JP2005053302A - ブレーキ液圧発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】倍力手段を有するブレーキ液圧発生装置について、ブレーキ操作手段の望ましいストローク特性を有利に実現するために、ブレーキ回路の消費液量変動・液圧変動によるブレーキ操作量の変動を簡素な構造で抑制できるようにする。
【解決手段】ブレーキ操作によって作動する入力軸２８と、入力軸２８にブレーキ操作量に応じたストロークと反力を与えるストロークシミュレータ２９と、制御弁３７とを有する負圧式倍力装置２１と、ブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダ２２と、圧力室２２ｂの液圧を検出して検出液圧に応じた反力を制御弁の弁部材４０に加える圧力検出部材２３とを設け、制御弁３７で、ストロークシミュレータ２９を介して伝達される入力と圧力検出部材２３からの反力を対抗して受けて入力に対して反力をバランスさせるようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、倍力手段の出力を制御弁で調整し、その調整された出力でマスタシリンダを作動させてブレーキ操作量に応じたブレーキ液圧を発生させる車両用のブレーキ液圧発生装置、特に、ブレーキ回路の消費液量変動・液圧変動によるブレーキ操作量（操作ストローク）の変動や操作フィーリングの悪化を防止したブレーキ液圧発生装置に関する。

倍力装置を備え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てその増幅した力をマスタシリンダに加える構成になっている。倍力装置としては負圧式倍力装置や液圧式倍力装置などが用いられている。その倍力装置を備えるブレーキ液圧発生装置の中に、ブレーキペダルの操作量とマスタシリンダからの吐出液量が直接対応する構造のものがあるが、これは、車両のアンチロック制御、回生協調ブレーキ制御、車両安定制御（ＶＳＣ）などが実行されときにブレーキ回路の消費液量増加の影響がブレーキ操作手段、例えばブレーキペダルの操作量に反映されて運転者の操作フィーリングが悪くなることを避けられない。

その問題の対応策として、下記特許文献１は、運転者の意思によらない液圧制御が実行されてブレーキ回路の消費液量が変動してもブレーキ操作量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を詳しく紹介している。
特開２００２−１７３０１６号公報

この特許文献１の図４とほぼ同じ構造を図５に示す。特許文献１には、この構成について詳しい説明がなされているが、ここでも簡単に述べる。

パワープレート１５ａの内側にパワープレート１５ａに対して軸方向に相対移動できるバルブピストン５ｂ（第２弁要素）を配置し、入力軸４と一体の第１弁要素に設けた大気圧弁座５ｂ₃ と、バルブピストン５ｂに設けた負圧弁座５ｂ₄ と、バルブピストン５ｂの内部に配置した弁体５とで変圧室（動力室）１５ｂの圧力を制御してパワープレート１５ａの出力を調整する制御弁を構成している。

また、バルブピストン５ｂと固定シェル（ハウジング）２との間及びバルブピストン５ｂとパワープレート１５ａとの間にそれぞれスプリング（ストローク−力変換装置）７、１８を設けている。

図示のブレーキ液圧発生装置は、パワープレート１５ａが変圧室１５ｂの圧力と定圧室（負圧室）１５ｃの圧力の差を受けて入力を増幅した力を出力し、その出力でマスタシリンダピストン１６ａが作動してマスタシリンダ１６がブレーキ操作量に応じたブレーキ液圧を発生させ、その液圧がブレーキ回路（ホイールシリンダ９側）に供給される。さらに、入力軸４がその液圧を反力として受ける。

入力軸４のストロークはバルブピストン５ｂのストロークとほぼ等しい。この入力軸４のストロークは、変圧室１５ｂの圧力によってバルブピストン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、ブレーキペダル操作時の反力は、入力軸４が先端部にマスタシリンダ１６が発生させた液圧（マスタシリンダ圧）を受けて発生するが、マスタシリンダ圧は変圧室１５ｂの圧力に応じて発生するので、結局、ブレーキペダルのストロークとブレーキペダルに加わる反力との関係をブレーキ回路の消費液量と無関係に設定できることになる。

