JP2005239001A - マスタシリンダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ストロークシュミレータを含めてマスタシリンダ装置を小型化し、車両に搭載するときの組付け性、作業性等を向上できるようにする。
【解決手段】 シリンダ２の液圧室８Ａとストロークシュミレータ２２の蓄圧室２４との間に液圧制御弁３１を設ける。この液圧制御弁３１は、ブレーキペダル７の踏込み操作によって液圧室８Ａ内の液圧が設定圧力に達すると、弁ケース３２内で段付ピストン３７が摺動変位する。これにより、液圧室８Ａからストロークシュミレータ２２の蓄圧室２４に供給する液圧が制限され、このときに液圧制御弁３１は、ストロークシュミレータ２２と一緒にブレーキ反力を発生する。そして、このときのブレーキ反力によって車両の運転者に十分な踏み応えを与えると共に、ストロークシュミレータ２２に過大な液圧が作用するのも抑える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば車両のブレーキバイワイヤ方式のブレーキシステムに好適に用いられるマスタシリンダ装置に関する。

一般に、４輪自動車等の車両には種々のブレーキシステムが搭載されている。そして、ブレーキペダルの操作量（ストローク、踏力等）を検出し、その操作量に応じたブレーキ液圧を、例えば液圧ポンプ等の液圧源から車輪側のホイールシリンダに向けて供給する構成としたブレーキバイワイヤ方式のブレーキシステム（以下、ＢＢＷシステムという）が搭載されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この種の従来技術によるＢＢＷシステムでは、システムの失陥時等に備えて、例えばフェイルセーフ用となるマスタシリンダが設けられ、このマスタシリンダは、ブレーキペダルの踏込み操作時に外部の液圧源に替えて前記ホイールシリンダにブレーキ液圧を供給するように作動するものである。

そして、マスタシリンダとホイールシリンダとの間にはフェイルセーフ弁が設けられ、システムの正常動作時には、このフェイルセーフ弁によってマスタシリンダとホイールシリンダとの間を遮断し、液圧源の失陥等のＢＢＷシステムの失陥時には、フェイルセーフ弁を開弁させることによりマスタシリンダからホイールシリンダへの液圧供給を可能にする構成としている。

また、このようなマスタシリンダには、システムの正常動作時にフェイルセーフ弁によってマスタシリンダとホイールシリンダとの間が遮断されるため、ブレーキ操作に伴ってマスタシリンダの液圧室に発生する液圧を蓄圧するようにしたストロークシュミレータが設けられる。

そして、このストロークシミュレータは、前記液圧室内に発生する液圧を蓄圧すると共に、ブレーキペダルに対してブレーキ反力を伝えることにより、システムの正常動作におけるペダル反力を車両の運転者に与え、ブレーキの効き、所謂踏み応えを生じさせるものである。

特開平１１−３３４５７７号公報

ところで、上述した従来技術では、ストロークシュミレータ内に大きなバネ定数を有するものと小さなバネ定数を有するものとの２種類のばねが収容され、ストロークシュミレータが大型化するという問題がある。即ち、ブレーキペダルの操作感は、ペダルの踏み初めが軽く、ブレーキペダルを踏み込むに従って徐々に重くなり、ある程度踏み込んだ段階でいきなり重さを感じるような踏み応えを与えることが望ましいものである。

そして、従来技術では、このようなブレーキペダルの操作感を与えるため、ストロークシュミレータ内に２種類のばねを収容しており、これによってストロークシュミレータが大型化し、ストロークシュミレータを含めたマスタシリンダ装置全体をコンパクトに形成することが難しく、車両への搭載性が悪くなるという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、ストロークシュミレータを含めて全体を小型化し、コンパクトに形成することができると共に、車両への搭載性を向上できるようにしたマスタシリンダ装置を提供することにある。

上述した課題を解決するため、本発明は、有底筒状のシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に設けられブレーキ操作に応じて該シリンダ内を軸方向に変位するピストンと、該ピストンによりシリンダ内に画成され車輪側のホイールシリンダにフェイルセーフ弁を介して接続される液圧室と、該液圧室とホイールシリンダとの間を前記フェイルセーフ弁により遮断しているときに、前記ブレーキ操作によって該液圧室内に発生する液圧を蓄圧しブレーキ反力を生じさせるストロークシュミレータとを備えたマスタシリンダ装置に適用される。

そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記液圧室とストロークシュミレータとの間には、前記ブレーキ操作によって前記液圧室内の液圧が予め決められた設定圧力に達したときに前記液圧室からストロークシュミレータに供給する液圧を制限する液圧制御弁を設ける構成としたことにある。

また、請求項２の発明は、前記液圧室とストロークシュミレータとの間には、常時は両者の間を連通し前記フェイルセーフ弁により液圧室が前記ホイールシリンダに連通されたときに前記液圧室とストロークシュミレータとの間を遮断する切換弁を設け、前記液圧制御弁は、該切換弁と前記ストロークシュミレータとの間に配置する構成としている。

さらに、請求項３の発明によると、前記液圧制御弁は、前記ホイールシリンダに液圧を供給する液圧源に接続され該液圧源の圧力に対応して前記設定圧力を変化させる設定圧力可変手段を有する構成としている。

上述の如く、請求項１に記載の発明によれば、シリンダ内の液圧室とストロークシュミレータとの間に設けた液圧制御弁は、例えばブレーキペダルの踏込み操作によって前記液圧室内の液圧が予め決められた設定圧力に達するまでは、この液圧室からストロークシュミレータに液圧を制限することなく供給する。このため、ストロークシュミレータは、このときの液圧に対応したブレーキ反力を発生する。そして、ストロークシュミレータ内に収容する弾性体（ばね）を、例えばバネ定数が小さい弾性体とすることにより、前記ブレーキ反力を小さく抑えることができ、車両の運転者に比較的軽い踏み応えを与えることができる。

また、前記液圧室内に発生する液圧が予め決められた設定圧力に達したときには、液圧室からストロークシュミレータに供給する液圧を液圧制御弁で制限する。このため、このときには液圧制御弁がストロークシュミレータと一緒にブレーキ反力を発生でき、このときのブレーキ反力によって車両の運転者に十分な踏み応えを与えることができると共に、ストロークシュミレータに過大な液圧が作用するのも抑えることができる。従って、ストロークシュミレータ内にはバネ定数が小さい弾性体（例えば、単一のばね）を収容するだけで、ブレーキ操作時に良好なペダルフィーリング（踏み応え）を確保することができ、これにより、ストロークシュミレータを小型化してコンパクトに形成できると共に、マスタシリンダ装置を車両に搭載する上での作業性や組付け性を向上することができる。

