JP4000430B2

JP4000430B2 - アキュムレータ

Info

Publication number: JP4000430B2
Application number: JP14905498A
Authority: JP
Inventors: 利男高山; 邦洋松永
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2018-05-29
Also published as: JPH11334577A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピストン型のアキュムレータに係り、特に自動車等の車両のブレーキ液圧制御装置に好適に用いられるアキュムレータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両の液圧式制動装置において、運転者のブレーキ操作によって発生するマスタシリンダの液圧に基づいて、各車輪のブレーキ装置を作動させるホィールシリンダに供給する液圧を電気的に制御することにより、倍力制御、アンチロック制御およびトラクション制御等を可能としたブレーキ液圧制御装置（いわゆる、ブレーキ・バイ・ワイヤ装置）が知られている。
【０００３】
この種のブレーキ液圧制御装置の一例について、図４を参照して説明する。図４に示すように、ブレーキ液圧制御装置１は、運転者によるブレーキペダル２の操作によって液圧を発生させるマスタシリンダ３と、マスタシリンダ３から吐出されたブレーキ液を導入して蓄圧することによってペダルストロークを付与するストロークシミュレータとしてのアキュムレータ４と、液圧によって各車輪のブレーキ装置を作動させるホィールシリンダ５と、ホィールシリンダ５に供給する液圧を発生させる液圧ポンプ６、モータ７、アキュムレータ８およびリザーバ９等からなる液圧供給源10と、液圧供給源10とホィールシリンダ５との間のブレーキ液の給排を制御する液圧制御弁11と、マスタシリンダ３の液圧に基づいて液圧制御弁11を制御する電子制御ユニット12とを備えている。
【０００４】
そして、通常は、運転者のブレーキペダル２の操作によってマスタシリンダ３から吐出されたブレーキ液をアキュムレータ４に導入して蓄圧し、ブレーキペダル２に踏力に応じたストロークおよび反力を付与し、このときのマスタシリンダ３の液圧を液圧センサ13によって検知し、この液圧に基づいて、電子制御ユニット12よって液圧制御弁11を制御して、所定の倍力比をもって液圧供給源10からホィールシリンダ５へ液圧を供給して制動力を発生させる。また、速度センサ14からの車輪の回転速度情報に基づいて、車輪のスリップ状態を判定し、これに基づいて液圧制御弁11を制御して適宜車輪への制動力を加減することによって、アンチロック制御およびトラクション制御を行うことができる。
【０００５】
このとき、ホィールシリンダ５の液圧を液圧センサ15によって検知し、制動操作時にこの液圧が上昇しない場合には、フェイルセーフ弁16およびパイロット型開閉弁を図示の位置に切り換えて、マスタシリンダ３が発生する液圧を直接ホィールシリンダ５へ伝達することにより、フェイル時の制動力を確保する。
【０００６】
次に、この種のブレーキ液圧制御装置のストロークシミュレータとして用いられる従来のアキュムレータの一例について、図５を参照して説明する。図５に示すように、アキュムレータ18は、ピストン型のアキュムレータであって、段付シリンダ19の小径ボア20内に、ピストン21が摺動可能に嵌装され、大径ボア22内に、２つのばね受け23，24が挿入されている。ピストン21に隣接する一方のばね受け23は、大径ボア22に沿って移動可能に案内されており、他方のばね受け24は、大径ボア22の端部に固定されている。
【０００７】
ピストン21とばね受け23との間には、小径ばね25（戻しばね）が所定のセット荷重をもって介装されており、２つのばね受け23，24間には、大径ばね26（戻しばね）が所定のセット荷重をもって介装されている。ここで、小径ばね25のばね定数は、大径ばね26のばね定数よりも充分小さく設定されており、ピストン21が小径ボア20内の液圧を受けて後退する際、まず、小径ばね25がばね定数の差から主となって圧縮され、ピストン21がばね受け23に当接した後、大径ばね26だけが圧縮されてピストン21とばね受け23とが一体となって後退するようになっている。
【０００８】
小径ボア20には、ブレーキ液圧制御装置のマスタシリンダに接続される入出ポート27が連通され、また、大径ボア22には、ドレンポート28が連通されている。
【０００９】
