JP6056812B2 - 液圧制動装置 - Google Patents
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Description
本発明は、液圧制動装置に関する。
従来、作動液(油、水、フルード等)を液室に対して供給または排出することによりピストンを移動させる構造、またはピストンを移動させることにより作動液を汲み上げたり吐出したりする構造の液圧シリンダが知られている。そして、液圧シリンダにおいては、作動液の挙動に起因する衝撃(いわゆる「油撃」)が生じる場合があり、その衝撃を低減させるための技術が提案されている(例えば特許文献1)。
ところで、液圧シリンダの使用例として、自動車の制動装置におけるマスタシリンダの推力を助勢する液圧ブースタがある。この場合、液圧ブースタを構成する液圧シリンダのブーストピストンは高圧の供給源から流入する作動液(ブレーキフルード)による液圧を受けて移動して、マスタピストンの推力助勢を行う。そして、この液圧ブースタの起動時にも「油撃」が発生する場合がある。しかしながら、従来の油撃低減技術は、特許文献1に開示されるように、移動しているピストンに対して、当該ピストンの停止直前に作動液の流動を絞ることで衝撃緩和効果を得るものである。したがって、ブーストピストンが静止状態である液圧ブースタの起動時に発生する「油撃」の低減には適用できない。そこで、本発明の課題の一つは、例えば、マスタシリンダの推力を助勢する場合に生じる油撃の低減が可能な液圧制動装置を得ることである。
本発明の液圧制動装置は、例えば、筒状のシリンダと、前記シリンダに往復移動可能に収容され、前記シリンダ内に形成された流体室に面し、供給源から前記流体室内に流入する流体によって往復移動方向の一方側の位置から他方側へ動くことにより、制動力を発生させるための液圧を発生するマスタシリンダのマスタピストンを助勢する助勢ピストンと、前記流体室をシールする弾性変形可能なシール部材と、を備え、前記助勢ピストンが前記一方側の位置にある状態で、前記流体室は、前記供給源と連通する第1室と、当該第1室と絞り流路を介して連通する第2室とに区画され、前記シール部材は前記第2室をシールする。
また、前記液圧制動装置では、例えば、前記助勢ピストンが前記一方側の位置にあり、前記シール部材の弾性変形による前記第1室から前記絞り流路を介した前記第2室への流体の流れが生じている状態で、前記助勢ピストンが前記一方側の位置から前記他方側への移動を開始するよう構成されている。
また、前記液圧制動装置では、例えば、前記絞り流路は、前記助勢ピストンが前記一方側の位置にある状態で、前記助勢ピストンの端部と当該端部に対向する前記シリンダの前記一方側の端面との間に形成されている。
また、前記液圧制動装置では、例えば、前記シール部材は、環形状であり、前記流体と接触する側面側に開口して周方向に延在する溝部が形成されている。
また、前記液圧制動装置では、例えば、前記シリンダは、筒状のシリンダ部材と、少なくとも一部が当該シリンダ部材の筒内に収容されたプラグと、を有し、前記シリンダ部材の筒状の内面の少なくとも一部は前記第2室に面し、前記シール部材は、前記シリンダ部材と前記プラグとの間の隙間をシールする。
以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果(効果)は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果(派生的な効果も含む)のうち少なくとも一つを得ることが可能である。
本実施形態で示す液圧制動装置は、一例として液圧ブースタを含み、車両の車輪と共に回転するホイールディスクを把持するキャリパに作動液を供給したり、ブレーキドラムを押圧するブレーキシューに作動液を供給したりするマスタシリンダの推力を助勢する。
図1は、本実施形態の液圧制動装置を含む制動システムの概略構成図である。図1に示す制動システム10は、主としてマスタシリンダ12、液圧ブースタ14、リザーバタンク16、液圧源(供給源)18、ブレーキ装置20、環流式調圧ユニット(液圧アクチュエータ)22等を含んで構成されている。なお、制動システム10は、後述する各制御弁やモータ等の動作を制御する制御部として機能するブレーキECU(electronic control unit、図示省略)を備えている。また、図1に示す環流式調圧ユニット22は、アンチロックブレーキシステム(ABS)を実現するアクチュエータの一例であり、その中でもシンプルな構成のものを示している。