また、請求項２に記載の発明は、液圧室と液圧制御弁（ストロークシュミレータ）との間に切換弁を設けているので、この切換弁によって液圧室と液圧制御弁との間を常時は連通させ、例えば液圧源の失陥時等にフェイルセーフ弁が開弁してシリンダの液圧室からホイールシリンダに液圧を供給するときには、前記液圧室と液圧制御弁（ストロークシュミレータ）との間を切換弁により遮断することができる。

さらに、請求項３に記載の発明は、設定圧力可変手段を液圧制御弁に設けているので、液圧制御弁による設定圧力を液圧源の圧力に対応して変更することができる。そして、液圧源の失陥時には液圧制御弁による設定圧力を低い圧力に設定することにより、液圧室からストロークシュミレータに供給する液圧を低い設定圧力で早期に制限することができ、シリンダの液圧室からホイールシリンダに向けて液圧を効率的に供給することができる。

以下、本発明の実施の形態によるマスタシリンダ装置を、車両のＢＢＷシステム（ブレーキバイワイヤ方式のブレーキシステム）に適用した場合を例に挙げ、添付図面の図１〜図１３に従って詳細に説明する。

ここで、図１ないし図６は本発明の第１の実施の形態を示している。図中、１は本実施の形態によるマスタシリンダ装置で、このマスタシリンダ装置１は、図１、図２に示す如く後述のシリンダ２、第１，第２のピストン４，５、第１，第２の液圧室８Ａ，８Ｂ、チルトバルブ２１、ストロークシュミレータ２２および液圧制御弁３１等により構成されている。

２はマスタシリンダ装置１の主要部を構成するシリンダで、該シリンダ２は、図２に示すように所謂タンデム型マスタシリンダを構成し、その内部は有底円筒状のシリンダ孔２Ａとなっている。また、シリンダ２には、シリンダ孔２Ａの軸方向に離間して第１，第２のボス部２Ｂ，２Ｃが設けられ、これらのボス部２Ｂ，２Ｃは、第１，第２のサプライポート２Ｄ，２Ｅを介してシリンダ孔２Ａ内と連通している。

３は内部にブレーキ液が収容された作動液タンクとしてのリザーバで、該リザーバ３は、図１に示すように管路３Ａ，３Ｂを介してシリンダ２のボス部２Ｂ，２Ｃに接続され、後述の補給室１０Ａ，１０Ｂ内に向けてブレーキ液を補給するものである。また、リザーバ３には、後述の液圧ポンプ４７Ａ，４７Ｂに向けてブレーキ液を供給する他の管路３Ｃが設けられている。

４はシリンダ２のシリンダ孔２Ａ内に摺動可能に設けられたピストンとしてのプライマリピストン（以下、第１のピストン４という）、５は第１のピストン４よりもシリンダ２の奥所側に位置してシリンダ孔２Ａ内に摺動可能に設けられた他のピストンとしてのセカンダリピストン（以下、第２のピストン５という）を示している。そして、第１，第２のピストン４，５は、シリンダ孔２Ａの軸方向に互いに離間して配置され、両者の間には後述の戻しばね１８Ａが配設されている。

ここで、第１のピストン４は、図２に示す如くシリンダ孔２Ａ内に摺動可能に挿嵌されたピストン部４Ａと、該ピストン部４Ａよりも小径に形成されシリンダ２の開口端側から外部に突出した軸部４Ｂとにより構成され、ピストン部４Ａと軸部４Ｂとの間には、後述のピン１４が隙間をもって挿通される径方向孔４Ｃが穿設されている。そして、第１のピストン４の軸部４Ｂは、シリンダ２の開口端側にピストンガイド６等を介して液密状態で取付けられている。

また、第２のピストン５にも、後述のピン１６が隙間をもって挿通される長円形状の径方向孔５Ａが穿設され、この径方向孔５Ａは後述の補給室１０Ｂと常時連通している。なお、第１のピストン４の径方向孔４Ｃは、後述の補給室１０Ａと常時連通しているものである。

７は車両のブレーキ操作時に運転者等が踏込み操作するブレーキペダルで、該ブレーキペダル７は、第１のピストン４の軸部４Ｂをシリンダ孔２Ａ内に軸方向へと押込むように踏込み操作されるものである。そして、ブレーキペダル７には、後述のブレーキ反力（ペダル反力）が第１のピストン４を通じて伝達されるものである。

８Ａ，８Ｂはシリンダ孔２Ａ内にピストン４，５により画成された第１，第２の液圧室で、該液圧室８Ａ，８Ｂ内には、シリンダ孔２Ａ内でピストン４，５が軸方向に変位するに応じて液圧が発生するものである。そして、これらの液圧室８Ａ，８Ｂには、シリンダ２に設けた第１，第２の配管ポート９Ａ，９Ｂを介して後述のブレーキ配管４４Ａ，４４Ｂが接続されるものである。

１０Ａ，１０Ｂはピストン４，５の外周側に位置してシリンダ孔２Ａ内に画成された第１，第２の補給室で、該補給室１０Ａ，１０Ｂは、シリンダ２のボス部２Ｂ，２Ｃにサプライポート２Ｄ，２Ｅを介して常時連通し、リザーバ３からブレーキ液が補給される。また、これらの補給室１０Ａ，１０Ｂは、ピストン４，５の径方向孔４Ｃ，５Ａと常時連通し、後述のセンタバルブ１１Ａ，１１Ｂにより液圧室８Ａ，８Ｂに対して連通，遮断されるものである。

１１Ａ，１１Ｂはピストン４，５に設けられた第１，第２のセンタバルブで、これらのセンタバルブ１１Ａ，１１Ｂは、シリンダ孔２Ａ内でピストン４，５が軸方向（図２中の矢示Ａ，Ｂ方向）に変位するのに応じて液圧室８Ａ，８Ｂを補給室１０Ａ，１０Ｂに対し連通，遮断するものである。