この構成により、ブレーキペダルの操作によってマスタシリンダから吐出されたブレーキ液は、入出ポート27から段付シリンダ19の小径ボア20へ導入されて、その液圧に応じてピストン21を後退させる。このとき、入出ポート27の液圧が起動液圧p₁に達すると、まず、ばね定数の小さな小径ばね25が主となって圧縮されることにより（図６の区間Ａ−Ｂ参照）、ブレーキペダルの初期ストローク領域の剛性を小さくし、入力増加割合に対するストローク増加割合を大きくしている。次いで、入力ポート27の液圧が液圧p₂に達すると、ピストン21が間隔D₄だけストロークしてばね受け23に当接して、その後は、ばね定数の大きな大径ばね26が圧縮されることにより（図６の区間Ｂ−Ｃ参照）、ペダルストローク増加割合に対して反力増加割合を多く付与することができる。そして、入力ポート27の液圧が液圧p₃に達すると、ばね受け23が間隔D₅だけストロークしてばね受け24に当接する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、ブレーキ液圧制御装置のストロークシミュレータとして使用されるアキュムレータは、ブレーキペダルの操作感の観点から、ペダルストローク初期においてピストンが移動し始める起動液圧が充分低く、その後、液圧の上昇とともにその反力が増大し、ペダルストローク終期には、充分大きなな反力が得られるような特性が望まれる。
【００１１】
図５に示す従来例のアキュムレータ18では、ピストン21の起動液圧は、ばねのセット荷重、ピストン21の受圧面積および摺動抵抗によって決定される。ここで、液圧によって発生するピストン21の推力は、その受圧面積によって決定され、受圧面積に比例、すなわち、直径の２乗に比例する。これに対して、ピストン21の摺動抵抗は、その周長さに比例、すなわち、直径にほぼ比例する。また、小径ばね25のセット荷重は、摺動抵抗に抗してピストンを原位置に戻すだけの力が必要である。
【００１２】
したがって、ピストン21の直径を大きくすれば、その摺動抵抗に対して推力の増大の割合が大きくなるため、結果的に、ピストン21の起動液圧を低下させることができる。しかしながら、ピストン21の直径を大きくして、その受圧面積を大きくすると、充分なペダル反力および液圧を確保するために、大径ばね26のばね力を非常に大きくする必要があり、大径ばね26が大型化してスペース効率が低下するという問題を生じる。
【００１３】
このため、従来のアキュムレータでは、起動液圧と戻しばねの寸法との妥協点に基づいてピストンの直径を決定していたため、設計の自由度が小さく、充分満足できる特性を得ることが困難であった。
【００１４】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、起動液圧を充分低くすることができ、かつ、充分なペダル反力および液圧を確保することができ、しかも、小型化を達成することができるアキュムレータを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、ブレーキペダルの操作によってマスタシリンダが発生する液圧を蓄圧するアキュムレータにおいて、シリンダと、該シリンダ内に摺動可能に嵌装された大径ピストンおよび小径ピストンと、該大径および小径ピストンをそれぞれ付勢するばね手段と、前記大径ピストンの移動量を規制する規制手段とを備え、前記シリンダ内の液圧の上昇にともない、前記大径ピストンがそのばね手段のばね力に抗して移動し、前記規制手段によってその移動が規制された後、前記小径ピストンがそのばね手段、次いで前記大径ばねのばね手段のばね力に順次抗して移動して蓄圧することを特徴とする。
【００１６】
このように構成したことにより、液圧の上昇にともない、まず、受圧面積の大きな大径ピストンが移動するので、起動液圧を低くすることができ、次いで、受圧面積の小さい小径ピストンが移動するので、液圧の上昇に対する反力の増大の割合を大きくすることができる。
【００１７】
請求項２の発明は、上記請求項１の構成において、前記大径ピストンのばね手段は、前記小径ピストンのばね手段より、ばね力が大きく、前記小径ピストンは、そのばね手段を変位させた後、前記大径ばねのばね手段を変位させることを特徴とする。
【００１８】
このように構成したことにより、小径ピストンがばね力の大きな大径ピストンのばね手段を変位させたとき、液圧の上昇に対する反力の増大の割合が大きくなる。
【００１９】
また、請求項３の発明は、上記請求項１または２の構成において、前記小径ピストンは、前記大径ピストン内に形成されたシリンダに嵌装されていることを特徴とする。
【００２０】
このように構成したことにより、スペース効率が向上する。