上記特許文献１が開示しているブレーキ液圧発生装置は、入力軸４と一体の第１弁要素と第１弁要素に対して軸方向の相対移動を可能にした第２弁要素（バルブピストン５ｂ）が入力操作に応じて共に移動する構造になっているため、ブレーキ回路の消費液量の変動によるブレーキ操作量の変動を無くす必要上、バルブピストン５ｂの位置制御のための複雑なストローク−力変換装置を設ける必要があり、コストや小型化等の面で不利なものになっている。

この発明は、ブレーキ操作手段の望ましいストローク特性を有利に実現するために、ブレーキ回路の消費液量変動・液圧変動によるブレーキ操作量の変動を簡素な構造で抑制できるようにすることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、ブレーキ操作によって作動する入力軸と、この入力軸にブレーキ操作量に応じたストロークと反力を与えるストロークシミュレータと、倍力手段の出力を前記ブレーキ操作手段の操作量に応じて調整する制御弁とを内蔵した入力部と、前記倍力手段の出力を受ける出力部が前記入力部と軸方向相対移動可能であり、前記出力部の出力を受けてブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダと、このマスタシリンダの出力液圧を検出して検出液圧に応じた反力を前記制御弁に加える圧力検出部材とを備えさせ、前記制御弁が、前記ストロークシミュレータを介して前記入力軸から伝達される入力と前記圧力検出部材からの反力を対抗して受けて前記入力に対して前記反力をバランスさせるようにした。

前記倍力手段は、負圧式倍力装置、液圧式倍力装置を問わないが、大気の導入がなされる変圧室と負圧源に接続された定圧室との間の差圧を受けて作動するパワープレートと、前記差圧をブレーキ操作量に応じて調整する制御弁とを備えた負圧式倍力装置を用いる場合には、ブレーキ回路の消費液量変動や液圧変動による前記反力の変動を、前記制御弁による前記変圧室の圧力と前記定圧室の圧力の差の制御で前記パワープレートのストロークを変化させて吸収するようにしておく。

負圧式倍力装置に前記ストロークシミュレータと前記制御弁とを内蔵するバルブピストンを含ませ、さらに、前記制御弁を、前記バルブピストンに形成された弁座に弁体を接離させて前記変圧室と前記定圧室との間の連通路を開閉する負圧弁と、弁部材を前記弁体に接離させて前記変圧室と大気との間の連通路を開閉する大気弁とで構成し、前記弁部材が前記入力と前記反力を対抗して受けてその入力と反力のバランス点に移動し、ブレーキ回路の消費液量又はブレーキ液圧が変動して前記反力が変動したときに前記弁体を前記弁座から離反させて前記負圧弁又は大気弁を開閉させるようにしておけば、消費液量や液圧の変動による反力の変動がパワープレートのストローク変化によって吸収される。

ブレーキ回路の消費液量が増加すると制御弁に加わる反力も増大するが、この発明のブレーキ液圧発生装置は、制御弁が入力に対して反力をバランスさせるので反力の変動とその反力の変動による圧力検出部材の変位が小さく抑えられ、ブレーキ回路の消費液量変動によるブレーキ操作力の変化、入力軸のストローク変化（すなわちブレーキ操作手段の操作量の変化）が殆ど起こらない。ブレーキ回路の液圧が変動したときにも同様の作用によってブレーキ操作力とブレーキ操作量の変動が抑制される。

また、車輪ブレーキとして、車両の燃費改善やブレーキ振動の低減を狙った低引きずり特性の、マスタシリンダからの供給液量が多くなるブレーキキャリパ等を使用する場合にも、ブレーキ操作手段の操作量に影響がでない。

さらに、運転者のブレーキフィーリング特性は入力軸と制御弁との間に介在したストロークシミュレータによって一義的に決定されるため、ブレーキ回路の消費液量が変動してもブレーキフィーリングには影響が出ず、良好なブレーキフィーリングが得られる。

この発明のブレーキ液圧発生装置の実施の形態を図１に示す。図示のブレーキ液圧発生装置は、負圧式倍力装置の出力でマスタシリンダを作動させてブレーキ液圧を発生させるものである。

図中２０はブレーキペダル、２１は負圧式倍力装置、２２はマスタシリンダ、２３は圧力検出部材、２４はリザーバ、２５はブレーキ液圧制御装置２６と車輪ブレーキ２７とを有するブレーキ回路である。

