入力に対して反力をバランスさせるので反力の変動とその反力の変動による圧力検出部材の変位が小さく抑えられ、ブレーキ回路の消費液量増加によるブレーキ操作力の変化、入力軸のストローク変化（すなわちブレーキ操作量の変化）が殆ど起こらない。ブレーキ回路の液圧が上昇したときにも同様の作用によってブレーキ操作力とブレーキ操作量の変動が抑制される。

また、車輪ブレーキとして、車両の燃費改善やブレーキ振動の低減を狙った低引きずり特性の、マスタシリンダからの供給液量が多くなるブレーキキャリパ等を使用する場合にも、ブレーキ操作手段の操作量に影響がでない。

さらに、運転者のブレーキフィーリング特性は入力軸と制御弁との間に介在したストロークシミュレータによって一義的に決定されるため、ブレーキ回路の消費液量が変動してもブレーキフィーリングには影響が出ず、良好なブレーキフィーリングが得られる。

また、倍力機能が失陥したときには、制御弁に加えた入力がパワーピストンを経由せずにマスタシリンダピストンに直接伝わるため、パワーピストンの復帰スプリングによる力の伝達ロスが発生せず、人力で高いブレーキ液圧を発生させることができる。

この発明のブレーキ液圧発生装置の実施形態（実施例１）を図１に示す。図示のブレーキ液圧発生装置は、負圧式倍力装置の出力でマスタシリンダを作動させてブレーキ液圧を発生させるものである。

図中２０はブレーキペダル、２１は負圧式倍力装置、２２はマスタシリンダ、２３は圧力検出部材、２４はリザーバ、２５は、ブレーキ液圧制御装置２６と車輪ブレーキ２７とを有するブレーキ回路である。

負圧式倍力装置２１は、ブレーキペダル２０から操作力を受けて作動する入力軸２８と、この入力軸２８にブレーキ操作量に応じたストロークと反力を与えるストロークシミュレータ２９と、エンジンの吸気マニフォルドなどの負圧源に接続される定圧室３０と、ブレーキ操作時にブレーキ操作量に応じた大気が導入される変圧室３１と、定圧室３０と変圧室３１を外部から画する固定シェル３２（３２ａは負圧導入口）と、定圧室３０の圧力と変圧室３１の圧力を対抗して受けるパワープレート３３と、パワープレート３３の復帰スプリング３４と、ストロークシミュレータ２９と後述する制御弁３７とを内蔵したバルブピストン３５と、このバルブピストン３５を後ろ向きに付勢するスプリング３６と、定圧室３０と変圧室３１との間の差圧を調整する制御弁３７とを備えている。

ブレーキペダル２０には、回動支点の部分においてスプリング（図示せず）による復帰力を加えている。ストロークシミュレータ２９は、対向配置のリテーナ２９ａ、２９ｂと、両リテーナ２９ａ、２９ｂ間に配置した弾性体２９ｃとで構成されている。弾性体２９ｃは、図示のもの、即ち、スプリング２９ｃ_-1とゴム部材２９ｃ_-2とを併用してブレーキ操作量に対する反発力が途中から増加するようにしたものが好ましい。

入力軸２８、ストロークシミュレータ２９及び制御弁３７を内蔵して入力部を構成するバルブピストン３５は、パワーピストンであるパワープレート３３の円筒部３３ａの内側に、パワープレート３３との軸方向相対移動が許容されるように挿入され、パワープレート３３との間に縮設したスプリング３６の力で図示の位置に保持されている。

制御弁３７は、定圧室３０と変圧室３１との間の通路を開閉する負圧弁３８と、変圧室３１と固定シェル３２の外部との間の通路を開閉する大気弁３９とから成る。負圧弁３８は、バルブピストン３５の内部に配置した伸縮可能な弁体３９ａとバルブピストン３５に形成した弁座３８ａとで構成され、また、大気弁３９は、前記弁体３９ａと、弁部材４０に形成した弁座３９ｂと、弁体３９ａとリテーナ２９ｂとの間に縮設されて弁体３９ａを閉弁方向に付勢するスプリング３９ｃ及び弁部材４０及び弁体３９ａを後ろ向きに付勢するスプリング３９ｄとで構成されている。

