JP2004136845A

JP2004136845A - ブレーキ液圧発生装置

Info

Publication number: JP2004136845A
Application number: JP2002305659A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hashida; 橋田　浩一; Haruo Arakawa; 荒川　晴生
Original assignee: Advics Co Ltd
Current assignee: Advics Co Ltd
Priority date: 2002-10-21
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2022-10-21
Also published as: US20040080207A1; JP3979260B2; US6984002B2; DE10348617A1

Abstract

【課題】車輪ブレーキ側での消費液量が変動したときのブレーキ操作ストロークの変動を抑えたブレーキ液圧発生装置であり、助勢限界を越えるブレーキ操作がなされたときにも、踏力に対する反力の増加を伴わずにブレーキの操作ストロークが延びる現象を防止し、助勢限界での圧力以上にマスタシリンダの圧力を高めることも可能ならしめる。
【解決手段】動圧室１０６の液圧をスプール１０８とシリンダ１０９を有する制御弁で入力軸１０２の操作ストロークに応じた値に制御してマスタシリンダピストン１１０ａに加えるブレーキ液圧発生装置に、圧力センサ１１１と電磁弁１１２と液室１１３を設け、圧力センサ１１１が動圧室圧力と高圧源圧力の差が所定値以下であることを検出したときに、電磁弁１１２を閉弁させてマスタシリンダピストン１１０ａと入力軸１０２が互いに接近する方向の相対移動を制限するようにした。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ブレーキペダルなどの操作量に応じてブレーキ液圧を発生させる、制御弁を内蔵したブレーキ液圧発生装置に関し、特に、ホイールシリンダ側での消費液量が変動したときのブレーキ操作ストロークの変動を抑えたブレーキ液圧発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から広く用いられてい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、その増幅した力をマスタシリンダに加える構成されているが、従来のこの種装置では、ブレーキペダルの操作ストロークとマスタシリンダからの吐出液量とが直接対応するので、アンチロックブレーキなどの付加的な液圧装置が作動した際に、その影響がブレーキペダルのストロークに反映することが避けられない。
【０００３】
この問題に対応したものとしては、例えば、下記の特許文献に記されたものがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１７３０１６号公報
【特許文献２】
特開昭５９−１０９４５３号公報
【０００５】
特許文献１には、車輪ブレーキ側での消費液量が変動してもブレーキ操作手段の操作ストローク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が詳しく紹介されており、負圧を動力源とした具体的構成も紹介されている。
【０００６】
特許文献１の図６とほぼ同じものを図５に示す。同文献には、この構成に関する詳しい説明がなされているが、ここでも簡単に述べる。
【０００７】
入力軸４のストロークは、パワープレート１５ａに対して軸方向に相対移動できるピストン５ｂのストロークとほぼ等しい。この入力軸のストロークは、動圧室１５ｂの圧力によってピストン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、ペダル操作時の反力は、入力軸４の先端部１８がマスタシリンダ１６の圧力を受けて発生するが、マスタシリンダ１６の圧力は動圧室１５ｂの圧力に応じて発生するので、結局ペダルストロークとペダル反力との関係を車輪ブレーキの消費液量と無関係に設定できることになる。
【０００８】
