JP2014094634A - マスタシリンダ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】加圧ピストン25の対向室38に対する有効受圧面積a1がピストン間室30に対する有効受圧面積a2より小さくされ、有効受圧面積a2が入力ピストン22のピストン間室30に対する有効受圧面積a3より小さくされる。(1)ブレーキ操作初期において、対向室38とピストン間室30とが連通させられ、リザーバ50から遮断される。入力ピストン22のストローク速度と加圧ピストン25のストローク速度との比率であるストローク速度比が大きい値となる。(2)常用域において、対向室38がピストン間室30から遮断されてリザーバ50に連通させられる。ストローク速度比はブレーキ操作初期より小さいが1より大きい値となる。(3)電気系統の異常時に、ピストン間室30,対向室38がリザーバ50に連通させられる。それにより、ストローク速度比は1となる。
【選択図】図1
Description
例えば、ストローク速度比を、ブレーキ操作初期に大きく、常用域にブレーキ操作初期における場合より小さくすることができる。それにより、ブレーキ操作初期において、効き遅れを抑制しつつブレーキ操作部材の操作ストロークを低減させることができ、常用域において、ブレーキ操作部材の操作ストロークの調整によって加圧室の液圧を調整し易くすることができるのであり、運転者のブレーキ操作部材の操作性の向上を図ることができる。
また、当該マスタシリンダ装置の異常には、例えば、電気的な制御ができない異常、電力を供給できない異常等が該当する。これらの場合に、入力ピストンと加圧ピストンとを一体的に移動させることができるのであり、マニュアル操作により加圧室に良好に液圧を発生させることができる。
その入力ピストンと同一軸線上に、前記入力ピストンに対して相対移動可能に設けられた加圧ピストンと
を含むマスタシリンダ装置であって、
前記入力ピストンのストローク速度に対する前記加圧ピストンのストローク速度の比率であるストローク速度比を、前記入力ピストンが後退端位置から前進端位置に達するまでの間に少なくとも2段階で変えるとともに、当該マスタシリンダ装置が異常である場合に、前記ストローク速度比を1とするストローク速度比変更装置を含むことを特徴とするマスタシリンダ装置。
入力ピストンが後退端位置から前進端位置に達するまでの間とは、「1回の連続したブレーキ操作部材の操作の間」の意味である。
ストロークとは、入力ピストンの後退端位置からの移動量であり、ストローク速度とは、設定時間内のストロークの変化量である。ストローク速度比は、2段階で変えても3段階以上で変えてもよく、連続的に変えてもよい。
(2)前記ストローク速度比変更装置が、前記ストローク速度比を1以上の状態で前記少なくとも2段階で変えるものである(1)項に記載のマスタシリンダ装置。
当該マスタシリンダ装置が異常でない場合に、ストローク速度比は1以上の状態で変更されるようにしても、1より大きい状態で変更されるようにしてもよいが、1より大きい状態で変更される場合には、通常のマニュアル操作が行われる場合と比較して、ブレーキ操作部材の操作ストロークの低減を図ることができる。
(3)前記ストローク速度比変更装置が、前記入力ピストンのストロークが大きい場合に小さい場合より、前記ストローク速度比を小さくする常用域速度比減少部を含む(1)項または(2)項に記載のマスタシリンダ装置。
(4)前記入力ピストンが、前記加圧ピストンとの間にピストン間室を介して配設され、
前記加圧ピストンが、大径部と、その大径部の前方に設けられた前小径部とを含む段付き形状を成したものであり、
当該マスタシリンダ装置が、前記加圧ピストンの前記大径部と前記前小径部との間の段面の前方に設けられた対向室を含み、
前記加圧ピストンの前記対向室の液圧を受ける部分の有効受圧面積(a1)が、前記加圧ピストンの前記ピストン間室の液圧を受ける部分の有効受圧面積a2以下(a2≧a1)とされた(1)項ないし(3)項のいずれか1つに記載のマスタシリンダ装置。
対向室とピストン間室とが連通させられ、かつ、リザーバから遮断された状態において、加圧ピストンが背面室の液圧によって前進させられると、対向室からピストン間室に作動液が供給される。この場合に、加圧ピストンの対向室の液圧を受ける部分の有効受圧面積a1とピストン間室の液圧を受ける部分の有効受圧面積a2とが同じ場合に(a1=a2)は、理論的に、入力ピストンが前進させられることがない。その結果、ストローク速度比が非常に大きい値、すなわち、理論的に無限大となる。
それに対して、加圧ピストンのピストン間室の液圧を受ける部分の有効受圧面積a2の方が大きい場合(a2>a1)には、入力ピストンの前進が許容されるのであり、ストローク速度比は有限の大きな値となる。
いずれにしても、ブレーキ操作初期においてストローク速度比が大きくされるため、ブレーキの効き遅れを良好に抑制することができる。
なお、有効受圧面積とは、入力ピストン(加圧ピストン)が設定ストロークs移動したと仮定した場合のピストン間室(対向室)の作動液を収容し得る空間の容積変化量qを前記設定ストロークで割った値(q/s)であり、実際に液圧を受ける部分の面積をいう。
(5)前記入力ピストンが、前記加圧ピストンとの間にピストン間室を介して配設され、
前記入力ピストンの前記ピストン間室の液圧を受ける部分の有効受圧面積a3が、前記加圧ピストンの前記ピストン間室の液圧を受ける部分の有効受圧面積a2以上(a3≧a2)とされた(1)項ないし(4)項のいずれか1つに記載のマスタシリンダ装置。
入力ピストンのピストン間室の液圧を受ける部分の有効受圧面積a3が加圧ピストンのピストン間室の液圧を受ける部分の有効受圧面積a2より大きい場合(a3>a2)において、ピストン間室がリザーバからも対向室からも遮断された場合にストローク速度比(vout/vin)は有効受圧面積の比率の逆数(a3/a2)となり、1以上となる。
なお、前記入力ピストンの前記ピストン間室の液圧を受ける部分の有効受圧面積a3が、前記加圧ピストンの前記ピストン間室の液圧を受ける部分の有効受圧面積a2より小さく(a3<a2)することもできる。その場合には、ストローク速度比が1より小さい値となる。
(6)当該マスタシリンダ装置が、前記加圧ピストンの受圧面の後方に形成された背面室を含み、前記加圧ピストンが、その背面室の液圧により前記入力ピストンに対して相対的に前進可能とされた(1)項ないし(5)項のいずれか1つに記載のマスタシリンダ装置。