弁部材４０は、バルブピストン３５に対して軸方向に相対移動できるようにしてあり、この弁部材４０の変位によって負圧弁３８と大気弁３９が開閉される。

パワープレート３３は、パワーピストンであり、変圧室３１と定圧室３０との間に生じた差圧を受けて前進し、入力を増幅した力を出力する。その出力でマスタシリンダピストン２２ａが復帰スプリング２２ｃを圧縮して押し動かされて圧力室２２ｂにブレーキ操作量に応じたブレーキ液圧が発生する。

圧力検出部材２３は、マスタシリンダ２２で発生させた液圧（マスタシリンダの出力液圧）を検出して検出液圧に応じた反力を弁部材４０に加える。この圧力検出部材２３の長手途中に膨出部２３ａを形成し、その膨出部２３ａをマスタシリンダピストン２２ａの後部に当接させて弁部材４０が受けた入力を圧力検出部材２３経由でマスタシリンダピストン２２ａに直接伝達しうるようにしている。

弁部材４０は、ストロークシミュレータ２９を介して入力軸２８から加えられる入力と前記反力を対抗して受け、入力に対して反力がバランスするように定圧室３０と変圧室３１との間に発生させる差圧を調整する。

図２は、第２実施例である。このブレーキ液圧発生装置は、マスタシリンダ２２０のピストンを、外径がφＡの大径マスタシリンダピストン２２ａ_-1と外径がφＢの小径マスタシリンダピストン２２ａ_-2の２つに分け、復帰スプリング２２ｃ_-1の力を受けた大径マスタシリンダピストン２２ａ_-1で第１圧力室２２ｂ_-1のブレーキ液を、また、復帰スプリング２２ｃ_-2の力を受けた小径マスタシリンダピストン２２ａ_-2で第２圧力室２２ｂ_-2のブレーキ液を各々加圧するようにしている。大径マスタシリンダピストン２２ａ_-1と小径マスタシリンダピストン２２ａ_-2は直列に配置されており、パワープレート３３から大径マスタシリンダピストン２２ａ_-1に力を加えると第１圧力室２２ｂ_-1の圧力で小径マスタシリンダピストン２２ａ_-2も同時に押し動かされるようになっている。第１圧力室２２ｂ_-1とリザーバ２４とは、逆止弁４１（リリーフ弁でもよい）を有する連通路４２を介して接続されている。

圧力検出部材２３は、大径マスタシリンダピストン２２ａ_-1を貫通させて先端に第１圧力室２２ｂ_-1の圧力を反力として受けるようにしている。また、この圧力検出部材２３を介して倍力機能失陥時に弁部材４０から小径マスタシリンダピストン２２ａ_-2に入力が直接伝わるようにしている。第１圧力室２２ｂ_-1には逆止弁４１を通してリザーバ２４よりブレーキ液が補充される。

その他の構成は、図１のブレーキ液圧発生装置と同じであるので、図１と同一要素に同一符号を付して説明を省く。

以下に、例示のブレーキ液圧発生装置の通常作動時、ブレーキ回路の消費液量変動時、負圧式倍力装置の失陥時の動作を項分けして説明する。

−通常作動時−
図１のブレーキ液圧発生装置は、非作動時には図に示すように大気弁３９が閉じ、負圧弁３８が開いている。従って、定圧室３０と変圧室３１は互いに連通して同じ圧力になっており、パワープレート３３は図示の初期位置に保持されている。

この状態からブレーキペダル２０が踏み込まれると、ストロークシミュレータ２９経由で伝達される入力によって弁部材４０が図中左方に押し動かされ、その弁部材４０に弁体３９ａが追従して負圧弁３８が閉じ、定圧室３０と変圧室３１の連通を遮断する。その後、弁部材４０が弁体３９ａから離れて大気弁３９が開き、変圧室３１に大気が流入する。このために、定圧室３０と変圧室３１との間に差圧（圧力差）が生じ、その差圧を受けたパワープレート３３が前進してマスタシリンダピストン２２ａを図中左方に押す。これによりマスタシリンダ２２が作動して圧力室２２ｂにブレーキ操作量に応じた液圧Ｐ１を発生させる。

圧力検出部材２３は、液圧Ｐ１を先端に受けて制御弁３７の弁部材４０に反力を図中右向きに加える。制御弁３７はその反力とブレーキペダル２０からの入力が釣り合うまで大気弁３９を開弁させ、弁部材４０に加わる入力と反力がバランスしたら大気弁３９を閉じる。

