JP5716901B2 - 気圧式倍力装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブレーキ装置の操作力を軽減するための気圧式倍力装置に関し、特に、回生ブレーキシステムとの組み合わせに適した気圧式倍力装置に関するものである。

車両のブレーキ装置において、液圧式ブレーキによる摩擦制動とモータジェネレータ等の発電機による回生制動との制動力配分を制御して所望の制動力を得る回生協調制御が知られている。特許文献１には、マスタシリンダと各車輪の液圧ブレーキとの間に、ポンプ、アキュムレータ及び電磁弁等からなり液圧ブレーキに供給する液圧を増減及び保持する液圧制御装置を介装し、この液圧制御装置によって回生制動時に液圧ブレーキに供給する液圧を調整することにより回生協調制御を行なうブレーキ制御装置が記載されている。

特開２００９−２０２６７８号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたもののように液圧制御装置により回生協調制御を行なうブレーキ制御装置では、次のような問題がある。回生協調制御の実行中に、液圧制御装置によりブレーキ液圧を増減する際、マスタシリンダの液圧が変動するため、ブレーキペダルに対する反力が変動して、ブレーキペダルの操作フィーリングが悪化する。

本発明は、回生協調時にブレーキペダルの反力の変動を軽減してブレーキペダルの操作フィーリングを改善するようにした倍力装置を提供することを目的とする。

本発明に係る気圧式倍力装置は、パワーピストンによって定圧室と変圧室とに画成されるハウジングと、
該ハウジング内に進退動可能に設けられて前記パワーピストンに連結されたバルブボディと、
前記バルブボディに進退動可能に挿入されてブレーキペダルに連結される入力ロッドと、
前記バルブボディ内に配置されて前記入力ロッドに連結され、後端側に前記バルブボディに移動可能に案内される大径部を有するプランジャと、
前記プランジャの移動によって開閉して前記変圧室に作動気体を導入、排出して前記パワーピストンに推力を発生させるための弁手段と、
前記パワーピストンの推力を出力ロッドに伝達し、前記出力ロッドからの反力の一部を前記プランジャに伝達するものであって、非作動状態に前記プランジャとの間に隙間（Ｄ）を有して配置され、前記入力ロッドの移動に応じて前記プランジャが当接するリアクション部材と、
前記プランジャに相対移動可能に支持されて前記ハウジングに係合して前記プランジャの前記ハウジングに対する後退位置を規定し、非作動状態で前記大径部と間に隙間を有するストップキーと、
前記バルブボディと前記入力ロッドとの間に設けられ、前記入力ロッドを後退方向に付勢する戻しバネと、
前記ストップキーと前記プランジャとの間に設けられて、非作動状態で前記戻しバネのバネ力によりセット荷重をもって前記ストップキーに対して前記プランジャを前進方向に付勢して前記戻しバネの前記入力ロッドに対するバネ力を軽減する反力調整バネとを備え、
前記入力ロッドは、非作動状態では前記戻しバネのバネ力により前記反力調整バネのバネ力に抗して後退位置にあり、
前記バルブボディは、
前記入力ロッドが第１の所定位置（Ｓ１）まで前進したとき、前記弁手段が前記変圧室に作動気体を導入することで前記入力ロッドへの追従を開始し、
また、前記入力ロッドが第２の所定位置（Ｓ３）まで前進したとき、前記ストップキーに当接して該ストップキーと共に移動し、
前記反力調整バネは、前記入力ロッドが非作動状態から前進し、前記バルブボディが前記ストップキーに当接するまで、前記入力ロッドへの反力を上昇させ、
前記プランジャは、前記入力ロッドが更に第３の所定位置（Ｓ４）まで前進したときに前記リアクション部材に当接して反力を受けることを特徴とする。

本発明に係る気圧式倍力装置によれば、回生協調時にブレーキペダルの反力の変動を軽減してブレーキペダルの操作フィーリングを改善することができる。

第１実施形態に係る気圧式の倍力装置の縦断面図である。 図１の倍力装置の要部の拡大図である。 図１の倍力装置において、制御バルブが閉じた状態を示す要部の拡大図である。 図１の倍力装置において、パワーピストンの推進によってバルブボディが前進してストップキーに当接した状態を示す要部の拡大図である。 図１の倍力装置を組込んだ自動車のブレーキ装置の概略構成を示す液圧回路図である。 図１に示す倍力装置の入出力特性を示すグラフ図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る倍力装置１０１を示し、図２は、その要部を拡大して示している。図１及び図２に示すように、倍力装置１０１は、気圧式アクチュエータを倍力源とするシングル型の気圧式倍力装置である。薄板によって形成されたフロントシェル１０２とリアシェル１０３とが結合されてハウジング１０４が形成され、このハウジング１０４内がダイアフラム１０５を有するパワーピストン１０６によって定圧室１０７と変圧室１０８との２室に画成されている。フロントシェル１０２及びリアシェル１０３は、略有底円筒状であり、これらは、フロントシェル１０２の外周の開口縁部に、リアシェル１０３の外周の開口縁部を嵌合し、これらの間にダイアフラム１０５の外周部を挟み込むことによって、気密的に結合されている。