受圧面は、加圧ピストンの大径部の後部に設けられることが多い。
(7)前記入力ピストンが、前記加圧ピストンとの間にピストン間室を介して配設され、
前記加圧ピストンが、大径部と、その大径部の前方に設けられ、その大径部より小径の前小径部とを含む段付き形状を成したものであり、
前記ストローク速度比変更装置が、前記大径部と前記前小径部との間の段面の前方に設けられた対向室,前記ピストン間室およびリザーバの間に設けられ、これらの間の連通状態を制御可能な連通状態制御装置を含み、
その連通状態制御装置が、(i)前記対向室と前記ピストン間室とを連通させて、これらをリザーバから遮断する室間連通状態と、(ii)前記対向室と前記ピストン間室とを遮断して、前記ピストン間室を前記リザーバから遮断して、前記対向室を前記リザーバに連通させる室間遮断状態と、(iii)前記対向室と前記ピストン間室との両方を前記リザーバに連通させるリザーバ連通状態との間で切り換え可能なものである(1)項ないし(6)項のいずれか1つに記載のマスタシリンダ装置。
連通状態制御装置は、1つ以上の電磁制御弁を含むものであっても、電磁制御弁を含まないものであってもよい。
(i)の室間連通状態における入力ピストンのストローク速度vinに対する加圧ピストンのストローク速度voutの比率であるストローク速度比γa(vout/vin)は、加圧ピストンの対向室の液圧を受ける部分の有効受圧面積a1,ピストン間室の液圧を受ける部分の有効受圧面積a2および入力ピストンのピストン間室の液圧を受ける部分の有効受圧面積a3で決まる。
γa=a3/(a2−a1)
(ii)の室間遮断状態におけるストローク速度比γbは、入力ピストンのピストン間室の液圧を受ける部分の有効受圧面積a3と加圧ピストンの有効受圧面積a2とで決まる。
γb=a3/a2
(iii)リザーバ連通状態において、入力ピストンと加圧ピストンとは一体的に前進させられるためストローク速度比γcは1となる(γc=1)。当該マスタシリンダ装置の非作動時、あるいは、電気系統の異常時に、リザーバ連通状態とされるようにすることができる。
(8)前記連通状態制御装置が、(i)前記対向室と前記ピストン間室との間に設けられた常開の電磁弁である室間連通遮断弁と、(ii)前記対向室と前記リザーバとの間に設けられた常開の電磁弁であるリザーバ連通弁と、(iii)それらリザーバ連通弁と前記室間連通遮断弁とを制御することにより、前記対向室、ピストン間室およびリザーバの間の連通状態を制御する電磁弁制御部とを含む(7)項に記載のマスタシリンダ装置。
リザーバ連通弁、室間連通遮断弁の開閉制御により、対向室、ピストン間室、リザーバの間の連通状態が制御されるのであるが、電磁弁を制御できない異常が生じた場合には、ソレノイドに電流が供給されない。その結果、リザーバ連通弁、室間連通遮断弁が開状態となり、対向室とピストン間室とが連通させられるとともに、リザーバに連通させられる。
(9)前記連通状態制御装置が、(i)前記対向室、前記ピストン間室および前記リザーバの間に設けられ、電気的な制御によって大きさが決まるパイロット圧により、前記対向室と前記ピストン間室とを連通させて、これらをリザーバから遮断する連通位置と、前記対向室を前記リザーバに連通させて前記ピストン間室を前記対向室と前記リザーバとの両方から遮断する遮断位置との間を移動可能な可動部材を備えた連通遮断機構と、(ii)前記対向室と前記リザーバとの間に設けられた常開の電磁弁であるリザーバ連通弁とを含む(7)項に記載のマスタシリンダ装置。
連通遮断機構において、パイロット圧が設定圧より高くなると、可動部材が連通位置から遮断状態に切り換えられる場合において、電気系統の異常時に、パイロット圧を設定圧より高くできない場合には、連通位置に保たれる。また、電気系統の異常時にリザーバ連通弁は開状態にされる。その結果、対向室とピストン間室とが連通させられるとともに、これらがリザーバ連通弁を介してリザーバに連通させられる。
(10)前記連通状態制御装置が、(a)前記対向室と前記リザーバの間に互いに並列に設けられ、(a-i)前記対向室の液圧が前記リザーバの液圧より設定リリーフ圧より高い場合に前記対向室から前記リザーバへの作動液の流れを許容し、逆向きの流れを阻止するリリーフ弁と、(a-ii)前記リザーバから前記対向室への作動液の流れを許容し、逆向きの流れを阻止する逆止弁とを備えた流通制限装置と、(b)前記対向室と前記ピストン間室との間に設けられ、前記対向室の液圧が前記ピストン間室の液圧より高くなると開状態に切り換えられ、その開状態において、双方向の流れを許容するが、前記ピストン間室の液圧が前記対向室の液圧より高くなると閉状態に切り換えられる連通弁と、(c)前記ピストン間室と前記リザーバとの間に設けられた常開の電磁弁であるリザーバ・ピストン間室連通弁とを含む(7)項に記載のマスタシリンダ装置。
ブレーキ操作部材が操作されるとリザーバ・ピストン間室連通弁は閉状態とされる。
(i)背面室の液圧に起因する力が加圧ピストンに作用すると対向室の液圧が高くなる。対向室からピストン間室への作動液の流れが許容され、それにより、加圧ピストンの前進が許容されるのであり、対向室とピストン間室とは実質的に連通させられる。また、対向室からピストン間室へ作動液が流れる場合には、対向室の液圧が設定リリーフ圧以上になることがない。そのため対向室とリザーバとは実質的に遮断状態にある。以上により、対向室とピストン間室とは実質的に連通状態にあり、ピストン間室はリザーバから遮断され、対向室は実質的にリザーバから遮断された状態にある。
(ii)背面室の液圧がさらに高くなり、対向室の液圧が設定リリーフ圧より高くなると、対向室からリリーフ弁を経てリザーバへ作動液が流出されられる。それにより、ピストン間室の液圧が対向室の液圧より高くなり、連通弁が閉状態に切り換えられる。ピストン間室と対向室とは実質的に遮断されるとともにリザーバから遮断され、対向室とリザーバとが実質的に連通させられる。
(iii)電気系統の異常時には、リザーバ・ピストン間室連通弁は開状態にあるため、ピストン間室はリザーバに連通させられる。また、対向室の液圧がピストン間室の液圧より高くなり、連通弁を介して、対向室からピストン間室への作動液の流れが許容されるのであり、対向室とピストン間室とは実質的に連通状態とされる。また、対向室は、ピストン間室を介してリザーバに実質的に連通させられる。