ここで、第１のセンタバルブ１１Ａは、図２に示す初期位置でピストンガイド６に固定されたストッパプレート１２、該プレート１２に対して離接するように軸部４Ｂの外周側に摺動可能に挿嵌されたストッパ環１３および径方向孔４Ｃ内に挿入したピン１４を介して開弁方向に押圧される。このとき、後述のリテーナ１９Ａとセンタバルブ１１Ａとの間に配設した弁ばね１５は、弾性的に圧縮変形されてセンタバルブ１１Ａの開弁を許すことになる。

また、ブレーキペダル７の踏込み操作によりピストン４が図２中の矢示Ａ方向に押動されると、ストッパプレート１２に対するストッパ環１３の当接が解除され、ストッパ環１３はピン１４と共に矢示Ｂ方向に相対移動可能となる。このためにセンタバルブ１１Ａは、弁ばね１５によって矢示Ｂ方向に押動され、液圧室８Ａを補給室１０Ａに対して遮断するものである。

一方、第２のセンタバルブ１１Ｂは、図２に示す初期位置でピストン５の径方向孔５Ａ内に挿入され両端がシリンダ２に固定されたピン１６を介して開弁方向に押圧される。このとき、後述のリテーナ１９Ｂとセンタバルブ１１Ｂとの間に配設した弁ばね１７は、弾性的に圧縮変形されてセンタバルブ１１Ｂの開弁を許すことになる。

また、ブレーキペダル７の踏込み操作によりピストン４，５が共に図２中の矢示Ａ方向に押動されると、シリンダ２に固定されたピン１６に対してピストン５が相対移動するために、センタバルブ１１Ｂは、弁ばね１７によって矢示Ｂ方向に押動され、このときには液圧室８Ｂを補給室１０Ｂに対して遮断するものである。

１８Ａはリテーナ１９Ａを介して第１のピストン４と第２のピストン５との間に配設された第１の戻しばね、１８Ｂはリテーナ１９Ｂを介して第２のピストン５とシリンダ２の底部との間に配設された第２の戻しばねを示している。そして、これらの戻しばね１８Ａ，１８Ｂは、ピストン４，５を図２中の矢示Ｂ方向に常時付勢し、ブレーキペダル７の踏込み操作を解除したときにピストン４，５を図１、図２に示す初期位置に戻すものである。

２０はシリンダ２の長さ方向中間部に設けられた通液路、２１は該通液路２０を介してシリンダ２に設けられた切換弁としてのチルトバルブで、該チルトバルブ２１は、図２に示すように第２のピストン５が初期位置にあるときに、該ピストン５の端面に当接して傾いた状態（開弁状態）に保持され、シリンダ２内の液圧室８Ａを通液路２０を介して後述の液圧制御弁３１（ストロークシュミレータ２２）に連通させる。

そして、第２のピストン５が戻しばね１８Ｂに抗して図２中の矢示Ａ方向に押動されると、チルトバルブ２１は、ピストン５に対する当接が解除されて傾いた状態から正立状態（閉弁状態）に切換わり、通液路２０を閉塞することによってシリンダ２内の液圧室８Ａを液圧制御弁３１（ストロークシュミレータ２２）に対し遮断するものである。

２２は本実施の形態で採用したストロークシュミレータで、該ストロークシュミレータ２２は、図２に示す如くシリンダ２に通液路２０の位置で後述の液圧制御弁３１等を介して外付けされた筒形ケース２３と、該筒形ケース２３内に摺動可能に挿嵌され筒形ケース２３内を蓄圧室２４とばね室２５とに画成した可動隔壁としての有蓋ピストン２６と、ばね室２５内に配設され該有蓋ピストン２６を蓄圧室２４側に向けて常時付勢する弾性体としてのスプリング２７等とにより構成されている。

また、ストロークシュミレータ２２の筒形ケース２３には、後述する液圧制御弁３１の出力ポート３２Ｂを蓄圧室２４に常時連通させる通路２３Ａが形成されている。そして、ストロークシュミレータ２２は、ブレーキ操作によって第１の液圧室８Ａ内に後述の如く液圧が発生すると、この液圧が通液路２０、チルトバルブ２１、液圧制御弁３１等を介して通路２３Ａ側から供給される。

このときストロークシュミレータ２２は、液圧の大きさに応じてスプリング２７が撓み変形されることにより有蓋ピストン２６を摺動変位させ、蓄圧室２４内に液圧を蓄圧する。そして、蓄圧室２４内の圧力は、ブレーキ反力となってシリンダ２内の液圧室８Ａから第１のピストン４を介してブレーキペダル７に伝達され、ペダル反力を生じさせるものである。

２８はストロークシュミレータ２２のばね室２５をリザーバ３に連通させる低圧配管で、該低圧配管２８は、その一端側が筒形ケース２３の底部側にプラグ２９等を介して接続され、他端側は第２の補給室１０Ｂと連通するようにシリンダ２に他のプラグ３０等を介して接続されている。そして、低圧配管２８は、リザーバ３と常時連通する補給室１０Ｂをストロークシュミレータ２２のばね室２５に接続することにより、このばね室２５を低い圧力（タンク圧）状態に保つものである。

３１はシリンダ２の液圧室８Ａとストロークシュミレータ２２との間に設けられた液圧制御弁で、該液圧制御弁３１は、図２に示す如くシリンダ２に通液路２０の位置でストロークシュミレータ２２と共に外付けされた弁ケース３２と、該弁ケース３２内に摺動可能に設けられた後述の段付ピストン３７およびボール弁体３８等により構成されている。

ここで、液圧制御弁３１の弁ケース３２内には、図３に示す如く長さ方向に離間して圧力室３３とばね室３４とが設けられ、該圧力室３３とばね室３４との間には小径の挿嵌穴３５が形成されている。そして、弁ケース３２のばね室３４は蓋体３６により閉塞され、該蓋体３６には呼吸孔３６Ａが穿設されている。

また、弁ケース３２には、図２に示すチルトバルブ２１によりシリンダ２内の液圧室８Ａと通液路２０を介して連通、遮断される液圧の入力ポート３２Ａと、該入力ポート３２Ａから弁ケース３２の長さ方向に離間しストロークシュミレータ２２の蓄圧室２４と図２に示す通路２３Ａを介して常時連通した出力ポート３２Ｂとが設けられている。