フロントシェル１０２の底部の中央開口１０９にマスタシリンダ１１０の後端部が挿入され、フロントシェル１０２にマスタシリンダ１１０が取付けられている。リアシェル１０３の底部の中央部には、後述するバルブボディ１１１を挿入するための後部円筒部１１２が突出され、後部円筒部１１２の周囲には、車体のダッシュパネル（図示せず）に当接するリア座面１０３Ａが形成されている。

ハウジング１０４には、フロントシェル１０２からリアシェル１０３のリア座面１０３Ａに貫通するタイロッド１１４が設けられている。タイロッド１１４は、両端部に取付ネジ部１１５及び固定ネジ部１１６が形成され、取付ネジ部１１５及び固定ネジ部１１６の基部に、それぞれ拡径されたフロントフランジ１１７及びリアフランジ１１８が形成されている。そして、フロントフランジ１１７がフロント座面１０２Ａの内側にリテーナ１１９及びシール１２０を介して気密的に当接し、リアフランジ１１８がリア座面１０３Ａの内側に気密的に当接した状態で、リアシェル１０３側にカシメによって固定されている。タイロッド１１４の中央部は、パワーピストン１０６に設けられた開口１２１及びダイアフラム１０５と一体に形成された略円筒状のロッドシール１２２に挿入されて、パワーピストン１０６及びダイアフラム１０５に対して摺動可能かつ気密的に貫通している。

タイロッド１１４は、フロントシェル１０２及びリアシェル１０３の直径方向２箇所に配置されており（一方のみ図示する）、取付ネジ部１１５によってフロントシェル１０２にマスタシリンダ１１０を固定し、固定ネジ部１１６によってリア座面１０３Ａを車体のダッシュパネル（図示せず）に固定する。また、リア座面１０３Ａには、これをダッシュパネルに固定するためのリアボルト１２３がカシメによって固定されている。

パワーピストン１０６及びダイアフラム１０５に略円筒状のバルブボディ１１１が連結されている。バルブボディ１１１には、円筒状の本体部１１１Ａの前部の外側に拡開するように外側前部１１１Ｂが一体に形成され、外側前部１１１Ｂがパワーピストン１０６及びダイアフラム１０５の中央開口に挿入され、中央開口の内周縁部が外側前部１１１Ｂの外周溝に嵌合して、これらが気密的に結合されている。バルブボディ１１１は、変圧室１０８を通り、リアシェル１０３の後部円筒部１１２に挿入されて、その後部が外部へ延出している。後部円筒部１１２には、シール部材１２４が装着されて、バルブボディ１１１との間を摺動可能にシールしている。また、後部円筒部１１２とバルブボディ１１１との間には、蛇腹状のダストカバー１２５が設けられている。フロントシェル１０２には、接続管１２６が取付けられており、接続管１２６がエンジンの吸気管等の負圧源（図示せず）に接続されて、定圧室１０７が常時おおよそ所定の負圧に維持される。

バルブボディ１１１の円筒状の本体部１１１Ａの前端部内には、環状の反力受部材１２７が嵌合されて固定されている。バルブボディ１１１の本体部１１１Ａの前端部には、出力ロッド１２８の基端部がリアクション部材１５５を介して連結され、出力ロッド１２８の先端部がマスタシリンダ１１０のプライマリピストン１６０（後述）に当接している。出力ロッド１２８の基端部は、カップ状に形成され、その内部にゴム等の弾性体からなる円板状のリアクション部材１５５が嵌合されている。そして、出力ロッド１２８の基端部に挿入されたバルブボディ１１１の本体部１１１Ａの前端部が反力受部材１２７と共にリアクション部材１５５に当接している。

バルブボディ１１１の本体部１１１Ａ内には、プランジャ１３１が挿入されている。プランジャは１３１は、前端の小径部１３１Ａが反力受部材１２７に摺動可能に嵌合し、後端の大径部１３１Ｂが本体部１１１Ａの内面部によって軸方向に沿って移動可能に案内されている。バブルボディ１１１の本体部１１１Ａ内のプランジャ１３１の後部には、プランジャ１３１によって操作される環状の弁手段である制御バルブ１３２が設けられている。さらに、プランジャ１３１の後部には、制御バルブ１３２に挿通された入力ロッド１３３の先端部が挿入、連結され、入力ロッド１３３の後端は、バルブボディ１１１の本体部１１１Ａの後端部内に装着された通気性のダストシール１３４を貫通して外部へ延出されている。入力ロッド１３３の後端部には、ブレーキペダル１９（図５参照）を連結するためのクレビス１３５が取付けられている。

制御バルブ１３２は、後部の円筒状の摺動シール部１３２Ａと前部の拡径された当接シール部１３２Ｂとが一体に形成されたゴム等の弾性体からなり、当接シール部１３２Ｂには、補強リング１３２Ｃが埋設されている。バルブボディ１１１の本体部１１１Ａ内には、円筒状のガイド部材１５１が嵌合、固定され、ガイド部材１５１と本体部１１１Ａとの間がシール部材１５２によってシールされている。制御バルブ１３２は、摺動シール部１３２Ａがガイド部材１５１に挿入されて、摺動シール部１３２Ａの後端部外周に突出するリップ部１３２Ｄがガイド部材１５１の内周面に気密的に摺接して軸方向に沿って移動可能に案内されている。当接シール部１３２Ｂは、軸方向の移動により、その前端内周縁部のテーパ面がプランジャ１３１の大径部１３１Ｂの後端の外周縁部の大気弁シート部１５３に離着座し、また、前端部がバルブボディ１１１の本体部１１１Ａの内周に形成された段部の内周縁部に突出した環状の真空弁シート部１５４に離着座するようになっている。

