JP3846867B2 - ブレーキ液圧制御装置およびピストン型リザーバ - Google Patents

ブレーキ液圧制御装置およびピストン型リザーバ Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マスタシリンダとホイールシリンダとの間に位置し、ホイールシリンダに対するブレーキ液圧を制御するための車両用のブレーキ液圧制御装置、およびそれに用いるピストン型リザーバの技術に関する。
【0002】
【発明の背景】
この種のブレーキ液圧制御装置は、制動時のロックを制御するアンチロックブレーキ制御、車両の加速時のスリップを制御するトラクションコントロ−ル、あるいは走行する車両の横方向の不安定性を解消するための走行安定コントロ−ルなど、運転者のブレ−キ操作に関連した制御、あるいは運転者のブレーキ操作とは無関係な制御を含む各種の制御に用いる。このブレーキ液圧制御装置は、一般に、平らな外面を複数もつブロック形状であり、それら外面に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各配管接続口があるハウジングと、そのハウジングに支持された、いくつかの構成要素とを備える。そして、ブレーキ液圧制御装置は、車両のエンジンルーム内に配置されるため、その小型軽量化および耐環境性が求められる。
【0003】
【発明の解決すべき課題】
ピストン型リザーバは、ハウジングに支持される構成要素の一つであり、通常、ブロック形状のハウジングの中に加工した孔の中に内蔵される(たとえば、特開平9−99824号の公報を参照)。しかし、そのような内蔵タイプの場合、ハウジング自体の全体の容積が大きくなる傾向があるし、内蔵のためにハウジング材料であるアルミニウムに対し、高精度な内面加工を施さざるをえない。
【0004】
そこで、ハウジング内蔵に代えて、リザーバをハウジングの外面に取り付ける方法が考えられる。その方法を採用するとき、ハウジング側のデザインの自由度を向上し、ハウジングの小型軽量化を図ることができる反面、リザ−バ自体の小型化、およびリザーバと他の構成要素とのレイアウトなどの点でいくつかの障害がある。
【0005】
この発明は、リザーバをハウジングの外面に取り付ける方法を採用した有効な技術を提供することを目的とする。
また、この発明は、リザーバと他の構成要素とがレイアウト上うまくマッチングする技術を提供することを目的とする。
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】
この発明の第1の考え方の特徴は、次の各点にある。
A.リザーバのシリンダ部材は、ハウジングの外面からハウジングの外に突き出るスリーブ状のカバーである。
B.そのスリーブ状のカバーを含むピストン型リザーバは、ハウジングの外面上、複数の電磁弁が位置する平らな外面に、それら電磁弁と同様に外面に立つように位置する。
C.スリーブ状のカバーは密閉構造であり、そのため、リザーバに貯える液圧を、ピストンを押す機械ばねの作用と、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。
D.スリーブ状のカバーは大径部と小径部とをもち、ピストンは、カバーの大径部の内部を移動可能であり、大径部と小径部との段差部分がピストンのストッパとして機能する。
【0007】
特徴Aについて、スリーブ状のカバーは、プレス加工により十分な加工精度(内部のピストンをガイドする上で必要な加工精度)を得ることができるし、その内部に入れるピストン、機械ばね(圧縮コイルばね)等の部品を含めてリザーバを全体として一体に扱う(サブアセンブリ化)ことを可能にする。リザーバの容量は、通常3〜6ccほどであり、全体の大きさは複数の各電磁弁の大きさに近い。その面から、スリ−ブ状のカバ−を含むピストン型リザーバは複数の電磁弁と並ぶという、特徴Bが生きる。
【0008】
次に、図1を参照しながら、特徴Cについて説明しよう。図1は、この発明に用い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従来一般の液圧保持特性は、実線の線分L1、L2、L3およびL4で表すことができる。機械ばねであ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、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、機械ばねである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機械ばねである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、実際上の不具合は生じない。このように、この発明で用いるリザーバでは、気体ばねによる作用分だけ機械ばねである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、機械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。この小型化は、ハウジングの外面に立つリザーバであること、また、電磁弁の大きさにより近づけることから、この発明において大きな意義をもつ。
【0009】
さらに、リザーバの小型化および軽量化の点で、特徴Dが重要である。大径部と小径部とをもつカバーについては、絞り加工によって得ることができ、しかも、その加工精度は、ピストンのガイド面に要求される精度を充分に満足する。また、カバー自身の段差部分がピストンのストッパとなるので、その部品点数を削減することができる。勿論、カバーの小径部は、カバーの占有スペースを小さくするため、他の構成要素との干渉を有効に避けることができる。好ましい形態では、電磁弁およびピストン型リザ−バを配置したハウジングの外面上を、回路基板、コネクタなどを一体に含むプラスチック成形品である電子制御ユニットで被いカバーする。その場合、リザーバのスリーブ状のカバーが密閉構造であり、カバーの内外に通じる孔(いわゆる呼吸孔)がないため、リザーバ側のブレーキ作動液が電子制御ユニット側に浸入することがない。したがって、電子制御ユニットによって電磁弁およびリザ−バを密閉状態に被うことによって、耐環境性をより確実なものにすることができる。
