JP2004155336A - 負圧式ブレーキ液圧発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力側のストロークに対して操作側のストロークを独立して設定することを可能ならしめた負圧式ブレーキ液圧発生装置のブレーキフィーリングを設定の容易な構造によって向上させる。
【解決手段】操作側のストロークを設定するスプリング７を、直列配置のコイルスプリング７ａ、７ｂで形成してこのスプリング７に非線形特性を与え、このスプリングでパワープレート８に対して軸方向相対移動が可能な、大気導入用の制御弁１１を内蔵したピストン６を戻り方向に付勢した。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、出力側のストローク（ブレーキ回路の消費液量）に対して操作側のストロークを独立して設定することを可能ならしめた負圧式ブレーキ液圧発生装置、特に、良好なブレーキフィーリングを容易に設定可能となした負圧式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ように構成されているが、この方式の装置は、ブレーキペダルの操作ストローク（以下ではペダルストロークと言う）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、その影響がペダル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１に記されたものがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１７３０１６号公報
【０００５】
この特許文献１のブレーキ液圧発生装置は、固定シェルの内部を軸方向摺動自在のパワープレートで定圧室と変圧室に区画し、そのパワープレートの内側に、パワープレートに対して軸方向相対移動可能となしたピストンを操作側のストロークを設定するスプリング（ストローク−力変換装置）で後退方向に付勢して設けている。また、後部側を固定シェルから外部に突出させた前記ピストンの内部に制御弁と入力軸を設けている。
【０００６】
前記定圧室は、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。また、変圧室は、ブレーキ非操作時には定圧室に導通し、ブレーキ操作時には大気に導通する。その導通の切換はピストンに内蔵された制御弁によってなされる。
【０００７】
ブレーキペダルが踏み込まれると操作力を受けた入力軸が押し込まれ、このときのピストンと入力軸の相対移動により、制御弁がまず変圧室と定圧室の導通を断ち、次に変圧室を大気に導通させる。このため、変圧室にブレーキ操作量に応じた大気が流入し、定圧室と変圧室との間に圧力差が生じる。その圧力差を受けてパワープレートが前進し、その力がマスタシリンダに加えられる。このとき、ピストンも定圧室と変圧室の差圧を受けて対抗したスプリングの力と釣り合う位置まで前進する。このときのピストンストロークは、入力軸のストロークとほぼ等しくなる。なお、ペダル操作時の反力は、入力軸が先端にマスタシリンダの圧力を受けて発生する。また、マスタシリンダの圧力は、変圧室の圧力に応じて発生する。
【０００８】
このように構成された特許文献１の装置は、パワープレートとピストンを軸方向相対移動可能に組み合わせているので、ペダルストロークをブレーキの消費液量と無関係に設定することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
車両用のブレーキ液圧発生装置においては、図３に実線で示すように、ブレーキペダルの踏み込み初期には出力液圧が緩やかに立上がり、その後、出力液圧の立上がりが大きくなるのが理想とされるが、特許文献１の装置は、操作側のストロークを設定するスプリング（ストローク−力変換装置）が線形特性を示すため、上記の要求に応えることができず、そのため、最適なブレーキフィーリングが得られないと言う問題があった。
【００１０】
そこで、この発明は、上記のスプリングに非線形特性を与えてブレーキフィーリングを改善することを課題としている。
【００１１】
【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、
負圧源に接続される定圧室と、
ブレーキ操作時に操作量に応じた大気の導入がなされて調圧される変圧室と、
これら定圧室と変圧室の外郭をなす固定シェルと、
ブレーキ操作手段から操作力を受けて作動する入力軸と、
