JP4538775B2 - ブレーキ作動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスタシリンダと気圧倍力装置とを組合せた車両用ブレーキ作動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マスタシリンダとしては、ディスクブレーキやドラムブレーキ等のブレーキ装置の作動初期の無効液量を補う、いわゆるファーストフィル機能を有するものが知られている。
そして従来、このファーストフィル機能を有するマスタシリンダは、大径シリンダ部および小径シリンダ部を有する段付シリンダと、前記大径シリンダ部および小径シリンダ部にそれぞれ摺動可能に嵌合される大径ピストン部および小径ピストン部を有する段付ピストンと、前記段付シリンダ内を前記大径ピストン部の前方の与圧室と前記小径ピストンの前方の圧力室とに区画すると共に、前記与圧室から前記圧力室側へのブレーキ液の流れのみを許容するシール手段と、非作動時には前記与圧室および前記圧力室をリザーバへ連通させる液補給通路手段と、前記与圧室の液圧が設定圧力以上に上昇した際、該与圧室内のブレーキ液を前記リザーバへ逃がすリリーフ手段とを備える構造となっていた（例えば実開昭５６−７６５５９号公報、実開昭５７−７３２４８号公報等）。
【０００３】
このようなマスタシリンダは、その段付ピストンの大径ピストン部に気圧式倍力装置の出力を受け、その段付ピストンの摺動に応じて与圧室の容積を縮小させてシール手段を通して圧力室への液補給を行い、さらに、与圧室内の液圧が適当に上昇した段階でリリーフ手段を作動させて、与圧室内のブレーキ液をリザーバへ逃がすように作動する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ファーストフィル機能を有するマスタシリンダにおいては、ストレートタイプのマスタシリンダに比べて全体のピストン径が大きくなっているため、図７の左側のグラフに示すように、気圧式倍力装置からの入力が小さい初期段階では圧力室内の発生液圧の上昇勾配がゆるやかとなり、また、ストレートタイプのマスタシリンダに比べて小径ピストン部の径が小さくなっているため、与圧室内の液圧が解放される中高入力時には発生液圧の上昇勾配が急激となる。なお、図７中、Ａ点はリリーフ手段の作動による与圧室内の液圧解放の開始点を、Ａ´点は該液圧の完全解放点をそれぞれ表している。
一方、汎用の気圧式倍力装置の入出力特性は、同じく図７の中央のグラフに示すように、一旦ジャンプイン出力Ｂを発生した後、ブレーキペダルからの入力に応じて出力が直線的に増大して全負荷作用点Ｃに達するようになっている。
したがって、上記ファーストフィル機能を有するマスタシリンダに汎用の気圧式倍力装置を組合せた場合は、同じく図７の右側のグラフに示すように、ブレーキペダルからの入力に対するマスタシリンダ側の発生液圧が不足する領域Ｄと、該発生液圧が立ち気味となる領域Ｅとが生じることになる。すなわち、作動初期には重く感じる一方で、作動後半には軽く感じるというペダルフィーリングとなり、これに伴ってブレーキフィーリングも、作動初期にはブレーキの効きが不足し、後半にはブレーキが効きすぎる感じとなる。
【０００５】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、ファーストフィル機能を有するマスタシリンダの圧力室内の発生液圧をブレーキペダルからの入力に対してなめらかに上昇させるようにし、もってペダルフィーリング性並びにブレーキフィーリング性の向上に寄与する車両用ブレーキ作動装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、マスタシリンダと気圧式倍力装置との組合せからなるブレーキ作動装置であって、
前記マスタシリンダは、大径シリンダ部および小径シリンダ部を有する段付シリンダと、前記大径シリンダ部および小径シリンダ部にそれぞれ摺動可能に嵌合される大径ピストン部および小径ピストン部を有する段付ピストンと、前記段付シリンダ内を前記大径ピストン部の前方の与圧室と前記小径ピストン部の前方の圧力室とに区画すると共に、前記与圧室から前記圧力室側へのブレーキ液の流れのみを許容するシール手段と、非作動時には前記与圧室および前記圧力室をリザーバへ連通させる液補給通路手段と、前記段付ピストンの移動に応じて、前記圧力室の液圧と前記与圧室の液圧との力のバランスによって該与圧室内のブレーキ液を徐々に前記リザーバへ逃がして前記与圧室の液圧を徐々に下げ、前記圧力室の液圧が設定圧力以上に上昇した際に前記与圧室の液圧を完全に前記リザーバに解放するリリーフ手段とを備えており、
