JP2007161149A - 制御ブースタ - Google Patents

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邦洋 松永
Takuya Obata
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Abstract

【課題】ACC制御中止のためのスイッチ手段を、ブレーキペダルと入力ロッドとのわずかの相対移動で操作可能とし、良好なペダルフィーリング性を確保する。
【解決手段】ブースタ本体1内のバルブボデー20に電磁駆動手段としてのソレノイド機構2を設け、アダプティブクルーズコントローラ6によるACC制御時にソレノイド機構2を作動させてブースタ本体1を自動ブレーキとして機能させ、ACC制御中にブレーキペダル3が踏込まれた場合に、ブレーキペダル3と入力ロッド4との相対移動によりオンオフ信号が切換わるスイッチ手段5からの信号でACC制御を中止する制御ブースタにおいて、入力ロッド4とブレーキペダル3とをリンク6により連結し、入力ロッド4ブレーキペダル3とのわずかの相対移動によりリンク6を回転させて、リンク6の一端の操作部67によりブレーキペダル3に設置したスイッチ手段5を切換える。
【選択図】図1

Description

本発明は、車両のブレーキ系統に用いるブレーキブースタに係り、より詳しくはアダプティブクルーズコントロールシステムに用いて好適な制御ブースタに関する。
制御ブースタとしては、例えば、エンジン吸気の負圧を利用したブレーキブースタにおいて、ブースタ本体内のパワーピストン(ピストン)に、ブレーキペダルと連動する入力ロッドとは独立して前記パワーピストンを推進させる電磁駆動手段を内装し、該電磁駆動手段の作動に応じて自動ブレーキとして機能させるようにしたものがある。このような制御ブースタは、先行車を検出した際に、車間距離を一定に保つように自車両を自動的に加減速させる、いわゆるアダプティブクルーズコントロールシステム(ACCシステム)内のブレーキアクチュエータとしてきわめて有用となる。
ところで、ACCシステムにおいては、ドライバーによるブレーキペダルの操作(ペダル操作)を電磁駆動手段の制御(ACC制御)よりも優先させる必要がある。このため、従来一般には、特許文献1に記載されるように、パワーピストン内に、該ピストンと入力ロッドとの相対移動からブレーキペダルの入力を検出して、ACC制御解除のためのペダル入力検出信号を出力するスイッチ手段を設け、このスイッチ手段によるペダル入力検出信号に基いてACC制御(自動ブレーキ)をキャンセル(中止)するようにしていた。しかし、このような制御ブースタによれば、パワーピストン内にスイッチ手段を組込まなければならないため、ブースタ本体の構造が複雑になり、組立性の低下も避けられないようになる。
一方、特許文献2には、ブレーキペダルと入力ロッドとの相互間に、両者の相対移動に応じて切換わるスイッチ手段を配設した制御ブースタが開示されており、この制御ブースタによれば、ブースタ本体から離れた箇所にスイッチ手段が配設されるため、上記した構造の複雑化や組立性の悪化の問題を解消できるようになる。
特開2001−71888号公報 特開2001−39276号公報
しかしながら、上記特許文献2に記載される制御ブースタによれば、ブレーキペダルと入力ロッドとを相対移動させるため、入力ロッドと一体のクレビスに長穴を形成し、この長穴にブレーキペダルに設けたピンを嵌入させるようにしている。このため、ACC制御中にブレーキペダルを踏込むと、前記長穴内の遊びの分だけブレーキペダルが空送し、ドライバーにブレーキ操作上の違和感を与えることになる。