変圧室と定圧室の圧力を受圧面に受けて差圧で前進推力を生じるピストンと、
そのピストンを後退方向に付勢するスプリングと、
変圧室と定圧室の圧力を受圧面に受けて差圧による前進推力をマスタシリンダに伝達するパワープレートと、
前記ピストンに内蔵され、入力軸とピストンの相対移動に応じて変圧室を大気と負圧源に選択的に導通させて変圧室の圧力を制御する制御弁とを備え、
前記パワープレートとピストンが軸方向相対移動可能に構成された負圧式ブレーキ液圧発生装置において、
前記スプリングを、複数のスプリングを直列に配置して構成し、ブレーキ操作量に対するスプリングの荷重増加が途中から大きくなるようにした。
【００１２】
バネ定数の異なるスプリングを組合わせる方法や、直列に配置する複数のスプリングのうち少なくとも一つのスプリングの撓み量を設定値以下に規制するストッパを設けてそのストッパによる撓み規制を入力軸の押し込み途中に生じさせる方法によってスプリングに非線形特性を与えることができる。
【００１３】
なお、スプリングは、固定シェルの内部に設けると装置をコンパクト化でき、また、このスプリングを固定シェルの外部に設けるとそのスプリングの組付け、交換等を容易化できる。
【００１４】
【作用】
特性の異なるスプリングを複数直列に組み合わせたり、直列に配置する複数のスプリングのうち少なくとも一つのスプリングの撓み量を設定値以下に規制するストッパを設けてそのストッパによる撓み規制を入力軸の押し込み途中に生じさせたりすると、ブレーキ操作量に対するスプリングの荷重増加が途中から大きくなってブレーキ操作量−出力液圧の関係が理想曲線に近付き、ブレーキフィーリングが良くなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図１および図２に基づいて説明する。図１は第１実施形態の負圧式ブレーキ液圧発生装置であって、図は便宜上構造を簡略化して示している。
【００１６】
図中１はブレーキペダル、２はブレーキ操作力を伝達する入力軸、３は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、４はブレーキ操作時に操作量に応じた大気が導入される変圧室、５は定圧室３と変圧室４を外部から画する固定シェル、６は定圧室３と変圧室４の圧力を受圧面に対向して受けて差圧で前進推力を生じるピストン、７はピストン６を後退方向に付勢する操作側ストローク設定用のスプリング、８は定圧室３と変圧室４の圧力を受圧面に対向して受けるパワープレート、９はパワープレート８を戻り方向に付勢するスプリング、１０は車輪ブレーキ（図示せず）に接続されるマスタシリンダ、１１はピストン６に内蔵された大気導入用の制御弁、１２はマスタシリンダピストン１０ａに内蔵したピストン、１３は入力軸２とマスタシリンダピストン１０ａの相対移動を制限する相対移動制限手段、１４はリザーバタンクである。
【００１７】
ピストン６は、先端側に大径部６ａを形成してその大径部６ａをパワープレート８に設けた円筒部の内側に気密に、軸方向摺動自在に挿入している。このピストン６は、定圧室３と変圧室４の圧力を受圧面に対向して受け、差圧が生じたときに推力が生じて前進する。このピストン６の前面には、パワープレート８を貫通して定圧室３に入り込むピン１５を周方向に位置を変えて複数本設けている。そして、そのピン１５の先端にリテーナ１６を設け、このリテーナ１６と固定シェル５の内面との間にスプリング７を配置している。
【００１８】
スプリング７は、２個のコイルスプリング７ａ、７ｂを直列に組み合わせたものを用いている。コイルスプリング７ａ、７ｂは、図に示すように、径を異ならせ、内フランジと外フランジを有するリテーナ１７を間に介在して一部オーバラップするように配置すると、軸方向寸法を短縮できる。リテーナ１６、１７はストッパとしても機能し、コイルスプリング７ａの撓み量を設定値以下に規制する。
【００１９】
例示のブレーキ液圧発生装置は、コイルスプリング７ｂよりも７ａのバネ定数を小さくしているが、図のようにストッパを設けて一方のスプリングの撓み規制を行う場合には、同一バネ定数のコイルスプリングを組み合わせても発明の目的を達成することができる。バネ定数の異なるスプリングを直列に組み合わせて用いる場合には、ストッパは必須でなくなるが、このストッパを設けるとスプリングの荷重増加の変化点が安定し、ストロークと荷重の特性の設定もより容易になる。
【００２０】
また、スプリング７は、ここでは圧縮スプリングを組み合わせているが、使用するスプリングは引っ張りバネであってもよい。スプリングと等価な機能を持つダンパなども使用でき、このようなものもこの発明ではスプリングとみなす。