前記気圧式倍力装置は、倍力作用の開始に際して入力に無関係に出力が増大するジャンプイン後から全負荷作用する前に低入力側で比較的高い倍力比が、高入力側で前記高い倍力比よりも比較的低い倍力比が得られるように、少なくとも２段階に倍力比を変更可能であり、前記圧力室内の発生液圧の上昇勾配がゆるやかとなる初期段階では、前記低入力側の比較的高い倍力比となり、前記リリーフ手段が作動して前記与圧室の液圧が解放される中期以降では、前記高入力側の比較的低い倍力比となるように前記倍力比が設定されていることを特徴とする。
このように構成した車両用ブレーキ作動装置においては、気圧式倍力装置が、作動初期にはマスタシリンダの発生液圧の上昇勾配を大きくするように、作動後半には前記発生液圧の上昇勾配を小さくするように作用し、結果としてブレーキペダルからの入力に対してマスタシリンダの発生液圧がなめらかに上昇し、ペダルフィーリング性並びにブレーキフィーリング性が改善される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
図１乃至図６は、本発明に係るブレーキ作動装置の一つの実施形態を示したものである。本ブレーキ作動装置は、ファーストフィル機能を有するマスタシリンダ１と倍力比を２段階に変更できる機能を有する、いわゆる２レシオタイプの気圧式倍力装置７０とを組合せたもので、図１および図２にはマスタシリンダ１の構造が、図４および図５には気圧式倍力装置７０の構造がそれぞれ示されている。
マスタシリンダ１は、ここではタンデム型マスタシリンダ本体２と、マスタシリンダ本体２にブレーキ液を給排するリザーバ３と、マスタシリンダ本体２のファーストフィル機能を制御するリリーフ装置（リリーフ手段）４とから概略構成されている。
【０００８】
マスタシリンダ本体２は、有底筒状の段付穴５を有するシリンダ本体６と、このシリンダ本体６の段付穴５にガイド手段７を介して摺動可能に配設された２つのピストン８、９とを備えている。
上記ガイド手段７は、段付穴５の内底側から開口側へ順に配置された奥側リングガイド１０、第１スリーブ１１、第２スリーブ１２および口元リングガイド１３からなっており、これらは、シリンダ本体６にリングねじ１４を用いて段付穴５の開口を塞ぐように固定した口元キャップ１５により相互に突合せた状態で段付穴５内に抜け不能に保持されている。前記第２スリーブ１２は、その先端部に設けた小径ガイド部１６を第１スリーブ１１内に嵌入させており、段付穴５の開口端側のピストン（第１ピストン）８は、この第２スリーブ１２の小径ガイド部１６と前記口元リングガイド１３とにより摺動案内されるようになっている。また、段付穴５の底部側のピストン（第２ピストン）９は、奥側リングガイド１０のみより摺動案内されるようになっている。
【０００９】
上記口元リングガイド１３の内径は第２スリーブ１２の小径ガイド部１６の内径よりも大径となっており、これにより口元リングガイド１３は大径シリンダ部として、小径ガイド部１６は小径シリンダ部としてそれぞれ用いられている。すなわち、口元リングガイド１３と小径ガイド部１６とは段付シリンダを構成している。一方、第１ピストン８は、前記口元リングガイド（大径シリンダ部）１３に摺動案内される部分を大径ピストン部１７、前記小径ガイド部（小径シリンダ部）１６に摺動案内される部分を小径ピストン部１８とする段付ピストンとして構成されており、これにより小径ピストン部１８と第２スリーブ１２との間すなわち大径ピストン部１７の前方には、後に詳述する環状の与圧室１９が画成されている。なお、第１ピストン８は、その後端部が前記口元キャップ１５を挿通してシリンダ本体６外まで延ばされており、この後端部は、後に詳述する気圧式倍力装置７０内に挿入されるようになっている。
【００１０】
また、第１ピストン８と第２ピストン９との間、第２ピストン９とシリンダ本体６の内底部との間はそれぞれ圧力室２０、２１として構成されており、一方の圧力室（第１圧力室）２０は、小径シリンダ部１６の前端側に配置され小径ピストン部１８に摺接するカップシール（シール手段）２２により与圧室１９に対して液密に区画され、他方の圧力室（第２圧力室）２１は前記奥側リングガイド１０の両端側に配置され第２ピストン９に摺接する一対のカップシール２３、２４により第１圧力室２０に対して液密に区画されている。さらに、与圧室１９は、大径シリンダ部１３の両端側に配置され大径ピストン部１７に摺接する一対のカップシール２５、２６により外部に対して液密に区画されている。