なお、この種の装置においては、マスタシリンダのストロークが入力軸のストロークよりも大きくなるように、スプリング７の諸元等が設定される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図５の構成では、動圧室１５ｂの圧力が大気圧（高圧源圧力）に等しくなる助勢限界に達すると、マスタシリンダピストン１６ａにはそれまで以上の圧力は与えられないため、マスタシリンダ圧力はそれ以上増加し得ない。これに対し、ペダル反力はマスタシリンダ圧力に応じて発生するので、この状態で運転者がブレーキペダルを踏み増そうとすると、ペダル反力の増加がないまま、入力軸のストロークがペダルストロークに追いつくまでペダルが入り込み、この間、制動力を増すことができなくなる。助勢限界点で十分な制動力が得られていても、停止時にペダルを踏み込んだ際にペダル反力増を伴わずにペダルが入り込むのは、ブレーキ配管漏れ等の故障とも似た感触になるため、運転者に不安を与えてしまう。
【００１０】
一方、この問題に対し、特許文献２は、入力軸が所定のストロークに達したら、即ち、マスタシリンダ圧力（出力液圧）が助勢限界よりも低い所定の圧力に達したら入力軸のストロークを止める構造にして問題の解決を図っている。
【００１１】
しかしながら、この方法は、実用上十二分に高い助勢限界を確保することができず、さらに、負圧源圧力の変動によって助勢限界が変化することを考慮する必要がある負圧式ブレーキ液圧発生装置にこれを適用するのは困難である。また、負圧を利用しないブレーキ液圧発生装置においても、摩擦材のフェード等により通常よりもはるかに高いブレーキ液圧を必要とする場合があり得るので、ブレーキペダルの操作力を増やしても所定の圧力以上に圧力を高めることができないのは、望ましくない。
【００１２】
この発明は、これらの不具合を生じさせずに停止時のブレーキ操作でペダル反力増を伴わずにペダルが入り込む事態を無くせるようにすることを課題としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明においては、高圧源、低圧源、ブレーキ操作手段から操作力を受けて作動する入力軸、動圧室、制御弁、及びマスタシリンダピストンを有し、
前記制御弁が、入力軸からブレーキ操作力を受ける第１弁要素と、第２弁要素を備え、その第１弁要素と第２弁要素の相対移動により前記動圧室を高圧源と低圧源に選択的に接続して動圧室の圧力を入力軸のストロークに応じた圧力に制御し、
さらに、マスタシリンダピストンは、高圧源または低圧源が正常なときには前記動圧室の圧力によって付勢され、高圧源または低圧源が失陥したときには入力軸によって付勢されるようにしたブレーキ液圧発生装置において、
動圧室圧力と高圧源圧力との差が所定値以下であることを検出する圧力検出手段と、マスタシリンダピストンと入力軸との相対移動を制限する相対移動制限手段を設け、前記圧力検出手段が動圧室圧力と高圧源圧力との差が所定値以下であることを検出したときに、前記相対移動制限手段がマスタシリンダピストンと入力軸の互いに接近する方向への相対移動を制限するように構成した。
【００１４】
前記相対移動制限手段は、少なくともマスタシリンダピストンと入力軸の双方、もしくは、マスタシリンダピストンと入力軸の各々に連動する部材によって区画される液室と、その液室を通常時は液室外に連通させ、圧力検出手段が動圧室圧力と高圧源圧力との差が所定値以下であることを検出したときには液室外との連通を断つ切り替え手段とで構成されもの等が考えられる。
【００１５】
また、前記圧力検出手段は、第２弁要素に対して第１弁要素が動圧室を高圧源に接続する方向に所定量を越えて移動した状態を検出するように構成されたもの等が考えられ、前記相対移動制限手段を構成する切り替え手段は、前記第１弁要素の所定量を越える相対移動に応動して前記液室の外部との連通を断つ構成にしたもの等が考えられる。
【００１６】
【作用】
この発明のブレーキ液圧発生装置によれば、助勢限界に達するか近づいた状態、即ち、動圧室圧力と高圧源圧力との差がなくなるかまたは所定値よりも小さくなったときに、相対移動制限手段により入力軸とマスタシリンダピストンとの相対位置が固定される。これにより、運転者がこの後にブレーキペダルを踏み増したときの入力軸とマスタシリンダピストンの相対接近が防止され、ブレーキペダルが反力増を伴わずに入り込む事態が無くなる。
【００１７】
