JP2004306704A

JP2004306704A - ブレーキ装置のストロークシミュレータ

Info

Publication number: JP2004306704A
Application number: JP2003100632A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Ito; 明弘伊藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2023-04-03
Also published as: JP4193551B2

Abstract

【課題】踏み込みストロークに応じた反力をブレーキペダルへ返すためのストロークシミュレータにおいて、踏み込み開始時にペダルが重く感じられることを防止する。
【解決手段】ブレーキぺダル７は太径ロッド８、細径ロッド４および抵抗器２と一体に連結する。細径ロッド４は、シリンダ１内をピストンシール３ｓを介して摺動するピストン３を遊貫する。太径ロッド８とシリンダ１の隙間はシール構造１１により封止され、作動油がシリンダ１から流出することを防止する。ブレーキペダル７踏み込み開始時は、太径ロッド８および細径ロッド４を介して踏力を抵抗器２へ伝達することにより、抵抗器２はスプリング９の弾発力に抗してシリンダ１内を前進するが、ピストン３は前進しない。このため踏み込み開始時の摺動抵抗はシール構造１１の摺動抵抗のみであり、踏み込み開始時にペダルが重く感じられることはない。一方スプリング９は踏み込みストロークに応じた反力をブレーキペダル７へ返す。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブレーキバイワイヤ式の制動装置において運転者がブレーキペダルを踏み込む時に、踏み込みストロークに応じた反力をブレーキペダルへ返すためのストロークシミュレータにつき、特に運転者がブレーキペダルを踏み始める時に感じる摺動抵抗を低減する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
運転者がブレーキペダルを踏み込むことにより、該ブレーキペダルと連接したストロークシミュレータに発生する液圧やストローク変化量を、センサで検出し、電気信号に変換して各車輪に設けられたホイールシリンダ液圧の制御を行うブレーキバイワイヤ式の制動装置においては、良好なブレーキフィーリングを得るために、ブレーキペダルの踏み込みを解除した直後であっても、ある程度の遅れを伴ってブレーキペダルが非制動位置に戻ることが望ましい。そこでこのようなブレーキフィーリングを実現するための発明としては従来、例えば特許文献１に記載のごときものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３２１６２１号公報
【０００４】
特許文献１に記載のブレーキペダルストロークシュミレータは、ブレーキブースタを具えた液圧制動装置が有し、踏み込み時および踏み戻し時においてのペダル踏力とブレーキ力との関係の相違であるヒステリシス特性を、ブレーキバイワイヤ式の制動装置に用いられるブレーキペダルストロークシュミレータに付与し、上記ヒステリシス特性に基づく良好なブレーキフィーリングの達成を図ったものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のようなブレーキペダルストロークシュミレータにあっては、複数のカップシールを組み合わせて用いたことで以下に説明するような問題を生ずる。つまりピストンが前方へ移動する際には、ピストンとシリンダとの間に位置するカップシールと、第１液室から第２液室への液体の流れを許容する一方向弁として機能するカップシールと、特にシールはないが液密になっているためダンパとシリンダとの間に生じる前記シール相当の摺動抵抗との３つの摺動抵抗がブレーキペダルに反力として作用する。したがってブレーキペダル踏み込み開始時にはペダルが重く感じられ、良好なブレーキフィーリングを実現したものとはいえない。