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、ACC制御中止のためのスイッチ手段を、ブレーキペダルと入力ロッドとのわずかの相対移動で操作することができるようにし、もって良好なペダルフィーリング性を確保できる制御ブースタを提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明は、内部にピストンを有して流体圧によって入力ロッドを介してブレーキペダルからの入力を倍力するブレーキブースタであって、アダプティブクルーズコントローラからの信号で制御され前記入力ロッドとは独立して前記ピストンを推進させるための電磁駆動手段と、前記ブレーキペダルと前記入力ロッドとの相対移動から前記ブレーキペダルの入力を検出して前記アダプティブクルーズコントローラの制御解除のためのペダル入力検出信号を出力するスイッチ手段とを有する制御ブースタにおいて、前記入力ロッドと前記ブレーキペダルとを連結するリンクが設けられ、該リンクは、前記入力ロッドに対する枢軸を中心として前記ブレーキペダルに対する枢軸と逆側に、該入力ロッドと該ブレーキペダルとの相対移動に応じて前記スイッチ手段を操作する操作部を備えると共に、前記操作部と逆側にブレーキペダルに係合し該ブレーキペダルの後退を規制する係合部を備えていることを特徴とする。
このように構成した制御ブースタにおいては、入力ロッドおよびブレーキペダルに対するリンクの枢軸とリンクに設ける操作部の設置部位とを適当に設定することで、入力ロッドとブレーキペダルとの相対移動量よりもリンクの操作部の移動量を大きくすることができ、その分、入力ロッドとブレーキペダルとの相対移動量を小さく抑えることができる。また、リンクはブレーキペダルに係合し該ブレーキペダルの後退を規制する係合部を備えているので、ACC制御時の入力ロッドの動きに所定の間隔を保ちながらブレーキペダルが追従し、ACC制御中に入力ロッドとブレーキペダルとの相対移動量が変化することもない。
本発明は、上記入力ロッドに対するリンクの枢軸とブレーキペダルのペダルブラケットとの間に、該入力ロッドと該ブレーキペダルとの相対移動量を規定する微小間隙を設けるようにしてもよい。
本発明に係る制御ブースタによれば、入力ロッドとブレーキペダルとの相対移動量を常時小さく抑えることができるので、ACC制御中止のためのスイッチ手段を、ブレーキペダルと入力ロッドとのわずかの相対移動で操作することができ、良好なペダルフィーリング性を確保できる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一つの実施の形態としての制御ブースタの全体的構成を示したものである。同図において、1は、ソレノイド機構(電磁駆動手段)2を内蔵するブースタ本体、3はブレーキペダル、4は、ブレーキペダル3の操作力をブースタ本体1に伝える入力ロッド、5は、ブレーキペダル2と入力ロッド3との相対移動によりオンオフ信号が切換わるスイッチ手段、6は、ブレーキペダル3と入力ロッド4とを作動連結し、かつブレーキペダル3と入力ロッド4との相対移動に応じて前記スイッチ手段5を操作するリンク、7は、前記ブースタ本体1内のソレノイド機構2を制御するアダプティブクルーズコントローラ(ACC)である。
本制御ブースタを構成するブースタ本体1は、タンデム型として構成されており、フロントシェル11とリヤシェル12とからなるシェル本体10を備え、該シェル本体10内は、センターシェル13により前・後2室に分割され、この前・後2室はさらに、ダイアフラムを備えたパワーピストン14,15により定圧室16,17と変圧室18,19とに分割されている。図2にも示されるように、前後のパワーピストン14,15は、大径のカップ部20aと小径の筒状部20bとを連設してなるバルボデー20を備えており、該バルブボデー20は、前記センターシェル13およびリヤシェル12を気密的にかつ摺動可能に挿通して配置されると共に、その筒状部14bがリヤシェル12の後方まで延ばされている。なお、前記筒状部20bの、リヤシェル12の後方まで延ばされた部分はブーツ21により覆われている。
バルブボデー20には、図2によく示されるように、2つの定圧室16と17とを相互に連通しかつ各定圧室16,17をバルブボデー20の筒状部20b内に連通する定圧通路(真空通路)22が設けられるほか、2つの変圧室18と19とを相互に連通しかつ各変圧室18,19をバルブボデー20の筒状部20b内に連通する大気通路23が設けられている。フロント側の定圧室16には、吸気管24を通じて、例えばエンジン負圧が導入されるようになっており、この負圧は、前記真空通路22を通じてリヤ側の定圧室17にも供給される。一方、バルブボデー20の筒状部20bには、サイレンサ機能を有するフィルタユニット25を通して大気が導入されるようになっており、この大気は、後述の弁機構26の作動により前記大気通路23を通じて2つの変圧室18と19に供給される。
