JP5780822B2

JP5780822B2 - 気圧式倍力装置

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Publication number: JP5780822B2
Application number: JP2011101478A
Authority: JP
Inventors: 遠藤　光弘; 光弘遠藤; 聡弘小井
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2015-09-16
Anticipated expiration: 2031-04-28
Also published as: JP2012232638A

Description

本発明は、自動車等の車両のブレーキ装置に装着される気圧式倍力装置に関するものである。

例えば特許文献１に記載された気圧式倍力装置は、ハウジング内がパワーピストンによって定圧室(エンジン吸気負圧等の負圧現に接続されて常時負圧に維持されている)と変圧室とに画成されている。パワーピストンに連結されたバルブボディ内には、ブレーキペダルに連結される入力ロッドが接続されるプランジャが設けられている。このプランジャが移動したときに作動する制御バルブによって、定圧室と変圧室との間を遮断し、変圧室に大気(正圧)を導入する。これにより、定圧室と変圧室との間に圧力差を発生させ、この圧力差によってパワーピストンに生じる推力によりマスタシリンダでブレーキ液圧を発生させて制動を行なうようになっている。

制御バルブは、定圧室と変圧室と間を開閉する真空弁、及び、変圧室と大気との間を連通、遮断する大気弁からなり、特許文献１に記載されたものでは、真空弁及び大気弁は、ポペット弁となっている。

特開２０１０−２５４２１９号公報

上記特許文献１に記載されているものでは、プランジャが大気弁を開弁する際に、大気弁を閉弁位置へ付勢する弁バネを圧縮するため、入力ロッドには、戻しバネに加えて弁バネのバネ力が作用することになる。このバネ力の作用によって、入力ロッドの操作力、すなわち、ブレーキペダルの必要踏力が変動して、操作フィーリングが悪化するという問題が生じる。

本発明は、操作力の変動を解消するようにした気圧式倍力装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、ハウジングと、該ハウジング内を定圧室と変圧室とに画成するパワーピストンと、該パワーピストンに連結され、内部に案内ボアが形成されるバルブボディと、該バルブボディの前記案内ボアに移動可能に挿入されたプランジャと、前記プランジャに連結された入力ロッドと、前記バルブボディに連結された出力ロッドと、前記定圧室と前記変圧室とを連通する真空通路と、前記定圧室を大気に開放する大気通路と、を備え、前記バルブボディに対する前記プランジャの移動によって前記真空通路を閉じて前記定圧室と前記変圧室とを遮断し、前記大気通路を開いて前記変圧室に大気を導入し、前記定圧室と前記変圧室との間に生じる差圧によって前記パワーピストンを推進する気圧式倍力装置であって、前記真空通路と前記大気通路とは、前記バルブボディの軸方向に離間して前記案内ボアに開口し、前記プランジャには、前記案内ボアに摺接し、前記プランジャの移動に伴って前記真空通路及び前記大気通路をそれぞれ開閉して前記変圧室との連通を切り換える一対のカップ状のシール部材が軸方向に互いに離間して設けられてい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、操作力の変動を解消することができる。

本発明の一実施形態に係る気圧式倍力装置を含む自動車のブレーキ装置の概略構成を示す回路図である。本発明の一実施形態に係る気圧式倍力装置の縦断面図である。図２の気圧式倍力装置の非作動時において、要部であるプランジャ部分を拡大して示す縦断面図である。図２の気圧式倍力装置の増圧時においてける要部である制御バルブ部を拡大して示す縦断面図である。図２の気圧式倍力装置のバランス時における要部である制御バルブ部を拡大して示す縦断面図である。図２の気圧式倍力装置の減圧時における要部である制御バルブ部を拡大して示す縦断面図である。図２の気圧式倍力装置の制御バルブの大気弁を拡大して示す縦断面図である。図２の気圧式倍力装置の入出力特性を示すグラフ図である。図２の倍力装置の増圧時及び減圧時の入出力のヒステリシス特性を示すグラフ図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１を参照して本実施形態に係る倍力装置１０１を用いた自動車のブレーキ装置２００について説明する。図１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１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１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、ホイールシリンダＢａ〜Ｂｄは、液圧を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を作動させるものとなっているが、公知のドラムブレーキ等の他の液圧式ブレーキを作動させるものとしてもよい。