制御バルブ１３２は、入力ロッド１３３の段部と補強リング１３２Ｃとの間に介装されたテーパ状のコイルバネである弁バネ１４１によって大気弁シート部１５３及び真空弁シート部１５４に向かって付勢されている。バルブボディ１１１の本体部１１１Ａの内部は、その側壁を貫通する大気通路１３７を介して変圧室１０８に連通し、ダストシール１３４を介して大気に連通している。また、本体部１１１Ａの内部は、その側壁に軸方向に沿って設けられた真空通路１３６を介して定圧室１０７に連通している。そして、制御バルブ１３２は、プランジャ１３１の大気弁シート部１５３に離着座することにより、変圧室１０８と大気との間を連通、遮断し、また、真空弁シート部１５４に離着座することにより、定圧室１０７と変圧室１０８との間を連通、遮断する。

バルブボディ１１１の側壁を径方向に貫通する大気通路１３７には、ストップキー１３８が挿入されている。ストップキー１３８は、リアシェル１０３の後部円筒部１１２の段部１１２Ａに係合することによってバルブボディ１１１の後退位置を規定し、プランジャ１３１の外周溝１５６に係合することによってバルブボディ１１１とプランジャ１３１との相対変位量を制限し、また、プランジャ１３１のハウジング１０４に対する後退位置を規定している。プランジャ１３１に固定されたバネ受１５７とストップキー１３８との間に圧縮コイルバネである反力調整バネ１５８が介装され、プランジャ１３１は、反力調整バネ１５８のバネ力によって所定のセット荷重をもってストップキー１３８に対してリアクション部材１５５側（前進方向）へ向って付勢されている。また、プランジャ１３１に連結された入力ロッド１３３のバネ受部１３３Ａとガイド部材１５１との間には、入力ロッド１３３を後退方向に付勢するテーパ状の圧縮コイルばねである戻しバネ１４０が介装されている。フロントシェル１０２の前壁とバルブボディ１１１に前端部に取付けられた案内部材１４２との間には、バルブボディ１１１を後退方向へ付勢する戻しバネ１３９が設けられている。

そして、図１及び図２に示す非作動状態では、パワーピストン１０６及びバルブボディ１１１は、戻しバネ１３９のバネ力によって後退位置にあり、入力ロッド１３３は、戻しバネ１４０のバネ力によって後退して、プランジャ１３１の外周溝１５６の端部がストップキー１３８に当接し、ストップキー１３８がリアシェル１０３の後部円筒部１１２の段部１１２Ａに当接して、プランジャ１３１の後退位置を規定している。このとき、反力調整バネ１５８は戻しバネ１４０のバネ力によって所定のセット荷重をもって圧縮された状態となっている。また、制御バルブ１３２は、プランジャ１３１の大気弁シート部１５３に着座し、大気弁シート部１５３に押圧されて弁バネ１４１のバネ力に抗して後退して、真空弁シート部１５４に対して所定の距離Ａだけ離間している。これにより、変圧室１０８は、大気から遮断され、定圧室１０７と変圧室１０８とが互いに連通されている。この状態で、バルブボディ１１１の大気通路１３７の側部１３７Ａとストップキー１３８とは、所定の距離Ｂだけ離間している。また、プランジャ１３１の先端部とリアクション部材１５５との間には、所定の隙間Ｄ（＞Ｂ）が形成されている。

マスタシリンダ１１０には、開口側に、先端部がカップ状に形成された円筒状のプライマリピストン１６０が嵌装され、底部側にカップ状のセカンダリピストン１６１が嵌装されている。プライマリピストン１６０の後端部は、マスタシリンダ１１０の開口部から突出して、定圧室１０７内において出力ロッド１２８の先端部に当接している。マスタシリンダ１１０内は、プライマリピストン１６０及びセカンダリピストン１６１によってプライマリ室１６２及びセカンダリ室１６３の２つの圧力室が形成されている。プライマリ室１６２及びセカンダリ室１６３には、液圧ポート１６４、１６５がそれぞれ設けられている。液圧ポート１６４、１６５は、２系統の液圧回路からなる液圧制御装置５を介して各車輪Ｗａ〜Ｗｄの液圧ブレーキのホイールシリンダＢａ〜Ｂｄに接続されている（図５参照）。

