JP4682480B2 - ブレーキ液圧発生装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、失陥対策を施した液圧・空圧システムのピストン組み立て体であって、システムの正常時には常に固定されていてシステムの失陥時にのみ移動することを要求されるピストンを持つピストン組み立て体の固着故障を防ぐ方法を提案するものであり、また、その好適な応用例として、いわゆるプッシュスルー付きのパワーブレーキ用ブレーキ液圧発生装置を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ブレーキ液圧発生装置として、従来から広く用いられているのは、踏力を増幅する倍力装置の出力をマスタシリンダに加える構成である。この構成では倍力装置が失陥しても、マスタシリンダはブレーキ操作力を直接受けることで最低限のブレーキ液圧を発生させられるように構成されている。
【０００３】
この従来の構成では、ブレーキペダルの操作とマスタシリンダからの吐出液量とが直接対応するので、アンチロックブレーキなどの付加的な液圧制御装置が作動した際、その影響がブレーキペダルの反力およびブレーキペダルのストロークに反映されることが避けられない。しかるに、電気自動車における回生制動との協調ブレーキ制御のように通常状態でも制御の介入が必要となる装置では、ブレーキペダルが踏み込まれているときに押し戻されるいわゆるキックバックは特に好まれない。
【０００４】
この問題を解決する手段として、ブレーキペダルの操作量とマスタシリンダの吐出液量とが直接対応しない、いわゆるパワーブレーキが各種提案されている。その一例としてＵＳＰ４，７８３，９６５がある。この公知例では２つのマスタシリンダ液室にブレーキ操作に応じた液圧を発生させる制御圧発生部から制御液圧を導入しているので、制御圧発生部が正常な間は２つのピストンはブレーキ操作力に抗して固定されている。従来のブレーキと比べて違和感がないように、ブレーキ踏力に応じたペダルストロークはスプリングの変形のみで与えている。従ってアンチロックブレーキ装置などによる車輪ブレーキ圧力の制御がなされてもブレーキペダルのフィーリングは変わらない。また、制御圧発生部が失陥した際には、ブレーキ操作力に応じた圧力がマスタシリンダに発生するので、最低限の制動力が確保できる、いわゆるプッシュスルーが実現できる構成となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記公知例では、プッシュスルーのためのマスタシリンダが正常状態では常に固定されている。従って、錆び付きなどで固着してもそれを検出できず、また、常に固定されていること自体が固着を誘発するおそれがある。制御圧発生部が正常である限り固着を発見できないため、固着と制御圧発生部の失陥が重なる可能性があり、固着した状態で制御圧発生部が失陥した場合には完全にノーブレーキになり、安全上問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、正常状態では常に固定されて動かないピストンの固着防止と、固着検出を可能ならしめることを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明においては、ボディにシリンダが形成されており、シリンダには２つのピストンが挿入され、かつ、２つの液室が形成されており、その２つの液室のうちの第１液室は、前記２つのピストンのうちの第１ピストンと第２ピストンの一端との間に形成されており、２つの液室のうちの第２液室には、第２ピストンの他端が臨んでおり、制御圧発生部によって、ブレーキ操作力に対応した制御液圧を発生するようになっており、ブレーキ操作力は第１ピストンの一端に加えられ、制御液圧は前記制御圧発生部から、前記２つの液室の少なくとも一方に導入され、制御圧発生部が正常な状態では、前記第１ピストンにブレーキ操作力と対抗する方向に作用する力は、常にブレーキ操作力より大きく、これによって第１ピストンは、ブレーキ液圧発生装置のボディに対して初期位置に保持され、制御圧発生部が失陥した際は、第１ピストンはブレーキ操作力によって押されてブレーキ操作力に対応したブレーキ液圧を発生するブレーキ液圧発生装置において、
前記第２ピストンは、第１液室の側に筒状の延長部を備え、外周がシールされた第１ピストンは、前記筒状の延長部内にスライド自在に挿入されて第２ピストンとの間に第１液室を形成しており、第１液室は筒状延長部を半径方向に貫通する穴を介して外部と連通しており、第１液室内の圧力を保持するためのシール部が、筒状延長部の外周両端に設けられており、第２ピストンの外周の、第２液室側には、所定の径を有するシール部が設けられていることを特徴とするブレーキ液圧発生装置を提供する。