【００１１】
上記第１ピストン８は、シリンダ本体６の段付穴５への挿入側となる前端部がカップ形状となっており、上記第１圧力室２０内には、この第１ピストン８のカップ底と第２ピストン９の後端とに両端を係合させる第１戻しばね２７が、伸縮可能に作動連結された一対のばね受け２８、２９を用いて配設されている。一方、第２ピストン９はその全体がカップ形状となっており、第２圧力室２１には、この第２ピストン９のカップ底と段付穴５の底面とに両端を係合させる第２戻しばね３０が配設されている。第１戻しばね２７のばね力は第２戻しばね３０のばね力よりも大きく設定されており、したがって、第１ピストン８が段付穴５の底面側へ前進すると、その動きが第１戻しばね２７を介して第２ピストン９に伝達され、第２ピストン９も第２戻しばね３０を縮ませて前進するようになる。
【００１２】
ここで、第１スリーブ１１と段付穴５の内面との間には、第１圧力室２０とポート３１を介して連通する環状室３２が形成されており、この環状室３２には、一系統のホイールシリンダ（図示略）に配管接続される第１配管口３３が開口している。また、第２圧力室２１には他系統のホイールシリンダに配管接続される第２配管口３４が開口しており、前記第１、第２ピストン８、９の前進に応じて、各圧力室２０、２１内に封じ込められているブレーキ液が、対応する系統のホイールシリンダへ圧送されるようになる。
【００１３】
また、第２スリーブ１２と段付穴５の内面との間には、シリンダ本体６に設けた通路（液補給通路）３５を介して前記リザーバ３内に連通する環状の液補給室３６が形成され、さらに大径シリンダ部（口元リングガイド）１３には、その内周面に一端側が開口すると共に他端側が前記液補給室３６に連通するポート３７が形成されている。また、第１ピストン８の大径ピストン部１７には、その外周面に一端側が開口すると共に他端側が前記与圧室１９に臨む段部３８に開口するリリーフポート３９が形成されている。また、小径シリンダ部（小径ガイド部）１６には、その内周面に一端側が開口すると共に他端側が前記与圧室１９に連通するポート４０が形成されており、さらに、第１ピストン８の小径ピストン部１８には、そのカップ形状部を半径方向に貫通するリリーフポート４１が形成されている。
【００１４】
マスタシリンダ１の非作動状態において、第１ピストン８は、与圧室１９に連通する２つのリリーフポート３９、４１を大径シリンダ部１３内のポート３７および小径シリンダ部１６内のポート４０にそれぞれ連通させる状態に位置決めされ、これにより与庄室１９にはリザーバ３から通路３５、液補給室３６、ポート３７、リリーフポート３９を経てブレーキ液が、第１圧力室２０には与圧室１９からポート４０、リリーフポート４１を経てブレーキ液が補給されるようになる。そして、この状態から第１ピストン８が第２ピストン９側へ摺動すると、そのリリーフポート３９、４１が大径および小径シリンダ部１３、１６の前端側のカップシール２５、２２により閉塞され、これにより与圧室１９とリザーバ３との連通および与圧室１９と第１圧力室２０との連通が遮断されるようになる。第１ピストン８がさらに前進すると、与圧室１９の容積が次第に縮小して、与圧室１９内の液圧が高まる。しかして、小径シリンダ部１６側のカップシール２２は与圧室１９から第１圧力室２０側へのブレーキ液の流通を許容するように配置されており、この結果、与圧室１９内の液圧の高まりに応じて、与圧室１９側から第１圧力室２０へ該カップシール２０を通じて液補給が行われるようになる。
【００１５】
一方、奥側リングガイド１０には、その内周面に一端側が開口すると共にその他端側がシリンダ本体６に設けた通路（液補給通路）４２を介して前記リザーバ３内に連通するポート４３が形成されている。また、第２ピストン９には、そのカップ形状部を半径方向に貫通するリリーフポート４４が形成されている。マスタシリンダ１の非作動状態において、第２ピストン９は、そのリリーフポート４４を奥側リングガイド１０のポート４３に連通させる状態に位置決めされ、これにより第２圧力室２１にはリザーバ３内のブレーキ液が通路４２、ポート４３およびリリーフポート４４を介して補給されるようになる。そして、この状態から第２ピストン９がピストン本体３の内底側へ摺動すると、そのリリーフポート４４が前端側のカップシール２３により閉塞され、これにより第２圧力室２１とリザーバ３との連通が遮断される。
【００１６】