逆止弁は、例えば、ブレーキ操作部材の操作が解除された場合等に、対向室に作動液を供給するものであり、逆止弁によれば、対向室が負圧になることが良好に防止される。
その入力ピストンと同一軸線上に、前記入力ピストンに対して相対移動可能に設けられた加圧ピストンと
を含むマスタシリンダ装置であって、
前記入力ピストンが、前記加圧ピストンとの間にピストン間室を介して配設され、
前記加圧ピストンが、大径部と、その大径部の前方に設けられた前小径部とを含む段付き形状を成したものであり、
当該マスタシリンダ装置が、前記大径部と前記前小径部との間の段面の前方に設けられた対向室,前記ピストン間室およびリザーバの間に設けられ、それら対向室、ピストン間室およびリザーバの間の連通状態を、(i)前記対向室と前記ピストン間室とを連通させて、前記リザーバから遮断する状態と、(ii)前記対向室と前記ピストン間室とを遮断するとともに、前記対向室を前記リザーバに連通させて、前記ピストン間室を前記リザーバから遮断する状態と、(iii)前記対向室と前記ピストン間室との両方をリザーバに連通させる状態との間で切り換え可能な連通状態制御装置を含むことを特徴とするマスタシリンダ装置。
本項のマスタシリンダ装置には、(1)項ないし(10)項のいずれかに記載の技術的特徴を採用することができる。
(12)ブレーキ操作部材の操作に起因して前進させられる入力ピストンと、
その入力ピストンと同一軸線上に、前記入力ピストンに対して相対移動可能に設けられた加圧ピストンと
を含むマスタシリンダ装置であって、
前記入力ピストンが、前記加圧ピストンとの間にピストン間室を介して配設され、
前記加圧ピストンが、大径部と、その大径部の前方に設けられ、その大径部より小径の前小径部とを含む段付き形状を成したものであり、
当該マスタシリンダ装置が、(i)その大径部と前記前小径部との間の段面の前方に設けられた対向室と前記ピストン間室との間に設けられた常開の電磁弁である室間連通遮断弁と、(ii)前記対向室と前記リザーバとの間に設けられた常開の電磁弁であるリザーバ連通弁と、(iii)それらリザーバ連通弁と室間連通遮断弁とを制御することによりこれらの間の連通状態を制御する電磁弁制御部とを備えた連通状態制御装置を含むことを特徴とするマスタシリンダ装置。
本項のマスタシリンダ装置には、(1)項ないし(10)項のいずれかに記載の技術的特徴を採用することができる。
なお、連通状態制御装置は、マスタシリンダと別個に設けられたものであっても、マスタシリンダの構成要素の一部を含むものであってもよい。
その背面液圧制御装置が、(a)電力の供給により作動させられ、高圧の液圧を出力可能な動力式液圧源と、(b)その動力式液圧源の液圧を利用して前記背面室の液圧を前記ブレーキ操作部材の操作状態に応じた大きさに制御するレギュレータとを含むことを特徴とする(1)項ないし(12)項のいずれか1つに記載のマスタシリンダ装置。
背面室の液圧により加圧ピストンが前進させられるため、背面室の液圧がブレーキ操作部材の操作状態に応じた大きさに制御されれば、加圧室の液圧もブレーキ操作部材の操作状態に応じた大きさに制御することができる。
ブレーキ操作部材の操作状態は、ブレーキ操作部材に加えられる操作力と操作ストロークとの少なくとも一方で表すことができる。
また、電気系統の異常時には、動力式液圧源からレギュレータに高圧の液圧を出力できなくなり、背面室の液圧を制御できなくなることが多い。
(14)前記背面液圧制御装置が、
(i)少なくとも、前記背面室に接続された出力ポートと、高圧源に接続された高圧ポートと、リザーバに接続された低圧ポートとが形成されたハウジングと、
(ii)そのハウジングに相対移動可能に配設され、前記出力ポートを、前記高圧ポートと前記低圧ポートとに選択的に連通させることにより、前記出力ポートから出力される液圧を制御可能なスプールと、
(iii)前記スプールが、前記出力ポートを前記低圧ポートから遮断して前記高圧ポートに連通させる増圧位置にある状態で、前記スプールに作用する前記ブレーキ操作部材の操作状態で決まる力が予め定められた設定値以上になると、前記出力ポートを前記高圧ポートから遮断する非増圧位置に移動させるスプール移動装置と
を備えたレギュレータを含む(13)項に記載のマスタシリンダ装置。
ブレーキ操作部材の操作状態で決まる力が設定値より小さい間、すなわち、ブレーキ操作初期において、スプールが増圧位置にあるため、背面室の液圧を大きな勾配で増加させることができる。
なお、連通状態制御装置15は、マスタシリンダ14と別個のものであっても、マスタシリンダ14の構成要素の一部を含むものであってもよい。
入力ピストン22には、ブレーキ操作部材としてのブレーキペダル26がオペレーションロッド27を介して連携させられ、ブレーキペダル26の踏み込み操作によって前進可能とされている。また、入力ピストン22と一体的に移動可能な部材とハウジング20との間にリターンスプリング27rが設けられる。
加圧ピストン24,25の前方は、それぞれ、加圧室28,29とされ、加圧室28には、左右前輪10FL,FRのブレーキシリンダ12FL,FRが接続され、加圧室29には、左右後輪10RL,RRのブレーキシリンダ12RL,RRが接続される。また、加圧ピストン24,25の間、加圧ピストン24とハウジング20との間には、それぞれ、リターンスプリング29r,28rが設けられる。
なお、加圧ピストン25とそれの後方の入力ピストン22との間には、ピストン間室30が設けられる。
このように、本実施例に係る液圧ブレーキシステムにおいてマスタシリンダ14はタンデム式のものであり、前後2系統とされる。
レギュレータ90は、図2に示すように、背面室16に供給する液圧(サーボ圧)を、高圧源92の液圧を利用して、ブレーキペダル26に加えられる操作力(以下、ブレーキ操作力と略称する場合がある)に応じた大きさに制御可能なものである。
レギュレータ90は、ハウジング100と、ハウジング100に摺動可能に嵌合されたスプール102と、スプール102に前進方向の力を加える前進駆動部材104および後退方向の力を加える後退駆動部材106とを含む。スプール102,前進駆動部材104,後退駆動部材106は、それぞれ、同一軸線(Ls)上に、互いに相対移動可能に配設される。
