JP3676264B2

JP3676264B2 - ピストン型リザーバおよび車両用ブレーキ液圧制御ユニット

Info

Publication number: JP3676264B2
Application number: JP2001173367A
Authority: JP
Inventors: 茂樹池田; 浩明篤
Original assignee: Bosch Corp; Bosch Automotive Systems Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2021-06-08
Also published as: JP2002362344A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液圧回路の作動液を貯えるリザーバの技術であり、特に、作動液を１０ｂａｒ（つまり、１０×１０^５Ｐａ）以下で貯える低圧のピストン型リザーバに関する。また、この発明は、そのようなリザーバを含む車両用ブレーキ液圧制御ユニットにも関する。
【０００２】
【発明の背景】
この種のピストン型リザーバは、窒素やヘリウムを封入した高圧のもの（一般に、アキュムレータという）に比べて、異質である。シリンダ孔の中を液圧室と気体室とに区画するピストンは、圧縮コイルばねによって気体室の側から液圧室の側に向かう力を与えられているが、低圧作動のために、気体室自体は、もっぱら大気に開放されていた。したがって、このピストン型リザーバでは、外部から大気開放の気体室の中へ水分、塩分、ダストなどの異物が浸入するおそれがある。特に、異物の浸入の問題は、アンチロックブレーキシステムなどの車両用ブレーキ液圧制御技術において深刻である。なぜなら、異物の浸入により、気体室中の金属製の圧縮コイルばねが腐食するなどして、ピストンがスムーズに動かなくなり、ブレーキ制御に悪影響をもたらす可能性があるからである。
【０００３】
異物の浸入に対する今までの対策としては、圧縮コイルばねなどに充分な防錆処理をしたり、保護部材で保護するなどの受動的な対策（たとえば、特開平５−２７２５０１号公報参照）のほか、異物の浸入自体を抑制しようとする能動的な対策が知られている。後者の能動的な対策として、特開平８−２０７７３１号公報では、ピストンが入るシリンダ孔を水平に配置し、しかも、気体室と外部との通気孔を保護キャップ（ふた部材）の最下部に配置するなどの工夫をし、また、別の特開平１１−１３９２８５号公報では、シリンダ孔の開口部をふさぐふた部材に、迷路状あるいはラビリンス構造の通気孔（通気孔は、ピストンの往復動に応じて呼吸するために、呼吸孔ともいわれる。）を設けるという工夫をしている。さらに、特開平１１−３２１６０８号および特開平１１−３３４５６５号の各公報では、リザーバ自体は密閉構造とし、内部の気体室を近くの別の密封空間と連通させ、その密封空間に対して気体室の圧力変動を逃がすようにするという工夫をしている。
【０００４】
【発明の解決すべき課題】
リザーバのスムーズな作動をより確実にするためには、異物の浸入自体を抑制あるいは防止する後者の対策が好ましい。しかし、ふた部材に呼吸孔を設けることを前提とする限り、異物の浸入を完全には防止することができない。異物の浸入を完全に防止するという点からすれば、リザーバ自体を密閉構造とし、気体室の圧力変動を別の密封空間に逃がすという技術がすぐれている。
【０００５】
ところが、圧力変動を逃がすという技術では、気体室と別の密封空間とを連絡するための連絡通路などが必要であり、第１に、その手立てが少し面倒である。また第２には、圧縮コイルばねは、呼吸孔があるときと同様、その負荷で液圧をすべて受け止めているため、ばねの小型化に限界があり、リザーバ自体の高さをさらに低くするなどの小型化を進めることが困難である。さらには、気体室を密閉する手段として、Ｏ−リングなどのシール部材を用いる方法を採用しているので、部品点数が多いという第３の問題もある。
