JP5361705B2

JP5361705B2 - 車両用液圧ブレーキ装置

Info

Publication number: JP5361705B2
Application number: JP2009295651A
Authority: JP
Inventors: 俊明見谷; 寛将佐藤
Original assignee: Nissin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nissin Kogyo Co Ltd
Priority date: 2009-12-25
Filing date: 2009-12-25
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2029-12-25
Also published as: JP2011131863A

Description

本発明は、マスタシリンダと車輪ブレーキとの間に設けられ車輪ブレーキの液圧を一時的に保持する制御弁を、備えた車両用液圧ブレーキ装置に関する。

ブレーキペダルを踏むと、マスタシリンダでブレーキ液が加圧され、この液圧で車輪ブレーキが制動状態となる。ブレーキペダルを戻すと液圧が消失し、ブレーキが解除される。
登り坂の途中で停車し、次に発進することは、坂道発進と呼ばれる。この坂道発進の際に、ブレーキペダルを踏んでいた足で、アクセルペダルを踏み換えることになるが、この踏み替えの間に車両が後退することがある。ブレーキを解除してからエンジンを加速するまでの間にタイムラグがあるからである。

この車両後退現象を解消するには、ブレーキ解除後に一時的に車輪ブレーキの液圧を保持させることが有効である。このように、車輪ブレーキの液圧を保持することで車両を一時的に停止させる機能は、ＨＳＡ（ヒル・スタート・アシスト）と呼ばれ、各種の方式が提案されている（例えば、特許文献１（段落番号［００２２］、図１）参照。）。

特許文献１の図１を参照した、特許文献１の段落番号［００２２］には「ところで、第１および第２液圧路２_１，２_２；３_１，３_２間に設けられる常開型電磁弁９_１，９_２は、ブレーキ操作により車両を減速して一時停止している状態でブレーキ操作を解除しても車輪ブレーキＢ_１〜Ｂ_４のブレーキ液圧を一時的に保持すべく閉弁作動するように電子制御ユニット１０により制御される・・・以下省略」との説明がある。

すなわち、従来は、ＨＳＡを電磁弁及び電子制御ユニットで実施する。
すると、電磁弁と電子制御ユニットとを結ぶハーネスが必須となる。また、電磁弁は、ソレノイドを内蔵している関係で、機械式弁に比較して、構造が複雑で、高価で、大型で、重くなる。さらに、電子制御ユニットに電磁弁制御機能を含める必要があるため、電子制御ユニットが大型化する。

一方、ＨＳＡを機械式弁で実施することができれば、電子制御ユニットの負担を軽減することができ、ハーネスが不要となり、制御弁自体の小型、軽量化、低コスト化が可能となる。

特開２００１−２２５７３１公報

本発明は、ＨＳＡを機械式弁で実施することができる制御弁を備えた車両用ブレーキ装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、ブレーキ操作子によって作動されるマスタシリンダと車輪ブレーキとの間に設けられ前記車輪ブレーキの液圧を一時的に保持する制御弁を、備えた車両用液圧ブレーキ装置であって、
前記制御弁は、前記マスタシリンダに接続するマスタシリンダ側ポート及び前記車輪ブレーキに接続するブレーキ側ポートを有すると共に前記マスタシリンダ側ポートと前記ブレーキ側ポートを連通する穴を有する弁箱と、この弁箱の前記穴に収納され前記ブレーキ側ポート側の一端に弁座を備える弁座リングと、前記弁箱の前記穴に移動可能に収納され、前記弁座に接触することで前記マスタシリンダ側ポートと前記ブレーキ側ポートとの間を閉じる弁体と、この弁体を開弁方向へ付勢する付勢手段とからなり、前記弁体が、前記付勢手段の付勢力と、前記マスタシリンダ側ポート側の受圧面積及び前記ブレーキ側ポート側の受圧面積との関係によって機械的に移動する機械弁であり、
前記弁座リングに嵌る前記弁体のピストン部と前記弁座リングとの間に、隙間が設けられ、
前記弁座に当接する前記弁体のシール面と前記弁座との間に、前記隙間に繋がるオリフィスが設けられ、
前記弁体は、前記マスタシリンダ側ポートからの液圧が所定値以上になったときに、前記付勢手段の付勢力に抗して閉弁側へ移動して前記弁座に接触し、前記車輪ブレーキの液圧を保持し、閉弁状態であっても前記隙間及び前記オリフィスを介して前記ブレーキ側ポートの液圧を前記マスタシリンダ側ポートへ戻すことができるようにしたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の車両用液圧ブレーキ装置において、
前記弁体内に、前記弁座に前記弁体が接触しているときであっても、前記マスタシリンダ側ポートから前記ブレーキ側ポートへの液圧供給を許容する一方向弁を備えたことを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、機械式の制御弁でＨＳＡが可能となる。また、同時にオリフィスを備えているため、一時的に液圧を保持した後に、滑らかな再発進が可能となる。

