JP2002154422A - 液圧ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ピストン等の各部材の製作が容易で低コスト
な液圧ブレーキ装置を提供する。 【解決手段】 シリンダ３０１内を移動する大径ピスト
ン３１１と、大径ピストン３１１の内周と係合すると共
に大径ピストン３１１に対して相対移動可能な小径ピス
トン３１５と、小径ピストン３１５に対して相対移動可
能なフローティングピストン３２１と、第１圧力室３２
７と、第２圧力室３２９と、第３圧力室３３３と、小径
ピストン３１５内に設置され、第１圧力室３２７とリザ
ーバタンクとの連通を断続する第１バルブ３４３と、小
径ピストン３１５内に設置され、第１圧力室３２７と第
２圧力室３２９間の連通を断続する第２バルブ３５７
と、第１バルブ３４３の開弁時に第２バルブ３５７を開
弁させるリテーナ３４７、中間部材３４９及びリフト部
材３５１を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液圧ブレーキ装置
に関するものであり、特に、車両等の液圧ブレーキ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液圧ブレーキ装置として、米国特
許第３５５９４０６号公報に開示されたものがある。こ
れには、ブレーキ操作時に、エンジンによって発生する
負圧を利用して助勢されたブレーキ負圧倍力装置のパワ
ーピストンによって移動させられる大径ピストンと、大
径ピストンの内周に嵌合し、負圧倍力装置の助勢機能が
失陥した際に、大径ピストンに対して相対移動可能な小
径ピストンを備えた液圧ブレーキ装置が記載されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記液圧ブレーキ装置
は、大径ピストンは負圧倍力装置の助勢力を受けた際、
車輪用ブレーキが必要とするブレーキ圧を供給するため
所定のストロークを必要とし、シリンダとの間のシール
部材の配置との関係上、相当の全長を必要とする。

【０００４】また、負圧倍力装置の助勢機能が失陥した
際には、大径ピストンに対して小径ピストンが必要なだ
けストロークする必要があり、この点においても、大径
ピストンの全長が長くなるきらいがあり、大径ピストン
の内周面の製作上の困難さから、コスト高になるもので
あった。

【０００５】そこで本発明は、上記問題点を解決すべ
く、ピストン等の各部材の製作が容易で低コストな液圧
ブレーキ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
に請求項１の発明は、シリンダ内においてブレーキブー
スタの出力を受けて移動するマスタピストンと、該マス
タピストンと係合するとともに前記マスタピストンに対
して相対移動可能なフローティングピストンと、前記シ
リンダ、前記マスタピストン及びフローティングピスト
ンによって形成された第１圧力室と、前記マスタピスト
ンとフローティングピストンとの間に形成された第２圧
力室と、前記シリンダと前記フローティングピストンと
によって形成された第3圧力室と、前記マスタピストン
内に設置され、前記第１圧力室とリザーバタンクとの連
通を断続する第１バルブと、前記マスタピストン内に設
置され、前記第１圧力室と第２圧力室間の連通を断続す
る第２バルブと、前記第１バルブの開弁時に前記第２バ
ルブを開弁させるバルブ連動手段を備えたことを特徴と
する液圧ブレーキ装置とした。

【０００７】請求項１の発明によると、その作動時にフ
ローティングピストンがマスタピストンに対し相対移動
するため、マスタピストンの全長を短くでき、製作が容
易で低コストの液圧ブレーキ装置とすることができる。

【０００８】

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。図１は、車両ブレーキ用の液圧ブレーキ
装置の断面図を表す。

【０００９】図１において１は、エンジンによって発生
される負圧によってブレーキ操作力を助勢する本発明に
は含まれないブレーキブースタである。一方、３はブレ
ーキブースタ１と結合してブレーキ操作力に応じたブレ
ーキ液圧を発生させる本発明を構成するマスタシリンダ
である。