マスタシリンダ１１０の側壁の上部には、プライマリ室１６２及びセカンダリ室１６３をリザーバＲに接続するためのリザーバポート１６６、１６７が設けられている。マスタシリンダ１１０のシリンダボアと、プライマリピストン１６０及びセカンダリピストン１６１との間は、それぞれ２つのシール部材１６８Ａ、１６８Ｂ及び１６９Ａ、１６９Ｂによってシールされている。シール部材１６８Ａ、１６８Ｂは、軸方向に沿ってリザーバポート１６６を挟むように配置されている。そして、プライマリピストン１６０が図１及び図２に示す非作動状態にあるときに、プライマリ室１６２がプライマリピストン１６０の側壁に設けられたポート１７０を介してリザーバポート１６６に連通し、プライマリピストン１６０が非作動状態から所定のストロークＳ１（図２参照）だけ前進したとき、シール部材１６８Ｂによってプライマリ室１６２がリザーバポート１６６から遮断されてプライマリ室１６２の加圧が開始される。同様に、シール部材１６９Ａ、１６９Ｂは、軸方向に沿ってリザーバポート１６７を挟むように配置されている。そして、セカンダリピストン１６１が図１に示す非作動状態にあるとき、セカンダリ室１６３がセカンダリピストン１６１の側壁に設けられたポート１７１を介してリザーバポート１６７に連通する。セカンダリピストン１６１が非作動状態から所定のストロークＳ１だけ前進したとき、シール部材１６９Ｂによってセカンダリ室１６３がリザーバポート１６７から遮断されてセカンダリ室１６３の加圧が開始される。

プライマリ室１６２内のプライマリピストン１６０とセカンダリピストン１６１との間には、バネアセンブリ１７２が介装されている。また、セカンダリ室１６３内のマスタシリンダ１１０の底部とセカンダリピストン１６１との間には、圧縮コイルバネである戻しバネ１７３が介装されている。バネアセンブリ１７２は、圧縮コイルバネを伸縮可能なリテーナによって所定の圧縮状態で保持し、そのバネ力に抗して圧縮可能としたものである。そして、プライマリピストン１６０及びセカンダリピストン１６１は、通常は同時に移動してプライマリ室１６２及びセカンダリ室１６３を同時に加圧する。

次に倍力装置１０１の作動について、図１乃至４及び図６を参照して説明する。入力ロッド１３３（ブレーキペダル１９）のストロークＳに対する入力Ｆｉ（ブレーキペダル１９の踏力）及びマスタシリンダ１１０のブレーキ液の液圧Ｐ並びに入力Ｆｉに対するマスタシリンダ１１０の液圧Ｐを図６中に実線で示す。

図１及び図２に示す非作動状態においては、入力ロッド１３３（すなわち、プランジャ１３１）が図示の位置にあり、制御バルブ１３２は、プランジャ１３１の大気弁シート部１５３に着座して変圧室１０８を大気から遮断すると共に、バルブボディ１１１の真空弁シート部１５４から離座して定圧室１０７と変圧室１０８とを連通させる。これにより、定圧室１０７と変圧室１０８とは同圧（負圧）となるため、パワーピストン１０６に推力は生じない。このとき、制御バルブ１３２と真空弁シート部１５４とは距離Ａだけ離間し、ストップキー１３８とバルブボディ１１１の大気通路１３７の側部１３７Ａとは距離Ｂだけ離間し、また、リアクション部材１５５とプランジャ１３１の先端部とは距離Ｄだけ離間している。

ブレーキペダル１９が踏込まれると、先ず、入力ロッド１３３及びプランジャ１３１のみが前進し、これらのストロークＳ（ブレーキペダル１９のストローク）が制御バルブ１３２と真空弁シート部１５４との距離Ａに達するまでの領域（図６において０≦Ｓ＜Ｓ１）では、定圧室１０７と変圧室１０８との連通及び変圧室１０８と大気との遮断が維持される。このとき、入力ロッド１３２への入力Ｆｉ（ブレーキペダル１９の踏力）が、
Ｆｉ＞Ｆ１−Ｆ２−Ｆｖ−Ｆｐｒ
但し、
Ｆ１：戻しバネ１４０のセット荷重
Ｆ２：反力調整バネ１５８のセット荷重
Ｆｖ：制御バルブ１３２に作用する差圧によって生じる力
Ｆｐｒ：プランジャ１３１に作用する差圧によって生じる力
となったとき、入力ロッド１３３及びプランジャ１３１が前進し始める（図６においてＳ＝０）。

そして、この領域（図６において０≦Ｓ＜Ｓ１）では、入力ロッドのストロークＳと入力Ｆｉとの関係は、
Ｆｉ＝（Ｆ１＋Ｓ・ｋ１）−（Ｆ２−Ｓ・ｋ２）−Ｆｖ−Ｆｐｒ
但し、
ｋ１：戻しバネ１４０のバネ定数
ｋ２：反力調整バネ１５８のバネ定数
したがって、
Ｆｉ＝（ｋ１＋ｋ２）・Ｓ＋Ｆ１−Ｆ２−Ｆｖ−Ｆｐｒ
となり、入力Ｆｉは、バネ定数（ｋ１＋ｋ２）でストロークＳに比例する。このとき、ストップキー１３８は、リアシェル１０３の後部円筒部１１２の段部１１２Ａに当接した状態で移動しない。

