JP5958240B2

JP5958240B2 - 液圧装置及びこれを備えるブレーキ装置用ブースタ付マスタシリンダ

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Publication number: JP5958240B2
Application number: JP2012213596A
Authority: JP
Inventors: 山口　智之; 智之山口
Original assignee: Advics Co Ltd
Current assignee: Advics Co Ltd
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2016-07-27
Anticipated expiration: 2032-09-27
Also published as: JP2014065455A

Description

この発明は、調圧された液圧を密封される液圧室に導入し、その液圧をピストンの一面に作用させてピストンを作動させる液圧装置、詳しくは、油撃（油圧変動波）による異音対策を施した液圧装置及びこれを備えるブレーキ装置用ブースタ付マスタシリンダに関する。

首記液圧装置の具体例として、例えば、下記特許文献１に記載されたブースタ付マスタシリンダが知られている。そのブースタ付マスタシリンダは、ブレーキペダルが僅かに操作されると制御弁の導入弁部が開いて外部液圧源からブーストピストン（パワーピストン）の一面に液圧を作用させるブースト室（パワー圧室やアシスト室とも称される）に液圧が供給される。

また、これと同時にパワー圧室に流入するブレーキ液が開閉弁を経由してマスタシリンダ室の定容積室に流れ、そこからさらに、一方向シール手段（カップシール）を経てマスタシリンダの加圧室に流入し、これがホイールシリンダに供給されてブレーキのクリアランスを消失させる初期加圧が行われる。

また、マスタシリンダの加圧室が一定圧まで上昇すると開閉弁が閉じられてマスタシリンダの加圧室に対する外部圧力の供給が遮断され、減圧時には制御弁の導入弁部が閉じ、排出弁部が開いて前記パワー圧室と定容積室が大気圧のリザーバに連通し、これ等の部屋に残圧が残らない構造になっている。

特開昭６２−２６５０６４号公報

特許文献１のブースタ付マスタシリンダは、ブレーキのクリアランスを消失させる初期加圧時にパワー圧室と定容積室に対して外部液圧源からブレーキ液が供給され、その初期加圧のためのブレーキ液の消費（初期消費）により、パワー圧室と定容積室にブレーキ液の流れが生じる。そして、その流れがマスタシリンダの加圧室が規定圧になったときに外部液圧源からのブレーキ液供給が停止されることによって遮断される。

マスタシリンダの前記初期加圧での加圧ピストン反力を考えると、初期加圧が完了した時点ではパワー圧室のブレーキ液の剛性が高まっており（ブレーキ液の剛性は、パワー圧室の導入液量に対する昇圧値が大きいものほど高い）、この状況では流量の大きなブレーキ液の流れが剛性の高まったパワー圧室のブレーキ液によってせき止められることから運動エネルギーが油撃となり、それに起因した異音（以下では油撃音と言う）が発生して静粛性が要求される自動車用のブレーキ装置などでは特に、好ましくない現象として問題になる。

この発明は、その油撃音の原因になる油撃を発生させないようにすることを目的としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、シリンダと、そのシリンダに挿入されたピストンと、そのピストンの一面が臨む液圧室と、高圧源から前記液圧室に至る液圧導入経路に配置される導入弁と、前記液圧室の液圧を排出する排出弁を有し、前記液圧室に導入された液圧で前記ピストンを推進させる液圧装置において、前記液圧室と前記排出弁とを連通させる液圧排出経路に前記液圧室から前記排出弁側への液圧移動のみを許容するリリーフ弁を設け、そのリリーフ弁の開弁圧を、前記液圧室の初期消費液量による容積拡大が完了した時点の液圧よりも大きく、なおかつ、前記ピストンの実効作動圧よりも小に設定し、前記排出弁が開弁した状況下で前記液圧室に所定の液圧が封入されるようにした。

なお、前記初期消費液量とは、ピストンやピストン外周をシールするシール部材のいわゆる遊びによる変位（遊びが吸収されてなくなるまでの変位）、シール部材の液圧による弾性変形、液圧による液圧室の膨張などによってピストンが実質的に動き始めるまでの間に生じる消費液量（液圧室に導入される液量）を言う。