ハウジング100には、背面室16が接続された出力ポート110,ピストン間室30が接続された入力ポート112,加圧室29が接続されたマスタ圧ポート114,リザーバ50が減圧リニア弁116を介して接続された低圧ポート118,高圧源92が接続された高圧ポート120,高圧源92が増圧リニア弁122を介して接続されたリニア圧ポート124,背面室16が接続されたフィードバック圧ポート126が、互いに半径方向あるいは軸線(Ls)方向に隔たって設けられる。
スプール102の中間部の外周部には、軸線(Ls)方向に延びた環状の連通溝130が形成される。連通溝130は、常時、出力ポート110、リニア圧ポート124が開口し、かつ、スプール102の後退端位置において低圧ポート118が開口し、前進端位置において高圧ポート120が開口する位置、大きさで形成される。スプール102のハウジング100に対する相対移動によって、出力ポート110に低圧ポート118,高圧ポート120が選択的に連通させられることにより、出力ポート110の液圧が制御される。
スプール102とハウジング100との間にはリターンスプリング132が設けられ、スプール102が後退方向に付勢される。また、スプール102の後端面133は入力ポート112の液圧を受ける。
また、スプール102の後端面133の面積Aio,後端面133から前進駆動部材104との当接部の面積を引いた部分144の面積(環状の部分の面積であり、スプール102と前進駆動部材104とが当接した状態において入力ポート112の液圧を受ける部分の面積)Ai,前進駆動部材104の後端面134の面積Am,後退駆動部材106の前端面136の面積Asとする。
さらに、スプール102が後退端位置にあり、かつ、後退駆動部材104が前進端位置にある状態において、後退駆動部材104に設けられた弾性部材140の後端面とスプール102の前端面との間の隙間x1が、連通溝130の後端面と低圧ポート114との間の距離x2以上とされ(x1≧x2)、後退駆動部材106の本体の後端面146とスプール102の前端面との間の隙間x3が、スプール102の連通溝130の前端面と高圧ポート112との間の距離x4以上とされ(x3≧x4)、距離x1が距離x4以下とされている(x1≦x4)。
これら距離x1〜x4は、スプール102の前端面が後退駆動部材104の本体の後端面146に当接する以前に、スプール102が連通溝130を介して出力ポート110と高圧ポート120とを連通させる増圧位置まで移動可能とされ、かつ、増圧位置において、スプール102と弾性部材140(弾性変形させられている場合もある)とが当接するように、設計されるのである。
リニア弁装置94は、前述のように、高圧源92とリニア弁ポート124との間に設けられた増圧リニア弁122と、低圧ポート118とリザーバ50との間に設けられた減圧リニア弁116とを含む。増圧リニア弁122、減圧リニア弁116は、ソレノイドへの供給電流量に応じた大きさに前後の差圧を制御可能なものであり、増圧リニア弁122、減圧リニア弁116はソレノイドに電流が供給されない場合に開状態にある常開弁である。リニア弁装置94は、自動ブレーキを作動させる場合に用いられるのであり、ブレーキペダル26の操作状態において、増圧リニア弁122が閉状態に、減圧リニア弁116は開状態に保たれる。
なお、増圧リニア弁122は常閉弁とすることもできる。
<非ブレーキ操作状態>
ブレーキペダル26の踏込み操作が行われていない状態(非ブレーキ操作状態)において、マスタシリンダ14,連通状態制御装置15,レギュレータ90は図示する原位置にある。マスタシリンダ14において、入力ピストン22,加圧ピストン24,25は後退端位置にあり、ピストン間室30および加圧室28,29はリザーバ50に連通させられる。レギュレータ90において、出力ポート110と低圧ポート118とが連通させられ、背面室16はリザーバ50に連通させられる。
ブレーキペダル26が踏み込まれると、連通状態制御装置15において、図5に示すように、リザーバ連通弁58が閉状態とされ、室間連通遮断弁60が開状態とされる。
マスタシリンダ14において、入力ピストン22の前進により、ピストン間室30がリザーバ50から遮断され、液圧が発生させられる。ピストン間室30の液圧はレギュレータ90に供給される。
前述のように、x1≧x2、x3≧x4、x4≧x1とされているため、スプール102に作用する前進方向の力が、リターンスプリング132を変位量x4弾性変形させ得る力F1と、弾性部材140を変位量(x4−x1)弾性変形させ得る力F2との和(F1+F2)以上になると、スプール102が増圧位置まで移動させられる{x4=x1の場合にはF2は0となる}。また、スプール102の増圧位置において、スプール102は弾性部材140に当接する状態にある。
なお、本実施例においては、リターンスプリング132のセット荷重、ばね定数、弾性部材140のセット荷重、ばね定数は小さい値とされているため、スプール102に作用する前進方向の力、すなわち、ピストン間室30の液圧(ブレーキ操作力に対応)が小さい場合に増圧位置まで移動させられる。
Fb=Ps・As−Pi・Aio・・・(1)
上式において、液圧Piはピストン間室30の液圧である。スプール102と弾性部材140(後退駆動部材106)とは当接しているため、後退駆動部材106にはスプール102を介して入力ポート112の液圧に起因する前進方向の力が作用する。
そして、後退駆動部材106に作用する後退方向の力Fbがリターンスプリング142のセット荷重Fsetより大きくなる(Fb>Fset)と、後退駆動部材106が後退方向へ移動させられ、それによって、スプール102が後退させられる。連通溝130から高圧ポート120が外れ、出力ポート110から高圧ポート120が遮断される(図3のポイントBs)。この時点の背面室16の液圧Psaは、下式に示す大きさとなる。
Psa=(Fsets+Pi・Aio)/As・・・(2)
また、この時点のブレーキ操作力Fpsは、ピストン間室30の液圧Piに応じた大きさとなり、予め取得しておくことができる(以下、操作力Fpsを初期操作終了判定操作力Fpbと称する場合がある)。
γa=a3/(a2−a1)・・・(3)
本実施例においては、a3>a2>a1となるように設計され、かつ、差(a2−a1)が小さいため、比率γaが大きい値となる。