図３に示すように、プランジャ１３１のストロークＳが距離Ａに達すると（図６においＳ＝Ｓ１）、制御バルブ１３２がバルブボディ１１１の真空弁シート部１５４に着座して、定圧室１０７と変圧室１０８との連通が遮断され、プランジャ１３１の大気弁シート部１５３が制御バルブ１３２から離座して変圧室１０８に大気が導入される。このとき、制御バルブ１３２が真空弁シート部１５４に当接することにより、入力ロッド１３３に対して
差圧による力Ｆｖが作用しなくなり、代りに、弁バネ１４１のセット荷重Ｆｐが作用し、また、プランジャ１３１の先端部は、リアクション部材１５５に当接せず、プランジャ１３１にはリアクション部材１５５からの反力が作用しない。ストロークＳが距離Ａに達したとき（図６においてＳ＝Ｓ１：第１の所定位置）、入力ロッド１３２への入力Ｆｉは、
Ｆｉ＝（ｋ１＋ｋ２）・Ａ＋Ｆ１−Ｆ２＋Ｆｐ−Ｆｐｒ
但し、
Ｆｐ：弁バネ１４１のセット荷重
となり、差圧による力Ｆｖの解消及び弁バネ１４１のセット荷重Ｆｐの分だけ大きくなる。

変圧室１０８への大気の導入により、定圧室１０７と変圧室１０８との間に差圧が生じ、パワーピストン１０６に推力が発生し、バルブボディ１１１が前進して、リアクション部材１５５を介して出力ロッド１２８を前進させ、マスタシリンダ１１０のプライマリピストン１６０を押圧する。そして、バルブボディ１１１の前進により、制御バルブ１３２がプランジャ１３１の大気弁シート部１５３に着座して変圧室１０８を大気から遮断し、定圧室１０７と変圧室１０８との差圧が維持され、パワーピストン１０６の推力が一定になる。その結果、バルブボディ１１１は、プランジャ１３１及び入力ロッド１３３に追従して移動し、戻しバネ１４０のバネ力は、Ｆ１＋ｋ１・Ａで一定となる。このとき、バルブボディ１１１のストロークが距離Ｂに達するまで、すなわち、入力ロッド１３３及びプランジャ１３１のストロークＳが距離Ａ＋Ｂに達するまでの領域（図６においてＳ１＜Ｓ＜Ｓ３）では、入力Ｆｉは、
Ｆｉ＝ｋ２・Ｓ＋ｋ１・Ａ＋Ｆ１−Ｆ２＋Ｆｐ−Ｆｐｒ
となり、入力ロッド１３３のストロークＳに比例する。

バルブボディ１１１が前進すると、その推力がリアクション部材１５５を介して出力ロッド１２８に伝達され、出力ロッド１２８が前進してマスタシリンダ１１０のプライマリピストン１６０を押圧する。そして、プライマリピストン１６０及びセカンダリピストン１６１は、そのストロークが無効ストロークＣに達したとき、すなわち、入力ロッド１３３のストロークＳが距離Ａと無効ストロークＣの和Ａ＋Ｃに達したとき（図６においてＳ＝Ｓ２）、リザーバポート１７０、１７１を閉じてプライマリ室１６２及びセカンダリ室１６３の加圧を開始し、マスタシリンダ１１０でブレーキ液の液圧Ｐが発生する。

そして、図４に示すように、バルブボディ１１１のストロークが距離Ｂに達すると、すなわち、入力ロッド１３３のストロークＳが距離Ａと距離Ｂの和Ａ＋Ｂに達すると（図６においてＳ＝Ｓ３：第２の所定位置）、バルブボディ１１１の大気通路１３７の一側の側部１３７Ａがストップキー１３８に当接し、その後、ストップキー１３８は、バルブボディ１１１と共に前進する。このため、プランジャ１３１に作用する反力調整バネ１５８のバネ力は、Ｆ２−（Ａ＋Ｂ）・ｋ２で一定となる。このとき、プランジャ１３１の先端部とリアクション部材１５５との間には、隙間Ｄｊ（ジャンプインクリアランス）があり、リアクション部材１５５からプランジャ１３１に反力は作用しない。したがって、プランジャ１３１の先端部が
リアクション部材１５５に当接するまで（図６においてＳ３＜Ｓ＜Ｓ４）、入力Ｆｉは、
Ｆｉ＝ｋ２・（Ａ＋Ｂ）＋ｋ１・Ａ＋Ｆ１−Ｆ２＋Ｆｐ−Ｆｐｒ
で一定となる。このとき、マスタシリンダ１１０の液圧Ｐは、入力ロッド１３３のストロークに応じて上昇する。

更にブレーキペダル１９が踏込まれて入力ロッド１３３及びプランジャ１３１のストロークＳが距離Ａと距離Ｂと隙間Ｄｊとの和Ａ＋Ｂ＋Ｄｊに達すると（図６においてＳ＝Ｓ４：第３の所定位置）、プランジャ１３１の先端部がリアクション部材１５５に当接して、マスタシリンダ１１０の液圧によるプライマリ及びセカンダリピストン１６０、１６１からの反力の一部がリアクション部材１５５を介してプランジャ１３１に作用する。プランジャ１３１がリアクション部材１５５に当接した後（図６においてＳ４＜Ｓ＜Ｓ５）、入力Ｆｉは、
Ｆｉ＝（Ｆ１＋Ａ・ｋ１）−（Ｆ２−（Ａ＋Ｂ）ｋ２）＋Ｆｐ−Ｆｐｒ＋（Ｆｏ−Ｆｊ
）／α
但し、
Ｆｏ：出力ロッド１２８の推力
Ｆｊ：ジャンプイン出力（プランジャ１３１の先端部がリアクション部材１５５に当接したときの出力ロッド１２８の推力）
α：倍力比
となり、その後、全負荷点（図６においてＳ＝Ｓ５）に達する。