【０００６】
本発明は、ブレーキペダル踏み込み開始時に液圧を発生させない構造を採用することで上記カップシールの部品点数を削減し、初期踏力の軽い良好なブレーキフィーリングを実現することができる液圧制動装置を提案することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的のため本発明による液圧式制動装置は、請求項１に記載のごとく、
シリンダおよびピストンに包囲された空間に作動液を満たした液室と、ブレーキ操作力に応動して前記シリンダ内に対し進入、退出するロッドとを具えたブレーキ装置のストロークシミュレータにおいて、
前記進入方向におけるロッドの前部はピストンに遊貫する細いロッド部となし、前記退出方向におけるロッドの後部は前記シリンダに対し液密封止状態で摺動自在に嵌合する太いロッド部となし、
前記細いロッド部の前端には、該ロッド部と共に変位して前記作動液の流動抵抗により前記ロッドに抵抗を付与する抵抗器を設け、
該抵抗器と前記ロッドから遠いシリンダ前端との間には、前記抵抗器および前記ロッドを非制動時の位置へ後退させる第１弾性手段を設け、
ブレーキ操作力の入力時には、前記細いロッド部および太いロッド部間における段差部が前記ピストンに係合して該ピストンを前進させることにより上記液室内に液圧を発生させるよう構成したことを特徴としたものである。
【０００８】
【発明の効果】
かかる本発明の構成によれば、踏み込み始期段階では複数のカップシールのうちシリンダと太いロッド部の外周との間に設けたシール構造の摺動抵抗のみがブレーキペダルに反力として作用するため、踏み込み開始時にペダルが重く感じられることはなく、良好なブレーキフィーリングを実現することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態になる液圧式制動装置の構成を、模式的に示す縦断面図である。
作動油で内部を満たされたシリンダ１内には、シリンダ１の内径よりやや小さめの抵抗器２と、ピストン３と、該ピストン３を遊貫し、ブレーキペダル７からの踏力を抵抗器２へ伝達する細径ロッド４が存在する。シリンダ１の内壁には作動油の量を調節するためリザーバポート５を配置する。ブレーキバイワイヤの機能が失陥した場合にはシリンダ１がマスターシリンダとして機能するよう、シリンダ１前端部は液圧通路６および開閉弁１２を介して図示せざるホイールシリンダと連通する。
【００１０】
抵抗器２とシリンダ１前端との間にはスプリング９を縮設し、非制動時には抵抗器２がシリンダ１の後端へ押し戻されている。また抵抗器２は後方で細径ロッド４と、太径ロッド８と、ブレーキペダル７と一直線に連結する。ブレーキペダル７の基端７ｏは車体側メンバに固定され、ブレーキペダル７の中間部７ｃは太径ロッド８の後端と連節し、遊端はステップ７ｐを具え、運転者がステップ７ｐを踏み込むことにより本実施の形態になるストロークシミュレータと踏力の授受を行う。
【００１１】
運転者がブレーキペダル７を踏み込み始めて暫時の踏み込み始期段階には、図２に示すように太径ロッド８および細径ロッド４を介して踏力を抵抗器２へ伝達することにより、抵抗器２はスプリング９の弾発力に抗してシリンダ１内を前進する。この際、スプリング９周辺にある作動油は、シリンダ１内壁と抵抗器２外周との隙間を通過して、抵抗器２の後方へまわりこむが、この隙間の大きさおよび形状を変更することにより、ブレーキペダル７の移動速度およびロッド４，８およびブレーキペダル７を通じて運転者に伝達する踏み込み抵抗を調節可能である。太径ロッド８と蓋１３との摺動面はシール構造１１により密封され、作動油がシリンダ１から流出することを防止する。
【００１２】
太径ロッド８の外径は細径ロッド４の外径よりも大きいものとし、抵抗器２が細径ロッド４の全長Ｌｇだけ前進すると、太径ロッド８と細径ロッド４の間の段差部２４がピストン３と係合すると共に、ピストン３と細径ロッド４の隙間を密閉する。