【００１０】ブレーキブースタ１のハウジング１０１内
には固定隔壁１０３と可動隔壁１０５，１０７、及びダ
イヤフラム１０９，１１１が設置され、ブレーキ操作に
応じて導入される大気の量が可変である２つの変圧室Ｖ
１，Ｖ２及び常にエンジンと連結して負圧が導入される
２つの定圧室Ｃ１，Ｃ２が形成されている。定圧室Ｃ
１，Ｃ２は可動隔壁１０７に設けられたエアパス１０７
ａによって互いに連通し、変圧室Ｖ１，Ｖ２も固定隔壁
１０３に設けられたエアパス１０３ａによって互いに連
通している。

【００１１】入力ロッド１１３は図示しないブレーキペ
ダルに連結して、ブレーキの操作力を出力する。エアピ
ストン１１５は入力ロッド１１３に固着しており、入力
ロッド１１３と共に作動する。エアピストン１１５は、
更にエアバルブ１１７とその外周において嵌合するとと
もに、両者の間にはスプリング１１９が介在し、エアピ
ストン１１５には止め輪１１５ａが装着されている。

【００１２】エアピストン１１５の先端はパワーピスト
ン１２１に挿入され、同じくパワーピストン１２１内に
設置された中間ロッド１２３と当接している。なお、パ
ワーピストン１２１は、前述した可動隔壁１０５，１０
７と連結している。エアバルブ１１７には、ブレーキ非
作動状態においてバルブリテーナ１２５に装着されたエ
アバルブシール１２７が当接しており、ブレーキブース
タ１の内部を外気（大気）と遮断している。また、バル
ブリテーナ１２５にはコントロールバルブシール１２９
が装着され、図１の状態（ブレーキ非作動状態）では、
パワーピストン１２１との間に隙間が保たれており、変
圧室Ｖ１，Ｖ２と定圧室Ｃ１，Ｃ２との間の連通が維持
されている。なお、バルブリテーナ１２５はスプリング
１１８によって左方に付勢されている。

【００１３】パワーピストン１２１上にはリアクション
ディスク１３１が設置され、リアクションディスク１３
１上には出力ロッド１３３が設けられている。図１にあ
るように、リアクションディスク１３１の外周部には、
リアクションディスク１３１と出力ロッド１３３で取り
囲まれたスペース１３５が備えられている。出力ロッド
１３３には第１ロッド1３７が固着され、第１ロッド１
３７内には相対移動可能なように突出しピン１３９が設
置されている。突出しピン１３９はリアクションディス
ク１３１を貫通した中間ロッド１２３の延在部１２３ａ
と当接している。

【００１４】次に図２を用いてマスタシリンダ３につい
て詳述する。シリンダボデー３０１には液密的に、第１
ボデーピース３０３、第２ボデーピース３０５、第３ボ
デーピース３０７、第４ボデーピース３０９が装着され
ている。第２ボデーピース３０５には、大径ピストン３
１１が摺動可能に挿通されており、第２ボデーピース３
０５との間に第１シール３１３が装着されている。大径
ピストン３１１内には、大径ピストン３１１とともに請
求項１のマスタピストンを構成する小径ピストン３１５
が相対移動可能に設置され、第２シール３１７及び第３
シール３１９が大径ピストン３１１の内周部との間に設
置されている。更に、小径ピストン３１５の前方にはフ
ローティングピストン３２１が相対移動可能に嵌合さ
れ、両者の間には第４シール３２３が介在している。

【００１５】更に、第３ボデーピース３０７とフローテ
ィングピストン３２１との間には第５シール３２５が設
置され、第２ボデーピース３０５、大径ピストン３１
１、小径ピストン３１５等によって第１圧力室３２７が
形成され、小径ピストン３１５とフローティングピスト
ン３２１との間には第２圧力室３２９が形成されてい
る。また、第４ボデーピース３０９にはフローティング
ピストン３２１との間に第６シール３３１が設置され、
フローティングピストン３２１の図上左側に第３圧力室
３３３が形成される。第３圧力室３３３は、図示しない
車輪ブレーキと連通して、第３圧力室３３３に発生した
液圧は車輪ブレーキに印加される。

【００１６】シリンダボデー３０１に設けられたインレ
ットポート３０１ａ、３０１ｅ（図１に示す）は、図示
しないリザーバタンク（大気と連通している）へと連結
される。大径ピストン３１１に設置されたポート３１１
ａは、大径ピストン３１１及び第２ボデーピース３０５
に囲まれたリリーフ室３３５、第２ボデーピース３０５
に設けられたポート３３７、及びシリンダボデー３０１
に設置されたポート３０１ｂを介してインレットポート
３０１ａと連通している。