本実施の形態において、シリンダ本体６にはまた、前記第１スリーブ１１の周りの環状室３２および前記第１スリーブ１１に形成した前記ポート３１を介して第１圧力室２０に通じる第１連通ポート４５と、第１スリーブ１１と第２スリーブ１２との間に形成した半径方向流路１２Ｓおよび前記小径シリンダ部１６に形成したポート４０を介して与圧室１９に連通する第２連通ポート４６と、前記第２スリーブ１２の周りの液補給室３６を介してリザーバ３に連通する第３連通ポート４７とが形成されており、これら連通ポート４５、４６、４７には、前記リリーフ装置４に連通する外部配管４８、４９、５０が連結されている。
【００１７】
上記リリーフ装置４は、図２によく示されるように、有底円筒状のシリンダ本体５１と、このシリンダ本体５１内に摺動可能に嵌合されるバランスピストン５２と、このバランスピストン５２をシリンダ本体５１の底部５１a方向に押圧するスプリング５３と、シリンダ本体５１の開口側を閉塞させると共にバランスピストン５２との間にスプリング５４を保持する蓋部材５５と、シリンダ本体５１に蓋部材５５を固定するCリング５６とを備えている。
【００１８】
バランスピストン５２は、直径がわずかに異なる２つのピストン部５７、５８を備えると共に、これら２つのピストン部５７と５８とを連接する中径軸部５９と、一方のピストン部５７に連接され前記スプリング５４の装着に用いられる小径軸部６０と、他方のピストン部５８に連接され先端にシール弁６２を埋設してなる大径軸部６１とを備えている。２つのピストン部５８、５９はシール部材（Ｏリング）６３、６４を介してシリンダ本体５１に嵌合されており、これによりシリンダ本体５１内には、２つのピストン部５７と５８との間に中径軸部５９を囲む環状の第１液室６５が、その底部５１a側に大径軸部６１を囲む第２液室６６がそれぞれ区画形成されている。
また、シリンダ本体５１の周壁には、第１液室６４に開口すると共に前記第１圧力室２０に通じる外部配管４８が接続されるポート６７と、第２液室６５に開口すると共に前記リザーバ３に通じる外部配管５０が接続されるポート６８とが形成され、さらに、シリンダ本体５１の底部５１aには、前記第２液室６５内のシール弁６２に対向すると共に前記与圧室１９に通じる外部配管４９が接続されるポート６９が形成されている。
【００１９】
上記リリーフ装置４において、そのバランスピストン５２は、第１液室６５に導入される第１圧力室２０の液圧と、ポート６９に導入される与圧室１９の液圧とスプリング５３の付勢力との相関でバランスする。
すなわち、図２に示すように、一方のピストン部５７に装着されたＯリング６３によるシール断面積をAl、他方のピストン部５８に装着されたＯリング６４によるシール断面積をA2（ただし、A2＜Al）、シール弁６２によるシール断面積をA3とし、かつ第１圧力室２０の液圧をPa、与圧室１９の液圧をPb、スプリング５３のセット荷重をFとすると、これらのバランス式は下記のようになる。
P a ×（Al−A2）＋Pb ×A3＝F
【００２０】
本実施の形態において、マスタシリンダ本体２内の与圧室１９の液圧Ｐｂが所定値Ｐｓよりも小さい間は、上記バランス式がＰａ×（Ａｌ−Ａ２）＋Ｐｂ×Ａ３＜Ｆの関係が成立するようにスプリング５３のセット荷重Ｆが設定されており、この条件ではリリーフ装置４内のバランスピストン５２がシリンダ本体５１の底部５１ａ側へ寄り、シール弁６２がポート６９を閉じて与圧室１９は密閉状態となっている。この密閉状態のもと、いまマスタシリンダ本体２内の第１ピストン８の前進に応じてカップシール２２が開き、第１圧力室２０に対する液補給が終了すると、与圧室１９の液圧Ｐｂと第１圧力室２０の液圧Ｐａとは同圧となり、図３に示すように第１圧力室２０の液圧Ｐａと与圧室１９の液圧Ｐｂとは同圧で上昇する。そして、与圧室１９の液圧ＰｂがＰｓ（与圧解放液圧）を超えると、前記バランス式がＰａ×（Ａｌ−Ａ２）＋Ｐｂ×Ａ３＞Ｆの関係となり、これによりリリーフ装置４内のバランスピストン５２がスプリング５３の付勢力に抗して微小に移動し、シール弁６２がポート６９を微小に開く。すると、与圧室１９内のブレーキ液がリリーフ装置４内の第２液室６６およびそのポート６８から外部配管５０を通じてマスタシリンダ本体２内の液補給室３６へ送られ、さらにシリンダ本体６内の流路３５を経てリザーバ３へ戻される。しかして、この与圧室１９内の液圧解放により、Ｐａ×（Ａｌ−Ａ２）＋Ｐｂ×Ａ３＝Ｆの式に従ってバランスピストン５２がバランスし、これによりシール弁６２はその微小な開弁状態を維持する。この結果、図３に示すように第１圧力室２０の液圧Ｐａの上昇に応じて徐々に与圧室１９の液圧Ｐｂが下がり、その後、与圧室１９の液圧が完全に解放されて大気圧になることで、さらにシール弁６２の開弁状態が維持される。