この発明は、異物の浸入を有効に防止しつつ、圧縮コイルばねを小型化し、リザーバ自体を小型化することができるリザーバの技術を提供することを目的とする。
また、この発明は、少ない部品点数でふた部材を密閉構造にすることができるリザーバの技術を提供することを他の目的とする。
さらに、この発明は、小型化および安全性にすぐれた車両用ブレーキ液圧制御ユニットを提供することをも目的とする。
この発明のさらに他の目的は、以下の説明から明らかになるであろう。
【０００６】
【発明の解決手段】
この発明では、リザーバに呼吸孔を設けることなく、しかも、気体室の気体ばね作用を積極的に利用し、貯える作動液の液圧を所定の低圧に保つ。すなわち、この発明のリザーバは、基本的に、次の各特徴をもつ。
Ａ．シリンダ孔の他端を密閉し、気体室をその気体室以外の部分から独立した密閉空間としている
Ｂ．液圧室の液圧を、圧縮コイルばねの作用と、ピストンの移動により気体室の容積が変動することに伴う気体ばねの作用とで定めている
【０００７】
特徴Ａについて、シリンダ孔の他端を密閉すること自体は、前記した特開平１１−３２１６０８号や特開平１１−３３４５６５号の各公報が示すものと同様である。しかし、密閉するだけでなく、密閉した気体室をその気体室以外の部分から独立した密閉空間とする点でそれらの先行例とは異なる。ただ、密閉手段としては、先行例と同様に、Ｏ−リング等のシール部材を用いる公知の方法をも適用することができる。部品を少なくする意味で、好ましい密閉手段は、シリンダ孔の他端の開口部にふた部材を圧入し、しかも、その圧入したふた部材よりもシリンダ孔の外側のハウジングの部分をふた部材にカシメるという方法である。気体室の気体は、通常はエアであるが、そのほか窒素やヘリウムなどの不活性ガスを用いることもできる。不活性ガスを用いる場合には、窒素やヘリウムの環境下で、ふた部材の圧入およびカシメなどを行えば良い。カシメ自体は、液圧周りのシール手段としてはすでに知られているが、液体に比べて粘性の低い気体周りに対し、完全な密閉構造を得るために、カシメを適用することは斬新である。ここでは、圧入とカシメとを組み合わせることによって、気体周りの有効なシールあるいは密閉の手段としている。
【０００８】
次に、図１を参照しながら、特徴Ｂについて説明しよう。図１は、この発明によるリザーバの液圧保持特性を示し、横軸にゲージ圧で液圧をとり、縦軸に貯える作動液の容積をとっている。まず、圧縮コイルばねだけによる今までの液圧保持特性は、実線の線分Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４で表すことができる。圧縮コイルばねには、点Ｐに対応する予圧（たとえば、２ｂａｒ）相当の予負荷がかかっている。圧縮コイルばねの力を受けるピストンは、点Ｐよりも大きな液圧の点Ｑに達した時点で、ストロークし始め、点Ｒ（たとえば、６．５ｂａｒの液圧相当）で最大のストローク（たとえば、３ｃｃ相当）に達する。そして、ヒステリシスの影響により、点Ｒよりも液圧の小さな点Ｓの時点から容積を縮小して元の点Ｐに戻る。一方、この発明で用いる圧縮コイルばねは、今までのばねに比べてばね定数は小さい。同じ点Ｐから始まる線分Ｌ１、鎖線で示す線分Ｍ２、それに続く線分Ｍ３および線分Ｍ４が、そのばねの特性を示している。気体ばねによる特性は、ハッチングを付けた３角形状の領域で示すことができる。したがって、気体ばねによる特性と、圧縮コイルばねの特性とを合成した特性として、線分Ｌ１、破線で示す曲線部分Ｎ２、それに続く線分Ｌ３および破線で示す曲線部分Ｎ４で示すものを得る。このように、今までの圧縮コイルばねだけを用いた場合における特徴点Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓを基準にすれば、同様の特性を気体ばねによる特性と圧縮コイルばねの特性との組み合わせによって達成することができる。勿論、気体は、温度変化に伴ってばね作用を変化させるが、この設計思想にしたがえば、実際上の不具合は生じない。なぜなら、要求される高温から低温にわたる広範囲の温度変化があるときでも、少なくとも点ＰとＱとに対する温度の影響は小さいからである。このように、この発明のリザーバでは、気体ばねによる作用分だけ圧縮コイルばねの負荷を軽減することができ、ばねの設計自由度が増し、そのばねの寸法を小さくすることができ、結果的にリザーバ自体を小型化することができる。