【００１７】小径ピストン３１５は前記したブレーキブ
ースタ１の第１ロッド１３７と当接し、更に小径ピスト
ン３１５中には第２ロッド３３９が相対移動可能、且つ
ブレーキブースタ１の突出しピン１３９とブレーキの非
作動状態において隙間Ｌを保持して当接可能に設置され
ている。（図３）第２ロッド３３９の左端面には、大径
ピストン３１１の貫通孔３１１ｂに挿通されたストッパ
ーピン３４１が当接し、ストッパーピン３４１の両端部
は第２ボデーピース３０５に当接している。小径ピスト
ン３１５内にはボールとスティックによって構成された
第１バルブ３４３が設けられるとともに、第１バルブ３
４３はリテーナ３４５を介して第１スプリング３４７に
よって図において右方に付勢されている。第１バルブ３
４３はブレーキの非作動状態においてストッパーピン３
４１の左面に当接するため、第１バルブ３４３と小径ピ
ストン３１５の弁座面とは離隔しており、第１圧力室３
２７はリリーフ室３３５、ポート３３７、ポート３０１
ｂ及びインレットポート３０１ａを介してリザーバタン
クと連通し、大気圧を維持している。

【００１８】リテーナ３４５は図において左方にて中間
部在３４９と当接し、更に中間部在３４９内には、請求
項２のバルブリフト体を構成するリフト部材３５１が第
２スプリング３５３によって左方に付勢されながら相対
移動可能に設置されている。また、小径ピストン３１５
内に嵌着された弁座部材３５５内には、第２バルブ３５
７が第３スプリング３５９によって図において右方に付
勢されている。ブレーキの非作動時には、リフト部材３
５１が第２スプリング３５３によって左方に付勢される
ことによって第２バルブ３５７と当接しているため、第
２バルブ３５７と弁座部材３５５の弁座面とは隙間Ｌ１
だけ離隔しているとともに、リフト部材３５１と中間部
在３４９との間には隙間Ｌ２が形成されており、ブレー
キ非作動時において、Ｌ１とＬ２との間にはＬ１＞Ｌ２
の関係がある。リテーナ３４５、中間部材３４９及びリ
フト部材３５１はバルブ連動手段３５２を構成する。

【００１９】なお、小径ピストン３１５にはポート３６
１が形成され、大径ピストン３１１にはポート３６３が
形成されている。なお、フローティングピストン３２１
は、左方に位置する、もう１つのフローティングピスト
ン３６９（図１に示す）との間に設置されたリターンス
プリング３６５，３６７から所定の付勢力を受けてい
る。もう１つのフローティングピストン３６９と、シリ
ンダボデー３０１との間には、リターンスプリング３７
１，３７３が介在し、フローティングピストン３６９と
シリンダボデー３０１とによって、図示しないもう１つ
の車輪ブレーキ系につながる第３圧力室３７５を形成す
る。

【００２０】次に、本発明による液圧ブレーキ装置の作
動について説明する。エンジンによって発生する負圧が
ブレーキブースタ１に正常に働く場合、定圧室Ｃ１，Ｃ
２は常に負圧状態となっている。ブレーキ作動を行う
と、入力ロッド１１３によってエアピストン１１５が図
において左方に移動することによって、エアバルブ１１
７も左方に移動する。この時、バルブリテーナ１２５は
スプリング１１８によって左方に付勢されているため、
エアバルブシール１２７及びコントロールバルブシール
１２９と共に、左方に移動する。したがって、コントロ
ールバルブシール１２９はパワーピストン１２１に当接
して閉弁した位置で停止し、変圧室Ｖ１，Ｖ２と定圧室
Ｃ１，Ｃ２との連通を遮断する。更に、エアピストン１
１５が左方に移動すると、エアバルブ１１７がエアバル
ブシール１２７から離隔して開弁し、大気が変圧室Ｖ
１，Ｖ２に流入する。したがって、変圧室Ｖ１，Ｖ２と
定圧室Ｃ１，Ｃ２との間に差圧が発生し、差圧によって
助勢力を受けて可動隔壁１０５，１０７がパワーピスト
ン１２１とともに左方に移動する。