【００２１】
２個以上の特性の異なるスプリングやどれか一つを除いて複数個が順次撓み規制を受ける２個以上のスプリングを組み合わせて荷重変化点が複数ヶ所生じるようにしてもよい。
【００２２】
スプリング７を上述したように特性の異なる複数のスプリングや一部が撓み規制を受けるスプリングで構成すると、ブレーキペダル１の操作初期にはスプリング７の荷重が緩やかに増加し、ストッパによるコイルスプリング７ａの撓み規制点からその荷重増加が急になって図３に点線で示すようにペダルストロークと出力液圧の関係が理想曲線に近づく。このために、線形特性のスプリングを使用している従来のブレーキ液圧発生装置に比べてブレーキフィーリングが良くなる。
【００２３】
相対移動制限手段１３は、ピストン１２に形成された弁座と入力軸２の先端側に形成された弁部とから成る弁機構１３ａと、ピストン１２とマスタシリンダピストン１０ａとの間に設けた液室１３ｂとで構成される。この相対移動制限手段１３は、装置の能力が助勢限界に達するか助勢限界に近付いたとき、すなわち、変圧室４と大気（固定シェルの外部）との間の圧力差が無くなるかまたは所定値よりも小さくなったときに入力軸２とマスタシリンダピストン１０ａの相対位置を固定し、運転者がこの後にブレーキペダルを踏み増したときにブレーキペダル１が反力増を伴わずに入り込む事態を防止する。また、助勢限界以降の踏力増加分をマスタシリンダ圧力の増加に反映させる働きもする。この相対移動制限手段１３は好ましい要素であるが、必須ではない。
【００２４】
なお、例示のブレーキ液圧発生装置は、ブレーキペダル１に対する操作反力がマスタシリンダ１０に発生した液圧によって与えられる。
【００２５】
以上のように構成した図１の装置は、ブレーキペダル１が踏み込まれていない非作動時には制御弁１１が変圧室４を大気から遮断し、その変圧室４を定圧室３に連通させている。従って、変圧室４の圧力は定圧室３の圧力と等しく、両室の圧力を受圧面に受けるパワープレート８は動かず、図示の位置に停止している。
【００２６】
次に、ブレーキペダル１が踏み込まれて入力軸２が図中左方に押し込まれると、制御弁１１が変圧室４を定圧室３から遮断する。制御弁１１は非制動時には入力軸２に引き動かされて縮んでおり、入力軸２が前進するときに弾性復元して伸びる。これにより、制御弁１１の先端がピストン６に形成された弁座１１ａに接するまでは入力軸２に形成された弁座１１ｂとの接触状態が維持され、従って、変圧室４は先に定圧室３から遮断され、その後に制御弁１１が弁座１１ｂから離れて変圧室４が大気と連通する。その連通により変圧室４に大気が導入され、変圧室圧力が上昇する。このため、定圧室３と変圧室４との間に圧力差が生じ、その圧力差によってパワープレート８が前進し、このパワープレート８によって増幅された力がマスタシリンダに加わってマスタシリンダ１０にブレーキ操作量に応じた液圧が発生する。パワープレート８は差圧で生じた推力がマスタシリンダ１０からの反力と釣り合う位置まで前進する。
【００２７】
定圧室３と変圧室４との間に生じた圧力差によってピストン６にも前進推力が生じ、その推力がスプリング７からの反力と釣り合う位置までピストン６も前進する。このときのピストン６のストロークは、入力軸２の動きが止まったときに制御弁１１が変圧室４を定圧室３と大気の双方から遮断する状態になるようにピストン６が入力軸２に追従するので入力軸２のストロークとほぼ等しくなるが、スプリング７からの反力は、ブレーキ操作の初期にはバネ定数の小さいスプリング７ａによって与えられ、リテーナ１６が１７に接した後（ストッパによる撓み規制がなされた後）はスプリング７ｂによって与えられるので、ストロークに対する定圧室３と変圧室４の圧力差の増加はブレーキ操作の初期には少なく、ストッパによる撓み規制後に大きくなる。これにより、マスタシリンダ１０の出力液圧の立上がりがブレーキ操作の初期には緩く、途中から急となってブレーキフィーリングが良くなる。
【００２８】
また、例示の装置は、ブレーキペダル１が強く踏み込まれて変圧室４の圧力が助勢限界に達すると変圧室４が大気圧となった位置でピストン６の動きが止まり、制御弁１１が変圧室４を大気に連通させた状態が維持される。この状況下でブレーキペダル１をさらに踏み増すと、入力軸２とピストン１２との間に相対移動が生じて弁機構１３ａが閉弁し、液室１３ｂからリザーバタンク１４への液の流出が止まる。これにより、入力軸２とマスタシリンダピストン１０ａの相対位置が固定され、ブレーキペダル１が反力増を伴わずに入り込むことが防止される。また、踏み増しによる力は液室１３ｂに封じ込められた液を介してマスタシリンダピストン１０ａに伝わり、このため、助勢限界以降の踏力増加分はマスタシリンダ圧力の増加に反映されることになる。