以上により、図６の右下欄に示すように入力ロッド１３３のストロークＳに対して入力Ｆｉが生じ、右上欄に示すように入力Ｆｉに対してマスタシリンダ１１０の液圧Ｐが発生し、これにより、左上欄に示すようにストロークＳに対してマスタシリンダ１１０の液圧Ｐが発生する。

上述の構成において、プライマリピストン１６０及びセカンダリピストン１６１が非作動状態からリザーバポート１７０、１７１を遮断しプライマリ室１６２及びセカンダリ室１６３で液圧が発生するまでの無効ストロークＣは、ストップキー１３８とバルブボディ１１１の大気通路１３７の側部１３７Ａとの距離Ｂより小さいことが望ましい。これにより、マスタシリンダ１１０で液圧が発生して、その反力がリアクション部材１５５を介してプランジャ１３１に作用する前の領域（図６においてＳ＜Ｓ２）において、戻しバネ１４０及び反力調整バネ１５８の特性によって入力ロッド１３３すなわちブレーキペダル１９に対する反力を設定することができるので、マスタシリンダ１１０の液圧の変動による影響を受けることなく、良好なブレーキペダル１９の操作フィーリングを得ることができる。

ブレーキペダル１９を解放して入力ロッド１３３への入力を解除すると、プランジャ１３１が後退し、制御バルブ１３２によって変圧室１０８が大気から遮断され、定圧室１０７と変圧室１０８とが連通され、これにより、定圧室１０７と変圧室１０８との差圧が解消し、パワーピストン１０６の推力が消失して、パワーピストン１０６及びバルブボディ１１１が戻しバネ１３９のバネ力によりプランジャ１３１の後退に追従して後退して図１に示す非作動状態に戻る。

次に、倍力装置１０１が組込まれた自動車のブレーキ装置について主に図５を参照して説明する。
図５に示すように、ブレーキ装置２００は、倍力装置１０１と、倍力装置１０１のマスタシリンダ１１０の液圧ポート１６４、１６５に接続されて、各車輪Ｗａ〜Ｗｄの液圧ブレーキのホイールシリンダＢａ〜Ｂｄにブレーキ液圧を供給する液圧制御装置５と、液圧制御装置５を制御するコントローラ７と、回生制動を行なう回生ブレーキ装置８とを備えている。

液圧制御装置５は、マスタシリンダ１１０のプライマリポート１６４からの液圧を左前輪Ｗａ及び右後輪Ｗｂのブレーキ装置のホイールシリンダＢａ、Ｂｂに供給するための第１液圧回路５Ａ（図５の液圧制御装置５の中央より右側分部）と、セカンダリポート１６５からの液圧を右前輪Ｗｃ及び左後輪Ｗｄのブレーキ装置のホイールシリンダＢｃ、Ｂｄに供給するための第２液圧回路５Ｂ（図５の液圧制御装置５の中央より左側分部）とからなる所謂「Ｘ配管」とした２系統の液圧回路を備えている。本実施形態では、ブレーキ装置は、液圧をホイールシリンダＢａ〜Ｂｄに供給してピストンを前進させ、ブレーキパッドを車輪と共に回転するディスクロータに押圧して制動力を発生させる液圧式ディスクブレーキとしているが、公知のドラムブレーキ等の他の液圧式ブレーキでもよい。

第１液圧回路５Ａと第２液圧回路５Ｂとは同様の構成であり、また、各車輪Ｗａ〜Ｗｄのブレーキ装置Ｂａ〜Ｂｄに接続された液圧回路の構成は同様の構成であり、以下の説明において参照符号の添え字Ａ及Ｂ並びにａ乃至ｄは、それぞれ、第１液圧回路５Ａ及び第２液圧回路５Ｂ、並びに、各車輪Ｗａ乃至Ｗｄに対応することを示している。

液圧制御装置５には、マスタシリンダ１１０から各車輪Ｗａ〜Ｗｄのブレーキ装置Ｂａ〜Ｂｄのホイールシリンダへの液圧の供給を制御する電磁開閉弁である供給弁３５Ａ、３５Ｂと、ブレーキ装置Ｂａ〜Ｂｄへの液圧の供給を制御する電磁開閉弁である増圧弁３６ａ〜３６ｄと、ブレーキ装置Ｂａ〜Ｂｄから液圧を解放するためのシステムリザーバ３７Ａ、３７Ｂと、ブレーキ装置Ｂａ〜Ｂｄからシステムリザーバ３７Ａ、３７Ｂへの液圧の解放を制御する電磁弁開閉弁である減圧弁３８ａ〜３８ｄと、ブレーキ装置のホイールシリンダＢａ〜Ｂｄに液圧を供給するためポンプ３９Ａ、３９Ｂと、ポンプ３９Ａ、３９Ｂを駆動するポンプモータ４０と、マスタシリンダ１１０からポンプ３９Ａ、３９Ｂの吸込み側への液圧の供給を制御する電磁開閉弁である加圧弁４１Ａ、４１Ｂと、ポンプ３９Ａ、３９Ｂの下流側から上流側への逆流を防止するための逆止弁４２Ａ、４２Ｂ、４３Ａ、４３Ｂ、４４Ａ、４４Ｂと、マスタシリンダ１１０のプライマリポート１６４及びセカンダリポート１６５の液圧を検出する液圧センサ４５Ａ、４５Ｂとを備えている。