また、前記ピストンの実効作動圧とは、ピストンが遊びの無い位置、或いは、遊びが吸収された位置から実質的に動きだすときの液圧を言う。

さらに、前記液圧室に封入される所定の液圧とは、液圧室による作動液の初期消費を無くす圧力を言う。

前記導入弁と排出弁は、スプール弁、ポペット弁、ＯＮ，ＯＦＦタイプの電磁弁、弁体を軸中心に回転させてポートを開閉するコック式の弁やボール弁、バタフライ弁などでよい。

その導入弁と排出弁が前記液圧室の液圧の緻密な制御機能を備えていない弁である場合には油撃が発生し易く、この発明の有効性が特に顕著に現われる。

この発明は、前記ピストンとして高圧源から供給される液圧を一面に受けるブーストピストンを有し、さらに、前記液圧室として前記ピストンの一面に液圧を作用させるブースト室を有し、なおかつ、前記導入弁、排出弁として、ブレーキ操作力に応じた位置に移動して前記ブースト室と前記高圧源との間の通路、及び、前記ブースト室と大気圧リザーバとの間の通路を開閉するスプール弁を有し、前記ブーストピストンと、ブースト室と、導入弁と、排出弁と、高圧源とで液圧ブースタを構成し、前記ブースト室と前記排出弁とを連通させる液圧排出経路に前記リリーフ弁を設け、前記液圧ブースタの出力（ブーストピストンの推力）を助成力としてマスタシリンダを作動させる、この発明の液圧装置を備えたブレーキ装置用ブースタ付マスタシリンダも併せて提供する。

この発明の液圧装置は、前記リリーフ弁の働きによって前記液圧室に初期消費液量を無くす液圧が予め封入されている。この状況下で前記導入弁が開かれると、高圧源から供給される高圧の作動液は、前記液圧室に対して流れを発生させずに液圧のみが伝播され、流れの無い状態で液圧室の液圧がピストンの実効作動圧まで昇圧する。

これにより、作動初期の運動エネルギーの発生が抑止されて油撃が防止され、油撃音抑制の効果が生じる。

なお、液圧室の液圧がピストンの実効作動圧まで上昇するとピストンが移動を開始し、これにより、前記高圧源から前記液圧室に多量の作動液が導入されて流れが生じるが、このときは、流れのエネルギーがピストンを動かす力に変換されるため、油撃は発生しない。

この液圧装置を応用したこの発明のブースタ付マスタシリンダは、前記リリーフ弁の働きによって液圧ブースタのブースト室に初期消費液量を無くす液圧が予め封入されているので、ブレーキ操作がなされてからブーストピストンが動き出すまでの間にブースト室によって消費される液量がゼロになり、そのために、ブースト室での油撃が抑えられ、静粛性に優れたものになる。

この発明の液圧装置の基本構造を簡略化して示す断面図図１の液圧装置において導入弁が開、排出弁が閉になった状態を示す断面図図１の液圧装置において導入弁が閉、排出弁が開になった状態を示す断面図図１の液圧装置においてリリーフ弁が閉じた状態を示す断面図この発明の液圧装置を応用して構成したブースタ付マスタシリンダを設けた車両ブレーキ装置の一例を示す図

以下、この発明の液圧装置とそれを応用したブースタ付マスタシリンダの実施の形態を、添付図面の図１〜図５に基づいて説明する。図１〜図４は、この発明の液圧装置の基本構造を簡略化して示したものであって、図中１は、液圧で作動するピストン、２はそのピストンを組み込んだシリンダ、３はピストン１の一面を臨ませた液圧室、４はピストン外周をシールするシール部材（図のそれはＯリング）である。

また、５はスプール弁、６はそのスプール弁５を収納したハウジング、７は高圧源、８は排出された作動液を受け入れるリザーバ、９はこの発明を特徴づけるリリーフ弁である。このリリーフ弁９は液圧室３から排出弁５ｂ側への液圧移動のみを許容する弁であって、開弁圧が、液圧室３の初期消費液量による容積拡大が完了した時点の液圧よりも大きく、なおかつ、ピストン１の実効作動圧よりも小に設定されている。