【０００９】
また、この発明のリザーバは、別の観点から、次の各点の特徴をもつ。
ａ．シリンダ孔の他端を密閉している
ｂ．ａの密閉のため、前記シリンダ孔の他端の開口部にふた部材を圧入し、しかも、その圧入したふた部材よりもシリンダ孔の外側のハウジングの部分をふた部材にカシメている
すでに述べたとおり、カシメ自体は、液圧周りのシール手段としてはすでに知られているが、液体に比べて粘性の低い気体周りに対し、完全な密閉構造を得るために、いわゆる当業者がカシメを適用することは斬新である。ここでは、圧入とカシメとを組み合わせることによって、気体周りの有効なシールあるいは密閉の手段としている。それにより、Ｏ−リング等のシール部材を省略することができ、全体として部品点数を削減する効果を生む。この考え方は、気体ばねによって圧縮コイルばねの負荷を小さくする場合だけでなく、前記した特開平１１−３２１６０８号や特開平１１−３３４５６５号の各公報が示す技術において、シリンダ孔の開口部を密閉する場合にも適用することができる。
【００１０】
この発明は、ピストン型リザーバに対して単独に適用することができるのは勿論であるが、小型化とともに安全性が求められる車両用ブレーキ液圧制御ユニットに対して適用した場合の効果は特に顕著である。なぜなら、エンジンルームという狭く、耐環境性が求められる空間に配置する上において、装置の小型化は重要な課題であり、しかも、耐環境性に加え、安全確保が第１のブレーキ制御技術において、不安材料である異物の浸入を確実に防止することが別の重要な課題であるからである。
【００１１】
【実施例】
図２は、この発明によるリザーバの一実施例を含む、自動車用のアンチロックブレーキシステムの一例を示す回路図である。リザーバの構成を除く、この回路自体はすでに知られたものであるが、まずは、この回路図によって、この発明の対象であるリザーバの位置づけを明らかにする。
【００１２】
このアンチロックブレーキシステムは、ブレーキの液圧発生源であるタンデム型のマスタシリンダ１０と、ブレーキ液圧の制御対象である４つのホイールシリンダ２０１，２０２，２０３，２０４と、ホイールシリンダ２０１〜２０４とマスタシリンダ１０との間に位置するブレーキ液圧制御ユニット５０とを備える。タンデム型のマスタシリンダ１０には、独立した２つのポート１１，１２があり、それに応じて、ブレーキ液圧制御ユニット５０のハウジングには、２つの配管接続口５１１，５１２がある。また、ブレーキ液圧制御ユニット５０のハウジングは、４つのホイールシリンダ２０１〜２０４に応じて、４つの別の配管接続口５２１，５２２，５２３，５２４を備える。マスタシリンダ１０から延びる配管は、前後型あるいはＸ型の配管であり、ハウジングは、両系統に対して共通のモータＭが駆動するプランジャ型の液圧ポンプ３０を支持し、しかも、４つのホイールシリンダ２０１〜２０４に応じて、４つの常開型のソレノイドバルブＥＶ_１，ＥＶ_２，ＥＶ_３，ＥＶ_４および４つの常閉型のソレノイドバルブＡＶ_１，ＡＶ_２，ＡＶ_３，ＡＶ_４を収容する。そして、問題のリザーバ７０，７０は、常閉型のソレノイドバルブＡＶ_１，ＡＶ_２；ＡＶ_３，ＡＶ_４に連絡し、それと同時に、液圧ポンプ３０の吸込み側に連絡している。したがって、各リザーバ７０は、アンチロック制御の際、各ホイールシリンダ２０１，２０２；２０３，２０４から各ソレノイドバルブＡＶ_１〜ＡＶ_４を通して弛められる液圧を貯え、また、貯えた液圧を液圧ポンプ３０の作動によって、マスタシリンダ１０側へ戻す。