なお、バルブピストン３５は、パワープレート３３の前進量にかかわらず、スプリング３６の力で初期位置に保たれる。また、ブレーキペダル２０に加わる反力は、弾性体２９ｃの選定によって任意に設定することができる。

この通常作動時は、ペダル踏力（ブレーキペダル２０に加えられる踏力）をＦ１、弾性体２９ｃの弾性係数をｋ１、入力軸２８のストロークをＬ１とすると、それらの関係は式（１）で示されるものになる。
Ｌ１＝Ｆ１／ｋ１・・・・（１）
また、パワープレート３３に加わる力のバランス式は、パワープレート３３のストロークをＬ２、パワープレート３３の出力をＦ２、ブレーキ回路の消費液量をＭ１とすると、それらの関係が式（２）で示されるものになる。
Ｍ１＝（Ｆ２／Ｐ１）×Ｌ２・・・・（２）
ここで、マスタシリンダピストン２２ａの断面積をＳ２２、圧力検出部材２３の断面積をＳ２３とすると、それらの面積比ｋ２は、
ｋ２＝Ｓ２３／Ｓ２２・・・・（３）
となる。ブレーキ回路の消費液量にかかわらず、圧力検出部材２３とパワープレート３３に加わる圧力が面積比ｋ２に比例して等しくなるように制御弁３７が変圧室３１への大気導入量を調整する。そのため、上式（２）に於ける消費液量Ｍ１が大きい場合には、変圧室３１への大気導入量が増え、パワープレート３３のストロークＬ２が大きくなって入力と反力がバランスすることになり、ペダル踏力Ｆ１と入力軸２８のストロークＬ１（即ちブレーキ操作量）は変化しない。

−ブレーキ回路の消費液量変動・液圧変動時−
例えば、回生協調ブレーキ制御、車両安定制御（ＶＳＣ）等の実行に伴い、車輪ブレーキ２７側のブレーキ液圧Ｐｗの制御がブレーキ液圧制御装置２６によって行われた場合、そのときの消費液量をＭ２とすると、前記式（２）の消費液量Ｍ１がＭ２に変化するが、その変化量に応じて制御弁３７が定圧室３０と変圧室３１との間の差圧を調整し、パワープレート３３の出力Ｆ２を変化させる。

例えば、ブレーキ回路の消費液量がＭ１からＭ２に増加したとすると、圧力室２２ｂ内の液量が増加して圧力室２２ｂの液圧Ｐ１が高まり、圧力検出部材２３から弁部材４０に伝達される反力も大きくなるが、この状況になると、弁部材４０が大気弁３９を閉じた状態で負圧弁３８を僅かに開弁させる。そのために変圧室３１の圧力が低下してパワープレート３３が後退し、パワープレート３３の出力Ｆ２が小さくなって液圧Ｐ１および液圧Ｐ１による反力が低下する。

これにより、ペダル踏力Ｆ１と入力軸２８のストロークＬ１の変動がほぼ無い状態で弁部材４０に加わる入力と反力がバランスする。入力変動の無いときにブレーキ回路の液圧が変動した場合も同様である。

図３に、入力軸２８のストロークとペダル踏力とブレーキの効きの関係を示す。図中実線は、この発明のブレーキ液圧発生装置（発明装置）の特性、２点鎖線はブレーキペダルの操作量とマスタシリンダからの吐出液量が直接対応する負圧式倍力装置を備えた従来のブレーキ液圧発生装置（比較例）の特性である。

この特性図から分かるように、この発明のブレーキ液圧発生装置は同じブレーキの効きを小さな操作量で確保することができ、従って、車両の燃費改善やブレーキ振動の低減を狙った低引きずり特性のブレーキキャリパ等を使用する場合にも、その有効性が発揮される。

このように、この発明のブレーキ液圧発生装置は同じブレーキの効きを小さな操作量で確保することができ、従って、車両の燃費改善やブレーキ振動の低減を狙った低引きずり特性のブレーキキャリパ等を使用する場合にも、その有効性が発揮される。

図２のブレーキ液圧装置も、ブレーキ液の加圧が大径マスタシリンダピストン２２ａ_-1と小径マスタシリンダピストン２２ａ_-2の２者によってなされる違いはあるが、通常作動時およびブレーキ回路の消費液量変動・液圧変動時の動作は図１のブレーキ液圧発生装置と殆ど変わらないものになる。