マスタシリンダ12は、ドライバによりブレーキペダル24が踏み込み操作されると液圧ブースタ14による助勢力を受けつつ、作動液(ブレーキフルード、ブレーキ液、ブレーキオイル、流体)をブレーキ装置20のホイールシリンダ26に向けて送出する。マスタシリンダ12は、プライマリ室12aと、セカンダリ室12bと、プライマリピストン12c(第1のマスタピストン)と、セカンダリピストン12d(第2のマスタピストン)と、スプリング12eとを備える。なお、図1の場合、ブレーキ装置20は一例として、全てのブレーキ装置がディスクブレーキである場合を示すが、他の実施例では、ドラムブレーキでもよい。また、前輪または後輪の一方をディスクブレーキとして他方をドラムブレーキとしてもよい。
マスタシリンダ12は、プライマリピストン12cおよびセカンダリピストン12dによってプライマリ室12aとセカンダリ室12bとに区画されたタンデムタイプのシリンダである。プライマリピストン12cには、液圧ブースタ14のブースタロッド28が接続されている。なお、液圧ブースタ14の詳細は後述する。ブースタロッド28は、ブレーキペダル24が踏み込まれることによって、その踏力に対応した助勢力を発生するブーストピストン30によって移動する。その結果、ブースタロッド28の移動によりプライマリピストン12cが図中矢印A方向に移動する。なお、ブースタロッド28は、ブレーキペダル24から延びるプッシュロッド32の動作によっても動作可能であり、プッシュロッド32を介して伝達されるドライバの踏力によっても矢印A方向に移動する。
プライマリピストン12cは、スプリング12eの弾性力を受けてブレーキペダル24が踏み込まれていないときにブースタロッド28及びブーストピストン30を初期位置側(矢印B方向、往復移動方向の一方側)に戻すように押圧している。セカンダリピストン12dもまた、スプリング12eの弾性力を受けてプライマリピストン12cを介してブースタロッド28及びブーストピストン30を初期位置側に押圧している。なお、プッシュロッド32は、スプリング32aの弾性力を受けて、ブレーキペダル24が踏み込まれていないときに、当該ブレーキペダル24を初期位置側(矢印B方向)に押圧している。
ドライバによってブレーキペダル24が踏み込まれると、液圧ブースタ14による助勢力が発生してブースタロッド28が矢印A方向に移動して、プライマリピストン12cおよびセカンダリピストン12dが動作位置側(矢印A方向、往復運動方向の他方側)に押圧される。これにより、プライマリ室12aおよびセカンダリ室12bから作動液が押し出される(マスタシリンダ圧が発生する)。
プライマリ室12aとセカンダリ室12bには、それぞれ環流式調圧ユニット22に向けて延びる通路34、通路36が設けられている。また、マスタシリンダ12は、作動液を貯留するリザーバタンク16に接続されている。リザーバタンク16は、ブレーキペダル24が初期位置にあるときにプライマリ室12aおよびセカンダリ室12bのそれぞれと通路38を介して連通され、マスタシリンダ12内に作動液を供給したり、マスタシリンダ12内の余剰作動液を貯留したりする。
環流式調圧ユニット22は、通路34が接続される第1配管系統と、通路36が接続される第2配管系統を有する。環流式調圧ユニット22は、マスタシリンダ12のプライマリ室12aとホイールシリンダ26FL側およびホイールシリンダ26RR側を接続する通路40を備える。また、セカンダリ室12bとホイールシリンダ26FR側およびホイールシリンダ26RL側を接続する通路42を備える。通路40の一端は通路34に連結され、通路40の他端は保持弁46FLが設けられた個別通路48a、保持弁46RRが設けられた個別通路48b、及びポンプ50aが設けられた個別通路48cに接続されている。同様に、通路42の一端は通路36に連結され、通路42の他端は保持弁46FRが設けられた個別通路52a、保持弁46RLが設けられた個別通路52b、及びポンプ50bが設けられた個別通路52cに接続されている。