【００２１】
上記のように構成したマスタシリンダ１においては、後に詳述する気圧式倍力装置７０からの出力がマスタシリンダ本体２の第１ピストン８に伝達されることにより、第１ピストン８と第２ピストン９とが第２戻しばね３０を縮ませて一体的に前進する。これら両ピストン８、９の前進により、先ず、それぞれのリリーフポート３９、４１、４４が対応するシールカップ２５、２２、２３の前方へ移動し、与圧室１９および第１、第２圧力室２０、２１とリザーバ３とを連通する液補給通路が遮断され、これにより与圧室１９および第１、第２圧力室２０、２１内の液圧が高まる。このとき、与圧室１９内の液圧上昇により、該与圧室１９内のブレーキ液がカップシール２２を押し開いて第１圧力室２０に流入し、作動初期の無効液量分が補われる。すなわち、ファーストフィル効果により無駄なペダルストロークが抑制される。そして、第１、第２圧力室２０、２１内の液圧が高まることで、各圧力室２０、２１内のブレーキ液が、第１、第２配管口３３、３４から各系のホイールシリンダへ供給され、所定の制動が行われる。
【００２２】
その後、第１ピストン８の前進によりさらに与圧室１９内の液圧が高まって、与圧室１９の液圧Pbが与圧解放液圧Psを超えると（図３）、前記リリーフ装置４内のバランスピストン５２がスプリング５３の付勢力に抗して微小に移動し、シール弁６２がポート６９を微小に開き、これにより与圧室１９内のブレーキ液が、リリーフ装置４内の第２液室６６を経由しかつ外部配管５０を通ってマスタシリンダ本体２内の液補給室３６へ送られ、さらにシリンダ本体６内の通路３５を経てリザーバ３へ戻される。このとき、バランスピストン５２がバランスして、シール弁６２の微小な開弁状態が維持されるので、与圧室１９の液圧Pbが徐々に下がり、この結果、ペダル反力が一気に下がることがなくなって、ペダル踏力が伴わずにペダルストロークが伸びることが未然に防止され、軽く踏み抜けたような感じで車速のみが減少するといったペダルフィーリング上の違和感がなくなる。
【００２３】
そして、ブレーキペダルに対する踏力が解放されると、第２圧力室２１内の第２戻しばね３０の伸長により両ピストン８、９が一体的に後退し、原位置に復帰する。このとき、与圧室１９内の液量は上記第１圧力室２０への液補給およびリザーバ３への液戻しにより不足しているので、リザーバ３内のブレーキ液が、対応する通路３５、液補給室３６、ポート３７およびリリーフポート３９を経て与圧室１９に補給される。また、第１、第２圧力室２０、２１への戻り液が不足する場合にも、リザーバ３内のブレーキ液が、対応するポート３７、４０およびリリーフポート４１、４３を経て両圧力室２０、２１に補給される。
【００２４】
一方、上記マスタシリンダ１に組合わされる２レシオタイプの気圧式倍力装置７０は、図４および図５に示されるように、フロントシェル７１とリヤシェル７２とからなるシェル本体７３を備えている。シェル本体７３内は、ダイアフラム７４を備えたパワーピストン７５により定圧室（負圧室）７６と作動圧室７７とに区画されており、パワーピストン７５には、シェル本体７３の軸心上に配置したバルブボデー７８が嵌合支持されている。バルブボデー７８は、リヤシェル７２を気密的にかつ摺動自在に挿通して、その後端側の小径の中空軸部７８ａをリヤシェル７２の後方へ延ばしている。バルブボデー７８には、負圧室７６をバルブボデー７８の中空軸部７８ａ内に連通する負圧通路７９が設けられるほか、該中空軸部７８ａ内を作動圧室７７に連通する空気通路（大気通路）８０が設けられている。負圧室７６には、例えばフロントシェル７１に設けた排気口７１ａを通じてエンジン負圧が導入されるようになっており、また、バルブボデー７８の中空軸部７８ａにはサイレンサ８１およびフィルタ８２を通じて大気が導入されるようになっている。
【００２５】
バルブボデー７８内には、作動圧室７７に対して前記負圧通路７９と大気通路８０とを選択的に開く弁機構８３が内装されている。弁機構８３は、図５によく示されるように、バルブボデー７８の前端部に設けた段付の軸穴８４の小径穴部８４ａに摺動可能に嵌挿されると共に、ブレーキペダル（図示略）と連動する入力軸８５に作動連結されたプランジャ８６と、バルブボデー７８の中空軸部７８ａの内面に後述のばね受け８７を用いて基端部が固定された弾性変形可能な弁体８８と、この弁体８８を、常時はバルブボデー７８の内周に形成された環状の負圧用弁座部８９およびプランジャ８６の後端に形成された環状の大気用弁座部９０に着座する方向へ付勢する弁ばね９１とを備えている。前記ばね受け８７には、前記入力軸８５に一端が係止された戻しばね９２の他端が係止されており、入力軸８５すなわちプランジャ８６は、常時はこの戻しばね９２によりブレーキペダル側への戻し方向へ付勢されている。なお、前記大気通路８０には、プランジャ８６の戻り位置を規制するストップキー９３が挿入されている。