スプール弁５とハウジング６との間には、導入弁５ａを構成する弁部と排出弁５ｂを構成する弁部が形成されている。図示の導入弁５ａと排出弁５ｂは、スプール弁５の外周の肩部をハウジング６に設けられた弁挿入孔の開口端の内周面とオーバラップさせて弁部を閉じ、オーバラップを解除して弁部を開く周知の弁である。

高圧源７と液圧室３との間には導入弁５ａを経由する液圧導入経路１０が設けられている。また、液圧室３と排出弁５ｂとの間には液圧排出経路１１が、排出弁５ｂとリザーバ８との間にはドレン流路１２がそれぞれ設けられている。高圧源７は、図を簡略化したが、動力駆動のポンプと蓄圧器を組み合わせたものなどが利用される。

なお、リリーフ弁９は、弁体（ボール、ポペットを問わない）をばねで付勢して閉弁時に弁座に押し当てる構造の周知の弁でよい。

このように構成された例示の液圧装置は、図１に示すような導入弁５ａが閉じた状態から導入弁５ａが開いたときに高圧源７から供給される高圧の作動液が液圧室３に導入される。

シール部材４は、ピストン１の外周に形成されたシール溝との間にピストン進退方向の遊び（動き代）を有しており、液圧室３に導入された液圧Ｐ_０を受けて遊びがなくなる位置まで動く。また、そのシール部材４はゴムで形成されており、液圧室３に導入された液圧を受けて弾性変形する。

そのシール部材４の遊び吸収のための変位と弾性変形により液圧室３の容積が拡大する。液圧室３の容積は、ピストン１に遊びがあってその遊びがなくなる位置までピストン１が初期変位を起したときや導入液圧で液圧室３が膨張したとき（その膨張はハウジング６が撓むことによって生じる）にも拡大する。その容積拡大により、導入弁５ａが初めて開いたときには高圧源７から供給された高圧の作動液の流れが液圧室３に生じる。

次に、液圧室３に導入される液圧がリリーフ弁９の開弁圧を超えると、図２に示すように、リリーフ弁９が開く。しかしながら、この時には排出弁５ｂが閉じられているので液圧室３は引き続き昇圧し、液圧室３の圧力がピストン１の実効作動圧Ｐ_３を超えるとピストン１が前進する。

液圧室３の圧力は、ピストン１の出力が要求値になるまで上昇する。その後、図３に示すように、減圧要求に応えて導入弁５ａが閉じられ、排出弁５ｂが開かれる。このとき、リリーフ弁９は開弁しているのでこのリリーフ弁９を経由して液圧室３内の作動液が排出され、これにより、液圧室３の圧力はＰ_２に低下する。

必要に応じて再加圧がなされる場合には、図３の状態から再び図２の状態になり、また、液圧装置の駆動が停止されると、図３の状態を経て液圧室３の圧力が図４のＰ_１まで低下する。

液圧室３の圧力がＰ_１まで低下するとリリーフ弁９が閉弁する。そのために、液圧室３にはＰ_１の液圧が封入される。その液圧Ｐ_１はリリーフ弁９の開弁圧とほぼ同等の圧となる（厳密には開弁圧はＰ_１よりも大）。液圧Ｐ_０〜Ｐ_３は、Ｐ_０＜Ｐ_１＜Ｐ_２＜Ｐ_３の関係にある。

液圧室３に封入された液圧Ｐ_１により、液圧室３シール部材４の遊びが吸収された状態と液圧によるシール部材４の弾性変形が生じた状態が維持される。

また、ピストン１に遊びがある場合、或いは、液圧Ｐ_１によるハウジングの撓みよって液圧室３の容積膨張が起こる場合には、ピストン１の遊び吸収された状態や液圧室３の容積膨張が生じた状態も維持される。

これにより、液圧装置の次回駆動時の初期消費液量がゼロになり、そのために、次回駆動時には、液圧室３に作動液の流れが発生せず、その流れに起因した油撃が防止される。

上記の作用により、液圧装置の次回駆動時の初期消費液量がゼロになり、そのために、次回駆動時には、液圧室３に作動液の流れが発生せず、その流れに起因した油撃が防止される。