【００１３】
回路図を示す図２には、明示していないが、ブレーキ液圧制御ユニット５０は、リザーバ７０のほか、ソレノイドバルブＥＶ_１，ＥＶ_２，ＥＶ_３，ＥＶ_４；ＡＶ_１，ＡＶ_２，ＡＶ_３，ＡＶ_４および液圧ポンプ３０等を含む油圧ユニットと、その油圧ユニットのモータＭの駆動および各ソレノイドバルブの開閉を制御するための電子制御ユニットとが一体化した構成である。この一体化によって、ハーネスやコネクタ等の結合箇所を少なくし、自動車の搭載スペースを削減し、しかも、電気的な接続部分を減らし、信頼性の向上を図ることができる。この一体化の形態自体は、良く知られており、たとえば、特開平１０−５９１５２号や特開平１１−２９７４５０号の各公報が示している。このような一体化をするとき、ユニットを全体として小型化するため、各部品を小型化することが要求される。リザーバ７０を小型化する技術は、その要求に応える上で必要なものの一つである。
【００１４】
リザーバ７０は、容量が３ｃｃ程度であり、１〜１０ｂａｒ程度（つまり、１×１０^５〜１０×１０^５Ｐａ程度）で作動液を貯える低圧のピストン型リザーバである。リザーバ７０は、ブレーキ液圧制御ユニット５０のブロック状のハウジングの内部にあり、図３および図４が、リザーバ７０の部分を拡大し断面構造で示している。図３はカシメ前の状態、図４がカシメ後の状態をそれぞれ示す。
【００１５】
ハウジング５５０には、ハウジングをセットしたときに、垂直となる軸線方向に延びるシリンダ孔５６０がある。シリンダ孔５６０は、上に位置する孔の奥が閉じ、下に位置する部分が開いている。シリンダ孔５６０は、孔の奥から開口部のごく近くまでにわたる大部分の部分５６０ａが均一な径であり、それに続く開口部が２段構成になっている。すなわち、部分５６０ａとそれよりも少し大径な途中部分５６０ｂとが形作る第１の段部５７１と、途中部分５６０ｂとそれよりもさらに大径な一番外の部分５６０ｃとが形作る第２の段部５７２との２段構成である。第１の段部５７１は、途中部分５６０ｂに圧入したふた部材７２のストッパーとなる部分であり、また、第２の段部５７２は、カシメ部分を構成するための部分である。ふた部材７２は、金属製であり、そこには呼吸のための孔を全く含まない。そして、ふた部材７２は、途中部分５６０ｂに対する圧入（図３）と、一周にわたる第２の段部５７２の部分をカシメ治具によってカシメたカシメ部分５７２ｓ（図４）とによって、シリンダ孔５６０の開口部を完全に気密に密閉する。気密な密閉であるために、シリンダ孔５６０の内部は外部から完全に遮断され、そこに外部から異物が浸入することはない。なお、ふた部材７２には、第１の段部５７１上に当たる周縁部分７２ａと、内周の盛り上がり部分７２ｂとがある。また、シリンダ孔５６０の底部にある通路５８０ａ，５８０ｂは、液圧ポンプ３０側およびホイールシリンダ２０１〜２０４側に連絡するためのものである。
【００１６】
さて、ふた部材７２によって密閉されたシリンダ孔５６０の内部には、ピストン７４のほか、ピストン７４を底部側に押す圧縮コイルばね７６とがある。ピストン７４は、外周の溝の中にＯ−リング７３を支持し、それによって、シリンダ孔５６０の内部を底部側の液圧室８２と、開口部側の気体室（ここでは、エア室）８０とに区画している。また、ピストン７４には、気体室８０に面する側に凹部７４０があり、その凹部７４０の中に圧縮コイルばね７６の一部を入れ、ばね７６の端部を支持している。圧縮コイルばね７６の他方の端部は、ふた部材７２の盛り上がり部分（ばね７６から見れば、凹んだ部分）７２ｂの中に入っている。このように、ばね７６の両端を凹部の中に入れることによって、リザーバ７０の軸線方向の長さを短縮することができる。しかも、圧縮コイルばね７６は、すでに図１を参照して説明したように、気体室８０の容積変動に伴う気体ばねに補助されるため、今までのばねに比べてばね定数が小さなものであり、ばね自体が小型化している。