【０００８】
このブレーキ液圧発生装置において、前記制御液圧は、切替弁を介して第２液室に導入され、切替弁は第２ピストンが初期位置にあるとき、および第２ピストンが第２液室の容積が増大する方向に移動したときに開き、第２ピストンが初期位置から第２液室の容積が縮小する方向に移動したときに閉じるようになっているブレーキ液圧発生装置も提供する。
【０００９】
ブレーキ操作力に対抗して第１ピストンに作用する前記力は、制御液圧によるピストンのスラスト力と、スプリングの力の和であるものが考えられる。
【００１０】
【作用】
本発明に係るブレーキ液圧発生装置は上記のような構成としているので、第１ピストンが通常時は動く機会がなくても、第２ピストンが動くことにより摺動部は頻繁に摺動するので固着の発生を防ぐことが出来る。また、第１圧力室と第２圧力室の流体圧（第１液室と第２液室の液圧）を比較するなどの手法をとれば、制御圧発生部が正常状態のままで固着が発生しても、この固着状態を検出することが出来る。
【００１１】
このブレーキ液圧発生装置の詳細説明は次項に譲る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明によるブレーキ液圧発生装置の第１実施形態を示している。図中１は第１ピストン、２は第２ピストン、３は第１液室（第１圧力室）、４は第２液室（第２圧力室）、５は第１スプリング、６は公知の切替弁（センタバルブ機構）、７はブレーキペダル、８はプッシュロッド、９は制御圧発生部、１０はシリンダ１１を有するボディ、１２は車輪ブレーキ、１３から１６はピストン外周を液封する、シリンダに対して摺動自在のカップシールを示す。
【００１３】
第１ピストン１は、第２ピストン２の一端側の大径筒状延伸部の内側に摺動自在に挿入され、この第１ピストン１の一端とプッシュロッド８間に第１スプリング５が介在され、第２ピストン２との間に形成される第１液室３に第１ピストン１の他端が臨んでいる。
【００１４】
また、第２ピストン２は、ボディ１０に形成された段付きシリンダ１１に挿入され、ボディ１０との間に形成される第２液室４に第２ピストン２の他端が臨んでいる。
【００１５】
第１液室３は、第２ピストン２とボディ１０に設けた穴１７を介して外部の制御圧発生部９と一方の系統の車輪ブレーキ１２に連通している。第２ピストン２の筒状延伸部の前後端の外周は、第１液室３の圧力保持のためにカップシール１４、１５によってシールし、延伸部の前面と後面には大気圧が作用するようにしている。
【００１６】
また、第２液室４は切替弁６を介してリザーバタンク１８に接続し、他方の系統の車輪ブレーキ１２をこの第２液室４に連通させている。
【００１７】
切替弁６は、第２ピストン２の変位によって開閉される。第２ピストン２が開弁力を与えるスプリング６ｃを圧縮して第２液室４を縮小する方向に移動すると弁体６ａが弁座６ｂに接して切替弁６が閉弁し、一方、第２ピストン２が初期位置（図１の実線位置）にあるとき及び図中左方に動いた第２ピストン２が第２液室４を拡大する方向に移動するときに、弁体６ａを引き動かして開弁する。
【００１８】
制御圧発生部９は、ブレーキ操作力に応じた液圧を発生させる。
図１の１９は、第１ピストン１を初期位置に停止させるストッパである。
【００１９】
次に、この図１の装置の作動原理を説明する。
【００２０】
制御圧発生部９が正常な状態でブレーキペダル７を操作する。その際、ブレーキ操作力がプッシュロッド８、第１スプリング５を介して第１ピストン１に伝えられるが、同時にその操作量は制御圧発生部９にも伝えられる。制御圧発生部９は従来のブレーキ装置における倍力装置に相当する機能を持つものであり、その発生液圧はブレーキ操作力を第１ピストン１に加えて得られる圧力よりも高い圧力に設定するものとし、この制御液圧が第１液室３経由で一方の系統の車輪ブレーキ１２に導かれる。このように、第１液室３の液圧がブレーキ操作力を第１ピストン１に加えて得られる圧力よりも高い圧力になるので、第１ピストン１はブレーキ操作力に抗して初期位置に固定されることになる。従って、ブレーキペダルの踏力とストロークの関係は第１スプリングの特性のみで決まり、図示していないアンチロックブレーキ装置などが作動してもペダルフィーリングに影響しなくなる。
【００２１】