【００２１】エアピストン１１５に加わったブレーキ操
作力は、中間ロッド１２３を介してパワーピストン１２
１に働いた助勢力とともにリアクションディスク１３１
へと印加され、出力ロッド１３３及び第１ロッド１３７
へと働き、第１ロッド１３７は小径ピストン３１５を押
圧して図において左方へと移動させる。これと同時に、
ブレーキブースタ１のパワーピストン１２１は大径ピス
トン３１１を押圧し、図において左方へと移動させる。
結局、大径ピストン３１１と小径ピストン３１５は一体
となって図において左方へと移動する。

【００２２】この時、小径ピストン３１５がストッパー
ピン３４１に対して相対的に左方に移動するため、スト
ッパーピン３４１が、第１バルブ３４３を拘束しなくな
り、第１スプリング３４７の付勢力によって第１バルブ
３４３が閉弁する。すなわち、第１圧力室３２７とリザ
ーバタンクとの連通が断たれ、大径ピストン３１１と小
径ピストン３１５の作動に応じて第１圧力室３２７に液
圧が発生する。この時、大径ピストン３1１のシール有
効断面積Ｓ０がフローティングピストン３２１のシール
有効断面積Ｓ１より大であるため、大径ピストン３１１
の前進移動に伴いフローティングピストン３２１が前進
して第２の圧力室３２９が次第に拡張する。この状態で
小径ピストン３１５とフローティングピストン３２１が
相対移動しながら移動することになる。フローティング
ピストン３２１の移動に伴って、第３圧力室３３３にも
液圧が発生し、これに伴い、フローティングピストン３
６９も図上左方に移動し、第３圧力室３７５にも液圧が
発生する。これによって、図示しない各々の車輪ブレー
キ系にブレーキ圧が印加される。この状態が、図５にお
いて線図Ａで表される。ブレーキ作動の初期において
は、第１圧力室３２７内においてリフト部材３５１が受
ける液圧は第２スプリング３５３の付勢力より小さいた
め、リフト部材３５１が第２バルブ３５７に当接し、第
２バルブ３５７は開弁状態にある。

【００２３】大径ピストン３1１と小径ピストン３１５
の移動に伴い、第１圧力室３２７内の液圧が上昇し、所
定圧（ブレーキブースタ１による助勢限界（死点）前の
任意の圧力）を超えると、リフト部材３５１が受ける液
圧による、図において右方への付勢力が、第２スプリン
グ３５３による付勢力以上になると、リフト部材３５１
が弁座部材３５５に対して右方へと移動し、第２バルブ
３５７が第３スプリング３５９の付勢力によって閉弁す
る。これによって、第２圧力室３２９はブレーキ液が充
填された密閉空間となり、この状態で小径ピストン３１
５とフローティングピストン３２１は一体となって移動
する。

【００２４】ブレーキ操作の初期段階においてブレーキ
操作力が比較的小さいとき、突出しピン１３９と第２ロ
ッド３３９との間の隙間はＬ−Ｌ３となっており、急な
ブレーキ操作が行われても、誤って第２ロッド３３９に
よって第１バルブ３４３が開弁されることはない。その
後、リアクションディスク１３１に対し、中間ロッド１
２３から加わるブレーキ操作力、及びパワーピストン１
２１から加わる助勢力が増大すると、リアクションディ
スク１３１に発生する圧力が増大して、図４に示したよ
うに、リアクションディスク１３１がリアクションディ
スク１３１と出力ロッド１３３で取り囲まれたスペース
１３５内に入り込む。これによって、リアクションディ
スク１３１の厚みが、初期状態のＴからＴ−ｔへと減少
する。したがって、この時の第２ロッド３３９と突出し
ピン１３９との間の隙間は、第１バルブ３４３の開弁時
のバルブリフト量をＬ３とすれば、Ｌ−Ｌ３−ｔに減少
する。