負圧式倍力装置２１は、ブレーキペダル２０から操作力を受けて作動する入力軸２８と、この入力軸２８にブレーキ操作量に応じたストロークと反力を与えるストロークシミュレータ２９と、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３０と、ブレーキ操作時にブレーキ操作量に応じた大気が導入される変圧室３１と、定圧室３０と変圧室３１を外部から画する固定シェル３２（３２ａは負圧導入口）と、定圧室３０の圧力と変圧室３１の圧力を対抗して受けるパワープレート３３と、パワープレート３３の復帰スプリング３４と、ストロークシミュレータ２９と後述する制御弁３７とを内蔵したバルブピストン３５と、このバルブピストン３５を後ろ向きに付勢するスプリング３６と、定圧室３０と変圧室３１との間の差圧を調整する制御弁３７とを備えている。

ブレーキペダル２０には、回動支点の部分においてスプリング（図示せず）による復帰力を加えている。ストロークシミュレータ２９は、対向配置のリテーナ２９ａ、２９ｂと、両リテーナ２９ａ、２９ｂ間に配置した弾性体２９ｃとで構成されている。弾性体２９ｃは、図示のもの、即ち、スプリング２９ｃ_-1とゴム部材２９ｃ_-2とを併用してブレーキ操作量に対する反発力が途中から増加するようにしたものが好ましい。

入力軸２８、ストロークシミュレータ２９及び制御弁３７を内蔵して入力部を構成するバルブピストン３５は、出力部であるパワープレート３３の円筒部３３ａの内側に、パワープレート３３との軸方向相対移動が許容されるように挿入され、パワープレート３３との間に縮設したスプリング３６の力で図示の位置に保持されている。

制御弁３７は、定圧室３０と変圧室３１との間の通路を開閉する負圧弁３８と、変圧室３１と固定シェル３２の外部との間の通路を開閉する大気弁３９とから成る。負圧弁３８は、バルブピストン３５の内部に配置した伸縮可能な弁体３９ａとバルブピストン３５に形成した弁座３８ａとで構成され、また、大気弁３９は、前記弁体３９ａと、弁部材４０に形成した弁座３９ｂと、弁体３９ａとリテーナ２９ｂとの間に縮設されて弁体３９ａを閉弁方向に付勢するスプリング３９ｃ及び弁部材４０及び弁体３９ａを後ろ向きに付勢するスプリング３９ｄとで構成されている。

弁部材４０は、バルブピストン３５に対して軸方向に相対移動できるようにしてあり、この弁部材４０の変位によって負圧弁３８と大気弁３９が開閉される。

パワープレート３３は、変圧室３１と定圧室３０との間の差圧を受けて前進し、入力を増幅した力を出力する。その出力でマスタシリンダピストン２２ａが復帰スプリング２２ｃを圧縮して押し動かされて圧力室２２ｂにブレーキ操作量に応じたブレーキ液圧が発生する。

圧力検出部材２３は、マスタシリンダ２２で発生させた液圧（マスタシリンダの出力液圧）を検出して検出液圧に応じた反力を弁部材４０に加える。

弁部材４０は、ストロークシミュレータ２９を介して入力軸２８から加えられる入力と前記反力を対抗して受け、入力に対して反力がバランスするように定圧室３０と変圧室３１との間に発生した差圧を調整する。

以下に、例示のブレーキ液圧発生装置の通常作動時、ブレーキ回路の消費液量変動時、負圧式倍力装置の失陥時の動作を項分けして説明する。

−通常作動時−
非作動時には、図１に示すように大気弁３９が閉じ、負圧弁３８が開いている。従って、定圧室３０と変圧室３１は互いに連通して同じ圧力になっており、パワープレート３３は図示の位置に保持されている。

この状態からブレーキペダル２０が踏み込まれると、図２に示すように、ストロークシミュレータ２９経由で伝達される入力によって弁部材４０が図中左方に押し動かされ、その弁部材４０に弁体３９ａが追従して負圧弁３８が閉じ、定圧室３０と変圧室３１の連通を遮断する。その後、弁部材４０が弁体３９ａから離れて大気弁３９が開き、変圧室３１に大気が流入する。このために、定圧室３０と変圧室３１との間に差圧（圧力差）が生じ、その差圧を受けたパワープレート３３が前進してマスタシリンダピストン２２ａを図中左方に押す。これによりマスタシリンダ２２が作動して圧力室２２ｂにブレーキ操作量に応じた液圧Ｐ１を発生させる。