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
第１実施形態について図１ないし図３を参照して説明する。図１に示すように、第１実施形態に係るアキュムレータ29は、ピストン型のアキュムレータであって、段付シリンダ30（シリンダ）の小径ボア31内に、略円筒状の大径ピストン32（受圧面積大）が摺動可能に嵌装されており、大径ボア33内に、ばね受け34が移動可能に案内されている。大径ピストン32に形成されたシリンダ部35内には、小径ピストン36（受圧面積小）が摺動可能に嵌装されている。図中、符号37，38は、ピストンシールである。大径ピストン32および小径ピストン36によって小径ボア31内に形成された圧力室39には、マスタシリンダに接続される入出ポート40が連通され、大径ボア33には、ドレンポート41が連通されている。
【００２３】
ばね受け34と大径ボア33の底部のばね受け部42との間には、大径の第１ばね43（ばね手段）が介装されており、ばね受け34は、第１ばね43のばね力によって、その先端部に形成された円筒状の当接部44を大径ピストン32の後端部に当接させて、大径ピストン32を小径ボア31の底部に押しつけている。ばね受け34と小径ピストン36との間には、小径の第２ばね45（ばね手段）が介装されており、小径ピストン36は、その先端部が第２ばね45のばね力によってシリンダ部35の先端側開口部に形成された段部46に押しつけられている。
【００２４】
小径ボア31の大径ボア33側の端部には、大径ピストン32の後端部に当接して、大径ピストン32のストロークを間隔D₁に規制する段部47（規制手段）が形成されている。小径ピストン36の後端部には、小径ピストン36が大径ピストン32に対して、間隔D₂だけストロークしたとき、ばね受け34に当接する当接部48が突出されている。また、大径ボア33の底部には、ばね受け34に当接して、そのストロークを間隔D₃に規制するストッパ部49が形成されている。
【００２５】
第１ばね43および第２ばね45のばね力は、圧力室39内のブレーキ液の圧力が上昇したとき、まず、大径ピストン32および小径ピストン36の合計推力によって、ばね受け34が後退して第１ばね43を圧縮し、大径ピストン32が段部47に当接したとき、小径ピストン36の推力が第２ばね45のセット荷重に達して、小径ピストン36が第２ばね45を圧縮して後退し始め、さらに、小径ピストン36の当接部48がばね受け34に当接すると、小径ピストン36とばね受け34とが一体となって後退して第１ばね43を圧縮するように設定されている。
【００２６】
以上のように構成した第１実施形態の作用について次に説明する。
【００２７】
アキュムレータ29の入出ポート40から圧力室39に導入される液圧と、導入液量（すなわち、ペダルストローク）、第１、第２ばね43，45のばね力および間隔D₁，D₂，D₃との関係を示す図２を参照して説明する。
【００２８】
ブレーキペダルの操作によって、マスタシリンダから吐出されたブレーキ液は、入出ポート40から圧力室39に導入されて、その液圧に応じて大径ピストン32および小径ピストン36を後退させる。大径ピストン32の推力は、ばね受け34の当接部44に直接伝達され、また、小径ピストン36の推力は、第２ばね45を介してばね受け34に伝達され、圧力室39の液圧が起動液圧P₁に達すると、大径および小径ピストン32，36の合計推力が第１ばね43のセット荷重に達して、第１ばね43を圧縮して、大径、小径ピストン32，36およびばね受け34が一体となって後退する（区間ａ−ｂ）。この間、小径ピストン36の受圧面積に作用する液圧によって生じる推力は、第２ばね45のセット荷重に達しないため、小径ピストン36は、大径ピストン32に対して相対移動しない。
【００２９】
圧力室39の液圧が液圧P₂に達すると、大径ピストン32が間隔D₁だけストロークして段部47に当接し、そのストロークが規制されるとともに、小径ピストン36の推力が第２ばね45のセット荷重に達する。その後は、圧力室39の液圧の上昇にともない、小径ピストン36の推力によって第２ばね45が圧縮されて、小径ピストン45のみが後退する（区間ｂ−ｃ）。
【００３０】
圧力室39の液圧が液圧P₃に達すると、小径ピストン45が大径ピストン32に対して、間隔D₂だけストロークしてばね受け34に当接するとともに、小径ピストン36の推力がそのときの第１ばね43のばね力に達する。その後は、液圧室39の液圧の上昇にともない、小径ピストン36の推力によって第１ばね43が圧縮されて、小径ピストン36とばね受け34が一体となって後退する。そして、圧力室39の液圧が液圧P₄に達すると、ばね受け34が間隔D₃だけストロークしてストッパ部49に当接する（区間ｃ−ｄ）。