【0010】
したがって、耐環境性の向上の面から、この発明を、次の各点の特徴をもつ別の考え方としてとらえることもできる。
A.リザーバのシリンダ部材は、ハウジングの外面からハウジングの外に突き出るスリーブ状のカバーである。
B.そのスリーブ状のカバーを含むピストン型リザーバは、ハウジングの外面上、複数の電磁弁が位置する平らな外面に、それら電磁弁と同様に外面に立つように位置する。
C.スリーブ状のカバーは密閉構造であり、そのため、リザーバに貯える液圧を、ピストンを押す機械ばねの作用と、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。
E.電子制御ユニットが、電磁弁およびピストン型リザーバを被いつつ、それらのあるハウジングの外面上をカバーしている。
さらには、この発明は、ブレーキ液圧制御装置としてのみならず、ピストン型リザーバとしてもとらえることができる。
【0011】
【実施例】
図2は、この発明を適用した、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。回路としての構成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、この発明の技術的な意義および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装置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、ブレーキ液圧制御装置50のハウジングには、2つの配管接続口511,512がある。また、ブレーキ液圧制御装置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、4つのホイールシリンダ201〜204に応じて、4つの常開型の電磁弁EV,EV,EV,EVおよび4つの常閉型の電磁弁AV,AV,AV,AVを収容する。そして、この発明によるリザーバ70,70は、常閉型の電磁弁AV,AV;AV,AV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、アンチロックブレーキ制御の際、各ホイールシリンダ201,202;203,204から各電磁弁AV〜AV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、ブレーキ液圧制御装置50は、リザーバ70のほか、電磁弁EV,EV,EV,EV;AV,AV,AV,AV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の駆動および各電磁弁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、装置を全体として小型化する上で、この発明は有用である。
【0014】
図3は、この発明によるブレーキ液圧制御装置50のハウジングおよびハウジングに対する各構成要素の配置を示す立体図である。ブレーキ液圧制御装置50のハウジング500は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金からなるブロック形状であり、直方体の一面に凹部をもつ、L型の断面形状である。したがって、ハウジング500の外面としては、L型の2つの側面501a,501bと、それら両側面を取り囲む6つの面、つまり、上面502u、下面502d、広い面積の前面503、細長い上部後面504a、上部後面504aに直交する段差面504b、および段差面504bに連続し上部後面504aに平行な下部後面504cとがある。上面502uには、ホイールシリンダに対する4つの配管接続口521,522,523,524があり、また、上部後面504aには、マスタシリンダに対する2つの配管接続口511,512がある。段差面504bと下部後面504cとが区画する凹部は、液圧ポンプ30のモータMを取り付ける部分の一部となる。したがって、段差面504bの中央部分は、円筒形状のモータMの外形を受け入れるために、円弧状にえぐられている。
【0015】
さて、最も広い面積の前面503が、それぞれ4つの常閉型の電磁弁AV,AV,AV,AV(図3において、これをAVと表示する)および常開型の
電磁弁EV,EV,EV,EV(図3において、これをEVと表示する)、ならびに、2つのリザ−バ70を配置する外面である。常開型の電磁弁EVは、前面503上、上面502uに近い上方部に位置し、また、常閉型の電磁弁AVは、前面503上、下面502dに近い下方部に位置する。そして、上方部の常開型の電磁弁EVの列と、下方部の常閉型の電磁弁AVの列との間に2つのリザーバ70が位置する。図3中、ハウジング500に対する各構成要素のレイアウトを分かりやすくするため、常開型の電磁弁EVおよび常閉型の電磁弁AVを1あるいは2だけ示すようにしている。
【0016】
常開型の電磁弁EVおよび常閉型の電磁弁AVは、良く知られた公知のものである。それに対し、リザ−バ70は、今回開発したものである。図4が、リザーバ70の全体的な構成、およびハウジング500に対する取付け構造を明らかにしている。この図4は、左半断面がリザーバ70の非作動の状態を示し、右半断面がリザーバ70がフルに作動液を貯えた状態を示している。そこで、図4をも参照しながら、各リザーバ70について少し詳しく説明しよう。
【0017】