弁機構26は、図2によく示されるように、前記ブレーキペダル3から延ばされた入力ロッド4に連結され、バルブボデー20のカップ部20a内に配置した後述の中空ガイド27に沿って摺動するプランジャ28と、このプランジャ28の後端に形成された環状の大気用弁座29と、バルブボデー20の筒状部20b内に気密的にかつ摺動可能に嵌装された筒状のコントロールピストン30と、このコントロールピストン30の後端に形成された環状の真空用弁座31と、バルブボデー20の筒状部20b内に嵌合固定した押えリング32に基端部が固定されたポペット弁33と、入力ロッド4に一端が係止され常時は前記大気用弁座29と真空用弁座31とに着座する方向へポペット弁33を付勢する弁ばね34とからなっている。なお、プランジャ28と入力ロッド4との連結は、プランジャ28の後端部に設けた球面状凹部28a内に入力ロッド4の先端部に設けられた球部4aを納めてかしめ止めすることによりなされており、これにより入力ロッド4の揺動が許容さている。
上記大気用弁座29とこれに当接するポペット弁33先端の内周側環状部位とは大気弁35(図1)を、前記真空用弁座31とこれに当接するポペット弁33先端の外周側環状部位とは真空弁36(図1)をそれぞれ構成し、前記2つの変圧室18,19には、これら大気弁35または真空弁36の開弁に応じて大気または負圧が選択的に導入されるようになる。また、前記押えリング32にはばね受け37が付設されており、このばね受け37と入力ロッド4との間には戻しばね38が介装されている。プランジャ28は、ブースタ本体1の非作動時には、戻しばね38と弁ばね34との付勢力により、その大気用弁座29をポペット弁33に当接させる状態を維持する。この状態からブレーキペダル3が踏込まれると、入力ロッド4がバルブボデー20内に押込まれ、プランジャ28がフロント側へ移動し、その後端の大気用弁座29がポペット弁33から離間して大気弁35が開く。これにより、大気通路23を通って変圧室19,18に大気が流入し、変圧室18,19と定圧室16,17との間に差圧が生じて、バルブボデー20と一体にパワーピストン14,15が推進(前進)する。
プランジャ28には、前記大気通路23を通してバルブボデー20内に半径方向から挿入されたストップキー39の先端部が係合されている。このストップキー39の後端部は、リヤシェル12内に固設されたストッパ板40に当接するようになっており、バルブボデー20は、このストップキー39がストッパ板40に当接する位置がリヤ側への後退端となっている。また、このストップキー39は、前記大気通路23の大きさの範囲内でバルブボデー20と相対移動できることから、バルブボデー20に対するプランジャ28の軸方向移動範囲を規制する規制手段としても機能している。さらに、ストップキー39は前記コントロールピストン30に形成した長穴30aも挿通しており、コントロールピストン30は、その長孔30a内におけるストップキー39の移動範囲内でプランジャ28と相対移動できるようになっている。
一方、バルブボデー20のカップ部20a内には、前記した電磁駆動手段としてのソレノイド機構2が配設されている。ソレノイド機構2は、同じく図2によく示されるように、ソレノイド41と、このソレノイド41を納めたハウジング42と、ハウジング42内に気密的にかつ摺動可能に配設された環状の可動子(アーマチュア)43と、ハウジング42に連結されたカップ形状の支持部材44とから概略構成されている。
ソレノイド機構2は、前記ハウジング42と一体の支持部材44をバルブボデー20の筒状部20bの内面に気密的に嵌合させて、バルブボデー20に対して半径方向へ位置固定されている。ソレノイド機構2はまた、ハウジング42の一端部に設けたフランジ部45をバルブボデー20のカップ部20aの内面に設けた段部46に当接させ、この状態のもと、フロント側の定圧室18内に配置した戻しばね47の一端を受けるリテーナ48により前端が押えられて、バルブボデー20に対して軸方向へ位置固定されている。この位置固定状態で前記フランジ部45と段部46との間には、フロント側パワーピストン16に設けた内方フランジ部が挟持されており、これによりバルブボデー20およびソレノイド機構2はパワーピストン14,15と一体に軸方向移動するようになる。なお、49はソレノイド41に電流を供給するための配線で、フロント側定圧室18内を渦巻状に迂回した状態で、フロントシェル11の前面に設けたコネクタ50(図1)に接続されている。