【００１３】
このため、運転者がブレーキペダル７を踏み込み続けた場合の踏み込み終期段階には、抵抗器２およびピストン３が前進する。ピストン３の外周にはピストンシール３ｓを設け液室２２を密封するため、ピストン３の前進中は液室２２内の作動油をリザ―バポート５からリザーバ１０へ排出するが、ピストン３がリザーバポート５に達した位置でシリンダ１内の作動油の排出口であるリザーバポート５は閉ざされ、図３に示すようにピストン３はこれ以上前進することができない。このピストン３位置を最大ストローク位置とする。このピストン３前進距離は非制動状態のピストン３位置からリザーバポート５までの距離Ｌｐに等しい。
【００１４】
次に踏み戻し時について説明するに、運転者がブレーキペダル７に加わる踏力を弱めたり、ブレーキペダル７の踏み込み動作を中止すると、スプリング９の弾発力により抵抗器２がブレーキペダル７側つまり後方へ所定の速度で移動する。この際抵抗器２の後方にある作動油は、図４中の矢印のように抵抗器２外周とシリンダ１の隙間を通過して、スプリング９周辺へ移動する必要があることから、抵抗器２の上記所定速度には上記隙間の形状・大きさおよび作動油の粘度が関係する。また、前記踏み込み終期段階にピストン３も前進した場合には、抵抗器２がピストン３と接触しながら共に非制動時の位置まで後退する。
【００１５】
万一ブレーキバイワイヤとしての制御システムが失陥した場合であっても、シリンダ１がマスターシリンダとしての役目を果たすことにより車輪側に設置した図示せざるホイールシリンダへ油圧を供給しブレーキ機能を果たす。この機能を、図５を用いて説明すると、図示せざるコントロールユニットがシステム失陥を検出した場合には、開閉弁１２を開弁する。制動時には運転者がブレーキペダル７を踏み込むことにより、ピストン３が図４に示した最大ストローク位置からさらに前進し、図５に示すようにシリンダ１内の作動油の液圧が液圧通路６を介して図示せざるホイールシリンダへ伝達される。
【００１６】
本実施の形態になるブレーキペダル７のペダルストロークおよび踏力の関係をグラフにしたものを図６（ａ）に示し、従来の液圧式制動装置におけるペダルストロークおよび踏力の関係をグラフにしたものを図６（ｂ）に示す。本実施の形態において踏み込み開始時にブレーキペダル７に作用する摺動抵抗は、太径ロッド８の外周をシールするシール構造１１のみであり、その大きさは図６（ａ）中のＲ１のみである。他方従来の液圧式制動装置において踏み込み開始時にブレーキペダル７に作用する摺動抵抗は、前述したようにピストンのカップシールと、バルブ機構のカップシールと、ダンパーのシール部位で発生する抵抗との３箇所があり、その大きさは図６（ｂ）中のＲ３であり、本実施の形態になるストロークシミュレータと比較して大きなもの（Ｒ３＞＞Ｒ１）となる。
【００１７】
また本実施の形態においてブレーキペダル７のストローク長がＬｇに達し、ピストン３が前進を開始した場合には、図６（ａ）中に示すように、踏力にピストンシール３ｓの摺動抵抗Ｒ２が加算される。
【００１８】
ところで本実施の形態においては、踏み込み始期段階ではピストン３が停止したままで抵抗器２が前進するため、ブレーキペダル７に及ぼす摺動抵抗は、太径ロッド８の外周をシールするシール構造１１の摺動抵抗のみであり、踏み込み開始時の踏力は図６（ａ）中のＲ１のみである。したがって、踏み込み開始時にブレーキペダル７が重たく感じることはなく、初期踏力の軽い良好なブレーキフィーリングを実現することが可能となる。
【００１９】
また段差部２４がピストン３に係合し、ピストン３が前進する踏み込み終期段階でも、上記シール構造１１の摺動抵抗にピストン３の有するピストンシールの摺動抵抗が加わるのみで、従来の液圧式制動装置のように３つの摺動抵抗がブレーキペダルに作用することがない。
【００２０】