そして、チルトバルブ２１の開弁時には、液圧室８Ａ内の圧力が入力液圧Ｐm （図３参照）となって液圧制御弁３１の入力ポート３２Ａに供給される。また、液圧制御弁３１の出力ポート３２Ｂ内には、ストロークシュミレータ２２の蓄圧室２４と等しい圧力である出力液圧Ｐr が発生する。そして、この出力液圧Ｐr は、後述のボール弁体３８が開弁しているときに入力液圧Ｐm とほぼ等しい圧力になり、ボール弁体３８が閉弁したときには、入力液圧Ｐm よりも低い圧力に通常は設定されるものである。

３７は弁ケース３２内に摺動可能に設けられた段付ピストンで、該段付ピストン３７は、図３に示すように大径部３７Ａが圧力室３３内に配置され、小径部３７Ｂは挿嵌穴３５内に摺動可能に挿嵌されている。そして、段付ピストン３７の小径部３７Ｂは、弁ケース３２内の圧力室３３をばね室３４から液密状態で遮断しているものである。

また、段付ピストン３７の大径部３７Ａには、後述のボール弁体３８が移動可能に収容される弁体収容穴３７Ｃと、該弁体収容穴３７Ｃ内を圧力室３３に常時連通させる径方向の通路３７Ｄ，３７Ｄと、後述のプッシュロッド４０が隙間をもって挿通され弁体収容穴３７Ｃ内を出力ポート３２Ｂに連通させる軸方向の通路３７Ｅと、該通路３７Ｅと弁体収容穴３７Ｃとの間に形成されボール弁体３８が離着座する弁座３７Ｆとが設けられている。

３８は段付ピストン３７の弁体収容穴３７Ｃ内に配置された弁体としてのボール弁体で、該ボール弁体３８は、弁ばね３９により図３に示す弁座３７Ｆ側に向けて付勢され、段付ピストン３７が図４、図５に示す如く矢示Ｃ方向に変位したときに軸方向の通路３７Ｅを弁体収容穴３７Ｃから遮断するものである。

４０は通路３７Ｅ内に隙間をもって挿通されるように弁ケース３２に固定して設けられたプッシュロッドで、該プッシュロッド４０は、図３に示す如く段付ピストン３７が矢示Ｄ方向に変位しているときにボール弁体３８に当接し、このボール弁体３８を弁ばね３９に抗して開弁状態に保持するものである。

４１はばね室３４内に設けられた圧力設定ばねで、該圧力設定ばね４１は、ばね受４２を介して段付ピストン３７の小径部３７Ｂと蓋体３６との間に圧縮変形状態で配設され、段付ピストン３７を図３中の矢示Ｄ方向にばね力Ｆをもって付勢している。

ここで、段付ピストン３７は、圧力室３３内で入力ポート３２Ａからの入力液圧Ｐm を図３に示す如く受圧面積（Ｓ１−Ｓ２）をもって受圧し、出力ポート３２Ｂ側の出力液圧Ｐr を受圧面積Ｓ１で受圧する。また、段付ピストン３７は、圧力設定ばね４１のばね力Ｆにより図３中の矢示Ｄ方向に付勢されている。

このため、段付きピストン３７は、入力液圧Ｐm が図６に示す液圧Ｐmaよりも低い圧力（Ｐm ＜Ｐma）にある間、下記の数１式の関係で図３に示す位置に保持される。そして、ボール弁体３８が開弁しているときには、出力液圧Ｐr は入力液圧Ｐm と等しい圧力（Ｐm ＝Ｐr ）状態におかれる。

一方、入力液圧Ｐm が図６に示す液圧Ｐma以上の圧力（Ｐm ≧Ｐma）となったときには、下記の数２式の関係で段付ピストン３７が圧力設定ばね４１に抗して図４、図５中の矢示Ｃ方向に変位し、ボール弁体３８は通路３７Ｅを閉塞する。これにより、液圧制御弁３１の出力ポート３２Ｂを介したこれ以上の液圧供給は中断され、出力液圧Ｐr は、入力液圧Ｐm と異なる圧力値（Ｐm ≠Ｐr ）となるものである。

次に、この状態で入力液圧Ｐm がさらに上昇すると、出力液圧Ｐr が入力液圧Ｐm よりも低い圧力値（Ｐr ＜Ｐm ）となるために、段付きピストン３７は再び数１式による関係下におかれて矢示Ｄ方向に押動され、ボール弁体３８は図３に示す如くプッシュロッド４０により再び開弁される。

このように液圧制御弁３１は、入力液圧Ｐm が予め決められた設定圧力（例えば、図６に示す液圧Ｐma）に達して以降（Ｐm ＞Ｐma）に、段付ピストン３７を図３に示す開弁位置と図５に示す閉弁位置との間で繰り返し摺動変位させ、出力ポート３２Ｂの出力液圧Ｐr が入力液圧Ｐm に従って上昇するのを、図６中に実線で示す特性線の如く抑えるものである。

４３Ａ，４３Ｂは図１に示す如く車両の車輪側に設けられる第１，第２のホイールシリンダを示し、該ホイールシリンダ４３Ａ，４３Ｂは、例えばドラムブレーキまたはディスクブレーキ等のシリンダ部を構成し、図１に示す第１，第２のブレーキ配管４４Ａ，４４Ｂを介してブレーキ液圧が給排されることにより、車両に制動力を付与するものである。

４５Ａ，４５Ｂはブレーキ配管４４Ａ，４４Ｂの途中に設けられた第１，第２のフェイルセーフ弁で、該フェイルセーフ弁４５Ａ，４５Ｂは、後述するコントロールユニット５１からの制御信号により開弁位置（ａ）から閉弁位置（ｂ）に切換えられる。即ち、フェイルセーフ弁４５Ａ，４５Ｂは、システムの正常動作時には開弁位置（ａ）から閉弁位置（ｂ）に切換えられ、システムの失陥時等には開弁位置（ａ）に復帰するものである。

４６Ａ，４６Ｂはホイールシリンダ４３Ａ，４３Ｂに液圧を供給するための液圧源を構成する第１，第２の液圧ユニットで、これらの液圧ユニット４６Ａ，４６Ｂは、ホイールシリンダ４３Ａ，４３Ｂ、フェイルセーフ弁４５Ａ，４５Ｂ間に位置するブレーキ配管４４Ａ，４４Ｂの途中部位とリザーバ３の管路３Ｃとの間に配設されている。