ソレノイド機構2のハウジング42内には、前記中空ガイド27が配置されている。中空ガイド27は、ハウジング42内の段部に係止された大端部27aとこの大端部27aから支持部材44のカップ底を挿通してリヤ側へ延ばされた小径軸部27bとからなっており、その小径軸部27bに前記プランジャ28が摺動可能に内装されかつ前記可動子43が摺動可能に外装されている。また、ソレノイド機構2の可動子43には加圧ピン51の一端部が圧入固定されており、この加圧ピン51の他端部は、前記支持部材44のカップ底に設けた貫通孔に挿入されている。また、前記真空用弁座31を後端に有するコントロールピストン30は、プランジャ28に一端が係止されたばね52によりフロント側へ付勢され、常時はその前端を前記支持部材44のカップ底に当接させている。
ソレノイド機構2の可動子43は、ソレノイド41への通電によりリヤ側へ移動するようになっており、これにより、可動子43に固定した加圧ピン51がコントロールピストン30をばね52と前記弁ばね39との付勢力に抗してリヤ側へ移動させる。すると、ポペット弁33がプランジャ28の後端の大気用弁座29から持ち上げられ、プランジャ28および入力ロッド4の動きすなわちブレーキペダル3の操作(ペダル操作)とは無関係に大気弁35が開弁し、この結果、変圧室18,19と定圧室16,17との間に差圧が生じ、前後のパワーピストン14,15が推進(前進)する。
また、上記ソレノイド機構2のハウジング42の前端側にはリアクションディスク53と出力ロッド54の基端大径部とが配置されている。出力ロッド54の先端部は、フロントシェル11の前面を気密的に挿通してその前方へ延ばされ、これにはマスタシリンダ(図示略)が作動連結されるようになっている。出力ロッド54の基端大径部とリアクションディスク53とは、前記リテーナ48によりハウジング42からの抜けが規制されている。また、前記中空ガイド27の大端部27aの前面に形成された凹部内には受圧板55が配置されており、本ブースタ本体1の非作動時にはこの受圧板55の背面に接する位置に前記プランジャ28が位置決めされ、この状態で、受圧板55の前面と前記リアクションディスク53との間にはわずかの間隙が形成されるようになっている。
上記ブレーキペダル3は、車体の固定部60にピン61により回動可能に一端部が結合されたペダルブラケット62とこのペダルブラケット62の他端に設けられた踏み板63とを備えており、その全体は、図示しない付勢手段により戻り方向へ付勢されている。一方、入力ロッド4の後端部にはクレビス64が固結されており、前記リンク6は、このクレビス64および前記ペダルブラケット62に対して、それぞれ枢軸65,66にて軸支されている。リンク6は、断面コ字形をなすと共に平面ベルクランク状をなしており、そのコ字形内部にペダルブラケット62を納めた状態で、その基部が前記枢軸65,66によりクレビス64およびペダルブラケット62に結合されている。
図3にも示されるように、ベルクランク状のリンク6の一端部は、前記スイッチ手段5を操作する操作部67として供されるようになっており、また、コ字形をなすリンク6の底板は、ペダルブラケット62の後側側面に係合し、ブレーキペダル3の戻りを規制する係合部68として供されるようになっている。しかして、ブースタ本体1の非作動状態において、入力ロッド4のクレビス64に対するリンク6の枢軸65とペダルブラケット62の前側側面との間には、わずかの間隙69が形成されるようになっている。前記間隙69は、図4に示されるように、入力ロッド4とブレーキペダル3との相対移動により解消し、この解消に応じてリンク6は、同図に見て右方向へわずか回転する。一方、リンク6の係合部68によってブレーキペダル3の後退が規制されているので、ブースタ本体1側への入力ロッド4の動きにブレーキペダル3が追従し、この間、前記間隙69は一定に維持される。