そして、ホイール圧制御ユニットとしてのコントローラ７によって供給弁３５Ａ、３５Ｂ、増圧弁３６ａ〜３６ｄ、減圧弁３８ａ〜３８ｄ、加圧弁４１Ａ、４１Ｂ及びポンプモータ４０の作動を制御して、次のような作動モードを実行することができる。
［通常制動モード］
通常制動時には、供給弁３５Ａ、３５Ｂ及び増圧弁３６ａ〜３６ｄを開き、減圧弁３８ａ〜３８ｄ、加圧弁４１Ａ、４１Ｂを閉じることにより、マスタシリンダ１１０から各車輪Ｗａ〜ＷｄのホイールシリンダＢａ〜Ｂｄに液圧を供給する。
［減圧モード］
減圧弁３８ａ〜３８ｄを開き、供給弁３５Ａ、３５Ｂ、増圧弁３６ａ〜３６ｄ及び加圧弁４１Ａ、４１Ｂを閉じることにより、ホイールシリンダＢａ〜Ｂｄの液圧をリザーバ３７Ａ、３７Ｂに解放して減圧する。
［保持モード］
増圧弁３６ａ〜３６ｄ及び減圧弁３８ａ〜３８ｄを閉じることにより、ホイールシリンダＢａ〜Ｂｄの液圧を保持する。
［増圧モード］
増圧弁３６ａ〜３６ｄを開き、供給弁３５Ａ、３５Ｂ、減圧弁３８ａ〜３８ｄ及び加圧弁４１Ａ、４１Ｂを閉じて、ポンプモータ４０を作動することにより、ブレーキ液をリザーバ３７Ａ、３７Ｂからマスタシリンダ１１０側へ戻してホイールシリンダＢａ〜Ｂｄの液圧を増圧する。
［加圧モード］
加圧弁４１Ａ、４１Ｂ及び増圧弁３６ａ〜３６ｄを開き、減圧弁３８ａ〜３８ｄ及び供給弁３５Ａ、３５Ｂを閉じて、ポンプモータ４０を作動することにより、マスタシリンダ１１０の液圧にかかわらず、ポンプ３９Ａ、３９Ｂによってブレーキ液をホイールシリンダＢａ〜Ｂｄに供給する。

これらの作動モードを車両状態に応じて適宜実行することにより、各種ブレーキ制御を行なうことができる。例えば、制動時に接地荷重等に応じて各車輪に適切に制動力を配分する制動力配分制御、制動時に各車輪の制動力を自動的に調整して車輪のロックを防止するアンチロックブレーキ制御、走行中の車輪の横滑りを検知して、ブレーキペダル１９の操作量にかかわらず各車輪に適宜自動的に制動力を付与することにより、アンダーステア及びオーバーステアを抑制して車両の挙動を安定させる車両安定性制御、坂道（特に上り坂）において制動状態を保持して発進を補助する坂道発進補助制御、発進時等において車輪の空転を防止するトラクション制御、先行車両に対して一定の車間を保持する車両追従制御、走行車線を保持する車線逸脱回避制御、障害物との衝突を回避する障害物回避制御等を実行することができる。

なお、ポンプ３９Ａ、３９Ｂとしては、例えばプランジャポンプ、トロコイドポンプ、ギヤポンプ等の公知の液圧ポンプを用いることができるが、車載性、静粛性、ポンプ効率等を考慮するとギヤポンプとすることが望ましい。ポンプモータ４０としては、例えばＤＣモータ、ＤＣブラシレスモータ、ＡＣモータ等の公知のモータを用いることができるが、制御性、静粛性、耐久性、車載性等の観点からＤＣブラシレスモータが望ましい。

また、液圧制御装置５の電磁開閉弁の特性は、使用態様に応じて適宜設定することができるが、供給弁３５Ａ、３５Ｂ及び増圧弁３６ａ〜３６ｄを常開弁とし、減圧弁３８ａ〜３８ｄ及び加圧弁４１Ａ、４１Ｂを常閉弁とすることにより、コントローラ７からの制御信号がない場合に、マスタシリンダ１１０からブレーキ装置Ｂａ〜Ｂｄに液圧を供給することができるので、フェイルセーフ及び制御効率の観点から、このような構成とすることが望ましい。

回生ブレーキ装置８は、減速時及び制動時等に少なくとも１つの車輪の回転によって発電機（電動モータ）を駆動することにより、運動エネルギーを電力として回収する。回生ブレーキ装置８とコントローラ７とは、相互に制御信号の授受を行ない、運転者によるブレーキペダル１９の操作に対して、回生制動中には回生制動分を減じたブレーキ液圧をホイールシリンダＢａ〜Ｂｄに供給することにより、所望の制動力を得る回生協調制御を実行する。