なお、導入弁５ａと排出弁５ｂの双方が閉弁している状態で液圧室３からの圧洩れが不可避の構造では、その圧漏れを考慮して次回駆動時に液圧室の初期消費液量がゼロに保たれる状況が維持されるようにリリーフ弁９の開弁圧を設定するとよい。

また、その導入弁５ａと排出弁５ｂは、下記の理由から図示のスプール弁を用いて構成したものが好ましいが、スプール弁以外の弁、例えば、ポペット弁、ＯＮ，ＯＦＦタイプの電磁弁、弁体を軸中心に回転させてポートを開閉するコック式の弁やボール弁、バタフライ弁などで構成される導入弁と排出弁を備える液圧装置においても、この発明の有効性が発揮される。

スプール弁で構成される導入弁と排出弁は、スプールの変位によって弁部が開閉される。液圧室の初期消費液量がなくなるこの発明の構造では、駆動初期に弁部を大きく開く必要がないので、初期のスプールの変位量を小さくすることが可能であり、スプールストロークに対する昇圧感度の向上とスプール弁の長さ短縮による装置の小型化が可能になる。また、スプールストロークを小さくすることで、液圧室に対する液圧導入のオーバーシュートも抑制可能となる。

次に、この発明を適用したブースタ付マスタシリンダを用いた車両用ブレーキ装置の一例を図５に示す。例示の車両用ブレーキ装置は、ブースト付マスタシリンダ２０と、各車輪に制動力を加えるホイールシリンダ３０と、電子制御装置（図示せず）からの指令に基づいてホイールシリンダ３０の液圧の増減制御を行なうＥＳＣ又はＡＢＳユニット４０とからなる。

この車両用ブレーキ装置に設けたブースタ付マスタシリンダ２０は、ブレーキ操作部材（図のそれはブレーキペダル）２１と、マスタシリンダ２２と、液圧ブースタ２３と、この発明を特徴づけるリリーフ弁９とからなる。

マスタシリンダ２２は、マスタピストン２２ａを推進させて圧力室２２ｂに液圧を発生させ、発生した液圧をブレーキのホイールシリンダ（図示せず）に向けて出力する既知のタンデム型のものを例示した。２２ｃは、マスタピストン２２ａを復帰させる復帰スプリングである。

液圧ブースタ２３は、高圧源７と、その高圧源７からブースト室２３ａ（これは図１の液圧室３に相当する）に至る液圧導入経路１０に配置されて高圧源７から供給される液圧をブレーキ操作部材２１の操作量に応じた値に調圧してブースト室２３ａに導入する導入弁５ａと、ブースト室２３ａからの液圧排出経路１１に配置されてブレーキ操作が解除されるときや減圧制御がなされるときにブースト室２３ａ内の液圧を排出する排出弁５ｂを有している。

また、ブースト室２３ａに導入された液圧を一端面に受けて助成力を発生させ、助成された力でマスタシリンダのマスタピストン２２ａを作動させるブーストピストン（これは図１のピストン１とハウジング６を兼用したものに相当する）２３ｂを有している。

高圧源７は、ポンプ７ａ、そのポンプを駆動するモータ７ｂ、蓄圧器７ｃ及び圧力センサ７ｄを組み合わせたものであって、圧力センサ７ｄによる検出圧力に基づいてモータ７ｂをオン、オフさせ、蓄圧器７ｃに蓄える液圧を規定の上下限値内に保持する。

導入弁５ａと排出弁５ｂは、スプール弁５の外周面をブーストピストン２３ｂの弁挿入孔内周面に設けられた弁口とオーバラップさせて弁部を閉じ、オーバラップを解除して弁部を開く弁である。スプール弁５は、復帰スプリング５ｃによって戻り方向に付勢されている。

リリーフ弁９は、ブースト室２３ａから排出弁５ｂ側への液圧移動のみを許容する。このリリーフ弁９の開弁圧は、ブースト室２３ａの初期消費液量による容積拡大完了時の液圧よりも大きく、なおかつ、ブーストピストン２３ｂが実質的に動き出すときの液圧（実効作動圧）よりも小に設定されている。