圧力検出部材２３は、その液圧Ｐ１を先端に受けて制御弁３７の弁部材４０に反力を図中右向きに加える。制御弁３７はその反力とブレーキペダル２０からの入力が釣り合うまで大気弁３９を開弁させ、弁部材４０に加わる入力と反力がバランスしたら負圧弁３８と大気弁３９が閉じる。

なお、バルブピストン３５は、パワープレート３３の前進量にかかわらず、スプリング３６の力で初期位置に保たれる。また、ブレーキペダル２０に加わる反力は、弾性体２９ｃの選定によって任意に設定することができる。

この通常作動時は、ペダル踏力（ブレーキペダル２０に加えられる踏力）をＦ１、弾性体２９ｃの弾性係数をｋ１、入力軸２８のストロークをＬ１とすると、それらの関係は式（１）で示されるものになる。
Ｌ１＝Ｆ１／ｋ１ ・・・・（１）
また、パワープレート３３に加わる力のバランス式は、パワープレート３３のストロークをＬ２、パワープレート３３の出力をＦ２、ブレーキ回路の消費液量をＭ１とすると、それらの関係が式（２）で示されるものになる。
Ｍ１＝（Ｆ２／Ｐ１）×Ｌ２ ・・・・（２）
ここで、マスタシリンダピストン２２ａの断面積をＳ２２、圧力検出部材２３の断面積をＳ２３とすると、それらの面積比ｋ２は、
ｋ２＝Ｓ２３／Ｓ２２ ・・・・（３）
となる。ブレーキ回路の消費液量にかかわらず、圧力検出部材２３とパワープレート３３に加わる圧力が面積比ｋ２に比例して等しくなるように制御弁３７が変圧室３１への大気導入量を調整する。そのため、上式（２）に於ける消費液量Ｍ１が大きい場合には、変圧室３１への大気導入量が増え、パワープレート３３のストロークＬ２が大きくなって入力と反力がバランスすることになり、ペダル踏力Ｆ１と入力軸２８のストロークＬ１（即ちブレーキ操作量）は変化しない。

−ブレーキ回路の消費液量変動・液圧変動時−
例えば、回生協調ブレーキ制御、車両安定制御（ＶＳＣ）等の実行に伴い、車輪ブレーキ２７側のブレーキ液圧Ｐｗの制御がブレーキ液圧制御装置２６によって行われた場合、そのときの消費液量をＭ２とすると、前記式（２）の消費液量Ｍ１がＭ２に変化するが、その変化量に応じて制御弁３７が定圧室３０と変圧室３１との間の差圧を調整し、パワープレート３３の出力Ｆ２を変化させる。

例えば、ブレーキ回路の消費液量がＭ１からＭ２に増加したとすると、圧力室２２ｂ内の液量が増加して圧力室２２ｂの液圧Ｐ１が高まり、圧力検出部材２３から弁部材４０に伝達される反力も大きくなるが、この状況になると、弁部材４０が大気弁３９を閉じた状態で負圧弁３８を僅かに開弁させる。そのために変圧室３１の圧力が低下してパワープレート３３が後退し、パワープレート３３の出力Ｆ２が小さくなって液圧Ｐ１および液圧Ｐ１による反力が低下する。

これにより、ペダル踏力Ｆ１と入力軸２８のストロークＬ１の変動がほぼ無い状態で弁部材４０に加わる入力と反力がバランスする。入力変動の無いときにブレーキ回路の液圧が変動した場合も同様である。

図３に、入力軸２８のストロークとペダル踏力とブレーキの効きの関係を示す。図中実線は、この発明のブレーキ液圧発生装置（発明装置）の特性、２点鎖線はブレーキペダルの操作量とマスタシリンダからの吐出液量が直接対応する負圧式倍力装置を備えた従来のブレーキ液圧発生装置（比較例）の特性である。

この特性図から分かるように、この発明のブレーキ液圧発生装置は同じブレーキの効きを小さな操作量で確保することができ、従って、車両の燃費改善やブレーキ振動の低減を狙った低引きずり特性のブレーキキャリパ等を使用する場合にも、その有効性が発揮される。