請求項２に係る発明によれば、閉弁時に、ブレーキ操作子の踏み増しがあっても、液圧を一方向弁を介して車輪ブレーキへ供給することができる。すなわち、ブレーキ操作子の踏み増しが可能となる。

本発明に係る車両用ブレーキ装置の構成図である。制御弁の断面図である。制御弁の要部拡大図である。図３の４−４線断面図である。制御弁の作用説明図である。マスタシリンダ圧と車両ブレーキ圧を示すグラフである。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、車両用液圧ブレーキ装置１０は、車両を停止させるときに運転者が操作するブレーキ操作子（例えば、ブレーキペダル）１１と、このブレーキ操作子１１によって作動されるマスタシリンダ１２と、このマスタシリンダ１２から延びる導圧路１３、１４と、これらの導圧路１３、１４の途中に設けられる制御弁２０及びＡＢＳ制御部１６と、導圧路１３、１４の先端から分岐する４本の分岐路１７と、これらの分岐路１７の先端に各々接続されている車輪ブレーキ１９（左前輪、右前輪、左後輪、右後輪用の合計４個）とからなる。

基本的には、ブレーキ操作子１１がブレーキ操作されると、液圧が車輪ブレーキ１９に供給され、車両は停止する。ブレーキ操作子１１が非ブレーキ側へ戻されると、車輪ブレーキ１９が解放され、車両は走行可能となる。ただし、本発明の車両用液圧ブレーキ装置１０は、この基本動作に加えて、以下に述べる一時的にブレーキ状態が保たれるＨＳＡ（ヒル・スタート・アシスト）を有する。

次に、主要要素である制御弁２０を詳しく説明する。
図２に示すように、制御弁２０は、弁箱２１と、弁体２２と、弁座２３と、バルブスプリングに代表される付勢手段２４と、を主たる要素とする機械式弁である。

弁箱２１には、鋳造品又は鍛造品に機械加工で一方から段付き穴２６が開けられている。
この段付き穴２６は、最も小径のガイド穴４７と、このガイド穴４７に段部２６ａを介して隣接して設けられガイド穴４７より大径の第１穴２６ｂと、この第１穴２６ｂに段部２６ｃを介して隣接して設けられ第１穴２６ｂより大径の第２穴２６ｄと、この第２穴２６ｄに段部２６ｅを介して隣接して設けられ第２穴２６ｄより大径の第３穴２６ｆと、この第３穴２６ｆにテーパ部２６ｇを介して隣接して設けられ第３穴２６ｆより大径の第４穴２６ｈと、この第４穴２６ｈに段部２６ｊを介して隣接して設けられ第４穴２６ｈより大径の第５穴２６ｋとからなる。

そして、弁箱２１には、段付き穴２６の第２穴２６ｄに直交して開けられるマスタシリンダ側ポート２７と、段付き穴２６の第４穴２６ｈに直交して開けられるブレーキ側ポート２８とが設けられている。

弁座リング２９は、一端にすり鉢状の弁座２３を有し、段部２６ｅに当てつつ第３穴２６ｆに嵌められる。結果、段付き穴２６は弁座リング２９で上下に区画されている。
便宜上、弁座リング２９より下（マスタシリンダ側ポート２７側）の室を第１室３１、弁座リング２９より上（ブレーキ側ポート２８側）の室を第２室３２と呼ぶことにする。

弁座リング２９を貫通するように段付き穴２６に移動可能に収納される弁体２２は、弁座２３に対応する円錐面状のシール面３３を有するピストン部３４と、このピストン部３４からマスタシリンダ側ポート２７の側方を通って延びる小径のガイド部３５とからなる。なお、弁座リング２９とピストン部３４との間に第１の隙間３６が開くように、弁座リング２９とピストン部３４との径方向の寸法が決められている。

好ましくは、弁座リング２９よりマスタシリンダ側ポート２７寄り位置にて、弁体２２のピストン部３４に、径方向穴３８が設けられ、この径方向穴３８の途中から弁座リング２９よりブレーキ側ポート２８寄り位置へ開口する長手穴３９が設けられ、この長手穴３９に一方向弁５０を設ける。この一方向弁５０の詳細構造は後述する。