【００３１】
このようにして、ブレーキペダルのストローク初期に相当する区間ａ−ｂにおいては、大径および小径ピストン32，36の合計受圧面積（受圧面積大）に作用する液圧によって生じる推量により、第１ばね43を圧縮することになるので、大径ピストン32の摺動抵抗の影響を小さくして起動液圧を充分低くすることができ、ペダルストロークの動作を円滑に立ち上げることができる。
【００３２】
その後、区間ｂ−ｃにおいては、小径ピストン36のみ受圧面積（受圧面積小）に作用する液圧によって生じる推力により、第２ばね45を圧縮することになるので、ブレーキペダルのストロークに対する反力を適度に高めて、良好なブレーキ操作感を得ることができる。
【００３３】
さらに、ブレーキペダルのストローク後期に相当する区間ｃ−ｄにおいては、小径ピストン36のみ受圧面積（受圧面積小）に作用する液圧によって生じる推力により、第２ばね45よりもばね力の大きな第１ばね43を圧縮することになるので、ブレーキペダルのストロークに対する反力がさらに高まり、区間ｂ−ｃよりも剛性感（踏み応え）を高めて、理想的なブレーキ操作感を得ることができる。なお、区間ａ−ｂに対して、同じ第１ばね43を圧縮することになるが、ピストンの受圧面積が小さくなっているので、結果的に反力増加割合は大きくなる。これにより、第１ばね43を大きくすることなく、ペダルストローク終期において充分な液圧およびペダル反力を確保することができる。
【００３４】
次に、本発明の第２実施形態について、図３を参照して説明する。
【００３５】
図３に示すように、第２実施形態に係るアキュムレータ50は、両端部に大径ボア51および小径ボア52を有し、こららの間に中径ボア53を有する段付シリンダ54（シリンダ）の大径および小径ボア51，52内に、それぞれ大径および小径ピストン55，56が摺動可能に嵌装され、中径ボア53内に、ばね受け57が移動可能に案内されている。図中、符号58，59はピストンシールである。
【００３６】
大径ピストン55によって大径ボア51内に形成された圧力室60には、入出ポート61が連通され、小径ピストン56によって小径ボア52内に形成された圧力室62には、入出ポート63が連通されており、中径ボア53には、ドレンポート64が連通されている。なお、入出ポート61および63には、共通のマスタシリンダが接続される。
【００３７】
大径ピストン55とばね受け57との間には、大径の第１ばね65（ばね手段）が介装されており、大径ピストン55を大径ボアの底部に押しつけるとともに、ばね受け57を中径ボア53と小径ボア52との間に形成された段部66に押しつけている。また、小径ピストン56とばね受け57との間には、小径の第２ばね64（ばね手段）が介装されており、小径ピストン56を小径ボア52の底部に押しつけている。
【００３８】
大径ピストン55は、大径ボア51と中径ボア53との間に形成された段部68（規制手段）に当接することによって、そのストロークが間隔D₁に規制されている。小径ピストン56は、間隔D₂だけストロークしたとき、ばね受け57の一端部に当接するようになっている。また、ばね受け57は、その一端部が段部66に当接した位置から、間隔D₃だけ移動したとき、段部68に当接した大径ピストン55の後端部に当接するようになっている。
【００３９】
第１ばね65および第２ばね67のばね力は、第１ばね65のばね力のほうが第２ばね67のばね力よりも大きく、圧力室60，62内のブレーキ液の圧力が上昇したとき、まず、大径ピストン55（受圧面積大）の推力によって、第１ばね65が圧縮され、大径ピストン55が段部68に当接したとき、小径ピストン56の推力が第２ばね67のセット荷重に達して、小径ピストン36が第２ばね67を圧縮して後退し始め、さらに、小径ピストン56ががばね受け57に当接すると、小径ピストン56とばね受け57とが一体となって後退して第１ばね65を圧縮するように設定されている。
【００４０】
次に、以上のように構成した第２実施形態の作用について、図２をも参照して説明する。
【００４１】
ブレーキペダルの操作によって、マスタシリンダから吐出されたブレーキ液は、入出ポート61，63から圧力室60，62に導入されて、まず、大径ピストン55を後退させて第１ばね65を圧縮する（図２の区間ａ−ｂ）。マスタシリンダの液圧が上昇して、大径ピストン55が段部68に当接すると、圧力室62の圧力（圧力室60の圧力に等しい）によるピストン56の推力が第２ばね67のセット荷重に達して、小径ピストン56が後退し始める（図２の区間ｂ−ｃ）。そして、小径ピストン56がばね受け57に当接すると、小径ピストン56とばね受け57が一体となって後退して第１ばね65を圧縮する（図２の区間ｃ−ｄ）。