そして、第１の液圧ユニット４６Ａは、図１に示す如くリザーバ３に管路３Ｃを介して接続された液圧ポンプ４７Ａと、該液圧ポンプ４７Ａの吐出側にチェック弁４８Ａを介して接続され常開の電磁弁からなるブレーキ液圧の供給弁４９Ａと、常閉の電磁弁からなるブレーキ液圧の排出弁５０Ａ等とにより構成されるものである。

また、第２の液圧ユニット４６Ｂについても同様に、リザーバ３に管路３Ｃを介して接続され液圧源を構成する液圧ポンプ４７Ｂと、該液圧ポンプ４７Ｂの吐出側にチェック弁４８Ｂを介して接続された常開の供給弁４９Ｂ、常閉の排出弁５０Ｂ等とにより構成されるものである。

５１はＢＢＷシステムの制御装置を構成するコントロールユニットで、該コントロールユニット５１は、例えばマイクロコンピュータ等により構成され、その入力側は、ブレーキペダル７の操作検出器（以下、ペダルセンサ５２という）とホイールシリンダ４３Ａ，４３Ｂ側の圧力センサ５３Ａ，５３Ｂ等とに接続されている。

この場合、ペダルセンサ５２は、ブレーキペダル７を踏込み操作したときのストロークまたは踏力を検出するものである。また、圧力センサ５３Ａ，５３Ｂは、ホイールシリンダ４３Ａ，４３Ｂに供給されるブレーキ液圧を検出する。そして、コントロールユニット５１は、ペダルセンサ５２、圧力センサ５３Ａ，５３Ｂからの検出信号に従ってＢＢＷシステムが正常に動作しているか否かを判別すると共に、後述の如くブレーキ液圧の制御等を行うものである。

また、コントロールユニット５１は、出力側がフェイルセーフ弁４５Ａ，４５Ｂおよび液圧ユニット４６Ａ，４６Ｂ等に接続されている。そして、コントロールユニット５１は、システムの正常動作時にフェイルセーフ弁４５Ａ，４５Ｂを閉弁位置（ｂ）に切換えると共に、液圧ユニット４６Ａ，４６Ｂに給電を行って液圧ポンプ４７Ａ，４７Ｂを作動させ、ホイールシリンダ４３Ａ，４３Ｂのブレーキ液圧を増圧、保持または減圧するために供給弁４９Ａ，４９Ｂ、排出弁５０Ａ，５０Ｂを選択的に開，閉弁させるものである。

本実施の形態によるマスタシリンダ装置１を用いたＢＢＷシステムは、上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。

まず、ＢＢＷシステムが正常に動作するときには、コントロールユニット５１からの制御信号によりフェイルセーフ弁４５Ａ，４５Ｂが図１に示す開弁位置（ａ）から閉弁位置（ｂ）に切換えられ、シリンダ２内の液圧室８Ａ，８Ｂは、ホイールシリンダ４３Ａ，４３Ｂに対して遮断された状態となる。

そして、この状態で車両の制動時にブレーキペダル７が踏込み操作されると、シリンダ孔２Ａ内でピストン４，５が図２中の矢示Ａ方向に僅かに押動された段階で、センタバルブ１１Ａ，１１Ｂが閉弁されて液圧室８Ａ，８Ｂを補給室１０Ａ，１０Ｂに対して遮断する。

このとき、第２の液圧室８Ｂは、フェイルセーフ弁４５Ｂによりホイールシリンダ４３Ｂに対し遮断されると共に、補給室１０Ｂに対しても遮断されるので、第２のピストン５は液圧ロック状態となって、これ以上の摺動変位が抑制され、チルトバルブ２１は図２に例示した開弁状態に保たれる。

そして、第１の液圧室８Ａ内は、第１のピストン４が矢示Ａ方向に摺動変位するに従って液圧が上昇し、この液圧室８Ａ内の液圧は、通液路２０、チルトバルブ２１、液圧制御弁３１等を介してストロークシュミレータ２２の筒形ケース２３（蓄圧室２４）内へと供給される。

このときストロークシュミレータ２２は、筒形ケース２３内のスプリング２７が液圧の大きさに応じて撓み変形され、有蓋ピストン２６を摺動変位させることにより、蓄圧室２４内に液圧を蓄圧する。そして、この蓄圧室２４内の圧力はブレーキ反力となって、シリンダ２内の液圧室８Ａから第１のピストン４を介してブレーキペダル７に伝えられるので、ペダル反力を生じさせることができ、車両の運転者にブレーキの効き、所謂踏み応えを与えることができる。

ところで、この場合の踏み応えは、ブレーキペダル７の踏み初めが軽く、ブレーキペダル７を踏み込むに従って徐々に重くなり、ある程度踏み込んだ段階でいきなり重さを感じるような踏み応えが望ましいものである。しかし、このようなブレーキペダル７の操作感を与えるためには、ストロークシュミレータ２２内に複数のバネ定数が異なるばねを収容する必要が生じ、これによりストロークシュミレータが大型化して車両への搭載性が悪くなる。

そこで、本実施の形態では、シリンダ２の液圧室８Ａとストロークシュミレータ２２との間に液圧制御弁３１を設け、図６中に実線で示す特性線５４の如き液圧制御を行うことにより、ブレーキペダル７の操作感を向上させ、その踏み応えを良好に保つようにしている。

即ち、液圧制御弁３１の入力液圧Ｐm が予め決められた設定圧力（例えば、図６に示す液圧Ｐma）に達するまでは、液圧制御弁３１の段付ピストン３７が図３に例示する開弁状態に保持され、出力ポート３２Ｂ側の出力液圧Ｐr （ストロークシュミレータ２２の蓄圧室２４に供給する液圧）は、入力液圧Ｐm （液圧室８Ａ内の圧力）に従って比例的に増減される。

しかし、入力液圧Ｐm が設定圧力を越えたときには（Ｐm ＞Ｐma）、液圧制御弁３１の段付ピストン３７が図３に示す開弁位置と図５に示す閉弁位置との間で繰り返し摺動変位することにより、出力ポート３２Ｂの出力液圧Ｐr を図６中に実線で示す特性線５４の如く２段階で液圧制御でき、出力液圧Ｐr （蓄圧室２４内の液圧）が一点鎖線で示す特性線５５のように入力液圧Ｐm に従って上昇するのを抑えることができる。