【００２５】ブレーキ操作力が更に増大し、ブレーキブ
ースタ１の助勢限界（図５のａ点）を超えてブレーキ作
動を行うと、ブレーキ操作力の増大分は、エアピストン
１１５、中間ロッド１２３を介して突出しピン１３９を
押圧する。突出しピン１３９は第２ロッド３３９との間
の隙間Ｌ−Ｌ３−ｔを埋めて、更に第１ロッド１３７に
対して図２において左方へと移動し、第２ロッド３３９
を押圧する。第２ロッド３３９は第１バルブ３４３を開
弁させ、第１圧力室３２７はリリーフ室３３５、ポート
３３７、及びポート３０１ｂを介してインレットポート
３０１ａへとつながり、リザーバタンクと連通する。第
１圧力室３２７内の液圧が低下するため、大径ピストン
３１１と小径ピストン３１５からの反力が低下し、ブレ
ーキブースタ１の助勢力が勝り、大径ピストン３１１及
び小径ピストン３１５を更に押し込む。つまり、フロー
ティングピストン３２１と一体になった小径ピストン３
１５を更に押圧する。これ以降のブレーキ操作では第1
圧力室３２７内の液圧低下に従い、小径ピストン３１５
の押圧力が増加していき、第３圧力室３３３，３７５
（シール有効断面積Ｓ１）内の液圧を上昇させる（図５
のＢ）。それ以降、第1圧力室３２７内の液圧がなくな
った後のブレーキ液圧線図は図５のＣとなり、第1バル
ブ３４３による開閉機能がなく、第１圧力室３２７内の
液圧による反力を受ける場合の線図Ｄに対して、ブレー
キ液圧を高くできるとともに、勾配も急にすることがで
きる。

【００２６】前述した、小径ピストン３１５とフローテ
ィングピストン３２１とによって、第２圧力室３２９内
にブレーキ液を充填したまま密閉する構成は、第１バル
ブ３４３が開弁した際に、小径ピストン３１５が一挙に
前進して入り込むことがないように設けられている。

【００２７】ブレーキ操作部材が戻されると、第１圧力
室３２７内の圧力が次第に減少し、リフト部材３５１が
受ける液圧による右方への付勢力が、第２スプリング３
５３による付勢力より小さくなると、第２バルブ３５７
がリフト部材３５１によって開弁される。

【００２８】ブレーキ操作部材が完全に初期位置に戻る
と、第１バルブ３４３がストッパーピン３４１によって
開弁され、第１圧力室３２７がリリーフ室３３５、ポー
ト３３７、及びポート３０１ｂを介してインレットポー
ト３０１ａへとつながり、大気と連通する。

【００２９】また、小径ピストン３１５が初期位置に戻
れば、ストッパーピン３４１によって第１バルブ３４３
が図において左方に移動され開弁されることによって、
第１バルブ３４３に当接したリテーナ３４５も左方に移
動し、続いて中間部材３４９も左方に移動する。中間部
材３４９はリフト部材３５１を押圧して移動させ、リフ
ト部材３５１が第２バルブ３５７を押圧する。前述した
ように、第１バルブ３４３の開弁時には、中間部材３４
９とリフト部材３５１との間の隙間Ｌ２は、第２バルブ
３５７の開弁時のリフト量Ｌ１より小さいため、リフト
部材３５１は第２バルブ３５７を少なくともＬ１−Ｌ２
だけリフトさせて開弁することができる。

【００３０】ブレーキ操作中に、例えばアンチスキッド
制御が行われ、マスタシリンダ３と車輪ブレーキとの連
通が断たれ、液圧ポンプによって第３圧力室３３３へと
ブレーキ液が還流されると、第３圧力室３３３内の液圧
が増大し、液圧のバランスによってフローティングピス
トン３２１と小径ピストン３１５とに囲まれた第２圧力
室３２９内の液圧も増大し、第２バルブ３５７を閉弁す
る方向に力を及ぼす。