また、後に詳しく述べるように、助勢限界以降の踏力増加分がマスタシリンダ圧力の増加に反映され、ブレーキ液圧の更なる昇圧も可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を添付図に基づいて説明する。図１、図２は、第１実施例のブレーキ液圧発生装置を示している。図中１０１はブレーキペダル、１０２は入力軸、１０３は液圧ポンプ、１０４はアキュムレータ（液圧ポンプ１０３とアキュムレータ１０４が高圧源）、１０５はリザーバタンク（ここではこれが低圧源になる）、１０６は筐体１１５の内部に設けた動圧室、１０７はスプリング、１０８はスプール、１０９は筐体１１５に固定されたシリンダ、１１０はマスタシリンダピストン１１０ａを有するマスタシリンダ、１１１は圧力検出手段である圧力センサ、１１２は常開型の電磁弁、１１３はマスタシリンダピストン１１０ａと入力軸１０２との間に形成した液室、１１４は車輪ブレーキ（説明の簡素化のために一輪のみを図示）である。ポンプ１０３は制御装置（図示せず）によって適宜制御され、アキュムレータ１０４には常時所定圧の作動液が蓄えられる。スプール１０８は第１弁要素であり、このスプール１０８と第２弁要素を有するシリンダ１０９が制御弁を構成し、このスプール１０８とシリンダ１０９の相対移動によって高圧源と低圧源に対する動圧室１０６の接続の切り替えがなされ、動圧室１０６の圧力が入力軸１０２のストロークに応じた値に制御される。
【００１９】
まず、本実施例の通常ブレーキ操作時の動作を説明する。図１に示した非作動状態からブレーキペダル１０１の操作に連動して入力軸１０２が図中左方に移動すると、スプリング１０７が圧縮されてスプール１０８を図中左方に付勢する。これにより、スプール１０８は動圧室１０６とリザーバタンク１０５との連通を断って動圧室１０６をアキュムレータ１０４に接続し、そのために高圧源から液圧が導入されて動圧室１０６の圧力が上昇する。その動圧室１０６の圧力を受けてスプール１０８が図中右方に押され、動圧室１０６がアキュムレータ１０４、リザーバタンク１０５の双方から遮断された位置で動圧室１０６の圧力が平衡し、スプリング１０７によるスプール付勢力とこれに対抗する液圧によるスプール付勢力が釣り合う。
【００２０】
液室１１３の圧力も電磁弁１１２が開弁しているので動圧室１０６の圧力と同圧になり、入力軸１０２に対する反力は液室１１３の断面積と動圧室圧力（動圧室１０６の圧力）との積になる。従って、入力軸１０２の変位量と反力との関係はスプリング１０７とスプール１０８の設計によって決まることになり、車輪ブレーキ１１４の消費液量には依存しない。なお、この特徴を生かすためには、車輪ブレーキ１１４の消費液量に依存するマスタシリンダピストン１１０ａの変位量が入力軸１０２の変位量よりも大きくなるような設計とする必要がある。
【００２１】
次に、運転者がブレーキペダル１０１を強く踏み、それに応じて動圧室１０６の圧力が高圧源圧力に近い所定の圧力まで上昇したときの動作を図２を参照して説明する。なお、このように、強くブレーキを踏み込む状態では、先に述べたような理由からマスタシリンダピストン１１０ａは入力軸１０２よりも大きく先行して変位していると仮定する。
【００２２】
動圧室１０６の圧力が所定の圧力に達したことが圧力センサ１１１によって検出されると、コンピュータなどの制御装置（図示せず）からの指令によって電磁弁１１２が閉弁する。これによって液室１１３から動圧室１０６への液の移動が止まる（ここでは液の圧縮性の影響を無視する）ので、入力軸１０２とマスタシリンダピストン１１０ａが相対的に近づくことはなくなる。従って、動圧室１０６の圧力がアキュムレータ１０４の圧力と等しくなった時点から運転者がさらに強くブレーキペダル１０１を踏み込んだ場合にも、ブレーキペダル１０１が反力増を伴わずに入り込むことがなくなる。また、このとき、入力軸１０２に加えられる踏力により、液室１１３にはアキュムレータ１０４から供給される高圧源圧力よりもさらに高い圧力が発生してマスタシリンダピストン１１０ａを付勢し、同時に動圧室圧力も高圧源圧力になってマスタシリンダピストン１１０ａを付勢するので、助勢限界以降の踏力増加分はそのままマスタシリンダ圧力の増加に反映されることになる。その助勢限界以降の踏力増分とペダルストローク増分の関係は車輪ブレーキ１１４等での消費液量に依存したものになる。
【００２３】
なお、高圧源が失陥すると、入力軸１０２に対する液室１１３の液圧による反力がなくなるので、入力軸１０２がマスタシリンダピストン１１０ａに突き当たり、ブレーキ操作力が入力軸１０２からマスタシリンダピストン１１０ａに直接伝達される。
【００２４】
図３、図４は第２実施例のブレーキ液圧発生装置を示している。図中２０１はブレーキペダル、２０２は入力軸、２０３はエンジンの吸気マニフォルド等の低圧源（図示せず）に接続される低圧室、２０４はパワープレート、２０５はスプリング、２０６は動圧室、２０７は低圧室２０３と動圧室２０６の外郭をなす固定シェル、２０８はパワープレート２０４に対して軸方向に相対移動可能となしたピストン、２０９は動圧室２０６に大気を導入する制御弁、２１０はマスタシリンダピストン２１０ａを有するマスタシリンダ、２１１はパワープレート２０４を戻り方向に付勢するスプリング、２１２は常開型の弁機構、２１３はマスタシリンダピストン２１０ａの内部に設けた液室、２１４はリザーバタンク、２１５はマスタシリンダピストン２１０ａに内蔵したピストンである。