付勢手段２４は、コイルスプリングが好適であり、段部２６ｃに当てたスプリングリテーナ４１を介して段付き穴２６の第２穴２６ｄに収納され、弁体２２を開弁方向へ付勢する。
ただし、このままでは、弁体２２が過剰に移動するため、付勢された弁体２２の移動を規制する必要がある。そこで、段付き穴２６の第４穴２６ｈにプラグ４２が嵌められ、このプラグ４２の抜け止めを図るために第４穴２６ｈにクリップ部材４３が取付けられる。段付き穴２６の開口は、ゴミの侵入を防止するためにリッド４４で塞ぐことが望ましい。すなわち、リッド４４は、段部２６ｊに当てつつ第４穴２６ｈに嵌合する。
なお、プラグ４２とピストン部３４とが接触した状態でも、プラグ４２とピストン部３４との間に隙間があり、この隙間に作動液が供給される。

また、弁座リング２９と弁箱２１とは、シール部材４５により、シールされている。同様に、プラグ４２と弁箱２１とは、シール部材４６によりシールされている。
さらに、ガイド部３５の先端は、弁箱２１に設けられているガイド穴４７でガイドされる。後述する、受圧面積に差を持たせるために、第１穴２６ｂに嵌合されたシール部材４８により、ガイド穴４７に作動液が入らないようにする。

一方向弁５０は、図３に示すように、第１室３１から第２室３２への流れを許容し、第２室３２から第１室３１への流れを抑制する、逆止弁であって、底部５１を有しピストン３４に圧入される筒体５２と、底部５１に設けられている貫通穴５３を塞ぐボール５４と、このボール５４を貫通穴５３へ押し付けるばね５５と、このばね５５の他端を支えるリテーナ５６と、からなる。なお、筒体５２はピストン３４に圧入されるため、筒体５２とピストン３４との間はシール性が保たれる。
すなわち、第１室３１の圧力が、第２室３２の圧力より高くなり且つこの差圧がばね５５の押付け作用を超えるまで大きくなると、ボール５４が貫通穴５３から離れ、第１室３１から第２室３２への流れ（圧力伝達）を許容する。

また、弁座リング２９に、オリフィス手段６０が設けられている。
このオリフィス手段６０は、図３の４−４線断面図である図４に示されるように、半円断面の溝６１が好ましい。溝６１の断面形状は、三角、四角、台形であってもよい。オリフィス手段６０は円周１箇所の他、円周で複数個設けることは差し付けない。
図３に示すように、オリフィス手段６０により、第２の隙間６２がシール面３３と弁座２３との間に確保される。
そのため、第２室３２が第１室３１より高圧である場合には、第２の隙間６２及び第１の隙間３６を通って圧逃げ現象が起こるため、第２室３２の圧力を、時間の経過と共に低下させることができる。

なお、図４に示す溝６１は、ピストン部３４側に設けてもよい。
また、オリフィス手段６０は、ピストン部３４内を縦に貫通する絞り穴であってもよい。
したがって、オリフィス手段６０は、弁体２２と弁座２３の少なくとも一方に設けることで作用を発揮させることができ、オリフィス手段６０の形状、形態も適宜変更可能である。

以上の構成からなる制御弁の作用を次に説明する。
図５（ａ）では、付勢手段２４の作用により開弁状態が保たれている。運転者がブレーキ操作を行うと、第１室３１に液圧が供給され、この液圧は第１の隙間３６を通って第２室３２に供給される。

弁体２２において、第２室３２側（図面上方）から見た受圧面積は、ピストン部３４の最大断面積Ｓａに相当する。一方、第１室３１室側（図面下方）から見た受圧面積は、ガイド部３５の断面積分Ｓｂを差し引いた面積（Ｓａ−Ｓｂ）に相当する（ただし、Ｓａ＞Ｓｂ）。そのため、第１室３１と第２室３２とが同圧であっても、ピストン部３４の最大断面積Ｓａが、差し引いた面積（Ｓａ−Ｓｂ）より大きい（Ｓａ＞（Ｓａ−Ｓｂ））ので、弁体２２に閉弁方向の力が作用する。この力が、付勢手段２４の付勢力より大きくなると、弁体２２は閉弁方向へ移動する。すなわち、第１室３１（マスタシリンダ側ポート２７）の圧力が所定値以上になると、付勢手段２４の付勢力に抗して弁体２２が閉弁側へ移動して弁座に接触し、閉弁状態となる（図５（ｂ））。

図５（ｂ）で、運転者がブレーキの解除操作を行うと、閉弁状態により、第２室３２の液圧が一時的に保たれる。したがって、坂道発進の際に、車両が後進する心配はない。
ブレーキの解除操作に伴って、第１室３１の液圧はゼロになる。そのため、第２室３２の液圧は第２の隙間６２及び第１の隙間３６を通って、第１室３１へ逃げ、時間の経過と共にゼロに近づく。