次に、コントローラ７によるブレーキ装置２００の制御について説明する。
図６を参照して、倍力装置１０１は、入力ロッド１３３のストロークＳが０〜Ｓ２の領域においては、マスタシリンダ１１０で液圧を発生しないので、コントローラ７は、ストロークセンサ２０によって検出した入力ロッド１３３（すなわちブレーキペダル１９）のストロークＳに基づき、回生ブレーキ装置８により回生制動を行なうと共に、液圧制御装置５により、回生制動分を減じブレーキ液圧をホイールシリンダＢａ〜Ｂｄに供給して、所望の制動力を得る回生協調制御を実行する。そして、倍力装置１０１によりマスタシリンダ１１０で液圧が発生するストロークＳ２から、全負荷点Ｓ５に達する前の所定ストロークＳｃ（液圧Ｐｃ）までの領域では、マスタシリンダ１１０で発生する液圧Ｐに相当する液圧分を液圧制御装置５による供給液圧から減じる。そして、入力ロッド１３３のストロークＳが所定ストロークＳｃに達した後は、倍力装置１０１によってホイールシリンダＢａ〜Ｂｄに供給する全液圧を発生させる。回生協調制御による制動分に相当するマスタシリンダ１１０の液圧Ｐを図６中に斜線部で示す。入力ロッド１３３のストロークＳが、プランジャ１３１がリアクション部材１５５に当接するストロークＳ４に達するまでは、戻しバネ１４０及び反力調整バネ１５８のバネ力により、所定の反力を発生させるので、良好なブレーキペダル１９の操作フィーリングを得ることができる。

入力ロッド１３３のストロークＳがストロークＳ２に達するまでは、マスタシリンダ１１０で液圧が発生しないので、回生制動を最大限に活用することができ、効率よくエネルギーを回収することができる。また、入力ロッド１３３のストロークＳがストロークＳ４に達するまでは、プランジャ１３１がリアクション部材１５５に当接せず、マスタシリンダ１１０の液圧の反力が入力ロッド１３３に作用しないので、液圧制御装置５の作動により、マスタシリンダ１１０の液圧に変動が生じた場合でも、ブレーキペダル１９は、液圧の反力によるキックバックの影響を受けることがなく、良好な操作フィーリングを得ることができる。

１９…ブレーキペダル、１０１…倍力装置（気圧式倍力装置）、１０４…ハウジング、１０６…パワーピストン、１０７…定圧室、１０８…変圧室、１１１…バルブボディ、１２８…出力ロッド、１３１…プランジャ、１３２…制御バルブ（弁手段）、１３３…入力ロッド、１３８…ストップキー、１４０…戻しバネ、１５５…リアクション部材、１５８…反力調整バネ

Claims (1)

1. パワーピストンによって定圧室と変圧室とに画成されるハウジングと、
   該ハウジング内に進退動可能に設けられて前記パワーピストンに連結されたバルブボディと、
   前記バルブボディに進退動可能に挿入されてブレーキペダルに連結される入力ロッドと、
   前記バルブボディ内に配置されて前記入力ロッドに連結され、後端側に前記バルブボディに移動可能に案内される大径部を有するプランジャと、
   前記プランジャの移動によって開閉して前記変圧室に作動気体を導入、排出して前記パワーピストンに推力を発生させるための弁手段と、
   前記パワーピストンの推力を出力ロッドに伝達し、前記出力ロッドからの反力の一部を前記プランジャに伝達するものであって、非作動状態に前記プランジャとの間に隙間（Ｄ）を有して配置され、前記入力ロッドの移動に応じて前記プランジャが当接するリアクション部材と、
   前記プランジャに相対移動可能に支持されて前記ハウジングに係合して前記プランジャの前記ハウジングに対する後退位置を規定し、非作動状態で前記大径部と間に隙間を有するストップキーと、
   前記バルブボディと前記入力ロッドとの間に設けられ、前記入力ロッドを後退方向に付勢する戻しバネと、
   前記ストップキーと前記プランジャとの間に設けられて、非作動状態で前記戻しバネのバネ力によりセット荷重をもって前記ストップキーに対して前記プランジャを前進方向に付勢して前記戻しバネの前記入力ロッドに対するバネ力を軽減する反力調整バネとを備え、
   前記入力ロッドは、非作動状態では前記戻しバネのバネ力により前記反力調整バネのバネ力に抗して後退位置にあり、
   前記バルブボディは、
   前記入力ロッドが第１の所定位置（Ｓ１）まで前進したとき、前記弁手段が前記変圧室に作動気体を導入することで前記入力ロッドへの追従を開始し、
   また、前記入力ロッドが第２の所定位置（Ｓ３）まで前進したとき、前記ストップキーに当接して該ストップキーと共に移動し、
   前記反力調整バネは、前記入力ロッドが非作動状態から前進し、前記バルブボディが前記ストップキーに当接するまで、前記入力ロッドへの反力を上昇させ、
   前記プランジャは、前記入力ロッドが更に第３の所定位置（Ｓ４）まで前進したときに前記リアクション部材に当接して反力を受けることを特徴とする気圧式倍力装置。