なお、加圧ピストン25,24には、ピストン間室30の液圧に応じた力と背面室16の液圧に応じた力との両方が加えられるのであり、加圧室29,28には、加圧ピストン25,24に作用する前進方向の力に応じた液圧が発生させられる。本実施例において、背面室16の液圧が(2)式で表される大きさに達すると、加圧室28,29の液圧、すなわち、ブレーキシリンダ12の液圧が、ファーストフィルが終了する液圧以上の設定圧Pmaとなるように、設計されている。
連通状態制御装置15において、図5に示すように、踏力センサ212によって検出されたブレーキ操作力Fpが初期操作終了判定操作力Fpsに達すると、室間連通遮断弁60が閉状態とされ、リザーバ連通弁58が開状態とされる。
なお、連通状態制御装置15の制御タイミングは、ブレーキ操作力に基づくのではなく、入力液圧センサ214によって検出されたピストン間室30の液圧、ストロークセンサ210によって検出されたブレーキペダル26の操作ストロークに基づいて決めることもできる。サーボ圧Psaに対応するピストン間室30の液圧Piは、(2)式から取得することができる。また、初期操作終了判定操作力Fpsに対応するブレーキペダル26の操作ストロークは予め取得することができる。
Ps・As−(Ks・Δ+Fsets)=Pi・Ai+Pm・Am・・・(4)
上式において、Pmは加圧室29の液圧であり、Ksはリターンスプリング142の弾性係数であり、Δはリターンスプリング142の変位量である。上式において、左辺の後退方向の力と右辺の前進方向の力とが釣り合う状態で、スプール102が軸線Ls方向に移動させられるのであり、それによって、出力ポート110が高圧ポート120と低圧ポート12とに選択的に連通させられる。その結果、図3の領域RBsにおいて、領域RAsにおける場合より、サーボ圧Psのブレーキ操作力Fp(ピストン間室30の液圧Pi,加圧室29の液圧Pmに対応する)に対する増加勾配は小さくなる。
マスタシリンダ14において、ピストン間室30が対向室38,リザーバ50から遮断され、対向室38がリザーバ50に連通させられる。この場合のストローク速度比γb(vout/vin)は、下式に示すように、
γb=a3/a2
となる。比率γbは1より大きい。
なお、加圧ピストン25,24には、ピストン間室30の液圧に応じた力と背面室16の液圧に応じた力とが作用するため、加圧室29,28の液圧は、これら力で決まる大きさとなるが、背面室16の液圧はブレーキ操作力に応じた大きさとされるため、加圧室29,28の液圧もブレーキ操作力に応じた大きさとなる。
連通状態制御装置15において、図5に示すように、ソレノイドに電流が供給されなくなることにより、リザーバ連通弁58,連通遮断弁60が開状態とされる。対向室38,ピストン間室30の両方がリザーバ50に連通させられる。
レギュレータ90において、ピストン間室30に液圧が発生しないため、ブレーキ操作初期においてスプール102は図示する位置にある。その後、加圧室28に液圧が発生させられ、前進方向の力が大きくなると、前進駆動部材104が前進させられ、スプール102が前進させられる。出力ポート110が低圧ポート118から遮断され、高圧ポート120に連通させられる。アキュムレータ164に液圧が残っている間、出力ポート110の液圧が制御されるのであり、背面室16にサーボ圧Psを供給することが可能となる。また、アキュムレータ164から液圧を供給不能となっても、プランジャポンプ160に設けられた逆止弁(吐出弁、吸入弁)の作用によりリザーバ50から、高圧ポート120、リニア弁ポート124(増圧リニア弁122が開状態にある)を経て出力ポート110に作動液が供給され得る。
マスタシリンダ14において、ブレーキペダル26が踏み込まれると(前進操作させられると)、入力ピストン22が前進させられ、加圧ピストン25に当接する。入力ピストン22と加圧ピストン25とは一体的に前進させられるのであり、ストローク速度比γcは1となる。また、背面室16にサーボ圧Psが供給されれば、その分、加圧室28,29の液圧を高くすることができる。
連通状態制御装置15におけるリザーバ連通弁58,室間連通遮断弁60は、図5(b)のフローチャートで表される電磁弁制御プログラムの実行により制御される。
ステップ1(以下、S1と略称する。他のステップについても同様とする)において、ブレーキペダル26が踏み込み操作されたか否かが判定される。本実施例においては、ストロークセンサ210の検出値が、ブレーキペダル26が踏み込まれたとみなし得る操作開始しきい値(ストローク)以上になったこと、踏力センサ212の検出値が、ブレーキペダル26が踏み込まれたとみなし得る操作開始しきい値(操作力)以上になったこと等により踏み込み操作されたことを検出することができる。また、ブレーキスイッチを設けて、ブレーキスイッチのON・OFF状態に基づいて検出することもできる。
ブレーキペダル26の踏み込み操作が検出されない場合には、S2において、リザーバ連通弁58,室間連通遮断弁60のソレノイドに電流が供給されない。リザーバ連通弁58,室間連通遮断弁60は開状態に保たれる。
ブレーキペダル26の踏み込み操作が検出された場合には、S3において、踏力センサ212の検出値が初期操作終了判定操作力Fps以上になったか否かが判定される。初期操作終了判定操作力Fpsより小さい場合には、S4において、リザーバ連通弁58が閉状態、連通遮断弁60が開状態とされる。そして、ブレーキ操作力が初期操作終了判定操作力Fpsより小さい間、この状態が保たれるが、初期操作終了判定操作力Fps以上になると、S5において、リザーバ連通弁58が開状態、連通遮断弁60が閉状態とされるのである。
なお、電気系統が異常である場合には、ソレノイドに電流が供給されないため、リザーバ連通弁58が開状態、室間連通遮断弁60が開状態とされる。
このように、本実施例においては、2つの電磁弁58,60の制御により、ピストン間室30,対向室38,リザーバ50の間の連通状態が制御される。
トラクション制御、ビークルスタビリティ制御が行われる場合、車間制御が行われる場合等自動ブレーキを作動させる必要がある場合には、サーボ圧供給装置18において、リニア弁装置94(増圧リニア弁122,減圧リニア弁116)が制御される。リニア弁装置94によって制御された液圧が、出力ポート110を経て背面室16に供給されるのであり、それにより、加圧ピストン25,24が入力ピストン22に対して相対的に前進させられ、加圧室29,28に液圧が発生させられる。