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のホイールシリンダ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及び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のホイールシリンダ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、ホイールシリンダ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、ホイールシリンダ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、ホイールシリンダ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、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からホイールシリンダ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。本実施の形態のブレーキ装置２００においては、回生ブレーキ装置８とコントローラ７とが、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、倍力装置１０１について、図２乃至図９を参照して説明する。図２は、倍力装置１０１の全体構成を示し、図３は、その要部を拡大して示している。図２及び図３に示すように、倍力装置１０１は、シングル型の気圧式倍力装置であって、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が形成されている。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、略有底円筒状に形成され、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。

マスタシリンダ１１０（図１参照）は、後端部をフロントシェル１０２の底部の中央開口１０９に挿入してフロントシェル１０２に結合される。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の中間部は、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を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の前端部は拡開されて大径部１１１Ａが一体に形成されている。大径部１１１Ａは、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大径部１１１Ａの外周溝１１Ｂ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の後部側は、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、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が常時ほぼ所定の負圧に維持される。

バルブボディ１１１の大径部１１１Ａの先端部には、カップ状のホルダ１５０が取付けられている。ホルダ１５０は、その開口部の外周に段付フランジ状のバネ受部１５１が一体に形成され、バネ受部１５１を大径部１１１Ａの先端部に嵌合してバルブボディ１１１に固定されている。ホルダ１５０は、バルブボディ１１１と同心に配置され、底部に開口１５２が設けられている。ホルダ１５０内には、環状の反力受部材１５３が嵌合されて底部に当接し、また、ゴム等の弾性体からなる円板状のリアクション部材１５４が挿入されて反力受部材１５３に当接している。ホルダ１５０内には、更に、出力ロッド１２８のカップ状に形成された基端部１２８Ａが摺動可能に挿入され、基端部１２８Ａ内にリアクション部材１５４が嵌合して、反力受部材１５３と出力ロッド１２８と間にリアクション部材１５４が介装されている。出力ロッド１２８の先端部は、フロントシェル１０２の開口部１０９に挿入されるマスタシリンダ１１０（図１参照）のプライマリピストン１６０に当接する。反力受部材１５３には、段付の開口が設けられ、この開口に凸形状の反力伝達部材１５５が軸方向に移動可能に嵌合して案内されている。反力伝達部材１５５は、前端の大径部がリアクション部材１５４に所定の隙間Ｃをもって対向し、後端の小径部がホルダ１５０の底部の開口１５２から突出している。

バルブボディ１１１内の中間部に形成された小径の案内ボア１５６にプランジャ１３１が軸方向に沿って摺動可能に案内されている。バルブボディ１１１の後部の円筒部内には、略円筒状の案内部材１５７が嵌合され、案内部材１５７は、その外周部に形成された段部がバルブボディ１１１の内周面に形成された段部に当接して軸方向に位置決めされている。バルブボディ１１１と案内部材１５７との間は、Ｏリング１５８によってシールされている。プランジャ１３１は、前端部に形成された小径部１３１Ａの外周にカップ状のシール部材である真空弁シール１５９が取付けられている。真空弁シール１５９は、小径部１３１Ａの先端部に取付けられた止輪１７０によって固定されている。真空弁シール１５９は、外周部が後方に向かって拡開するリップ状に形成されて、外周縁部が案内ボア１５６の内周面に摺接してプランジャ１３１と案内ボア１５６との間をシールする。プランジャ１３１は、後端側が案内部材１５７内に挿入され、後端部に形成された外周溝１７１にカップ状のシール部材である大気弁シール１７２が嵌合して固定されている。大気弁シール１７２は、後方に向かって拡開するリップ状に形成されて、外周縁部が案内部材１５７の案内ボアとなる内周面に摺接してプランジャ１３１と案内部材１５７との間をシールする。

プランジャ１３１には、バルブボディ１１１の後部から挿入された入力ロッド１３３の先端部が挿入、連結され、入力ロッド１３３によりプランジャ１３１が操作されるようになっている。入力ロッド１３３の基端部は、バルブボディ１１１の後端部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の基端部には、ブレーキペダル１９（図１参照）を連結するためのクレビス１３５が取付けられている。