−倍力機能失陥時−
・図１のブレーキ液圧発生装置
ブレーキペダル２０が踏み込まれると、図４に示すようにストロークシミュレータ２９が図中左方に動いて弁部材４０を押し、弁部材４０がバルブピストン３５に当たって入力がバルブピストン３５に伝わる。スプリング３６の力は復帰スプリング３４の力よりも弱いため、バルブピストン３５がストロークシミュレータ２９と制御弁３７を伴って図中左方に移動し、運転者のブレーキ操作力が圧力検出部材２３を介してマスタシリンダピストン２２ａに直接伝わる。このときには、定圧室３０には負圧が導入されておらず、パワープレート３３は初期位置に残されたままになる。従って、負圧式倍力装置２１による助勢力は得られないが、復帰スプリング３４の力を受けずに運転者のブレーキ操作力でマスタシリンダ２２を直接作動させることができるため、操作力のロスが減少して高いブレーキ液圧を発生させることができる。

・図２のブレーキ液圧発生装置
倍力機能失陥時にはパワープレート３３を初期位置に残したままバルブピストン３５が押し込まれて入力が圧力検出部材２３経由で小径マスタシリンダピストン２２ａ_-2に伝わる。この図２のブレーキ液圧発生装置は、通常作動時にはマスタシリンダピストンの有効径がＡとなるため大液量を加圧でき、また、倍力機能失陥時にはマスタシリンダピストンの有効径がＢに減少するため、少液量ながらも高液圧を小ストロークで発生させることができる。

第１実施形態のブレーキ液圧発生装置を示す断面図第２実施形態のブレーキ液圧発生装置を示す断面図入力軸のストロークとペダル踏力とブレーキの効きの関係を示す図図１のブレーキ液圧発生装置の倍力機能失陥時の作動状態を示す断面図従来のブレーキ液圧発生装置の一例を示す断面図

符号の説明

２０ブレーキペダル
２１負圧式倍力装置
２２、２２０マスタシリンダ
２２ａマスタシリンダピストン
２２ａ_-1 大径マスタシリンダピストン
２２ａ_-2 小径マスタシリンダピストン
２２ｂ圧力室
２２ｂ_-1 第１圧力室
２２ｂ_-2 第２圧力室
２２ｃ、２２ｃ_-1、２２ｃ_-2 復帰スプリング
２３圧力検出部材
２４リザーバ
２５ブレーキ回路
２６ブレーキ液圧制御装置
２７車輪ブレーキ
２８入力軸
２９ストロークシミュレータ
２９ａ、２９ｂリテーナ
２９ｃ弾性体
２９ｃ_-1 スプリング
２９ｃ_-2 ゴム部材
３０定圧室
３１変圧室
３２固定シェル
３２ａ負圧導入口
３３パワープレート
３３ａ円筒部
３４復帰スプリング
３５バルブピストン
３６スプリング
３７制御弁
３８負圧弁
３８ａ弁座
３９大気弁
３９ａ弁体
３９ｂ弁座
３９ｃ、３９ｄスプリング
４０弁部材
４１逆止弁
４２連通路

Claims

ブレーキ操作によって作動する入力軸と、この入力軸にブレーキ操作量に応じたストロークと反力を与えるストロークシミュレータと、このストロークシミュレータを経由して受けた入力を増幅して出力するパワーピストンと、そのパワーピストンの出力を前記ブレーキ操作手段の操作量に応じて調整する制御弁とを備え、前記入力軸と前記ストロークシミュレータと前記制御弁とを内蔵した入力部と前記パワーピストンとが軸方向相対移動可能になっている倍力装置と、この倍力装置の出力をマスタシリンダピストンに加えてブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダと、このマスタシリンダの出力液圧を検出して検出液圧に応じた反力を前記制御弁に加える圧力検出部材とを有し、前記制御弁が、前記ストロークシミュレータを介して前記入力軸から伝達される入力と前記圧力検出部材からの反力を対抗して受けて前記入力に対して前記反力をバランスさせ、なおかつ、前記制御弁に加えた入力が前記圧力検出部材を介して前記マスタシリンダピストンに直接伝達されるように構成されたブレーキ液圧発生装置。