また、少なくともブレーキ操作初期と常用域とで2段階でストローク速度比を変更することができるのであり、ブレーキ操作初期においては常用域における場合よりストローク速度比が大きくされる。それにより、効き遅れを良好に抑制しつつ、ブレーキ操作初期における操作ストロークの低減を良好に図ることができる。また、常用域においては、操作ストロークの調整により、加圧室28,29の液圧を容易に調整することが可能となるのであり、運転者の操作フィーリングを向上させることができる。
さらに、電気系統の異常時には、ピストン間室30,対向室38の両方をリザーバ50に連通させることができるのであり、ストローク速度比を1とすることができる。それにより、電気系統が異常であっても、運転者の操作ストロークの増加を抑制することができる。
なお、レギュレータ90の構造は問わない等、サーボ圧供給装置18はどのような構造を成したものであってもよい。また、レギュレータ90を設けることは不可欠ではなく、リニア弁装置94の制御によって背面室16の液圧が制御されるようにすることもできる。
さらに、実施例1においては、ストローク速度比がブレーキ操作初期と常用域とで変更されるようにされていたが、変更のタイミングは限定されない。例えば、ブレーキ操作力が大きな制動力を要求するとみなし得る設定力以上になったタイミングで変更されるようにすることもできる。
本実施例においては、連通状態制御装置300が、図6,7(a)に示すように、(a)リザーバ連通弁58と、(b)ピストン間室30、対向室38およびリザーバ50の間の連通状態をメカ的に切り換える連通遮断機構302とを含む。
連通遮断機構302は、ハウジング310と、ハウジング310に対して軸線Lt方向に摺動可能に設けられた可動部材312とを含む。ハウジング310には、ピストン間室30が接続されたピストン間室接続ポート313,対向室38が接続された対向室接続ポート314,パイロット圧としての背面室16の液圧が供給されるパイロット圧ポート316,リザーバ50が接続されたリザーバ接続ポート318が、軸線Lt方向に隔たって設けられる。
中間大径部330のTR方向側(第2小径部側)は連通室340とされ、ピストン間室接続ポート313,対向室接続ポート314が開口する。また、ハウジング310の連通室340に対するピストン間室接続ポート313の開口の回りにはゴム等の弾性部材(閉塞部材)342が配設される。第2小径部334が弾性部材342に当接することにより、ピストン間室接続ポート313の連通室340に対する開口が塞がれ、ピストン間室30が対向室38から遮断される。この意味において、第2小径部334とハウジング310に形成されたピストン間室接続ポート313の開口、弾性部材342等により、室間連通遮断弁が構成されると考えることができる。
また、第1小径部332のT方向の端面345に対向する位置にリザーバ接続ポート318が開口する低圧室346が形成されるとともに、可動部材312には、低圧室346と連通室340とを連通可能な(低圧室346と連通室340とにそれぞれ開口を有する)連通路348が形成される。一方、ハウジング300の第1小径部332の端面345の連通路348の開口に対向する位置に弾性部材(閉塞部材)350が配設される。第1小径部332が弾性部材350から離間した状態において、連通路348により、低圧室346と連通室340とが連通させられる。それに対して、第1小径部332が弾性部材350に当接することにより、連通路348が塞がれ、連通室340から低圧室346が遮断される。このように、第1小径部332,連通路348,弾性部材350等により、リザーバ遮断弁が構成されると考えることができる。
なお、可動部材312は、中間大径部330と第1小径部332とにおいてハウジング310に液密に嵌合され、それにより、低圧室346,パイロット圧室343,連通室340が互いに液密に遮断される。
また、中間大径部330とハウジング310との間にはリターンスプリング352が設けられ、可動部材312がT方向に付勢される。
ブレーキペダル26が踏み込まれると、リザーバ連通弁58が閉状態とされる。
連通遮断機構302において、背面室16の液圧がパイロット圧室344に供給され、可動部材312にTR方向の力が作用する。このTR方向の力がリターンスプリング352のセット荷重より小さい間、可動部材312は図示する室間連通位置にある。対向室38とピストン間室30とが連通させられ、リザーバ50から遮断される。この状態が、図4の領域RAfに対応する。マスタシリンダ14において、ストローク速度比γaは大きな値となる。
背面室16の液圧が増加し、パイロット圧室344の液圧に起因して可動部材312に加えられるTR方向の力がリターンスプリング352のセット荷重より大きくなると、可動部材312はTR方向へ移動させられる。第1小径部332が弾性部材350から離間し、第2小径部334が弾性部材342に当接すると、ピストン間室接続ポート313の開口が閉塞され、ピストン間室30と対向室38とが遮断される。また、連通路348を介して低圧室346と連通室340とが連通させられる。それにより、対向室38とリザーバ50とが連通路348を介して連通させられる。この可動部材312の位置が室間遮断位置である。この状態が、図4の領域RBfに対応する。マスタシリンダ14におけるストローク速度比はγbとなる。
ソレノイドに電流が供給されないことにより、リザーバ連通弁58が開状態とされる。また、電気系統の異常時には、背面室16の液圧を充分に高くすることができない。そのため、背面室16の液圧に起因して可動部材312に加えられるTR方向の力がリターンスプリング352のセット荷重より大きくならず、可動部材312は室間連通位置に保たれる。対向室38,ピストン間室30が連通させられるとともに、リザーバ連通弁58を介してリザーバ50に連通させられた状態にある。実施例1における場合と同様に、マスタシリンダ14におけるストローク速度比γcは1となる。
本実施例においては、連通遮断制御装置380は、連通遮断機構382と、リザーバ50と対向室38との間に設けられた流通制限装置384とを含む。
図9(a)に示すように、実施例2の連通遮断機構302においてはパイロット圧ポート316に背面室16が接続されていたのに対して、連通遮断機構382においては、加圧室29が接続される点が異なる。