【００４２】
これにより、アキュムレータ50の入出ポート61，63から圧力室60，62に導入される液圧と、導入液量（すなわち、ペダルストローク）、第１、第２ばね65，67のばね力および間隔D₁，D₂，D₃との関係は、上記第１実施形態と同様に図２に示すようになる。その結果、起動液圧を充分低くして、制動力を円滑に立ち上げ、その後、液圧の上昇にともなってブレーキペダルのストロークに対する反力を適度に高めて良好なブレーキ操作感を得ることができ、さらに、ペダルストローク終期において充分な液圧およびペダル反力を確保することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明のアキュムレータは、ピストン型のアキュムレータにおいて、大径ピストンおよび小径ピストンと、該大径および小径ピストンをそれぞれ付勢するばね手段と、前記大径ピストンの移動量を規制する規制手段とを備え、前記シリンダ内の液圧の上昇にともない、前記大径ピストンがそのばね手段のばね力に抗して移動し、前記規制手段によってその移動が規制された後、前記小径ピストンがそのばね手段、次いで前記大径ばねのばね手段のばね力に順次抗して移動するようにしたことにより、液圧の上昇にともない、まず、受圧面積の大きな大径ピストンが移動するので、ピストンの起動液圧を低くすることができ、次いで、受圧面積の小さい小径ピストンが移動するので、液圧の上昇に対する反力の増大の割合を大きくすることができる。その結果、ピストンの摺動抵抗の影響を小さくし、起動液圧を充分低くして制動力を円滑に立ち上げ、その後、液圧の上昇にともなってブレーキペダルのストロークに対する反力を適度に高めて良好なブレーキ操作感を得ることができ、さらに、ペダルストローク終期において充分な液圧およびペダル反力を確保することができる。
【００４４】
請求項２の発明は、上記請求項１の構成において、前記大径ピストンのばね手段は、前記小径ピストンのばね手段より、ばね力が大きく、前記小径ピストンは、そのばね手段を変位させた後、前記大径ばねのばね手段を変位させるようにしたことにより、小径ピストンがばね力の大きな大径ピストンのばね手段を変位させたとき、液圧の上昇に対する反力の増大の割合が大きくなるので、ペダルストローク終期において充分な液圧およびペダル反力を確保することができる。
【００４５】
また、請求項３の発明は、上記請求項１または２の構成において、前記小径ピストンが、前記大径ピストン内に形成されたシリンダに嵌装されているので、スペース効率を向上させて、小型化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るアキュムレータの縦断面図である。
【図２】図１の装置の特性を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るアキュムレータの縦断面図である。
【図４】自動車のブレーキ液圧制御装置の回路図である。
【図５】図４のブレーキ液圧制御装置のストロークアキュムレータとして使用される従来のアキュムレータの縦断面図である。
【図６】図５の装置の特性を示す図である。
【符号の説明】
29 アキュムレータ
30 段付シリンダ（シリンダ）
32 大径ピストン
36 小径ピストン
43 第１ばね（ばね手段）
45 第２ばね（ばね手段）
47 段部（規制手段）
50 アキュムレータ
54 段付シリンダ（シリンダ）
55 大径ピストン
56 小径ピストン
65 第１ばね（ばね手段）
67 第２ばね（ばね手段）
68 段部（規制手段）

Claims

ブレーキペダルの操作によってマスタシリンダが発生する液圧を蓄圧するアキュムレータにおいて、シリンダと、該シリンダ内に摺動可能に嵌装された大径ピストンおよび小径ピストンと、該大径および小径ピストンをそれぞれ付勢するばね手段と、前記大径ピストンの移動量を規制する規制手段とを備え、前記シリンダ内の液圧の上昇にともない、前記大径ピストンがそのばね手段のばね力に抗して移動し、前記規制手段によってその移動が規制された後、前記小径ピストンがそのばね手段、次いで前記大径ばねのばね手段のばね力に順次抗して移動して蓄圧することを特徴とするアキュムレータ。
前記大径ピストンのばね手段は、前記小径ピストンのばね手段より、ばね力が大きく、前記小径ピストンは、そのばね手段を変位させた後、前記大径ばねのばね手段を変位させることを特徴とする請求項１に記載のアキュムレータ。
前記小径ピストンは、前記大径ピストン内に形成されたシリンダに嵌装されていることを特徴とする請求項１または２に記載のアキュムレータ。