【００２６】
一方、バルブボデー７８の前端部の軸穴８４の大径穴部８４ｂ内には、ゴム等の弾性材料からなるリアクションディスク９４と出力軸９５の基端大径部９５ａとが配置され、また、負圧室７６内には、バルブボデー７８を原位置に戻すための戻しばね９６が配設されている。戻しばね９６は、その一端がフロントシェル７１に、その他端がばね受け９７を介してバルブボデー７８の前端にそれぞれ係止されており、前記ばね受け９７は前記リアクションディスク９４および出力軸９５の基端大径部９５ａの抜止めとしても用いられている。
【００２７】
しかして、上記プランジャ８７の前端には、その直径より十分小さな直径を有する円形ボス部９８が突設されている。プランジャ８７は、その円形ボス部９８の端面をリアクションディスク９４に対する第１当接面９９Ａとして、該円形ボス部９８の周りの環状部分をリアクションディスク９４に対する第２当接面９９Ｂとしてそれぞれ供するようになっており、気圧式倍力装置７０の非作動状態においては、その第１当接面９９Ａとリアクションディスク９４との間にはわずかの間隙δが形成される。本実施の形態において、プランジャ８６の直径は、倍力比一定の汎用の気圧式倍力装置におけるプランジャの直径よりも大きく設定されると共に、プランジャ８６の円形ボス部９８の直径すなわち第１当接面９９Ａの面積は、倍力比一定の汎用の気圧式倍力装置におけるプランジャの直径よりも十分小さく設定されている。
【００２８】
上記した気圧式倍力装置７０は、そのリヤシェル４２の後面に植立した複数のスタッドボルト１００を用いて車体に取付けられ、この取付状態で、その入力軸８５に図示を略すブレーキペダルが連結される。一方、この気圧式倍力装置７０には、そのフロントシェル７１の前面に植立した取付ボルト１０１を用いて前記マスタシリンダ１が結合される。この気圧式倍力装置７０に対するマスタシリンダ１の結合は、図４に示すようにフロントシェル７１の中央に形成した凹部１０２にマスタシリンダ本体１の口元キャップ２６の一部を嵌入させると共に、この口元キャップ２６から延出する第１ピストン８を該凹部１０２の底を挿通して負圧室７６に挿入させるようにして行われる。そして、この結合状態で、前記第１ピストン８の後端部に設けられた穴８ａ（図１）内に気圧式倍力装置７０の出力軸９５が挿入され、その先端が該第１ピストン８の穴７９の底面に突き当てられる。
【００２９】
上記した車体への取付状態でブレーキペダルを踏込むと、入力軸８５が前進してプランジャ８６が前進し、大気用弁座９０が開いて、サイレンサ８１およびフィルタ８２を通じてバルブボデー７８内に大気が流入し、この大気は大気通路８０を通って作動圧室７７に導入される。この結果、負圧が導入されている負圧室７６と作動圧室７７との間に差圧が発生し、パワーピストン７５が推進して所定の倍力比の出力がバルブボデー７８を介して出力軸９５に伝達され、倍力作用が開始される。そして、この倍力した出力は前記マスタシリンダ本体２の第１ピストン８に伝達され、前記したようにマスタシリンダ本体２内の第１、第２圧力室２０、２１内の液圧が上昇して所定の制動が行われる。
【００３０】
ここで、上記倍力作用の開始に際しては、プランジャ８６の前端の第１当接面９９Ａがリアクションディスク９４に当接するまで、すなわち両者の間隙δが解消されるまでは、入力に無関係に出力が増大する、いわゆるジャンプインが生じ、図６の中央のグラフに示すようにジャンプイン出力Ｂが発生して大きな初期制動力が得られるようになる。
【００３１】