【００３１】しかしながら、上記したバルブ連動手段３
５２の機能によって、第１バルブ３４３が開弁後は、第
２圧力室３２９に液圧が封じ込められることはない。

【００３２】エンジンによって発生される負圧によるブ
レーキブースタ１の助勢機能が、何らかの原因によって
失陥した場合、入力ロッド１１３に加えられたブレーキ
操作力は、エアピストン１１５、中間ロッド１２３、リ
アクションディスク１３１を介して出力ロッド１３３に
伝えられる。出力ロッド１３３は小径ピストン３１５を
押圧して、図２において左方へと移動させる。大径ピス
トン３１１に対する小径ピストン３１５の相対的な移動
によって、小径ピストン３１５に装着された第３シール
３１９が大径ピストン３１１のポート３６３に対して図
において左方へと移動するため、第１圧力室３２７は、
ポート３６３、ポート３１１ａ、リリーフ室３３５、ポ
ート３３５、及びポート３０１ｂを介してインレットポ
ート３０１ａへとつながり、リザーバタンクと連通す
る。

【００３３】したがって、第１圧力室３２７には液圧が
発生せず、フローティングピストン３２１は小径ピスト
ン３１５に直接押圧されて移動するため、ブレーキ操作
部材は第３圧力室３３３（シール有効断面積Ｓ１）内の
液圧による反力を受けることとなり、ブレーキ液圧線図
は図５のＥとなり、ブレーキ操作部材が第１圧力室３２
７（シール有効断面積Ｓ０）内の液圧による反力を受け
た場合の線図Ｆに比較して、ブレーキ液圧を高くでき
る。

【００３４】本発明は上記実施の形態にとらわれるもの
ではない。例えば、液圧ブレーキ装置はタンデムマスタ
シリンダに限ったものではなく、シングルマスタシリン
ダにても実施できることは言うまでもない。

【００３５】

【発明の効果】本発明によると、ブレーキ作動時にフロ
ーティングピストンが小径ピストンから離隔して作動す
る構成であるため、特に大径ピストン等の全長を長くす
る必要がないため、その製造上低コストの液圧ブレーキ
装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液圧ブレーキ装置を表す断面図であ
る。

【図２】本発明の液圧ブレーキ装置の要部詳細図であ
る。

【図３】本発明の液圧ブレーキ装置に使用されるリアク
ションディスクに関する説明図である。

【図４】本発明の液圧ブレーキ装置に使用されるリアク
ションディスクに関する説明図である。

【図５】本発明の液圧ブレーキ装置のブレーキペダル踏
力とブレーキ液圧との関係を表す線図である。

【符号の説明】

１・・・ブレーキブースタ ３・・・マスタシリンダ １２１・・・パワーピストン １３１・・・リアクションディスク １３３・・・出力ロッド １３５・・・スペース １３９・・・突出しピン ３０１・・・シリンダ ３１１・・・大径ピストン ３１５・・・小径ピストン ３２１，３６９・・・フローティングピストン ３２７・・・第１圧力室 ３２９・・・第２圧力室 ３３３，３７５・・・第３圧力室 ３３９・・・第２ロッド ３４３・・・第１バルブ ３５７・・・第２バルブ ３４５・・・リテーナ ３４９・・・中間部材 ３５１・・・リフト部材 ３５２・・・バルブ連動手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ内においてブレーキブースタの
   出力を受けて移動するマスタピストンと、該マスタピス
   トンと係合するとともに前記マスタピストンに対して相
   対移動可能なフローティングピストンと、前記シリン
   ダ、前記マスタピストン及びフローティングピストンに
   よって形成された第１圧力室と、前記マスタピストンと
   フローティングピストンとの間に形成された第２圧力室
   と、前記シリンダと前記フローティングピストンとによ
   って形成された第3圧力室と、前記マスタピストン内に
   設置され、前記第１圧力室とリザーバタンクとの連通を
   断続する第１バルブと、前記マスタピストン内に設置さ
   れ、前記第１圧力室と第２圧力室間の連通を断続する第
   ２バルブと、前記第１バルブの開弁時に前記第２バルブ
   を開弁させるバルブ連動手段を備えたことを特徴とする
   液圧ブレーキ装置。
2. 【請求項２】 前記バルブ連動手段は、前記第１バルブ
   の弁体に当接したリテーナと、該リテーナの作動によっ
   て前記第２バルブの弁体を開弁させるバルブリフト体と
   を備えたことを特徴とする請求項１を満足する液圧ブレ
   ーキ装置。