このため、ストロークシュミレータ２２の有蓋ピストン２６は、液圧制御弁３１の入力液圧Ｐm が液圧Ｐmaに達するまでは、その変位量Ｌs が図６中に実線で示す特性線５６のように出力液圧Ｐr （液圧Ｐra）に従って変位量Ｌsaの位置まで比較的軽い反力で移動する。

しかし、液圧制御弁３１の入力液圧Ｐm が液圧Ｐmaを越えた後には、例えば入力液圧Ｐm が液圧Ｐmbのときに出力液圧Ｐr （蓄圧室２４内の液圧）を液圧Ｐrbに抑えることにより、ストロークシュミレータ２２は、有蓋ピストン２６の変位量Ｌs を変位量（Ｌsb−Ｌsa）として小さく抑制でき、図２に例示する筒形ケース２３内で有蓋ピストン２６が早期にストロークエンドに達するのを抑えることができる。

この結果、ストロークシュミレータ２２の筒形ケース２３と有蓋ピストン２６との間に設けるスプリング２７を、バネ定数が比較的小さいばねによって構成でき、ストロークシュミレータ２２を小型、軽量化してコンパクトに形成することができる。そして、ブレーキペダル７には液圧制御弁３１の入力液圧Ｐm （液圧室８Ａ内の圧力）に従って良好なペダル反力を伝えることができ、ブレーキペダル７の操作感を向上することができる。

また、このようなブレーキ操作時には、ブレーキペダル７の踏込み操作をペダルセンサ５２で検出することにより、コントロールユニット５１から液圧ユニット４６Ａ，４６Ｂに制御信号を出力して液圧ポンプ４７Ａ，４７Ｂを作動できると共に、供給弁４９Ａ，４９Ｂ、排出弁５０Ａ，５０Ｂを選択的に開，閉弁することができる。

このため、車両の制動時等には、ブレーキペダル７の踏込み操作に従って液圧ポンプ４７Ａ，４７Ｂからホイールシリンダ４３Ａ，４３Ｂに供給するブレーキ液圧を増圧、保持または減圧でき、ブレーキペダル７の踏込み操作に対応したブレーキ液圧をホイールシリンダ４３Ａ，４３Ｂに供給できると共に、車両の制動力制御を高精度に行うことができる。

一方、例えば液圧源となる液圧ポンプ４７Ａ，４７Ｂが故障したり、コントロールユニット５１が故障したりした場合には、前述の如きＢＢＷシステムによる自動的なブレーキ液圧の制御が失効する。そして、このようなシステムの失陥時には、コントロールユニット５１からフェイルセーフ弁４５Ａ，４５Ｂに制御信号が出力されず、フェイルセーフ弁４５Ａ，４５Ｂは図１に示す開弁位置（ａ）に自動的に復帰する。

このため、マスタシリンダ装置１は、シリンダ２内の液圧室８Ａ，８Ｂがホイールシリンダ４３Ａ，４３Ｂに連通した状態となる。そして、この状態で車両の制動時等にブレーキペダル７が踏込み操作されると、シリンダ孔２Ａ内でピストン４，５が共に軸方向に押動され、センタバルブ１１Ａ，１１Ｂが閉弁されて液圧室８Ａ，８Ｂを補給室１０Ａ，１０Ｂに対して遮断されると共に、液圧室８Ａ，８Ｂには、ブレーキペダル７の踏込み操作に対応した液圧が発生する。

そして、液圧室８Ａ，８Ｂ内に発生した液圧は、ブレーキ配管４４Ａ，４４Ｂを介してホイールシリンダ４３Ａ，４３Ｂにブレーキ液圧として供給され、この場合でも、ブレーキペダル７の踏込み操作に対応したブレーキ液圧をホイールシリンダ４３Ａ，４３Ｂに供給することができる。

また、シリンダ２内の液圧室８Ａと液圧制御弁３１との間に通液路２０を介して設けたチルトバルブ２１は、第２のピストン５が戻しばね１８Ｂに抗して図２中の矢示Ａ方向に押動されると、ピストン５に対する当接が解除されて傾いた状態から正立状態（閉弁状態）に切換わり、液圧制御弁３１に対して通液路２０を閉塞する。

これにより、例えばシステムの失陥時等には、シリンダ２内の液圧室８Ａを液圧制御弁３１の入力ポート３２Ａ側から遮断でき、液圧室８Ａ内の液圧がストロークシュミレータ２２側で余分に消費されるのを防止できると共に、液圧室８Ａ内に発生した液圧をブレーキ配管４４Ａを介してホイールシリンダ４３Ａに対し効率的に供給することができる。

従って、本実施の形態によれば、シリンダ２内の液圧室８Ａとストロークシュミレータ２２との間に液圧制御弁３１を設けることにより、ストロークシュミレータ２２内に収容するスプリング２７を、例えばバネ定数が小さいばねで構成することができ、このようなストロークシュミレータ２２によりブレーキ操作時には良好なペダルフィーリング（踏み応え）を確保することができる。

このため、本実施の形態にあっては、ストロークシュミレータ２２を小型、軽量化してコンパクトに形成することができる。そして、このようなストロークシュミレータ２２を用いることにより、マスタシリンダ装置１全体も小型、軽量化することができ、マスタシリンダ装置１を車両に搭載する上での作業性や組付け性を向上することができる。

次に、図７ないし図１３は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

しかし、本実施の形態の特徴は、シリンダ２内の液圧室８Ａとストロークシュミレータ２２との間に設ける液圧制御弁６１が、後述の設定圧力可変手段を備えることにより、液圧制御弁６１による設定圧力を液圧源（例えば、液圧ユニット４６Ａ）の圧力に応じて変更する構成としたことにある。

ここで、液圧制御弁６１は、第１の実施の形態で述べた液圧制御弁３１とほぼ同様に構成され、入力ポート６２Ａ、出力ポート６２Ｂ等を有した弁ケース６２内には、図９に示す如く圧力室６３、ばね室６４および小径の挿嵌穴６５等が形成されている。そして、弁ケース６２内には第１の実施の形態で述べた段付ピストン３７、ボール弁体３８、弁ばね３９、プッシュロッド４０およびばね受４２等が設けられている。