上記実施の形態においては、太径ロッド８の外径をシリンダ１の内径よりも充分に小さくしたものであるが、図７に示すように太径ロッド８の外径をシリンダ１の内径と同じくすれば、上記実施の形態におけるシリンダ１後方の蓋１３を省略することが可能となり、部品点数の減少および組立作業の効率化を図ることができる。また太径ロッド８の外径を大きくし太径ロッド８の断面積から細径ロッド４の断面積を減じた面積を大きくするほど、マスターシリンダとしての役目を果たすときに、同一ストロークにおいてより多くの油圧をホイールシリンダへ供給することが可能となる。
【００２１】
また図１に示した実施の形態では、ブレーキペダル７のストローク中に作動油が抵抗器２の外周とシリンダ１の内壁との隙間を通過するものであるが、図８に示すように、抵抗器２の外径をシリンダ１の内径とほぼ等しくすると共に、抵抗器２を貫通する孔２ｈを設け、作動油が穴２ｈを通過するものとしても図１に示す実施の形態と同様の効果を果たすこと勿論である。
【００２２】
次に本発明の他の実施の形態につき、図９を用いて説明する。
本実施の形態においては抵抗器２の外径をシリンダ１の内径とほぼ等しくすると共に、抵抗器２を貫通する孔２ｈを設け、該貫通孔２ｈには作動油の一方向のみの通過を許容する流出弁１５および戻り弁１６をそれぞれ設ける。またピストン３と段差部２４の間には、細径ロッド４を取り巻くようにスプリング１４を設ける。
【００２３】
ブレーキペダル７を踏み込んている状態では、図１０に示すように太径ロッド８および細径ロッド４を介して踏力を抵抗器２へ伝達することにより、抵抗器２はスプリング９の弾発力に抗してシリンダ１内を前進する。この際、スプリング９周辺にある作動油は、流出弁１５を通過して、抵抗器２の後方へ移動する。また抵抗器２の前進と同時に、踏力がスプリング１４を介してピストン３に伝達されるため、ピストン３も前進する。
【００２４】
そしてピストン３がリザーバポート５に達した位置でシリンダ１内の作動油の排出口であるリザーバポート５は遮断され、これ以上前進することができない。このピストン３位置を最大ストローク位置とする。
【００２５】
他方ブレーキペダル踏み戻し時では、スプリング９の弾発力により抵抗器２が後方へ所定の速度で後退する。この際抵抗器２の後方にある作動油は、図１１中の矢印のように戻り弁１６を通過して、スプリング９周辺へ移動する。該戻り弁１６に開弁圧を設定することにより、ブレーキペダル７の踏み込み力を弱く設定しつつ、ブレーキペダル７の戻りを遅らせることが可能である。なお抵抗器２がピストン３位置まで後退すると、抵抗器２はピストン３と接触しながら共に非制動時の位置まで後退する。
【００２６】
本実施の形態において上記開弁圧を０．７Ｍｐａとした場合のペダルストロークおよび踏力の関係をグラフにしたものを図１３（ａ）に示し、上記開弁圧を０とした場合のペダルストロークおよび踏力の関係をグラフにしたものを図１３（ｂ）に示す。このグラフを用いて説明すると、踏み込み時の踏力の増大に対してペダルストロークは一定に増加するが、踏み戻し時には、上記踏力よりも少ない踏力で同量のペダルストロークを保ちながら減少する。つまり踏み込み時にはブレーキペダル７の戻り力に粘りをつけ、ブレーキペダルにヒステリシス特性を与える。他方、上記開弁圧を０とした場合、つまり流出弁１５と戻り弁１６との開弁圧に差がない場合には、踏み込み時についても踏み戻し時についてもペダルストロークおよび踏力の関係は同じものとなる。
なお、ヒステリシス特性を与えるにあたっては、流出弁１５のみとし、戻り弁１６を設けずに図８に示したような単なる貫通孔２ｈとしてもよい。
【００２７】
万一ブレーキバイワイヤとしての制御システムが失陥した場合であっても、シリンダ１がマスターシリンダとしての役目を果たすことにより車輪側に設置した図示せざるホイールシリンダへ油圧を供給しブレーキ機能を果たす。この機能を、図１２を用いて説明すると、図示せざるコントロールユニットがシステム失陥を検出した場合には、開閉弁１２を開弁する。制動時には運転者がブレーキペダルを踏み込むことにより、ピストン３はスプリング１４から踏力を受けてリザーバポート５位置からさらに前進し、作動油の排出口を遮断することで液圧が発生する。またスプリング９周辺の作動油が流出弁１５を通過し抵抗器２の後方へ移動する際に流出弁１５を開弁し、シリンダ１内の作動油の液圧が液圧通路６を介して図示せざるホイールシリンダへ供給される。