第２ピストン２は、第１液室３を形成する延伸部の内径部の断面積と、第２液室４に面した端面の受圧面積が等しく形成されており、また、延伸部外周のカップシール１４、１５による２つの液封箇所は同じ受圧面積を持っていて、その液圧力が相殺されるので、第１液室３の圧力と第２液室４の圧力が略等しくなるように、第２ピストン２は第２液室４を圧縮する方向に移動し、切替弁６を閉弁した後に第２液室４の圧力を上昇させる。この際、第１ピストン１と第２ピストン２の間、或いは第２ピストン２とボディ１０との間のいずれかの摺動箇所が仮に固着していたとすると、第２ピストン２は移動できず、その結果として第２液室４の圧力が上昇しないので、第１液室３の圧力と第２液室４の圧力を比較するなどして、その固着を検出することが出来る。
【００２２】
また、制御圧発生部９が失陥すると、第１ピストン１を支える液圧力が発生しないので、第１ピストン１と第２ピストン２が一体となってブレーキ操作力により押され、第２液室４に液圧を発生させ、その液圧が他方の系統の車輪ブレーキ１２に流れて少なくとも最低限の制動力が確保される。上記のように第２ピストン２とボディ１０との間及び第２ピストン２と第１ピストン１との間の摺動部は第２ピストン２が動くことで制御圧発生部９が正常な間も常に摺動しており、固着可能性が低くかつ固着検出が可能なので、制御圧発生部９の失陥発生の際に第１、第２ピストン１、２が固着していないことを保証することが出来る。
【００２３】
図２は、本発明によるブレーキ液圧発生装置の第２実施形態である。図１の装置と共通の要素には共通の番号を添えている。この図２の装置は、第２ピストン２に切替弁（センタバルブ機構）２０を備えさせて制御圧発生部９からの液圧を第２液室４に導入し、さらに、切替弁６を第１ピストン１と第２ピストン２との間に設けてその切替弁６経由で第１液室３をリザーバタンク１８に接続している。また、制御圧発生部９がブレーキ操作力だけでなく、電子制御装置２１からの信号でも制御できるようにするための電気・力変換器２２を備え、さらに、第１ピストン１を戻り方向に付勢する第２スプリング２３を備えたものにしており、その他の構成は図１の装置と変わりがない。
【００２４】
この図２の装置は、制御圧発生部からの液圧が第１液室３ではなく第２液室４に導かれており、本来の切替弁６を第１液室３側に設けている。このように２つの液室３、４の役割を変更しても、制御圧発生部９が正常である間は第２ピストン２によって第１液室３の圧力と第２液室４の圧力が略等しくなるように調整されるので、第１ピストン１は図１の装置と同様に初期位置に固定され、さらに、第２ピストン２が動くことによって第１、第２ピストン１、２の摺動部が常に摺動し、両ピストンの固着が防止される。
【００２５】
制御圧発生部９が失陥したときにはブレーキ操作力により第１ピストン１が第２ピストン２の中に押し込まれて第１液室３にブレーキ液圧を発生させるが、この際に摺動部が固着していないことも図１の装置と同様に保証できる。加えて、第１液室３に生じた液圧で第２ピストン２が正常時とは逆方向（図中左方）に移動し、その移動により第２ピストン２に追加した切替弁（センタバルブ機構）２０が閉弁するため、制御圧発生部９の失陥時でも第２液室４に第１液室３と略等しい液圧を発生させることが出来る。
【００２６】
なお、電気自動車における回生制動との協調のため、ブレーキ液圧を踏力相当の圧力から回生制動力相当分を差し引いた圧力になるよう、電子制御装置２１が電気・力変換器２２を介して制御圧発生部９を制御する場合には、２つの液室３、４の圧力が低く保たれるので、ブレーキ操作力に抗して第１ピストン１を固定する液圧力が不足するおそれがあるが、第２スプリング２３の付勢力を最大限の回生制動力発生時の液圧力低下量に見合った値とすることで、このような場合にも第１ピストン１を確実に固定することが出来る。
【００２７】
なお、２系統ブレーキシステムについては、２つの液室３、４の圧力が等しいことが望ましく、従って、ここでは液室３、４の断面積が等しいとして説明したが、ピストンの固着対策としての本発明の応用はこれらに限られるものではなく、その場合には２つの液室の受圧面積を意図的に変えることにより、２つの液室の圧力をある比較関係におくことも可能である。
【００２８】
また、２系統ブレーキシステムを例に挙げたので、第２ピストン２を段付きピストンにして第１、第２液室３、４の間を２つのシール１３、１４で区画し、その間に大気圧になる空間を確保したが、第１液室３の断面積が小さく、液室３、４間の大気圧空間の確保が不要である場合には、カップシール１３、１４の一方を省略し、他方のカップシールが液室３、４間を隔てる構成にすることも本発明の趣旨に反するものではない。