流通制限装置384は、互いに並列に設けられ、(i)リザーバ50から対向室38への作動液の流れを許容し、逆向きの流れを阻止する逆止弁392と、(ii)対向室38の液圧がリザーバ50の液圧より設定リリーフ圧以上大きくなると、対向室38からリザーバ50への作動液の流れを許容するリリーフ弁390とを含む。逆止弁390は、対向室38が負圧になることを防止するために設けられたものであり、ブレーキペダル26の操作が解除された場合に、リザーバ50から対向室38に作動液が戻される。
<ブレーキ操作初期>
ブレーキペダル26が踏み込まれても、加圧室29の液圧が低い間は、可動部材312は図示する室間連通状態にある。対向室38とピストン間室30とが連通状態にあるため、対向室38の液圧はピストン間室30に供給される。その結果、対向室38の液圧が設定リリーフ圧より高くなることがなく、実質的にリザーバ50から遮断された状態にある。この状態が図4の領域RAfに対応する。
<常用域>
加圧室29の液圧が高くなり、可動部材312に作用するTR方向の力がリターンスプリング352のセット荷重より大きくなると、可動部材312が室間遮断位置に移動させられる。対向室38とピストン間室30とが遮断されるとともに連通路348を介して対向室38がリザーバ50に連通させられる。この状態が図4のRBf領域に対応する。
電気系統が異常であっても、マスタシリンダ14においてマニュアル操作によって加圧室28,29に液圧が発生させられる。
加圧室29の液圧が低い間は、可動部材312は室間連通位置にあるが、マニュアル操作により加圧室29の液圧が高くなるとパイロット圧室343の液圧が高くなる。可動部材312に作用するTR方向の力が、リターンスプリング352のセット荷重(設定値)より大きくなると、可動部材312が室間遮断位置に移動させられ、ピストン間室30と対向室38とが遮断される。対向室38は連通路348を介してリザーバ50に連通させられる。
ピストン間室30は閉状態にあるため、ストローク速度比γcは(a3/a2)となり、実施例1,2における場合より大きくなる。
また、電気系統の異常時には、ピストン間室30が遮断されるため、ストローク速度比を1より大きい値とすることができ、ブレーキペダル26の操作ストロークを低減させることができる。
なお、逆止弁392を設けることは不可欠ではなく、マスタシリンダ14のリザーバポートと対向室38との間に設けられたカップシールを利用することができる。その場合の一例を実施例4において説明する。
また、図10に示すように、本実施例においては、連通弁412,逆止弁416がマスタシリンダ420の内部に設けられるのであり、逆止弁416はリザーバ50と対向室38との間に設けられたカップシールとされ、連通弁412は、加圧ピストン421の後小径部422に形成されたピストン間室30と対向室38とを接続する連通路424に設けられる。その他の部分については実施例1における場合と同様であるため、説明を省略する。
<ブレーキ操作初期>
ブレーキペダル26が踏み込まれると、リザーバ連通弁410が閉じられ、ピストン間室30がリザーバ50から遮断される。一方、背面室16の液圧の増加により、加圧ピストン25に加えられる前進方向の力が大きくなり、対向室38の液圧が高くなると、対向室38からピストン間室30への連通弁412を経る作動液の流れが許容される。それにより、加圧ピストン25の前進が許容される。対向室38の液圧が設定リリーフ圧より高くなることはないため、対向室38は実質的にリザーバ50から遮断される。この状態が図4の領域RAfに対応する。
<常用域>
背面室16の液圧が高くなり、対向室38の液圧が設定リリーフ圧より高くなると、リリーフ弁418を経て対向室38からリザーバ50に作動液が流れる。それにより、ピストン間室30の液圧が対向室38の液圧より高くなると連通弁412が閉じられるため、ピストン間室30は対向室38からもリザーバ50からも遮断される。この状態が、図4の領域RBfに対応する。
<電気系統の異常時>
ソレノイドに電流が供給されないためリザーバ連通弁410が開状態とされる。ピストン間室30、対向室38がリザーバ50に連通させられる。それにより、入力ピストン22と加圧ピストン25とは一体的に移動させられ、ストローク速度比γcが1となる。
このように、本実施例においては、連通遮断機構がなくても、簡単な構造でマスタシリンダ420においてストローク速度比を2段階で切り換えることが可能となる。
サーボ圧供給装置450は、図12,13(a)に示すように、レギュレータ460,高圧源92,リニア弁装置462,背面室16の液圧を検出するサーボ液圧センサ464等を含む。
レギュレータ460は、背面室16,高圧源92,リニア弁装置462,リザーバ50の間に設けられ、レギュレータ460において、高圧源92の液圧を利用して、背面室16に供給するサーボ圧がリニア弁装置462の制御によって制御される。
レギュレータ460は、ハウジング500と、ハウジング500に直列に、液密かつ摺動可能に嵌合された複数の可動部材502〜506とを含む。
ハウジング500には、互いに軸線(Lr)方向に隔てて、背面室16に接続された出力ポート510、高圧源92に接続された高圧ポート512、リザーバ50に接続された低圧ポート514、リニア弁装置462に接続されリニア圧ポート516、加圧室29に接続されたパイロット圧ポート518が設けられる。
可動部材504は、小径部520と大径部522とを有する段付き形状を成したものであり、大径部側の端面が、リニア圧ポート516の液圧、すなわち、リニア弁装置462によって制御された液圧を受ける受圧面とされ、リニア弁装置462によって制御された液圧によって移動可能とされている。
可動部材506には、軸方向通路524と半径方向通路としての出力通路526とが互いに連通させられた状態で形成されている。出力通路526は、出力ポート510に連通させられる。また、可動部材506は小径部528と大径部530とを有する段付き形状を成したものであり、小径部528の外周面に設けられた軸線Lrと平行な方向に伸びた環状溝部532が高圧ポート512に連通させられる。この小径部528と大径部530との段部(弁子)534とハウジング500に設けられた段部(弁座)536とにより高圧供給弁538が構成される。高圧供給弁538の開閉により、環状溝部532と出力ポート510とが連通させられたり遮断されたりする。高圧供給弁538は、可動部材506とハウジング500との間に設けられたスプリング540により閉状態に付勢される。