【００２８】
ところで本実施の形態においては、流出弁１５の開弁圧を非常に小さくし、戻り弁１６には所定の開弁圧を設定したため、ペダル踏み込み時には減速度の立ち上がり応答性が高い一方、ペダル戻し時にはペダルの戻り方向に粘りをつけることができ、従来のブレーキブースタと同等の良好なブレーキ感を実現することが可能になる。特に上記開弁圧を０．７Ｍｐａに設定することにより、ペダルストローク−踏力関係に図１３（ａ）に示すようなヒステリシス特性を与え、良好なブレーキ感を実現することが可能になる。
【００２９】
また太径ロッド８とピストン３との間にスプリング１４を設けたため、ブレーキ踏み込み開始からビストン３が前進を開始するまでの無効ストローク長が減少し、システムが失陥した場合に制動力発生までの立ち上がり時間を短縮することができる。
【００３０】
次に本発明の更に他の実施の形態につき、図１４を用いて説明する。
本実施の形態においては上記液圧管路６および開閉弁１２の他に別の液圧管路２０および開閉弁２１を以下の説明の如く設けて２系統となす。図９に示した実施の形態になるストロークシミュレータのシリンダ１前端部を延長し、スプリング９の前端には第２ピストン１７を設け、第２ピストン１７とシリンダ１前端との間にスプリング１９を縮設する。第１ピストン３と第２ピストン１７との間に画成された液室を以下、後部液室２２と、第２ピストン１７とシリンダ１前端との間に画成された液室を前部液室２３という。また、前部液室２３に対してシリンダ１内壁にリザーバポート１８および液圧管路２０を設ける。液圧管路２０は開閉弁２１を介して図示せざるホイールシリンダと連通する。
【００３１】
通常時にはスプリング９、第２ピストン１７およびスプリング１９がひとつのスプリングとして機能することで、シリンダ１全体で図９に示したストロークシミュレータと同様の機能を果たす。
【００３２】
システム失陥時にブレーキペダル７を踏み込むと、スプリング１４から踏力を受けて第１ピストン３がリザーバポート５位置よりも前進し、後部液室２２内に液圧が発生する。さらにブレーキペダル７を踏み込むとスプリング９から踏力を受けて第２ピストン１７がリザーバポート１８位置よりも前進し前部液室２３内に液圧が発生する。後部液室および前部液室は液圧管路６，２０を介して各々のブレーキ系統に連通し、２系統の失陥時液圧回路を構成する。
【００３３】
ところで本実施の形態においては、シリンダ１内に後部液室２２および前部液室２３を設けたため、システム失陥時には２系統の液圧回路を確保することができ、ブレーキ性能に対する信頼性を高くすることができる。
また通常時は開閉弁２１が閉じているため、ブレーキ操作中に第２ピストン１７が移動することはなく、２系統として第２ピストン１７に追加のシール部材を具えたものであっても上記他の実施の形態と同様に踏み込み始期段階においてはシール構造１１の摺動抵抗のみが作用する。さらに踏み込み終期段階でも、シール構造１１の摺動抵抗にピストン３の摺動抵抗が加わるのみで、すなわち２系統化に伴って摺動抵抗が増加することはなく、初期踏力の軽い良好なブレーキフィーリングを実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態になるストロークシミュレータの構成につき、非制動時の状態を示す要部縦断面図である。
【図２】同実施の形態になるストロークシミュレータの踏み込み始期段階の状態を示す要部縦断面図である。
【図３】同実施の形態になるストロークシミュレータ内のピストンが最大ストローク位置に達した状態を示す要部縦断面図である。
【図４】同実施の形態になるストロークシミュレータの踏み戻し時の状態を示す要部縦断面図である。