通路40は、中途にマスタカット弁44aを有する。マスタカット弁44aは、ON/OFF制御されるソレノイドおよびスプリングを有しており、規定の制御電流の供給を受けてソレノイドが発生させる電磁力により閉弁状態が維持され、ソレノイドが非通電状態にある場合にスプリングの付勢力により開弁状態とされる常開型電磁制御弁である。開弁状態とされたマスタカット弁44aは、通路34と通路40との間で作動液を双方向に流通させることができる。ソレノイドに規定の制御電流が通電されてマスタカット弁44aが閉弁されると、通路34と通路40における作動液の流通は遮断される。同様に、通路42は、中途にマスタカット弁44bを有する。開弁状態とされたマスタカット弁44bは、通路36と通路42との間で作動液を双方向に流通させることができる。ソレノイドに規定の制御電流が通電されてマスタカット弁44bが閉弁されると、通路36と通路42における作動液の流通は遮断される。
個別通路48a,48b,52a,52bの保持弁46FL,46RR,46FR,46RLは、ON/OFF制御されるソレノイドおよびスプリングをそれぞれ有しており、ソレノイドが非通電状態にある場合に開弁される常開型電磁制御弁である。開弁状態とされた保持弁46FL,46RR,46FR,46RLは、作動液を双方向に流通させることができる。つまり、プライマリ室12aから供給される作動液を通路34を介してホイールシリンダ26FL,26RRに向けて流すことができる。また、セカンダリ室12bから供給される作動液を通路36を介してホイールシリンダ26FR,26RLに向けて流すことができる。逆にホイールシリンダ26FL,26RRからプライマリ室12aへブレーキ液を戻し、ホイールシリンダ26FR,26RLからセカンダリ室12bへ作動液を戻すことができる。
ソレノイドが通電されて保持弁46FL,46RRが閉弁されると、プライマリ室12aとホイールシリンダ26FL,26RRにおける作動液の流通は遮断される。また、ソレノイドが通電されて保持弁46FR,46RLが閉弁されると、セカンダリ室12bとホイールシリンダ26FR,26RLにおける作動液の流通は遮断される。なお、保持弁46FL,46RR,46FR,46RLと並列にそれぞれ逆止弁54FL,54RR,54FR,54RLが設けられている。逆止弁54FL,54RRは、ホイールシリンダ26FL,26RRからそれぞれ通路34に向かう作動液の流れのみ許容し、その逆の流れを防止する。したがって、ホイールシリンダ26FL側またはホイールシリンダ26RR側から作動液をプライマリ室12aに向かって戻す場合に、逆止弁54FLまたは逆止弁54RRは、保持弁46FLまたは保持弁46RRを介した戻り流路と同様に戻り流路を形成して、迅速に作動液をプライマリ室12aに戻すことを可能にする。また、逆止弁54FR,54RLは、ホイールシリンダ26FR,26RLからそれぞれ通路36に向かう作動液の流れのみ許容し、その逆の流れを防止する。したがって、ホイールシリンダ26FR側またはホイールシリンダ26RL側から作動液をセカンダリ室12bに向かって戻す場合に、逆止弁54FRまたは逆止弁54RLは、保持弁46FRまたは保持弁46RLを介した戻り流路と同様に戻り流路を形成して、迅速に作動液をセカンダリ室12bに戻すことを可能にする。
個別通路48aの保持弁46FLおよび逆止弁54FLよりホイールシリンダ26FL側には、ホイールシリンダ26FLと並列に減圧弁56FLが設けられている。また、個別通路48bの保持弁46RRおよび逆止弁54RRよりホイールシリンダ26RR側には、ホイールシリンダ26RRと並列に減圧弁56RRが設けられている。そして、減圧弁56FL,56RRの下流側には流路内リザーバタンク58aに接続された個別通路48dが形成されている。同様に、個別通路52aの保持弁46FRおよび逆止弁54FRよりホイールシリンダ26FR側には、ホイールシリンダ26FRと並列に減圧弁56FRが設けられている。また、個別通路52bの保持弁46RLおよび逆止弁54RLよりホイールシリンダ26RL側には、ホイールシリンダ26RLと並列に減圧弁56RLが設けられている。そして、減圧弁56FR,56RLの下流側には流路内リザーバタンク58bに接続された個別通路52dが形成されている。