また、可動部材504の小径部520は、可動部材506の軸方向通路524の内側に位置し、可動部材504の小径部520と大径部522との段部(弁子)544と、可動部材506の軸方向通路524の開口縁部(弁座)546とによって低圧遮断弁548が構成される。低圧遮断弁548の開閉により、低圧ポート514と出力ポート510とが連通させられたり遮断されたりする。低圧遮断弁548は、可動部材504と可動部材506との間に設けられたスプリング550により開状態に付勢される。
なお、可動部材506の可動部材504とは反対側の端部とハウジング500との間に弾性部材(例えば、ゴムで形成された部材)552が設けられる。弾性部材552の弾性変形により、可動部材506の矢印P方向への移動(高圧供給弁538を開状態に切り換える向きの移動)が許容される。
また、パイロット圧ポート518には、加圧室29の液圧が供給される。
Claims (10)
- ブレーキ操作部材の操作に起因して前進させられる入力ピストンと、
その入力ピストンと同一軸線上に、前記入力ピストンに対して相対移動可能に設けられた加圧ピストンと
を含むマスタシリンダ装置であって、
前記入力ピストンのストローク速度に対する前記加圧ピストンのストローク速度の比率であるストローク速度比を、前記入力ピストンが後退端位置から前進端位置に達するまでの間に少なくとも2段階で変えるとともに、当該マスタシリンダ装置が異常である場合に、前記ストローク速度比を1とするストローク速度比変更装置を含むことを特徴とするマスタシリンダ装置。 - 前記ストローク速度比変更装置が、前記ストローク速度比を、1以上の状態で前記少なくとも2段階で変えるものである請求項1に記載のマスタシリンダ装置。
- 前記ストローク速度比変更装置が、前記入力ピストンのストロークが大きい場合に小さい場合より、前記ストローク速度比を小さくする常用域速度比減少部を含む請求項1または2に記載のマスタシリンダ装置。
- 前記入力ピストンが、前記加圧ピストンとの間にピストン間室を介して配設され、
前記加圧ピストンが、大径部と、その大径部の前方に設けられた前小径部とを含む段付き形状を成したものであり、
当該マスタシリンダ装置が、前記加圧ピストンの前記大径部と前記前小径部との間の段面の前方に設けられた対向室を含み、
前記加圧ピストンの前記対向室の液圧を受ける部分の有効受圧面積が、前記加圧ピストンの前記ピストン間室の液圧を受ける部分の有効受圧面積以下とされた請求項1ないし3のいずれか1つに記載のマスタシリンダ装置。 - 前記入力ピストンが、前記加圧ピストンとの間にピストン間室を介して配設され、
前記入力ピストンの前記ピストン間室の液圧を受ける部分の有効受圧面積が、前記加圧ピストンの前記ピストン間室の液圧を受ける部分の有効受圧面積以上とされた請求項1ないし4のいずれか1つに記載のマスタシリンダ装置。 - 前記入力ピストンが、前記加圧ピストンとの間にピストン間室を介して配設され、
前記加圧ピストンが、大径部と、その大径部の前方に設けられ、その大径部より小径の前小径部とを含む段付き形状を成したものであり、
当該マスタシリンダ装置が、前記ピストン間室と、前記大径部と前記前小径部との間の段面の前方に設けられた対向室と、リザーバとの間に設けられ、これらの間の連通状態を制御可能な連通状態制御装置を含み、
その連通状態制御装置が、(i)前記対向室と前記ピストン間室とを連通させて、これらをリザーバから遮断する室間連通状態と、(ii)前記対向室と前記ピストン間室とを遮断して、前記ピストン間室を前記リザーバから遮断して、前記対向室を前記リザーバに連通させる室間遮断状態と、(iii)前記対向室と前記ピストン間室との両方を前記リザーバに連通させるリザーバ連通状態との間で切り換え可能なものである請求項1ないし5のいずれか1つに記載のマスタシリンダ装置。 - 前記連通状態制御装置が、(i)前記対向室と前記ピストン間室との間に設けられた常開の電磁弁である室間連通遮断弁と、(ii)前記対向室と前記リザーバとの間に設けられた常開の電磁弁であるリザーバ連通弁と、(iii)それらリザーバ連通弁と室間連通遮断弁とを制御することにより、前記対向室、ピストン間室およびリザーバの間の連通状態を制御する電磁弁制御部とを含む請求項6に記載のマスタシリンダ装置。
- 前記連通状態制御装置が、(i)前記対向室、前記ピストン間室および前記リザーバの間に設けられ、電気的な制御によって大きさが決まるパイロット圧により、前記対向室と前記ピストン間室とを連通させて、これらをリザーバから遮断する連通位置と、前記対向室を前記リザーバに連通させて、前記ピストン間室を前記対向室と前記リザーバとの両方から遮断する遮断位置との間を移動可能な可動部材を備えた連通遮断機構と、(ii)前記対向室と前記リザーバとの間に設けられた常開の電磁弁であるリザーバ連通弁とを含む請求項6に記載のマスタシリンダ装置。
- 当該マスタシリンダ装置が、前記加圧ピストンの受圧面の後方に設けられた背面室の液圧を制御する背面液圧制御装置を含み、
その背面液圧制御装置が、(a)電力の供給により作動させられ、高圧の液圧を出力可能な動力式液圧源と、(b)その動力式液圧源の液圧を利用して前記背面室の液圧を前記ブレーキ操作部材の操作状態に応じた大きさに制御するレギュレータとを含む請求項1ないし8のいずれか1つに記載のマスタシリンダ装置。 - ブレーキ操作部材の操作に起因して前進させられる入力ピストンと、
その入力ピストンと同一軸線上に、前記入力ピストンに対して相対移動可能に設けられた加圧ピストンと
を含むマスタシリンダ装置であって、
前記入力ピストンが、前記加圧ピストンとの間にピストン間室を介して配設され、
前記加圧ピストンが、大径部と、その大径部の前方に設けられた前小径部とを含む段付き形状を成したものであり、
当該マスタシリンダ装置が、前記大径部と前記前小径部との間の段面の前方に設けられた対向室,前記ピストン間室およびリザーバの間に設けられ、それら対向室、ピストン間室およびリザーバの間の連通状態を、(i)前記対向室と前記ピストン間室とを連通させて、前記リザーバから遮断する状態と、(ii)前記対向室と前記ピストン間室とを遮断するとともに、前記対向室を前記リザーバに連通させて、前記ピストン間室を前記リザーバから遮断する状態と、(iii)前記対向室と前記ピストン間室との両方をリザーバに連通させる状態との間で切り換え可能な連通状態制御装置を含むことを特徴とするマスタシリンダ装置。
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