【００２９】
同様に本発明はカップシール１４、１５による延伸部の２つの液封箇所が同じ径であることを必要用件とするものではない。
【００３１】
【発明の効果】
本発明に係るブレーキ液圧発生装置は上記のような構成としているので、通常時に第１ピストンの位置が固定されるような用途に用いても、摺動部の固着防止および固着検出が可能になり、第１ピストンを移動させる必要が生じたときの信頼性を高めることが出来る。
【００３２】
このブレーキ液圧発生装置は、制御圧発生部の失陥時にピストン固着によるノーブレーキの心配がなく、ブレーキペダルへのキックバックを生じさせずにブレーキ圧力の自由な制御が可能になるシステムを実現することが出来る。
【００３３】
特に、第２液室に切替弁を介して制御圧発生部から制御液圧が導入され、上記切替弁は第２ピストンが初期位置にあるとき及び第２液室を拡大する方向に移動しているときに開弁し、第２ピストンの初期位置からの第２液室を圧縮する方向への移動に伴って閉弁するよう構成されたブレーキ液圧発生装置は、制御圧発生部の失陥時にも２つの系統の車輪ブレーキに別々に連ならせた第１、第２液室にそれぞれ圧力を発生させることができ、より信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のブレーキ液圧発生装置の第１実施形態を示す図
【図２】ブレーキ液圧発生装置の第２実施形態を示す図
【符号の説明】
１ 第１ピストン
２ 第２ピストン
３ 第１液室
４ 第２液室
５ 第１スプリング
６、２０ 切替弁
７ ブレーキペダル
８ プッシュロッド
９ 制御圧発生部
１０ ボディ
１１ シリンダ
１２ 車輪ブレーキ
１３、１４、１５、１６ カップシール
１７ 穴
１８ リザーバタンク
１９ ストッパ
２１ 電子制御装置
２２ 電気・力変換器
２３ 第２スプリング

Claims (3)

1. ボディ（１０）にシリンダ（１１）が形成されており、シリンダ（１１）には２つのピストン（１、２）が挿入され、かつ、２つの液室（３、４）が形成されており、その２つの液室（３、４）のうちの第１液室（３）は、前記２つのピストン（１、２）のうちの第１ピストン（１）と第２ピストン（２）の一端との間に形成されており、２つの液室（３、４）のうちの第２の液室（４）には、第２のピストン（２）の他端が臨んでおり、制御圧発生部（９）によって、ブレーキ操作力に対応した制御液圧を発生するようになっており、ブレーキ操作力は第１ピストン（１）の一端に加えられ、制御液圧は前記制御圧発生部（９）から、前記２つの液室（３、４）の少なくとも一方に導入され、制御圧発生部（９）が正常な状態では、前記第１ピストン（１）にブレーキ操作力と対抗する方向に作用する力は、常にブレーキ操作力より大きく、これによって第１ピストン（１）は、ブレーキ液圧発生装置のボディ（１０）に対して初期位置に保持され、制御圧発生部（９）が失陥した際は、第１ピストン（１）はブレーキ操作力によって押されてブレーキ操作力に対応したブレーキ液圧を発生するブレーキ液圧発生装置において、
   前記第２ピストン（２）は、第１液室（３）の側に筒状の延長部を備え、外周がシールされた第１ピストン（１）は、前記筒状の延長部内にスライド自在に挿入されて第２ピストン（２）との間に第１液室（３）を形成しており、第１液室（３）は筒状延長部を半径方向に貫通する穴（１７）を介して外部と連通しており、第１液室（３）内の圧力を保持するためのシール部（１４、１５）が、筒状延長部の外周両端に設けられており、第２ピストン（２）の外周の、第２液室（４）側には、所定の径を有するシール部（１３）が設けられていることを特徴とするブレーキ液圧発生装置。
2. 前記制御液圧は、切替弁（２０）を介して第２液室（４）に導入され、切替弁（２０）は第２ピストン（２）が初期位置にあるとき、および第２ピストン（２）が第２液室（４）の容積が増大する方向に移動したときに開き、第２ピストン（２）が初期位置から第２液室（４）の容積が縮小する方向に移動したときに閉じるようになっている請求項１に記載のブレーキ液圧発生装置
   。
3. ブレーキ操作力に対抗して第１ピストン（１）に作用する前記力は、制御液圧によるピストンのスラスト力と、スプリングの力の和である請求項１に記載のブレーキ液圧発生装置。

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