上記スイッチ手段5は、常時は押釦5aを突出させ、該押釦5aの押込みにより閉成する押込スイッチからなっており、ペダルブラケット62の片面に固定されている。このスイッチ手段5は、ブースタ本体1の非作動状態でその押釦5aがリンク6の操作部67に軽く接触するように位置決めされている。上記したように入力ロッド4とブレーキペダル3との相対移動に伴ってリンク6がわずか回転するので、この回転に応じて押釦5aがリンク6の操作部67によって押込まれ、スイッチ手段5はオフからオンに切換わる。なお、このスイッチ手段5の切換わり信号は、信号線71を介して前記アダプティブクルーズコントローラ(ACC)7へ送出されるようになっている。
ここで、クレビス64に対するリンク6の枢軸65(以下、クレビス側枢軸65という)とペダルブラケット62の前側側面との間に設けられる間隙69の大きさbは、図3に示されるように、前記クレビス側枢軸65とブレーキペダル3に対するリンク6の枢軸66(以下、ペダル側枢軸66という)との距離A、ペダル側枢軸66とリンク6の操作部67との距離B、スイッチ手段5の押釦5aの切換わり長さaに基づいて、b=A/B×aの関係となるように設定されている。本実施形態において、クレビス側枢軸65とペダルが輪枢軸66との距離Aは、ペダル側枢軸66とリンク6の操作部67との距離Bよりも小さい値に設定(A<B)されており、したがって、前記間隙69の大きさbは、押釦5aの切換わり長さaよりもA/Bだけ小さい値になる。換言すれば、入力ロッド4とブレーキペダル3との相対移動量(間隙aに相当)を微小に設定しても、リンク6の操作部67の大きな移動量が得られ、スイッチ手段5は確実に切換わるようになる。
上記ACC7は、車両速度を設定速度に保つようにエンジンスロットルや変速機(図示略)を制御すると共に、前方レーダで先行車を検出した際には、先行車との車間距離を設定値に保つように、前記エンジンスロットルや変速機を制御し、さらにブースタ本体1内のソレノイド機構2を制御する機能を有している。
ブースタ本体1は、そのリヤシェル12の後面に植立した複数のスタッドボルト75(図1)を用いて車体に取付けられ、この状態でその入力ロッド4にブレーキペダル3が連結される。一方、このブースタ本体1には、そのフロントシェル11の前面に植立したスタッドボルト76(図1)を利用して図示しないマスタシリンダが結合され、この状態でその出力ロッド54がマスタシリンダ内のピストン(図示略)に作動連結される。
そして、通常ブレーキ時には、ブレーキペダル3が踏込まれると、クレビス側枢軸65との間の微小な間隙69が直ちに解消され、ブレーキペダル3の動きに入力ロッド4が連動する。しかして、前記間隙69の解消に伴って、すなわち入力ロッド4とブレーキペダル3との相対移動に伴ってリンク6がわずか回転し、この回転に応じて押釦5aがリンク6の操作部67によって押込まれ、スイッチ手段5はオフからオンに切換わる(図4参照)。このとき、クレビス側枢軸65がペダルブラケット62に当接することにより、操作部67の移動が規制されるので、スイッチ手段5の被操作量よりも大きく操作部67が移動することがなく、スイッチ手段5を操作部67により破損させてしまうようなことはない。
一方、ブレーキペダル3の動き(踏込み)に入力ロッド4が連動することで、入力ロッド4に連結されているプランジャ28がフロント側へ移動し、これによって大気弁35が開いて変圧室18,19と定圧室16,17との間に差圧が発生する。そして、前記差圧によってバルブボデー20と一体にパワーピストン14,15が推進(前進)し、このパワーピストン14,15の推力が、バルブボデー20から出力ロッド54を経てマスタシリンダに出力される。この時、出力ロッド54からの出力反力の一部がリアクションディスク53、受圧板55およびプランジャ28を介して入力ロッド4に伝達され、これによりブレーキペダル3の踏力(入力)に比例した所定のブースタ出力すなわちブレーキ力が得られる。この場合、ブレーキペダル3の踏込みに速やかに反応して通常ブレーキが作動するので、ペダルフィーリング性が悪化することはない。なお、この制動の開始当初は、受圧板55とリアクションディスク53との間隙が解消されるまでは、入力に無関係にブースタ出力が増大する、いわゆるジャンプインが発生し、十分な初期ブレーキ力を得ることができる。