そのために、排出弁５ｂが開いた状況下ではブースト室２３ａにリリーフ弁９の開弁圧とほぼ同等の液圧が封じ込められ、ブレーキ操作部材２１の次回でブースタ付マスタシリンダが作動したときのブースト室２３ａに初期液量消費が回避されて油撃が防止される。

図５の２５は、リザーバ８に連通した大気圧の液室、２６は、ブレーキ操作部材の操作力とブーストピストン２３ｂの推力をマスタピストン２２ａに伝える動力伝達部材、２７は、ブレーキ操作量に応じた反力を作り出すゴムディスク、２８はマスタシリンダに付属させたリザーバ（これは図１のリザーバ８に相当する）である。

なお、この発明を適用するブースタ付マスタシリンダは、例示の構造のものに限定されない。また、この発明を適用する液圧装置もブースタ付マスタシリンダに限定されない。

１ピストン
２シリンダ
３液圧室
４シール部材
５スプール弁
５ａ導入弁
５ｂ排出弁
５ｃ復帰スプリング
６ハウジング
７高圧源
７ａポンプ
７ｂモータ
７ｃ蓄圧器
７ｄ圧力センサ
８リザーバ
９リリーフ弁
１０液圧導入経路
１１液圧排出経路
１２ドレン流路
２０ブースタ付マスタシリンダ
２１ブレーキ操作部材
２２マスタシリンダ
２２ａマスタピストン
２２ｂ圧力室
２２ｃ復帰スプリング
２３液圧ブースタ
２３ａブースト室
２３ｂブーストピストン
２４ハウジング
２５液室
２６動力伝達部材
２７ゴムディスク
２８リザーバ
３０ホイールシリンダ
４０ＥＳＣ又はＡＢＳユニット

Claims

シリンダ（２）と、そのシリンダに挿入されたピストン（１）と、そのピストンの一面が臨む液圧室（３）と、高圧源（７）から前記液圧室（３）に至る液圧導入経路（１０）に配置される導入弁（５ａ）と、前記液圧室（３）の液圧を排出する排出弁（５ｂ）を有し、前記液圧室（３）に導入された液圧で前記ピストン（１）を推進させる液圧装置において、
前記液圧室（３）と前記排出弁（５ｂ）とを連通させる液圧排出経路（１１）に、前記液圧室（３）から前記排出弁（５ｂ）側への液圧移動のみを許容するリリーフ弁（９）を設け、そのリリーフ弁（９）の開弁圧を、前記液圧室（３）の初期消費液量による容積拡大が完了した時点の液圧よりも大きく、なおかつ、前記ピストン（１）の実効作動圧よりも小に設定したことを特徴とする液圧装置。
ここに、初期消費液量：ピストンが実質的に動き始めるまでの間に前記液圧室（３）に導入される液量。
ピストンの実効作動圧：ピストンが遊びの無い位置、又は遊びが吸収された位置から実質的に動きだすときの液圧。
請求項１に記載の液圧装置を備えるブレーキ装置用ブースタ付マスタシリンダであって、
前記ピストンとして高圧源から供給される液圧を一面に受けるブーストピストン（２３ｂ）を有し、さらに、前記液圧室として前記ピストンの一面に液圧を作用させるブースト室（２３ａ）を有し、なおかつ、前記導入弁（５ａ）、排出弁（５ｂ）として、ブレーキ操作力に応じた位置に移動して前記ブースト室（２３ａ）と前記高圧源（７）との間の通路、及び、前記ブースト室（２３ａ）と大気圧のリザーバ（８）との間の通路を開閉するスプール弁（５）を有し、前記ブーストピストン（２３ｂ）と、ブースト室（２３ａ）と、導入弁（５ａ）と、排出弁（５ｂ）と、高圧源（７）とで液圧ブースタ（２３）を構成し、前記ブースト室（２３ａ）と前記排出弁（５ｂ）とを連通させる液圧排出経路（１１）に前記リリーフ弁（９）を設け、前記液圧ブースタ（２３）の出力を助成力としてマスタシリンダ（２２）を作動させるようにしたブレーキ装置用ブースタ付マスタシリンダ。