上記ジャンプイン後は、出力反力が、マスタシリンダ本体２の第１ピストン８から気圧式倍力装置７０の出力軸９５を経てリアクションディスク９４に伝達され、さらにプランジャ８６を経て入力軸８５に伝達され、これにより入力の増大に応じて出力が上昇する倍力作用が行われる。この場合、制動初期には出力反力が小さいのでリアクションディスク９４の変形が抑えられ、第１当接面９９Ａのみを介してプランジャ８６に出力反力が伝達される。しかし、制動中期には出力反力も大きくなるのでリアクションディスク９４がプランジャ８６側へ膨出変形してその第２当接面９９Ｂにも当接し、これにより第１および第２当接面９９Ａ、９９Ｂの全面を介してプランジャ８６に出力反力が伝達される。気圧式倍力装置７０の倍力比は、リアクションディスク９４の面積とこのリアクションディスク９４に対するプランジャ８６の接触面積との比で決まり、したがって、図６の中央のグラフに示すように入力の小さい制動初期には比較的高い倍力比が、入力が大きくなる制動の中期乃至末期には比較低い倍力比が得られるようになる。図６中、屈曲点Ｑは前記した倍力比が高から低へ切換わる変更点を表している。なお、図６中、Ｃ点は全負荷作用点を表している。
【００３２】
一方、上記マスタシリンダ１における入力と発生液圧との関係は、図６の左側のグラフに示すように、入力の小さい初期段階ではリリーフ装置４が作動しないため、与圧室１９内の液圧と第１圧力室２０の液圧が同圧となって上昇し（図３）、これにより大径ピストン部１７を含む段付ピストン８の全体にかかる反力も大きくなって、第１圧力室２０内の発生液圧の上昇勾配がゆるやかとなる。そして、この液圧上昇のゆるやかな状態は、与圧室１９内の液圧Pbが与圧解放液圧Ps（図３）に達するＡ点まで継続する。その後、与圧室１９内の液圧Pbが与圧解放液圧Psを超えると、リリーフ装置４内のバランスピストン５２がわずか移動して、与圧室１９内の液圧が徐々に解放され、これに応じて第１圧力室２０内の発生液圧の上昇勾配は急激となり、液圧完全解放点Ａ´に達した後は、段付ピストン８の小径ピストン部１８のみが液圧上昇に関与し、比較的急激な液圧の上昇勾配が維持される。なお、この入力と発生液圧との関係は、従来のマスタシリンダにおけるそれ（図７）と実質変わりはない。
【００３３】
ところで、本ブレーキ作動装置における気圧式倍力装置７０は、前記したように低入力側で比較的高い倍力比が、高入力側で比較的低い倍力比が得られるように２段階に倍力比を変更可能な２レシオタイプとして構成され、しかもプランジャ８６の第１当接面９９Ａの面積を、倍力比一定の汎用の気圧式倍力装置におけるプランジャの直径よりも十分小さくして、低入力側の倍力比を高めに設定している。このことから、上記マスタシリンダ本体２内の第１圧力室２０内の発生液圧の上昇勾配がゆるやかとなる初期段階では、同じく図６の右側のグラフに示すように、従来、ブレーキペダルからの入力に対するマスタシリンダ１側の発生液圧が不足する領域Ｄにおける液圧の上昇勾配が大きくなり、この結果、作動初期におけるブレーキペダルの重さが軽減され、ブレーキの効き不足感も解消される。一方、プランジャ８６の直径を、倍力比一定の汎用の気圧式倍力装置におけるプランジャの直径よりも大きくして、高入力側の倍力比を低めに設定していることから、マスタシリンダ１のリリーフ装置４が作動して与圧室１９の液圧が解放される中期以降では、同じく図６の右側のグラフに示すように、従来、マスタシリンダ１側の発生液圧が立ち気味となる領域Ｅにおける液圧の上昇勾配がゆるやかとなる。この結果、作動後半におけるブレーキペダルの軽さがなくなり、ブレーキの効きすぎ感も解消される。すなわち、ブレーキペダルからの入力に対するマスタシリンダ側の発生液圧の上昇が全体としてなめらかとなり、結果としてペダルフィーリング性並びにブレーキフィーリング性が著しく改善される。
なお、上記したマスタシリンダ１および気圧式倍力装置７０の入出力特性は、マスタシリンダ１内のリリーフ装置４の作動タイミングの変更、気圧式倍力装置７０の倍力比やジャンプインの変更等により任意に変更可能であるので、車両に応じてペダルフィーリング性またはブレーキフィーリング性をチューニングできる。
【００３４】
ここで、ブレーキペダルに対する踏力が解放されると、気圧式倍力装置７０内の入力軸８５が戻しばね９２の復元力によって後退すると共に、プランジャ８６も後退し、大気用弁座９０が閉じる一方で、負圧用弁座８９が開き、作動圧室に負圧通路７９および大気通路８０を経て負圧が導入され、上記した差圧が解消される。その後、負圧室７６内の戻しばね９６のばね力によりバルブボデー７８が後退し、パワーピストン７５が原位置に復帰し、これに応じてマスタシリンダ本体２内の両ピストン８、９も一体的に後退して原位置に復帰する。
【００３５】
なお、上記実施の形態においては、リリーフ装置４をマスタシリンダ本体２に対して別体に設けた場合を示したが、このリリーフ装置４は、マスタシリンダ本体２に内蔵させた構成としてもよいものである。また、このリリーフ手段の構造は任意であり、前記バランスピストン５２を備えた構成に代えて、汎用のリリーフ弁構造とすることができる。