減圧弁56FL,56RR,56FR,56RLは、それぞれON/OFF制御されるソレノイドおよびスプリングを有しており、ソレノイドが非通電状態にある場合に閉弁とされる常閉型電磁制御弁である。減圧弁56FL,56RRが閉弁状態であるときには、流路内リザーバタンク58aへ向かう作動液の流通は遮断される。ソレノイドに通電されて減圧弁56FL,56RRが開弁されると、流路内リザーバタンク58aへの作動液の流通が許容される。減圧弁56FR,56RLが閉弁状態であるときには、流路内リザーバタンク58bへ向かう作動液の流通は遮断される。ソレノイドに通電されて減圧弁56FR,56RLが開弁されると、流路内リザーバタンク58bへの作動液の流通が許容される。流路内リザーバタンク58a,58bは、ABS制御時にホイールシリンダ26から戻られる作動液を一時的に貯留しておくタンクである。そして、流路内リザーバタンク58a,58bには、それぞれ個別通路48c,52cが接続されている。個別通路48cには、ポンプ50aと、このポンプ50aの前後に逆止弁(不図示)が設けられている。個別通路52cには、ポンプ50bと、このポンプ50bの前後に逆止弁(不図示)が設けられている。ポンプ50a,50bは、モータ60の駆動により動作し、例えばブレーキペダル24が踏み込まれていないときに作動液を流路内リザーバタンク58a,58bから汲み上げる。つまり、プライマリ室12aやセカンダリ室12bからホイールシリンダ26FL,26RR,26FR,26RL等に向かう作動液の流れがないときに、作動液をプライマリ室12aやセカンダリ室12bに戻す。その結果、リザーバタンク16の作動液の必要貯留量を維持する。なお、ポンプ50a,50bの前後に設けられた逆止弁は、マスタシリンダ12から流路内リザーバタンク58a,58b側へ作動液が逆流するのを防止している。
次に、液圧ブースタ14の詳細を図1に加え、液圧ブースタ14を拡大した図2を用いて説明する。
液圧ブースタ14は、シリンダ62の内部に矢印A,B方向に往復移動可能なブーストピストン(助勢ピストン、アシストピストン)30と、ブースタロッド28を収容している。ブーストピストン30は、液圧源18側から供給される作動液をブレーキペダル24の操作量に応じた値に調圧する調圧機構(レギュレータ)としても機能する。また、ブーストピストン30の端面とシリンダ62の内壁面とは、液圧源18から供給される作動液が流入する流体室(アシスト室)64を形成する。流体室64における作動液の液圧(ブースト圧)により、ブーストピストン30は、スプリング12e等の付勢力に抗して矢印A方向に移動する。つまり、流体室64の液圧(圧力)によって、ブーストピストン30にブースタロッド28の矢印A方向への推進を助勢する助勢力が生じる。助勢力を受けて矢印A方向に推進するブースタロッド28は、マスタシリンダ12のプライマリピストン12cを矢印A方向に押す。その結果、プライマリピストン12c及びセカンダリピストン12dは、助勢力を伴う入力により移動して作動液を押し出す(液圧を発生する)。押し出された作動液は、環流式調圧ユニット22(ホイールシリンダ26)を介してブレーキ装置20に流入して、ホイールシリンダ26が動作して制動力が発生する。
液圧源18は、ポンプ18a、モータ18b、アキュムレータ18c、圧力センサ18d等を含む。アキュムレータ18cを構成する容器には、ゴム膜等に封入した蓄圧気体(例えば、窒素)が収納されている。そして、ポンプ18aから吐出された作動液をアキュムレータ18c内に圧送した後、開閉弁(不図示)を閉弁することで作動液をアキュムレータ18c内に封じ込めて、封入ガスの圧力エネルギとして蓄積する。そして、開閉弁を開弁することで作動液をアキュムレータ18cから解放して、アキュムレータ圧を提供する。ポンプ18aは、駆動源としてモータ18bを有し、その吸込口がリザーバタンク16に接続される一方、その吐出口がアキュムレータ18cに接続される。ポンプ18aにより、アキュムレータ圧は維持されるべき設定範囲に保たれる。ブレーキECUは、圧力センサ18dの測定値に基づいて、アキュムレータ圧が設定範囲の下限を下回った場合にポンプ18aをオンとしてアキュムレータ圧を加圧し、アキュムレータ圧が設定範囲の上限を超えた場合にポンプ18aをオフとして加圧を終了する。