【００２９】
図２は、第２実施形態のブレーキ液圧発生装置を示している。この第２実施形態の装置は、ピストン６の大気露出部の外周にスプリング７を配置している。スプリング７は図１と同様、バネ定数の異なる異径コイルスプリング７ａ、７ｂを一部オーバラップさせて直列に組み合わせたものを用い、これをピストン６の後部外周に設けたフランジ６ｂと固定シェル５の外面との間に取り付けている。フランジ６ｂは図１のリテーナ１６に代わるものであり、このフランジ６ｂと２個のスプリング間に介在したリテーナ１７とがコイルスプリング７ａの撓み規制用のストッパを構成している。このように、スプリング７を固定シェル５の外部に配置するとコンパクト化の面では図１の装置よりも不利になるが、スプリングの組み付けや交換などが容易になる利点がある。その他の構成と動作は図１の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。
【００３０】
【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、操作側のストロークを設定するスプリングを複数のスプリングで構成してこのスプリングにストロークに対する荷重増加が初期には少なく、途中から大きくなる非線形特性を与えたので、操作ストローク−出力液圧の関係を理想曲線に近づけてブレーキフィーリングを向上させることができる。
【００３１】
また、複数のスプリングを組合わせているので、ストローク−荷重の特性を容易に、適正に設定することができる。特に、ストッパを設けて一部のスプリングの撓み規制を行うものは、ストローク−荷重の特性の設定がし易く、荷重変化点も安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のブレーキ液圧発生装置を示す図
【図２】第２実施形態のブレーキ液圧発生装置を示す図
【図３】ストローク−出力液圧の関係の理想曲線を示す図
【符号の説明】
１ ブレーキペダル
２ 入力軸
３ 定圧室
４ 変圧室
５ 固定シェル
６ ピストン
６ａ 大径部
６ｂ フランジ
７ スプリング
７ａ、７ｂ コイルスプリング
８ パワープレート
９ スプリング
１０ マスタシリンダ
１０ａ マスタシリンダピストン
１１ 制御弁
１１ａ、１１ｂ 弁座
１２ ピストン
１３ 相対移動規制手段
１３ａ 弁機構
１３ｂ 液室
１４ リザーバタンク
１５ ピン
１６、１７ リテーナ

Claims (4)

1. 負圧源に接続される定圧室と、
   ブレーキ操作時に操作量に応じた大気の導入がなされて調圧される変圧室と、
   これら定圧室と変圧室の外郭をなす固定シェルと、
   ブレーキ操作手段から操作力を受けて作動する入力軸と、
   変圧室と定圧室の圧力を受圧面に受けて差圧で前進推力を生じるピストンと、
   そのピストンを後退方向に付勢するスプリングと、
   変圧室と定圧室の圧力を受圧面に受けて差圧による前進推力をマスタシリンダに伝達するパワープレートと、
   前記ピストンに内蔵され、入力軸とピストンの相対移動に応じて変圧室を大気と負圧源に選択的に導通させて変圧室の圧力を制御する制御弁とを備え、
   前記パワープレートとピストンが軸方向相対移動可能に構成された負圧式ブレーキ液圧発生装置において、
   前記スプリングを、複数のスプリングを直列に配置して構成し、ブレーキ操作量に対するスプリングの荷重増加が途中から大きくなるようにしたことを特徴とする負圧式ブレーキ液圧発生装置。
2. 直列に配置する複数のスプリングのうち少なくとも一つのスプリングの撓み量を設定値以下に規制するストッパを設け、そのストッパによる撓み規制を入力軸の押し込み途中に起こさせてブレーキ操作量に対するスプリングの荷重増加の変化を生じさせることを特徴とする請求項１記載の負圧式ブレーキ液圧発生装置。
3. バネ定数の異なるスプリングを組合わせてブレーキ操作量に対するスプリングの荷重増加の変化を生じさせることを特徴とする請求項１記載の負圧式ブレーキ液圧発生装置。
4. 前記ピストンにパワープレートを貫通して定圧室に入り込むピンを設け、そのピンの先端に設けるリテーナと固定シェルの内面との間に前記スプリングを配置した請求項１乃至３のいずれかに記載の負圧式ブレーキ液圧発生装置。

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