また、上記実施の形態においては、気圧式倍力装置７０として倍力比を２段階に変更可能な２レシオタイプの構成としたが、この気圧式倍力装置の倍力比の変更数は任意であり、３レシオタイプまたはそれ以上のタイプとしてもよい。さらに、上記実施の形態においては、気圧式倍力装置７０を負圧室７６と作動圧室７７とを各１つ備えたシングル型として構成したが、これに代えて、負圧室と作動圧室とを各２つ備えたタンデム型として構成してもよいことはもちろんである。
【００３６】
【発明の効果】
上記したように、本発明に係るブレーキ作動装置によれば、ファーストフィル機能を有するマスタシリンダに倍力比を変更可能な気圧式倍力装置を組合せることで、マスタシリンダの圧力室内の発生液圧をブレーキペダルからの入力に対してなめらかに上昇させることができるようになり、ペダルフィーリング性並びにブレーキフィーリング性が著しく向上するようになる。
また、わずかの設計変更で、ペダルフィーリング性またはブレーキフィーリング性を変更できるので、車両に応じたチューニングも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施の形態としてのブレーキ作動装置を構成するマスタシリンダの全体的構造を示す断面図である。
【図２】本マスタシリンダで用いられたリリーフ装置の構造を示す断面図である。
【図３】リリーフ装置の作動前後における与圧室内液圧の変化を示すグラフである。
【図４】本発明の一つの実施の形態としてのブレーキ作動装置を構成する気圧式倍力装置の全体的構造を示す断面図である。
【図５】本気圧式倍力装置の要部構造を示す断面図である。
【図６】本ブレーキ作動装置を構成するマスタシリンダおよび気圧式倍力装置の入出力特性と本ブレーキ作動装置全体の入出力特性を示すグラフである。
【図７】従来のブレーキ作動装置を構成するマスタシリンダおよび気圧式倍力装置の入出力特性と該ブレーキ作動装置全体の入出力特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１ マスタシリンダ
３ リザーバ
４ リリーフ装置（リリーフ手段）
６ シリンダ本体
８ 第１ピストン（段付ピストン）
１０ リングガイド（小径シリンダ部）
１３ 口元リングガイド（大径ピストン部）
１９ 与圧室
２０ 第１圧力室
２２ シールカップ（シール手段）
３６ 液補給室（液補給通路手段）
５２ リリーフ装置内のバランスピストン
７０ 気圧式倍力装置
７３ シェル本体
７５ パワーピストン
７８ バルブボデー
８３ 弁機構
８５ 入力軸
８６ プランジャ
９４ リアクションディスク
９５ 出力軸
９９Ａ プランジャ前端の第１当接面
９９Ｂ プランジャ前端の第２当接面

Claims (1)

1. マスタシリンダと気圧式倍力装置との組合せからなるブレーキ作動装置であって、
   前記マスタシリンダは、大径シリンダ部および小径シリンダ部を有する段付シリンダと、前記大径シリンダ部および小径シリンダ部にそれぞれ摺動可能に嵌合される大径ピストン部および小径ピストン部を有する段付ピストンと、前記段付シリンダ内を前記大径ピストン部の前方の与圧室と前記小径ピストン部の前方の圧力室とに区画すると共に、前記与圧室から前記圧力室側へのブレーキ液の流れのみを許容するシール手段と、非作動時には前記与圧室および前記圧力室をリザーバへ連通させる液補給通路手段と、前記段付ピストンの移動に応じて、前記圧力室の液圧と前記与圧室の液圧との力のバランスによって該与圧室内のブレーキ液を徐々に前記リザーバへ逃がして前記与圧室の液圧を徐々に下げ、前記圧力室の液圧が設定圧力以上に上昇した際に前記与圧室の液圧を完全に前記リザーバに解放するリリーフ手段とを備えており、
   前記気圧式倍力装置は、倍力作用の開始に際して入力に無関係に出力が増大するジャンプイン後から全負荷作用する前に低入力側で比較的高い倍力比が、高入力側で前記高い倍力比よりも比較的低い倍力比が得られるように、少なくとも２段階に倍力比を変更可能であり、前記圧力室内の発生液圧の上昇勾配がゆるやかとなる初期段階では、前記低入力側の比較的高い倍力比となり、前記リリーフ手段が作動して前記与圧室の液圧が解放される中期以降では、前記高入力側の比較的低い倍力比となるように前記倍力比が設定されていることを特徴とするブレーキ作動装置。

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