【００１７】
リザーバ７０は、ピストン７４の軸線方向に沿う往復移動により、ホイールシリンダ２０１〜２０４側から弛められた液圧あるいは作動液を液圧室８２の中に貯え、また、貯えた作動液を液圧ポンプ３０の作動により、マスタシリンダ１０側に戻す。この間、液圧室８２内の作動液の液圧は、前記した図１における破線に沿う特性にしたがって、所定の１〜１０ｂａｒ程度（つまり、１×１０^５〜１０×１０^５Ｐａ程度）を保つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を説明するための液圧−容積の特性図である。
【図２】この発明によるリザーバの一実施例を含む、自動車用のアンチロックブレーキシステムの一例を示す回路図である。
【図３】リザーバ７０の部分の断面図であり、カシメ前の状態を示す図である。
【図４】図３と同様の断面図であり、カシメ後の状態を示す図である。
【符号の説明】
１０マスタシリンダ
２０１〜２０４ホイールシリンダ
３０液圧ポンプ
５０ブレーキ液圧制御ユニット
５１１，５１２，５２１〜５２４配管接続口
５６０シリンダ孔
５７２ｓカシメ部分
７０リザーバ
８０気体室
８２液圧室

Claims

軸線方向の一端が閉じ、他端が開いたシリンダ孔をもつハウジングと、前記シリンダ孔の内部を軸線方向に往復移動可能であり、前記一端に臨む側に液圧室、前記他端に臨む側に気体室をそれぞれ区画するピストンと、前記気体室の中に位置し、前記ピストンに対し前記気体室の側から前記液圧室の側に向かう力を与える圧縮コイルばねとを備え、前記液圧室の内部に、それに連絡する液圧回路の作動液を貯えるリザーバであって、次の各点を特徴とする、ピストン型リザーバ。
Ａ．前記シリンダ孔の他端を密閉し、しかも、前記気体室を前記ハウジング外の大気や前記ハウジング内の別の密閉空間と連通させることなく、前記気体室をその気体室以外の部分から独立した密閉空間としている
Ｂ．前記液圧室の液圧を、前記圧縮コイルばねの作用と、前記ピストンの移動により前記気体室の容積が変動することに伴う気体ばねの作用とで定めている
前記気体室の気体はエアあるいは不活性ガスのいずれかであり、しかも、前記液圧室の容積がゼロのとき、気体室の圧力が大気圧である、請求項１のリザーバ。
前記シリンダ孔の他端を密閉するため、前記シリンダ孔の他端の開口部にふた部材を圧入し、しかも、その圧入したふた部材よりもシリンダ孔の外側のハウジングの部分をふた部材にカシメた、請求項１のリザーバ。
前記液圧回路は自動車のブレーキ回路であり、前記液圧室に１０×１０^５Ｐａ以下の低圧で作動液を貯える、請求項１〜３のいずれかのリザ
ーバ。
マスタシリンダおよびホイールシリンダに接続するための配管接続口があり、しかも、ブレーキ液圧の込めおよび弛めのためのソレノイドバルブ、ならびにモータ駆動の液圧ポンプを支持するハウジングを含む油圧ユニットと、その油圧ユニットの前記モータの駆動および前記ソレノイドバルブの開閉を制御するための電子制御ユニットとが一体化した車両用ブレーキ液圧制御ユニットであって、前記ハウジングは、さらに、前記弛めたブレーキ液圧あるいはブレーキ作動液を一時的に貯えるリザーバを備え、そのリザーバはシリンダ孔の内部を軸線方向に往復移動するピストンをもつピストン型であり、しかも、次の特徴をもつ、車両用ブレーキ液圧制御ユニット。
Ａ．前記ピストンが区画する気体室を、前記ハウジング外の大気や前記ハウジング内の別の密閉空間と連通させることなく、その気体室以外の部分から独立した密閉空間としている
Ｂ．前記弛めたブレーキ液圧あるいはブレーキ作動液の液圧を、前記ピストンを押す圧縮コイルばねの作用と、前記ピストンの移動により前記気体室の容積が変動することに伴う気体ばねの作用とで定めている
前記気体室を密閉するため、前記シリンダ孔の開口部にふた部材を圧入し、しかも、その圧入したふた部材よりもシリンダ孔の外側のハウジングの部分をふた部材にカシメた、請求項５の車両用ブレーキ液圧ユニット。