リザーバ70は、容量が3cc程度であり、2〜6.5bar(つまり、2×10〜6.5×10Pa)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、一般のハウジング内蔵タイプと異なり、ブレーキ液圧制御装置50のブロック状のハウジング500とは別体化している。シリンダ孔を区画するのは、ハウジング500の中に加工した孔ではなく、ハウジング500の外面(前面503)に立つスリーブ状のカバー710である。カバー710は、たとえばステンレス鋼製のプレス加工品であり、一端に開口部712aをもつ大径部712と、一端に閉じた頂上711tをもつ小径部711とを含み、それら小径部711と大径部712との間に段差部分713がある。この段差部分713は、機械ばね(圧縮コイルばね)73のストッパーとして機能する。また、開口部712aのある大径部712の端部7120が外向きフランジとなっているが、その外向きフランジ7120は、リザーバ70をハウジング500に取り付けるために用いる。
【0018】
リザーバ70が作動液を貯えない時のばね荷重、および作動液を貯え、ばねがフルストロークした時のばね荷重を適正に保つためには、内部の機械ばね73のセット長を大きくせざるをえない。ここでも、機械ばね73は、小径部711の閉じた頂上711tの内側の底壁と、大径部712にガイドされるピストン75との間に支持される。ピストン75には、上部の中央部分に機械ばね73を受ける凹所75dがあるため、大径部712の内周壁にガイドされる外側部分750の軸線方向の長さは、凹所75dのある部分の軸線方向の長さよりも大きい。そのピストン外側部分750の長さは、移動に伴ってピストン75が倒れやカジリを生じないことを考慮して定める。したがって、段差部分713をもつカバー710では、段差部分をもたない場合に比べて、ピストン75の外側部分750の軸線方向の長さを小さくすることができる。このピストン75の長さを小さくすることは、ピストン75の軽量化および低コスト化の面で有効である。なお、ピストン75は、外側部分750の外周にシールリング77を携え、カバー710の内部の小径部711の頂上711t側に気体室78a、大径部712の開口部712a側に液圧室78fをそれぞれ区画する。さらに、気体室78aの中の気体としては、簡便にエアを利用することもできるし、封入した窒素などの不活性ガスを利用することもできる。それらの気体については、大気圧、あるいは大気圧より高い所定圧にする。
【0019】
大径部712をもつカバー710(カバー710の大径部712の内側が、ピストン75をガイドするシリンダ孔として機能する)、および内部部品を含むリザーバ70は、ハウジング500に取り付けるまでは、ハウジング500とは別のサブアセンブリとして取り扱うことができる。ハウジング500の前面503の所定位置には、リザーバ70の取付け孔570が設けられている。取付け孔570は比較的に粗い加工精度の浅い孔であり、その底部には、通路孔570pがある。ハウジング500に対しリザーバ70を取り付けるとき、内部部品を含むカバー710の外向きフランジ7120部分を取付け孔570の中に置き、取付け孔570の内周壁のハウジング部分580をカシメ治具によってカシメることによって、リザーバ70の取付け部をハウジング500に対して完全に密封することができる。カシメは、その取付け部の密封に、シールのためのリング部材などを必要としないので、取付け部は簡単な構造であるし、スペースも多くはとらない。
【0020】
このようなリザーバ70は、ピストン75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78f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78f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2〜6.5bar(つまり、2×10〜6.5×10Pa)を保つ。
【0021】
段差部分713をもつリザーバ70は、ハウジング500の同じ前面503に配置する他の各電磁弁EV,AVと並べて配置することができるような大きさおよび外形である。そこで、そのようなリザーバ70および各電磁弁EV,AVを配置したハウジング500の前面503の上方を、図5に示すように、電子制御ユニット90によって被い、カバーすることができる。耐環境性を考慮すると、ハウジング500に対し電子制御ユニット90を密閉状態に取り付け、リザ−バ70および各電磁弁EV,AVを外部と遮断することが好ましい。その点、この発明のリザーバ70は、そのカバー710にいわゆる呼吸孔をもたないので、呼吸孔を通してリザーバ70側のブレーキ作動液が電子制御ユニット90側に浸入するという不都合が生じることもない。なお、電子制御ユニット90は、回路基板、コネクタなどを一体に含むプラスチック成形品であり、図5に示すものでは、前面503を被う電子制御ユニット本体910の一側にコネクタ920を配置し、ハウジング500の側面部分をコネクタ920への接続スペースとして活用している。
【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】 この発明を適用した、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】 この発明によるブレーキ液圧制御装置のハウジングおよびハウジングに対する各構成要素の配置を示す立体図である。
【図4】 リザーバの部分の断面図であり、左右の各半断面によって、ピストンの異なる状態を示している。
【図5】 この発明によるブレーキ液圧制御装置のハウジングに対する電子制御ユニットの配置を示す立体図である。
【符号の説明】
10 マスタシリンダ
201〜204 ホイールシリンダ
M モータ
50 ブレーキ液圧制御装置
500 ハウジング
570 リザーバ取付け孔
511,512,521〜524 配管接続口
EV,EV,EV,EV(EV) 常開型の電磁弁