【００２５】
制御弁２０９は、入力軸２０２と一体の弁座２０９ａ（第１弁要素）と、ピストン２０８に弾性変形可能に取り付けた弁体２０９ｂ（第２弁要素）を有する。また、ピストン２０８と一体の第２弁座２０９ｃを有する。弁座２０９ａと弁体２０９ｂは、圧力センサを兼ねた働きもする。また、弁機構２１２は、相対移動制限手段の切り替え手段として設けられ、この弁機構２１２と液室２１３とがマスタシリンダピストン２１０ａと入力軸２０２の相対移動を制限する相対移動制限手段を構成している。
【００２６】
以上の要素を備える第２実施例のブレーキ液圧発生装置の通常ブレーキ操作時の動作をまず説明する。
【００２７】
図３に示した非作動状態からブレーキペダル２０１の操作に連動して入力軸２０２が図中左方に移動すると、入力軸２０２に引き動かされて縮んでいる弁体２０９ｂが弾性復元して伸び、第２弁座２０９ｃに接して低圧室２０３と動圧室２０６の連通をまず断ち、次に弁座２０９ａが弁体２０９ｂから離れて動圧室２０６を本実施例での高圧源である大気部に連通させる。これにより、動圧室２０６に大気が流入して動圧室２０６の圧力が上昇する。ピストン２０８は、動圧室２０６と低圧室２０３との間に生じた圧力差によって図中左方に押され、スプリング２０５の力と釣り合う位置まで移動する。一方、パワープレート２０４も低圧室２０３と動圧室２０６の圧力差により図中左方に押され、マスタシリンダピストン２１０ａを付勢する。動圧室２０６が低圧室２０３と大気部の双方から遮断された位置で入力軸２０２の変位が平衡点に達するが、そのときの反力は、マスタシリンダ圧力（マスタシリンダ２１０の出力液圧）によって決まり、また、マスタシリンダ圧力は動圧室２０６の圧力と低圧室２０３の圧力の差によって決まり、さらにその差圧はスプリング２０５の付勢力に比例し、スプリング２０５の付勢力は入力軸２０２の変位量によって決まるので、結果的に、入力軸２０２の変位量と入力軸２０２に加わる反力との関係を車輪ブレーキの消費液量と無関係に定めることができる。
【００２８】
なお、この装置も第１実施例と同様、車輪ブレーキの消費液量に依存するマスタシリンダピストン２１０ａの変位量が入力軸２０２の変位量よりも大きくなるような設計とする必要がある。
【００２９】
次に、運転者がブレーキペダル２０１を強く踏み、それに応じて動圧室２０６の圧力が大気圧に達したときの動作を図４を参照して説明する。
【００３０】
動圧室２０６の圧力は大気圧以上には上昇しないので、ピストン２０８は大気圧となった位置で止まり、制御弁２０９は弁座２０９ａが弁体２０９ｂから離れて動圧室２０６を大気部に連通させた状態を維持する。この状況下でさらにブレーキペダル２０１が踏み込まれると、入力軸２０２とピストン２０８との相対移動に応動して弁機構２１２が閉弁する。すると、液室２１３からリザーバタンク２１４への液の流出が止まる（ここでも液の圧縮性の影響を無視する）ので、入力軸２０２とマスタシリンダピストン２１０ａが相対的に近づくことはなくなる。従って、動圧室２０６の圧力が大気圧となった時点から運転者がさらに強くブレーキペダル１０１を踏み込んだ場合にも、ブレーキペダル２０１が反力増を伴わずに入り込むことがない。また、動圧室圧力が大気圧となった後に入力軸２０２に加えられる力は、液室２１３に発生した圧力を介してマスタシリンダピストン２１０ａを付勢するので、助勢限界以降の踏力増加分はそのままマスタシリンダ圧力の増加に反映されることになる。
【００３１】
なお、弁機構２１２が閉弁したのちにブレーキ操作力を減らす場合は、助勢限界まで操作力が下がった時点で液室２１３の圧力が大気圧に戻って弁機構２１２が開弁するので、自然に弁機構２１２が閉弁する前の状態に戻る。
【００３２】
また、低圧源が失陥したときには、入力軸２０２に加えた踏力がピストン２１５を介してマスタシリンダピストン２１０ａに伝わる。
【００３３】
この第２実施例のブレーキ液圧発生装置は、制御弁２０９の弁座２０９ａと弁体２０９ｂを利用して弁機構２１２の切り替え時期を把握するので図１の装置に設けたアナログ式の圧力センサを必要としない。
【００３４】