プランジャ１３１の軸方向中間部には、外周溝である係合溝１７３が形成され、バルブボディ１１１の側壁には、係合溝１７３に対向して係合通路１７４が貫通されている。係合溝１７３及び係合通路１７４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の円筒部１１２の段部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、また、係合溝１７３との係合によってバルブボディ１１１とプランジャ３１との相対変位量を規定している。

フロントシェル１０２の前壁とバルブボディ１１１の円筒部１１１Ａの前端に取付けられたホルダ１５０のバネ受部１５１との間には、バルブボディ１１１を後退位置へ付勢する戻しバネ１３９が設けられている。戻しバネ１３９とバネ受部１５１との間には、出力ロッド１２８を保持するリテーナ１５０Ａが介装されている。バルブボディ１１１内の案内部材１５７と入力ロッド１３３の１３３Ａ鍔部との間には、入力ロッド１３３を後退位置へ付勢するテーパ状の戻しバネ１４０が設けられている。

バルブボディ１１１の案内ボア１５６の内周面には、軸方向に沿って延びる弁溝１７５が形成されている。弁溝１７５は、円周方向に複数配置され、案内ボア１５６の前端部付近から後端部まで延びて、案内部材１５７が挿入されたバルブボディ１１１の円筒部及びバルブボディ１１１の係合通路１７４に連通している。弁溝１７５は、係合通路１７４を介して定圧室１０７と変圧室１０８とを連通する真空通路を構成する。案内部材１５７の側壁には、弁溝１７５の後部及び係合通路１７４を介して変圧室に大気を導入する大気通路を構成する大気弁ポート１７６が貫通されている。

そして、プランジャ１３１が図２及び図３に示す非作動位置にあるとき、真空弁シール１５９が弁溝１７５上に配置されて、弁溝１７５を開き、圧室１０７と変圧室１０８とを連通させ、大気弁シール１７２が大気弁ポート１７６を閉じて、変圧室１０８を大気から遮断する。このとき、弁溝１７５の前端部と真空弁シール１５９のリップ状の外周縁部との間は距離Ｓだけ離れており、また、大気弁ポート１７６と大気弁シール１７２のリップ状の外周縁部との間は距離Ｔだけ離れている。ここで、距離Ｔは、距離Ｓよりも大きく（Ｓ＜Ｔ）、望ましくは、距離Ｓよりも０．２〜１．０ｍｍ程度大きくなっている。また、プランジャ１３１の前端部と反力伝達部材１５５の後端部との間には、距離Ｔよりもやや大きい隙間Ｌが設けられている（Ｔ＜Ｌ）。

これにより、プランジャ１３１がバルブボディ１１１に対して前進すると、先ず、真空弁シール１５９が弁溝１７５の前端部を越えて、弁溝１７５によって構成される真空通路を閉じて、定圧室１０７と変圧室１０８との連通が遮断される。プランジャ１３１が更に前進すると、大気弁シール１７２が大気弁ポート１７６を開き、変圧室１０８が係合通路１７４、弁溝１７５及び大気弁ポート１７６を介して大気に開放される。

なお、本実施形態では、倍力装置１０１は、ブレーキ装置２００に組み込まれて後述の回生協調制御を実行するため、非作動位置における大気弁シール１７２と大気弁ポート１７６との距離Ｔが充分大きく設定されている。