AV,AV,AV,AV(AV) 常閉型の電磁弁
70 リザーバ
710 カバー
711 小径部
712 大径部
713 段差部分
73 機械ばね(圧縮コイルばね)
75 ピストン
78a 気体室
78f 液圧室
90 電子制御ユニット

Claims (7)

  1. マスタシリンダとホイールシリンダとの間に位置し、ホイールシリンダに対するブレーキ液圧を制御するためのブレーキ液圧制御装置であって、平らな外面を複数もつブロック形状であり、それら外面に前記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各配管接続口があるハウジングと、そのハウジングに支持され、ホイールシリンダのブレーキ液圧を制御するための複数の電磁弁と、これら電磁弁の作動により、ホイールシリンダから弛めた作動液を貯えるピストン型リザーバと、そのリザーバに貯えた作動液をマスタシリンダ側に戻すためのモータ駆動の液圧ポンプと、その液圧ポンプのモータの駆動および前記電磁弁の開閉を制御するための電子制御ユニットとを備えるブレーキ液圧制御装置において、前記ピストン型リザーバは、シリンダ孔を区画するシリンダ部材と、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、一方に液圧室、他方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機械ばねとを備え、さらに、次の各特徴をもつ、ブレーキ液圧制御装置。
    A.前記シリンダ部材は、前記ハウジングの外面からハウジングの外に突き出るスリーブ状のカバーである。
    B.そのスリーブ状のカバーを含むピストン型リザーバは、ハウジングの外面上、前記複数の電磁弁が位置する平らな外面に、それら電磁弁と同様に外面に立つように位置する。
    C.前記カバーは密閉構造であり、そのため、リザーバに貯える液圧を、前記ピストンを押す機械ばねの作用と、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。
    D.前記カバーは大径部と小径部とをもち、前記ピストンは、カバーの大径部の内部を移動可能であり、大径部と小径部との段差部分がピストンのストッパとして機能する。
  2. 前記電子制御ユニットが、前記電磁弁およびピストン型リザーバを被いつつ、それらのあるハウジングの外面上をカバーしている、請求項1のブレーキ液圧制御装置。
  3. マスタシリンダとホイールシリンダとの間に位置し、ホイールシリンダに対するブレーキ液圧を制御するためのブレーキ液圧制御装置であって、平らな外面を複数もつブロック形状であり、それら外面に前記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各配管接続口があるハウジングと、そのハウジングに支持され、ホイールシリンダのブレーキ液圧を制御するための複数の電磁弁と、これら電磁弁の作動により、ホイールシリンダから弛めた作動液を貯えるピストン型リザーバと、そのリザーバに貯えた作動液をマスタシリンダ側に戻すためのモータ駆動の液圧ポンプと、その液圧ポンプのモータの駆動および前記電磁弁の開閉を制御するための電子制御ユニットとを備えるブレ−キ液圧制御装置において、前記ピストン型リザーバは、シリンダ孔を区画するシリンダ部材と、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、一方に液圧室、他方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機械ばねとを備え、さらに、次の各特徴をもつ、ブレーキ液圧制御装置。
    A.前記シリンダ部材は、前記ハウジングの外面からハウジングの外に突き出るスリーブ状のカバーである。
    B.そのスリーブ状のカバーを含むピストン型リザーバは、ハウジングの外面上、前記複数の電磁弁が位置する平らな外面に、それら電磁弁と同様に外面に立つように位置する。
    C.前記カバーは密閉構造であり、そのため、リザーバに貯える液圧を、前記ピストンを押す機械ばねの作用と、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。
    E.前記電子制御ユニットが、前記電磁弁およびピストン型リザーバを被いつつ、それらのあるハウジングの外面上をカバーしている。
  4. 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る、請求項1〜3のいずれか一つのブレーキ液圧制御装置。
  5. 前記液圧室の容積がゼロのとき、前記気体室の圧力が大気圧あるいは大気圧より高い所定圧である、請求項4のブレーキ液圧制御装置。
  6. 前記スリーブ状のカバ−は、前記ハウジング側のカシメによって、ハウジングに一体化されている、請求項1〜3のいずれか一つのブレーキ液圧制御装置。
  7. ホイールシリンダから弛めた作動液を貯えるためのピストン型リザーバであって、軸線方向の一端が閉じ、他端が開いたスリーブ状のカバーと、そのカバーの内部を軸線方向に往復移動可能であり、一方に液圧室、他方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機械ばねとを備え、さらに、前記カバーの一端は密閉構造であり、そのため、リザーバに貯える液圧を、前記ピストンを押す機械ばねの作用と、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、しかも、前記カバーは大径部と小径部とをもち、前記ピストンは、カバーの大径部の内部を移動可能であり、大径部と小径部との段差部分がピストンのストッパとして機能することを特徴とする、ピストン型リザーバ。
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