しかし、この場合の液圧制御弁６１は、弁ケース６２内のばね室６４に環状の段差部６４Ａを介して拡径部６４Ｂが形成され、該拡径部６４Ｂ内には段付ばね受６６が変位可能に配置されている。そして、この段付ばね受６６とばね室６４の壁面６４Ｃとの間には、図９に示す如く大径の戻しばね６７が配設され、段付ばね受６６と段付ピストン３７の小径部３７Ｂとの間には、小径の圧力設定ばね６８がばね受４２を介して設けられている。

ここで、該圧力設定ばね６８は、戻しばね６７の径方向内側に位置してばね室６４内に圧縮変形状態で配設され、段付ピストン３７を図９中の矢示Ｄ方向にばね力Ｆをもって付勢している。そして、段付ピストン３７は、第１の実施の形態で述べたように圧力室６３内で入力ポート３２Ａからの入力液圧Ｐm を図９に示す如く受圧面積（Ｓ１−Ｓ２）をもって受圧すると共に、圧力設定ばね６８のばね力Ｆにより図９中の矢示Ｄ方向に付勢される。

また、段付ピストン３７は、出力ポート３２Ｂ側の出力液圧Ｐr を受圧面積Ｓ１で受圧することにより、図９中の矢示Ｃ方向に押圧される。このため、段付きピストン３７は、第１の実施の形態で述べた数１，２式の関係を満たすように、図９に示す開弁位置と図１０、図１１に示す閉弁位置との間で摺動変位を繰返すものである。

また、液圧制御弁６１の弁ケース６２には、ばね室６４の拡径部６４Ｂと連通するようにプッシャ摺動穴６２Ｃが軸方向に形成されると共に、該プッシャ摺動穴６２Ｃに連通して径方向に延びるパイロットポート６２Ｄが形成されている。そして、プッシャ摺動穴６２Ｃ内にはプッシャ６９が挿嵌され、該プッシャ６９は、パイロットポート６２Ｄから後述のパイロット圧Ｐo を受圧することにより段付ばね受６６を戻しばね６７に抗して矢示Ｄ方向に押動する。

この場合、プッシャ６９は、段付ばね受６６等と共に設定圧力可変手段を構成し、圧力設定ばね６８のばね力Ｆ（液圧制御弁６１による設定圧力）を、図９〜図１１に示す如く段付ばね受６６が矢示Ｄ方向に前進した位置と、図１２に示す如く段付ばね受６６が矢示Ｃ方向に後退した位置とで大，小に変化させるものである。

また、弁ケース６２のパイロットポート６２Ｄには、図８に示すようにパイロット配管７０の先端側が接続され、該パイロット配管７０の基端側は、図７に示す如くホイールシリンダ４３Ａとフェイルセーフ弁４５Ａとの間でブレーキ配管４４Ａの途中部位から分岐している。

そして、パイロット配管７０内には、液圧ユニット４６Ａの液圧ポンプ４７Ａから供給弁４９Ａ等を介して供給されるブレーキ液圧がパイロット圧Ｐo となって導かれ、このパイロット圧Ｐo は、図９に示すプッシャ６９によりパイロットポート６２Ｄを介して受圧されるものである。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、シリンダ２内の液圧室８Ａとストロークシュミレータ２２との間に液圧制御弁６１を設けることにより、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。しかし、本実施の形態では、圧力設定ばね６８のばね力Ｆ（液圧制御弁６１による設定圧力）を少なくとも大，小の２段階で変化させる構成としているので、下記のような作用効果を得ることができる。

即ち、ＢＢＷシステムが正常に動作している間は、液圧ポンプ４７Ａから供給弁４９Ａ等を介して供給されるブレーキ液圧が、パイロット圧Ｐo となって弁ケース６２のパイロットポート６２Ｄへと導かれる。そして、プッシャ６９は、このパイロット圧Ｐo を受圧することにより図９〜図１１に示す如く段付ばね受６６が矢示Ｄ方向に前進した位置に保持する。

このため、圧力設定ばね６８は、段付ばね受６６と段付ピストン３７の小径部３７Ｂとの間で圧縮変形されることにより、そのばね力Ｆが高い圧力値に設定される。これによって段付ピストン３７は、入力液圧Ｐm が図１３に示す液圧Ｐm2よりも低い圧力（Ｐm ＜Ｐm2）にある間、前述した数１式の関係で図９に示す位置に保持される。そして、ボール弁体３８が開弁しているときには、出力液圧Ｐr は入力液圧Ｐm と等しい圧力（Ｐm ＝Ｐr ）状態におかれる。

一方、入力液圧Ｐm が図１３に示す液圧Ｐm2以上の圧力（Ｐm ≧Ｐm2）となったときには、前述した数２式の関係で段付ピストン３７が圧力設定ばね６８に抗して図１０、図１１中の矢示Ｃ方向に変位し、ボール弁体３８は通路３７Ｅを閉塞する。これにより、液圧制御弁６１の出力ポート３２Ｂを介したこれ以上の液圧供給は中断され、出力液圧Ｐr は入力液圧Ｐm と異なる圧力値（Ｐm ≠Ｐr ）となるものである。

次に、この状態で入力液圧Ｐm がさらに上昇すると、出力液圧Ｐr が入力液圧Ｐm よりも低い圧力値（Ｐr ＜Ｐm ）となるために、段付きピストン３７は再び数１式による関係下におかれて矢示Ｄ方向に押動され、ボール弁体３８は図９に示す如くプッシュロッド４０により再び開弁される。

このように液圧制御弁６１は、入力液圧Ｐm が予め決められた設定圧力（例えば、図１３に示す液圧Ｐm2）に達して以降（Ｐm ＞Ｐm2）に、段付ピストン３７を図９に示す開弁位置と図１１に示す閉弁位置との間で繰り返し摺動変位させ、出力ポート３２Ｂの出力液圧Ｐr を図１３中に実線で示す特性線７１の如く２段階で液圧制御でき、出力液圧Ｐr （蓄圧室２４内の液圧）が一点鎖線で示す特性線５５のように入力液圧Ｐm に従って上昇するのを抑えることができる。