次に、倍力装置１０１の作動について、図３乃至図６を参照して説明する。
図２及び図３に示す非作動状態においては、入力ロッド１３３及びプランジャ１３１が図示の後退位置にあり、真空弁シール１５９が弁溝１７５上にあり、定圧室１０７と変圧室１０８とが連通される。また、大気弁シール１７２が大気弁ポート１７６を閉じて変圧室１０８を大気から遮断する。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、真空弁シール１５９のリップ状の外周縁部と弁溝１７５の前端部とは、距離Ｓだけ離間し、大気弁シール１７２のリップ状の外周縁部と大気弁ポート１７６とは、距離Ｔだけ離間し、反力伝達部材１５５とプランジャ１３１とは、距離Ｌ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、バルブボディ１１１に対して入力ロッド１３３及びプランジャ１３１が前進し、これらのストロークＸが真空弁シール１５９と弁溝１７５の前端部との距離Ｓに達するまでの領域では、定圧室１０７と変圧室１０８との連通状態及び変圧室１０８と大気との遮断状態が維持される。このとき、入力ロッド１３３への入力Ｆｉ（ブレーキペダル１９の踏力）が、戻しバネ１４０のセット荷重Ｆ１とプランジャ１３１に作用する差圧による力Ｆｖ（プランジャ１３１を前進させる方向の力）との合力よりも大きくなったとき（Ｆｉ＞Ｆ１−Ｆｖ）、入力ロッド１３３及びプランジャ１３１が前進し始める。図８中にＦｉ＝Ｆ１−Ｆｖとなる点Ｓ１を示す。

入力ロッド１３２への入力Ｆｉは、入力ロッド１３３の前進ストロークＸ、戻しバネ１４０のバネ定数Ｋとして、次式
Ｆｉ＝Ｆ１−Ｆｖ＋Ｋ・Ｘ
で表すことができる。

そして、図４に示すように、入力ロッド１３３及びプランジャ１３１のストロークＸが大気弁シール１７２と大気弁ポート１７６との距離Ｔを超えると、大気が大気弁ポート１７６、弁溝１７５及び係合通路１７４を介して変圧室１０８に導入される。図８中にＦｉ＝Ｆ１−Ｆｖ＋Ｋ・Ｔとなる点Ｓ２を示す。このようにして定圧室１０７と変圧室１０８とが遮断され、変圧室１０８に大気が導入されることにより、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が戻しバネ１３９のバネ力に抗して前進する。バルブボディ１１１は、ホルダ１５２、反力受部材１５３及びリアクション部材１５４を介して出力ロッド１２８によってマスタシリンダ１１０のプライマリピストン１６０を押圧する。このとき、プランジャ１３１の先端部が反力伝達部材１５５に当接し、マスタシリンダ１１０側からリアクション部材１５４に作用する反力の一部が反力伝達部材１５５を介してプランジャ１３１、すなわち、入力ロッド１３３にフィードバックされる。

その後、図５に示すように、バルブボディ１１１の前進により、大気弁シール１７２が大気弁ポート１７６を閉じて変圧室１０８が大気から遮断され、真空弁シール１５９が弁溝１７５を閉じた状態が維持されると、定圧室１０７と変圧室１０８との差圧が保持されてパワーピストン１０６の推力も一定に保持される。これにより、ブレーキペダル１９の踏込み量を一定にした場合、パワーピストン１０６の推力、すなわち、マスタシリンダ１１０の液圧が一定に保持されることになる。

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、図６に示すように、リアクション部材１５４からの反力及び戻しバネ１４０のバネ力により、バルブボディ１１１に対してプランジャ１３１及び入力ロッド１３３が後退し、大気弁シール１７２が大気弁ポート１７６を閉じて変圧室１０８を大気から遮断する。また、真空弁シール１５９が弁溝１７５を開き、定圧室１０７と変圧室１０８とを連通させ、これらの間の差圧が解消される。これにより、パワーピストン１０６の推力が消失し、パワーピストン１０６及びバルブボディ１１１が戻しバネ１３９のバネ力によって後退して、図３に示す非作動位置に戻る。

倍力装置１０１に入出力特性を図８に示す。図８において、曲線Ａ１は、入力ロッド１３３（ブレーキペダル１９）のストロークＸと入力Ｆｉ（ブレーキペダル１９の踏力）との関係を示し、曲線Ａ２は、入力ロッド１３３のストロークＸとマスタシリンダ１１０の液圧Ｐとの関係を示し、曲線Ａ３は、入力ロッド１３３の入力Ｆｉとマスタシリンダ１１０の液圧Ｐとの関係を示す。また、破線で表された曲線Ａ１´は、ポペットタイプの真空弁及び大気弁を用いた従来の気圧式倍力装置の入力ロッドのストロークと入力（ブレーキペダルの等力）との関係を示している。