【図５】同実施の形態になるストロークシミュレータがマスターシリンダとして機能する場合を示す要部縦断面図である。
【図６】ストロークシミュレータについて、ブレーキペダルのペダルストロークおよび踏力の関係を示すグラフであり、
（ａ）は同実施の形態になるストロークシミュレータについて、
（ｂ）は従来のストロークシミュレータについて示すものである。
【図７】同実施の形態になるストロークシミュレータの太径ロッドの形状に変更を加えた形態につき、非制動時の状態を示す要部縦断面図である。
【図８】同実施の形態になるストロークシミュレータの抵抗器の形状に変更を加えた形態を示す要部縦断面図である。
【図９】本発明の他の実施の形態になるストロークシミュレータにつき、非制動時の状態を示す要部縦断面図である。
【図１０】同実施の形態になるストロークシミュレータの踏み込み時の状態を示す要部縦断面図である。
【図１１】同実施の形態になるストロークシミュレータの踏み戻し時の状態を示す要部縦断面図である。
【図１２】同実施の形態になるストロークシミュレータがマスターシリンダとして機能する場合を示す要部縦断面図である。
【図１３】同実施の形態になるストロークシュミレータについて、ブレーキペダルのペダルストロークおよび踏力の関係を示すグラフであり、
（ａ）は戻り弁に開弁圧０．７Ｍｐａを設定した場合、
（ｂ）は戻り弁の開弁圧を０に設定した場合を示す。
【図１４】本発明の更に他の実施の形態になるストロークシミュレータがマスターシリンダとして機能する場合を示す要部縦断面図である。
【符号の説明】
１シリンダ
２抵抗器
３ピストン（第１ピストン）
４細径ロッド
５リザーバポート
６液圧通路
７ブレーキペダル
８太径ロッド
９スプリング
１０リザーバ
１１シール構造
１２開閉弁
１３蓋
１４スプリング
１５流出弁
１６戻り弁
１７第２ピストン
１８リザーバポート
１９スプリング
２０液圧通路
２１開閉弁
２２液室（後部液室）
２３前部液室

Claims

シリンダおよびピストンに包囲された空間に作動液を満たした液室と、ブレーキ操作力に応動して前記シリンダ内に対し進入、退出するロッドとを具えたブレーキ装置のストロークシミュレータにおいて、
前記進入方向におけるロッドの前部はピストンに遊貫する細いロッド部となし、前記退出方向におけるロッドの後部は前記シリンダに対し液密封止状態で摺動自在に嵌合する太いロッド部となし、
前記細いロッド部の前端には、該ロッド部と共に変位して前記作動液の流動抵抗により前記ロッドに抵抗を付与する抵抗器を設け、
該抵抗器と前記ロッドから遠いシリンダ前端との間には、前記抵抗器および前記ロッドを非制動時の位置へ後退させる第１弾性手段を設け、
ブレーキ操作の入力時には、前記細いロッド部および太いロッド部間における段差部が前記ピストンに係合して該ピストンを前進させることにより上記液室内に液圧を発生させるよう構成したことを特徴とするブレーキ装置のストロークシミュレータ。
請求項１に記載のストロークシミュレータにおいて、
前記段差部と前記ピストンとの間に第２弾性手段を設けたことを特徴とするブレーキ装置のストロークシミュレータ。
請求項１または２に記載のストロークシミュレータにおいて、
前記抵抗器には作動液がシリンダ前後方向へ貫通する通路を１つあるいは複数設け、該通路のうち少なくとも１つの通路には開閉弁を設け、前方から後方へ作動液が通過する流動抵抗に対し、後方から前方へ作動液が通過する流動抵抗が大きくなるように前記開閉弁の開弁圧を設定したことを特徴とするブレーキ装置のストロークシミュレータ。
請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載のストロークシミュレータにおいて、
前記抵抗器と前記シリンダ前端との間に第２ピストンを配設し、該第２ピストンと前記抵抗器との間に前記第１弾性手段を介在させ、第２ピストンと前記シリンダ前端との間に第３弾性手段を介在させたことを特徴とするブレーキ装置のストロークシミュレータ。