−倍力機能失陥時−
ブレーキペダル２０が踏み込まれると、図４に示すように、ストロークシミュレータ２９が図中左方に動いて弁部材４０をバルブピストン３５に当接するまで押し込み、弁部材４０経由で押し込み力がバルブピストン３５に伝わる。このため、バルブピストン３５がスプリング３６を圧縮して図中左方に前進し、パワープレート３３に当接する。以後、入力がバルブピストン３５経由でパワープレート３３に加わり、パワープレート３３がマスタシリンダピストン２２ａを加圧する。このときには、定圧室３０には負圧が導入されておらず、倍力装置による助勢力は得られないが、運転者のブレーキ操作力でマスタシリンダ２２を直接作動させることができるので、必要最小限の制動力を得ることはできる。

この発明のブレーキ液圧発生装置の実施形態を示す非作動状態の断面図 図１のブレーキ液圧発生装置の通常作動状態を示す断面図 入力軸のストロークとペダル踏力とブレーキの効きの関係を示す図 倍力機能失陥時の作動状態を示す断面図 従来のブレーキ液圧発生装置の一例を示す断面図

符号の説明

２０ ブレーキペダル
２１ 負圧式倍力装置
２２ マスタシリンダ
２２ａ マスタシリンダピストン
２２ｂ 圧力室
２２ｃ 復帰スプリング
２３ 圧力検出部材
２４ リザーバ
２５ ブレーキ回路
２６ ブレーキ液圧制御装置
２７ 車輪ブレーキ
２８ 入力軸
２９ ストロークシミュレータ
２９ａ、２９ｂ リテーナ
２９ｃ 弾性体
２９ｃ_-1 スプリング
２９ｃ_-2 ゴム部材
３０ 定圧室
３１ 変圧室
３２ 固定シェル
３２ａ 負圧導入口
３３ パワープレート
３３ａ 円筒部
３４ 復帰スプリング
３５ バルブピストン
３６ スプリング
３７ 制御弁
３８ 負圧弁
３８ａ 弁座
３９ 大気弁
３９ａ 弁体
３９ｂ 弁座
３９ｃ、３９ｄ スプリング
４０ 弁部材

Claims (3)

1. ブレーキ操作によって作動する入力軸と、この入力軸にブレーキ操作量に応じたストロークと反力を与えるストロークシミュレータと、倍力手段の出力を前記ブレーキ操作手段の操作量に応じて調整する制御弁とを内蔵した入力部と、前記倍力手段の出力を受ける出力部が前記入力部と軸方向相対移動可能であり、前記出力部の出力を受けてブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダと、このマスタシリンダの出力液圧を検出して検出液圧に応じた反力を前記制御弁に加える圧力検出部材とを有し、前記制御弁が、前記ストロークシミュレータを介して前記入力軸から伝達される入力と前記圧力検出部材からの反力を対抗して受けて前記入力に対して前記反力をバランスさせるように構成されたブレーキ液圧発生装置。
2. 前記倍力手段が、大気の導入がなされる変圧室と負圧源に接続された定圧室との間の差圧を受けて作動するパワープレートと、前記差圧をブレーキ操作量に応じて調整する制御弁とを備えた負圧式倍力装置であり、前記制御弁が、ブレーキ回路の消費液量変動・液圧変動による前記反力の変動を前記パワープレートのストロークを変化させて吸収するように構成された請求項１に記載のブレーキ液圧発生装置。
3. 前記負圧式倍力装置が、前記ストロークシミュレータと前記制御弁とを内蔵するバルブピストンを有し、前記制御弁が、前記バルブピストンに形成された弁座に弁体を接離させて前記変圧室と前記定圧室との間の連通路を開閉する負圧弁と、弁部材を前記弁体に接離させて前記変圧室と大気との間の連通路を開閉する大気弁とで構成され、前記弁部材が前記入力と前記反力を対抗して受けてその入力と反力のバランス点に移動し、ブレーキ回路の消費液量又は液圧が変動して前記反力が変動したときに前記弁体を前記弁座から離反させて前記負圧弁又は大気弁を開閉させるように構成された請求項２に記載のブレーキ液圧発生装置。

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