そして、ストロークシュミレータ２２の有蓋ピストン２６は、液圧制御弁６１の入力液圧Ｐm が液圧Ｐm2に達するまでは、その変位量Ｌs が図１３中に実線で示す特性線５６のように出力液圧Ｐr に従って変位量Ｌs2の位置まで比較的軽い反力で移動するようになり、その後は第１の実施の形態と同様に筒形ケース２３内で有蓋ピストン２６が早期にストロークエンドに達するのを抑えることができる。

一方、システムの失陥時等には、液圧ポンプ４７Ａによるブレーキ液圧の供給が失効されるので、弁ケース６２のパイロットポート６２Ｄに導かれるパイロット圧Ｐo は、タンク圧となって大きく低下する。これにより、段付ばね受６６はプッシャ６９と共に戻しばね６７によって図１２中の矢示Ｃ方向に戻され、圧力設定ばね６８のばね力Ｆは、低い圧力値に設定される。

このため、液圧制御弁６１の設定圧力は、図１３に示す液圧Ｐm2からより低い液圧Ｐm1（Ｐm1＜Ｐm2））まで低下することになり、段付ピストン３７は、入力液圧Ｐm が液圧Ｐm1に達したときに図１０に示す如く通路３７Ｅがボール弁体３８で閉塞され、これによって出力ポート３２Ｂ側の出力液圧Ｐr は、図１３中に二点鎖線で示す特性線７２の如く制御される。

従って、システムの失陥時等には、シリンダ２内の液圧室８Ａから液圧制御弁６１を介してストロークシュミレータ２２側に液圧が流通するのを、段付ピストン３７の通路３７Ｅをボール弁体３８で閉塞することにより早期に遮断でき、液圧室８Ａ内の液圧がシステムの失陥時にストロークシュミレータ２２側で余分に消費されるのを防止できると共に、液圧室８Ａ内に発生した液圧をブレーキ配管４４Ａを介してホイールシリンダ４３Ａに対し効率的に供給することができる。

なお、前記各実施の形態では、シリンダ２内の液圧室８Ａ，８Ｂと補給室１０Ａ，１０Ｂとの間をセンタバルブ１１Ａ，１１Ｂにより連通，遮断する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えばコンベンショナル型、プランジャ型またはこれらの複合型等、種々の型式のマスタシリンダにも適用できるものである。

本発明の第１の実施の形態によるマスタシリンダ装置を示すブレーキ液圧回路図である。 図１中のマスタシリンダ装置を拡大して示す要部断面図である。 図２中の液圧制御弁を拡大して示す断面図である。 液圧制御弁の入力液圧が設定圧力に達した状態を示す図３と同様位置での断面図である。 図４中の段付ピストンがストークエンドまで変位した状態を示す断面図である。 液圧制御弁の制御特性等を示す特性線図である。 第２の実施の形態によるマスタシリンダ装置を示すブレーキ液圧回路図である。 図７中のマスタシリンダ装置を拡大して示す要部断面図である。 図８中の液圧制御弁を拡大して示す断面図である。 液圧制御弁の入力液圧が設定圧力に達した状態を示す図９と同様位置での断面図である。 図１０中の段付ピストンがストークエンドまで変位した状態を示す断面図である。 液圧制御弁の設定圧力が低い圧力値に変わった状態を示す図９と同様位置での断面図である。 第２の実施の形態による液圧制御弁の制御特性等を示す特性線図である。

符号の説明

１ マスタシリンダ装置
２ シリンダ
３ リザーバ
４ 第１のピストン（ピストン）
５ 第２のピストン
７ ブレーキペダル
８Ａ，８Ｂ 液圧室
１０Ａ，１０Ｂ 補給室
１１Ａ，１１Ｂ センタバルブ
１８Ａ，１８Ｂ 戻しばね
２０ 通液路
２１ チルトバルブ（切換弁）
２２ ストロークシュミレータ
２３ 筒形ケース
２４ 蓄圧室
２６ 有蓋ピストン
２７ スプリング（弾性体）
３１，６１ 液圧制御弁
３２，６２ 弁ケース
３２Ａ，６２Ａ 入力ポート
３２Ｂ，６２Ｂ 出力ポート
３７ 段付ピストン
３８ ボール弁体
４０ プッシュロッド
４１，６８ 圧力設定ばね
４３Ａ，４３Ｂ ホイールシリンダ
４４Ａ，４４Ｂ ブレーキ配管
４５Ａ，４５Ｂ フェイルセーフ弁
４６Ａ，４６Ｂ 液圧ユニット（液圧源）
４７Ａ，４７Ｂ 液圧ポンプ
４９Ａ，４９Ｂ 供給弁
５０Ａ，５０Ｂ 排出弁
５１ コントロールユニット（制御装置）
６２Ｄ パイロットポート
６６ 段付ばね受
６９ プッシャ（設定圧力可変手段）
７０ パイロット配管

Claims (3)

1. 有底筒状のシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に設けられブレーキ操作に応じて該シリンダ内を軸方向に変位するピストンと、該ピストンによりシリンダ内に画成され車輪側のホイールシリンダにフェイルセーフ弁を介して接続される液圧室と、該液圧室とホイールシリンダとの間を前記フェイルセーフ弁により遮断しているときに、前記ブレーキ操作によって該液圧室内に発生する液圧を蓄圧しブレーキ反力を生じさせるストロークシュミレータとを備えたマスタシリンダ装置において、
   前記液圧室とストロークシュミレータとの間には、前記ブレーキ操作によって前記液圧室内の液圧が予め決められた設定圧力に達したときに前記液圧室からストロークシュミレータに供給する液圧を制限する液圧制御弁を設ける構成としたことを特徴とするマスタシリンダ装置。
2. 前記液圧室とストロークシュミレータとの間には、常時は両者の間を連通し前記フェイルセーフ弁により液圧室が前記ホイールシリンダに連通されたときに前記液圧室とストロークシュミレータとの間を遮断する切換弁を設け、前記液圧制御弁は、該切換弁と前記ストロークシュミレータとの間に配置してなる請求項１に記載のマスタシリンダ装置。
3. 前記液圧制御弁は、前記ホイールシリンダに液圧を供給する液圧源に接続され該液圧源の圧力に対応して前記設定圧力を変化させる設定圧力可変手段を有する構成としてなる請求項１または２に記載のマスタシリンダ装置。

Images