ACC制御時(自動ブレーキ時)には、ACC7からの指令でソレノイド機構2のソレノイド41に通電がなされ、これにより可動子43、加圧ピン51およびコントロールピストン30がリヤ側へ移動し、大気弁35が開弁する。そして、上記通常ブレーキ時における場合と同様に変圧室18,19と定圧室16,17との間に差圧が発生して、バルブボデー20と一体にパワーピストン14,15が推進し、このパワーピストン14,15の推力が、バルブボデー20から出力ロッド54を経てマスタシリンダに出力される。この時、可動子43の前後にも差圧が発生するが、この差圧は、可動子43をフロント側へ戻す方向すなわち可動子43に作用する電磁力の向きと逆方向に働き、したがって、ソレノイド41に供給する電流の大きさに比例したブースタ出力すなわちブレーキ力が得られる。一方、上記ACC制御の開始と同時に、入力ロッド4がブースタ本体1に引込まれ、この動きにブレーキペダル3が連動する。この時、クレビス側枢軸65とブレーキペダル3(ペダルブラケット62)との間の微小間隙69はそのまま維持され、したがって、スイッチ手段5はオフ状態を維持する(図3参照)。
上記ACC制御中(自動ブレーキ中)にブレーキペダル3が踏込まれると、クレビス側枢軸65との間の微小間隙69が直ちに解消され、ブレーキペダル3の動きに入力ロッド4が連動する。そして、前記間隙69の解消に伴って、すなわち入力ロッド4とブレーキペダル3との相対移動に伴ってリンク6がわずか回転し、この回転に応じて押釦5aがリンク6の操作部67によって押込まれ、スイッチ手段5はオフからオンに切換わる(図4参照)。そして、スイッチ手段5がオンからオフに切換わると、ACC7によるACC制御が中止され、ブースタ本体1は、通常ブレーキとして機能する。この場合、ブレーキペダル3の踏込みに速やかに反応して通常ブレーキが作動するので、ペダルフィーリング性が悪化することはない。
なお、上記実施形態においては、スイッチ手段5をペダルブラケット62に固定するようにしたが、このスイッチ手段5は、リンク6に固定するようにしてもよいものである。この場合は、ペダルブラケット62にリンク6の操作部67と係合して作動し、スイッチ手段5を操作する操作レバーを設けることで、上記実施形態と同様に入力ロッド4とブレーキペダル3とのわずかの相対移動で、スイッチ手段5が切換わるようになる。
本発明の1つの実施形態である制御ブースタの全体構造を示す断面図である。 本制御ブースタを構成するブースタ本体の要部構造を示す断面図である。 本制御ブースタにおけるブレーキペダルおよび入力ロッドの連結構造とスイッチ手段の設置態様を示す側面図である。 本制御ブースタを構成するスイッチ手段の作動状態を示す側面図である。
符号の説明
1 ブースタ本体
2 ソレノイド機構(電磁駆動手段)
3 ブレーキペダル
4 入力ロッド
5 スイッチ手段
5a スイッチ手段の押釦
6 リンク
7 アダプティブクルーズコントローラ(ACC)
10 シェル本体
14,15 パワーピストン(ピストン)
35 大気弁
36 負圧弁
54 出力ロッド
64 入力ロッド側のクレビス
65 クレビス側枢軸
66 ペダル側枢軸
67 リンクの操作部
68 リンクの係合部

Claims (2)

  1. 内部にピストンを有して流体圧によって入力ロッドを介してブレーキペダルからの入力を倍力するブレーキブースタであって、アダプティブクルーズコントローラからの信号で制御され前記入力ロッドとは独立して前記ピストンを推進させるための電磁駆動手段と、前記ブレーキペダルと前記入力ロッドとの相対移動から前記ブレーキペダルの入力を検出して前記アダプティブクルーズコントローラの制御解除のためのペダル入力検出信号を出力するスイッチ手段とを有する制御ブースタにおいて、前記入力ロッドと前記ブレーキペダルとを連結するリンクが設けられ、該リンクは、前記入力ロッドに対する枢軸を中心として前記ブレーキペダルに対する枢軸と逆側に、該入力ロッドと該ブレーキペダルとの相対移動に応じて前記スイッチ手段を操作する操作部を備えると共に、前記操作部と逆側にブレーキペダルに係合し該ブレーキペダルの後退を規制する係合部を備えていることを特徴とする制御ブースタ。
  2. 入力ロッドに対するリンクの枢軸とブレーキペダルのペダルブラケットとの間に、該入力ロッドと該ブレーキペダルとの相対移動量を規定する微小間隙を設けたことを特徴とする請求項1に記載の制御ブースタ。

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