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８を参照して、倍力装置１０１は、入力ロッド１３３のストロークＸが距離Ｔに達して、大気弁シール１７２が大気弁ポート１７６を開いてパワーピストン１０６の推力が発生し、出力ロッド１２８がプライマリピストン１６０を前進させてリザーバポートを閉じるまでは（図８中の距離Ｍ参照）、マスタシリンダ１１０で液圧が発生しない。このブレーキペダル１９の操作に対してマスタシリンダ１１０で液圧が発生しない無効ストローク（図８中の距離Ｔ＋Ｍ）の間、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。

マスタシリンダ１１０で液圧が発生した後、所定のストロークＳ３までは、マスタシリンダ１１０で発生する液圧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Ｘが所定のストロークＳ３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の液圧を図８中に斜線部で示す。入力ロッド１３３のストロークに対して、プランジャ１３１がリアクション部材１５５に当接するまでは、主に戻しバネ１４０のバネ力のみの反力が作用するので、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Ｘが所定ストローク（距離Ｔ＋Ｍ）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のストロークにより、プランジャ１３１がリアクション部材１５５に当接するまでは、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。

案内ボア１５６内のカップ状の真空弁シール１５９の摺動により弁溝１７５を開閉して定圧室１０７と変圧室１０８との間を連通、遮断し、また、案内部材１５７内のカップ状の大気弁シール１７２の摺動により大気弁ポート１７６を開閉して変圧室１０８と大気とを連通、遮断するようにしたので、従来のポペットタイプの真空弁及び大気弁に比して、応答性及び開閉弁のタイミングの設定の自由度を持たせることができる。真空弁シール１５９及び大気弁シール１７２は、摺動部がリップ状に形成されているので摺動抵抗が小さい。プランジャ１３１の移動に対して、定圧室１０７、変圧室１０８及び大気の差圧による影響が小さく、また、主にリアクション部材１５５からの反力及び戻しバネ１４０のバネ力のみが作用するので、図９に示すブレーキペダル１９の踏込み時と解放時との入出力特性の変化ｂ（ヒステリシス）を小さくすることができ、良好な操作フィーリングを得ることができる。また、真空弁シール１５９及び大気弁シール１７２は、摺動部がリップ状に形成されているので、開閉弁のタイミングの精度を高めることができる。なお、図９において、入力は、ブレーキペダル１９の踏力を表し、出力は、出力ロッド１２８の推力を表している。

大気弁シール１７２の場合を例に図７を参照して説明すると、図７（Ａ）に示す閉弁状態と図７（Ｂ）に示す開弁状態との間で、大気弁シール１７２の軸方向の移動量に対して、大気弁ポート１７６の開弁量ａを充分大きくすることができ、また、開弁量ａのばらつきが小さくなる。

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、１３３…入力ロッド、１５６…案内ボア、１５７…案内部材（案内ボア）、１５９…真空弁シール（シール部材）、１７２…大気弁シール（シール部材）、１７５…弁溝（真空通路）、１７６…大気弁ポート（大気通路）

Claims

ハウジングと、
該ハウジング内を定圧室と変圧室とに画成するパワーピストンと、
該パワーピストンに連結され、内部に案内ボアが形成されるバルブボディと、
該バルブボディの前記案内ボアに移動可能に挿入されたプランジャと、
前記プランジャに連結された入力ロッドと、
前記バルブボディに連結された出力ロッドと、
前記定圧室と前記変圧室とを連通する真空通路と、
前記定圧室を大気に開放する大気通路と、を備え、
前記バルブボディに対する前記プランジャの移動によって前記真空通路を閉じて前記定圧室と前記変圧室とを遮断し、前記大気通路を開いて前記変圧室に大気を導入し、前記定圧室と前記変圧室との間に生じる差圧によって前記パワーピストンを推進する気圧式倍力装置であって、
前記真空通路と前記大気通路とは、前記バルブボディの軸方向に離間して前記案内ボアに開口し、
前記プランジャには、前記案内ボアに摺接し、前記プランジャの移動に伴って前記真空通路及び前記大気通路をそれぞれ開閉して前記変圧室との連通を切り換える一対のカップ状のシール部材が軸方向に互いに離間して設けられていることを特徴とする気圧式倍力装置。