図５（ｂ）で、運転者がブレーキ操作を強めると、第１室３１の液圧は一方向弁５０を通じて第２室３２に供給される。すなわち、閉弁状態であるにも拘わらず、踏み増しが可能となる。

第１室３１の圧力（すなわち、マスタシリンダ圧）と第２室３２の圧力（すなわち、車両ブレーキ圧）との経時的相対変化を次図で説明する。
図６に示すように、運転者のブレーキ操作により、マスタシリンダ圧は、点Ａのように高まる。点Ｂでブレーキの解除操作を行うと、マスタシリンダ圧は、短時間で低下し、点Ｃでゼロになる。

一方、図６に示すように、点Ｂの時点では弁体２２が閉弁されることで液圧が保持されているものの、オリフィス６０からブレーキ液が徐々に第２室３２から第１室３１へ流出することにより、車両ブレーキ圧は、点Ｂからマスタシリンダ圧に比較して緩やかに圧力が低下し、点Ｄ（第２室３２側の圧力が小さくなって、弁体２２を閉弁方向へ付勢する付勢力に、付勢手段２４の付勢力が打ち勝つ点）を経て、点Ｅ（ブレーキディスクからブレーキキャリパが離れる点）でゼロになる。
すなわち、点Ｂから点Ｄまでの時間が、車輪ブレーキの液圧を一時的に保持する、保持時間になる。

この保持時間は、オリフィス６０の大きさ、数、形状等を調整することにより、調整することができる。運転者がブレーキを解除してからエンジンを加速するまでの間の時間（タイムラグ）に対応するように保持時間が設定されていれば、車両が後進することなく、円滑な坂道発進が行える。

尚、制御弁の詳細な構造及び一方向弁の構造は、実施例で説明した構造が好適であるが、作用が同一であれば、構造を変更することは差し支えない。
また、ブレーキ操作子は、ブレーキペダルの他、手で操作するブレーキレバーであってもよい。

本発明の車両用液圧ブレーキ装置は、登り坂での後進が懸念される車両に好適である。

１０…車両用液圧ブレーキ装置、１１…ブレーキ操作子、１２…マスタシリンダ、１９…車輪ブレーキ、２０…制御弁、２１…弁箱、２２…弁体、２３…弁座、２４…付勢手段、２６…穴（段付き穴）、２７…マスタシリンダ側ポート、２８…ブレーキ側ポート、２９…弁座リング、３１…第１室、３２…第２室、３３…シール面、３４…ピストン部、３６…隙間（第１の隙間）、５０…一方向弁、６０…オリフィス（オリフィス手段）。

Claims

ブレーキ操作子によって作動されるマスタシリンダと車輪ブレーキとの間に設けられ前記車輪ブレーキの液圧を一時的に保持する制御弁を、備えた車両用液圧ブレーキ装置であって、
前記制御弁は、前記マスタシリンダに接続するマスタシリンダ側ポート及び前記車輪ブレーキに接続するブレーキ側ポートを有すると共に前記マスタシリンダ側ポートと前記ブレーキ側ポートを連通する穴を有する弁箱と、この弁箱の前記穴に収納され前記ブレーキ側ポート側の一端に弁座を備える弁座リングと、前記弁箱の前記穴に移動可能に収納され、前記弁座に接触することで前記マスタシリンダ側ポートと前記ブレーキ側ポートとの間を閉じる弁体と、この弁体を開弁方向へ付勢する付勢手段とからなり、前記弁体が、前記付勢手段の付勢力と、前記マスタシリンダ側ポート側の受圧面積及び前記ブレーキ側ポート側の受圧面積との関係によって機械的に移動する機械弁であり、
前記弁座リングに嵌る前記弁体のピストン部と前記弁座リングとの間に、隙間が設けられ、
前記弁座に当接する前記弁体のシール面と前記弁座との間に、前記隙間に繋がるオリフィスが設けられ、
前記弁体は、前記マスタシリンダ側ポートからの液圧が所定値以上になったときに、前記付勢手段の付勢力に抗して閉弁側へ移動して前記弁座に接触し、前記車輪ブレーキの液圧を保持し、閉弁状態であっても前記隙間及び前記オリフィスを介して前記ブレーキ側ポートの液圧を前記マスタシリンダ側ポートへ戻すことができるようにしたことを特徴とする車両用液圧ブレーキ装置。
請求項１記載の車両用液圧ブレーキ装置において、
前記弁体内に、前記弁座に前記弁体が接触しているときであっても、前記マスタシリンダ側ポートから前記ブレーキ側ポートへの液圧供給を許容する一方向弁を備えたことを特徴とする車両用液圧ブレーキ装置。