また、入力軸２０２とピストン２０８との相対移動に応動して作動する弁機構２１２を相対移動制限手段の切り替え手段として用いているので、電磁弁とそれに伴う電気回路も必要としない。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明のブレーキ液圧発生装置は、圧力検出手段が動圧室圧力と高圧源圧力との差が所定値以下であることを検出したときに、相対移動制限手段によってマスタシリンダピストンと入力軸の互いに接近する方向への相対移動を制限するようにしたので、助勢限界を越えるブレーキ操作がなされたときにも、踏力に対する反力の増加を伴わずにブレーキの操作ストロークが延びる現象を防止することができ、助勢限界での圧力以上にマスタシリンダの圧力を高めることも可能になる。
【００３６】
また、マスタシリンダピストンと入力軸の双方、もしくは、マスタシリンダピストンと入力軸の各々に連動する部材によって区画される液室を有し、その液室を通常時は液室外に連通させ、圧力検出手段が動圧室圧力と高圧源圧力との差が所定値以下であることを検出したときに切り替え手段を作動させて液室外との連通を断つ構成にしたものは、相対移動制限手段を容易に実現することができる。
【００３７】
中でも、圧力検出手段が、第２弁要素に対して第１弁要素が動圧室を高圧源に接続する方向に所定量を越えて移動した状態を検出するように構成されているものは、高価なアナログ式の圧力センサを用いる必要がなく、コスト面でも有利になる。
【００３８】
また、第１弁要素の所定量を越える相対移動に応動して上記液室を遮断する切り替え手段を設けてマスタシリンダピストンと入力軸の互いに接近する方向への相対移動を制限するものは、電磁弁や電気回路を使用せずに所望の機能を与えることができ、コスト面での優位性がより顕著になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のブレーキ液圧発生装置の第１実施形態を示す図
【図２】図１のブレーキ液圧発生装置の作動状態を示す図
【図３】第２実施形態を示す図
【図４】図３のブレーキ液圧発生装置の作動状態を示す図
【図５】従来装置の一実施形態を示す図
【符号の説明】
１０１、２０１　ブレーキペダル
１０２、２０２　入力軸
１０３　液圧ポンプ
１０４　アキュムレータ
１０５、２１４　リザーバタンク
１０６、２０６　動圧室
１０７、１０９、２０５、２１１　スプリング
１０８　スプール
１０９　シリンダ
１１０、２１０　マスタシリンダ
１１０ａ，２１０ａ　マスタシリンダピストン
１１１　圧力センサ
１１２　電磁弁
１１３、２１３　液室
１１４　車輪ブレーキ
１１５　筐体
２０３　低圧室
２０４　パワープレート
２０７　固定シェル
２０８、２１５　ピストン
２０９　制御弁
２０９ａ、２０９ｃ　弁座
２０９ｂ　弁体
２１２　弁機構

Claims

高圧源、低圧源、ブレーキ操作手段から操作力を受けて作動する入力軸、動圧室、制御弁、及びマスタシリンダピストンを有し、
前記制御弁が、入力軸からブレーキ操作力を受ける第１弁要素と、第２弁要素を備え、その第１弁要素と第２弁要素の相対移動により前記動圧室を高圧源と低圧源に選択的に接続して動圧室の圧力を入力軸のストロークに応じた圧力に制御し、
さらに、マスタシリンダピストンは、高圧源または低圧源が正常なときには前記動圧室の圧力によって付勢され、高圧源または低圧源が失陥したときには入力軸によって付勢されるようにしたブレーキ液圧発生装置において、
動圧室圧力と高圧源圧力との差が所定値以下であることを検出する圧力検出手段と、マスタシリンダピストンと入力軸との相対移動を制限する相対移動制限手段を設け、前記圧力検出手段が動圧室圧力と高圧源圧力との差が所定値以下であることを検出したときに、前記相対移動制限手段がマスタシリンダピストンと入力軸の互いに接近する方向への相対移動を制限するように構成したことを特徴とするブレーキ液圧発生装置。
前記相対移動制限手段を、少なくともマスタシリンダピストンと入力軸の双方、もしくは、マスタシリンダピストンと入力軸の各々に連動する部材によって区画される液室と、その液室を通常時は液室外に連通させ、圧力検出手段が動圧室圧力と高圧源圧力との差が所定値以下であることを検出したときには液室外との連通を断つ切り替え手段とで構成したことを特徴とする請求項１記載のブレーキ液圧発生装置。
前記圧力検出手段が、第２弁要素に対して第１弁要素が動圧室を高圧源に接続する方向に所定量を越えて移動した状態を検出するように構成されていることを特徴とする請求項２記載のブレーキ液圧発生装置。
前記相対移動制限手段を構成する切り替え手段が、前記第１弁要素の所定量を越える相対移動に応動して前記液室の外部との連通を断つ構成にしたことを特徴とする請求項３記載のブレーキ液圧発生装置。