アキュムレータ18cの吐出口は、液圧ブースタ14の高圧接続口14aに接続され、液圧ブースタ14に対して高圧の作動液を供給可能になっている。シリンダ62の内壁面とブーストピストン30の外壁面との間には、ブーストピストン30の外周面を取り巻くように高圧導入室14bが形成され、ブーストピストン30の周囲に高圧の作動液を受け入れている。ブーストピストン30は、内部にプッシュロッド32と連結されたスプール66を軸方向に往復移動可能に収容している。ブーストピストン30には、外周面側からスプール66が収容されている内周面側に高圧の作動液を導入するための高圧導入路30aが半径方向に少なくとも1個形成されている。なお、高圧導入室14bの軸方向の長さは、ブーストピストン30の往復移動距離以上に設定され、ブーストピストン30がいずれの位置にあっても高圧導入路30aと高圧導入室14bとが連通できるようになっている。また、ブーストピストン30には、ブレーキペダル24が初期位置に戻った場合に、流体室64の容積縮小に伴う余剰の作動液をリザーバタンク16に環流させるためのブースタ環流路30bがブーストピストン30の軸方向に沿って形成されている。
スプール66は、スプール弁体を形成する大径部66aと小径部66bとで構成されている。大径部66aの外周面には、ブレーキペダル24が初期位置に戻った場合にブースタ環流路30bと連通し、ブレーキペダル24が踏み込まれた場合にブースタ環流路30bとの連通が遮断できると共に高圧導入路30aと連通する環状溝部66cが形成されている。スプール66は矢印A方向への移動により、まずブースタ環流路30bと環状溝部66cとの連通を遮断し、それに続いて、高圧導入路30aと環状溝部66cとの連通幅を徐々に拡大する。つまり、ブレーキペダル24の踏み込み操作に応じて、スプール弁開度を広げてアキュムレータ18cから供給される作動液の流量の調整を実現する。なお、小径部66bの周囲にはスプリング32aが配置され、ブーストピストン30の軸方向の内壁面と大径部66aとの間に付勢力を付与している。その結果、ブレーキペダル24が踏み込み操作が解除された場合、スプール66と共にプッシュロッド32を矢印B方向に押し戻し、ブレーキペダル24を初期位置に復帰させる。またこのとき、スプール66の移動により、環状溝部66cとブースタ環流路30bとを連通させて、前述したように作動液をリザーバタンク16に環流可能とする。
ブーストピストン30は、ブースタ環流路30bと異なる位置に、環状溝部66cと流体室64とを連通させる助勢連通路30cを有している。助勢連通路30cは、常時環状溝部66cと連通可能である。環状溝部66cが高圧導入路30aと連通した場合は、アキュムレータ18cからの作動液が流体室64に流入し、液圧が上昇する。また環状溝部66cがブースタ環流路30bと連通した場合には、作動液は流体室64からリザーバタンク16へ向けて環流する。
このように構成される液圧ブースタ14の基本的動作を説明する。
ブレーキペダル24が踏み込まれると、図3に示すように、プッシュロッド32が矢印A方向に移動すると共にスプール66も矢印A方向に移動する。つまり、ブレーキペダル24が初期位置にあったときに連通していたブースタ環流路30bと環状溝部66cが遮断状態に移行すると共に、環状溝部66cと高圧導入路30aとの連通が開始される。その結果、アキュムレータ18cから供給される作動液は、高圧導入室14b、環状溝部66c、助勢連通路30cを介して流体室64に流入する。ブーストピストン30が初期位置側に停止している状態において、流体室64内には作動液が満たされているが、流体室64を液密にシールするために配置されたシール部材が弾性変形することで、流体室64の容積が増加して作動液が流入する。ブーストピストン30の移動開始前の作動液の流入は、弾性部材の弾性変形が停止するまで継続する。ブーストピストン30の移動開始前で作動液の流れが存在している間は、流体室64内の圧力は緩やかに変化し、流れが停止した後、流体室64内の圧力が急に上昇する。つまり、弾性部材の弾性変形によって消費される液量(流体室64に受け入れが許容される流量、消費液量)が満たされるまでは、流体室64内の圧力上昇が抑制される。そして、弾性部材の消費液量が満たされ、流体室64内の圧力を上昇し、ブーストピストン30の起動液圧(マスタシリンダ12側からの矢印B方向への付勢力に打ち勝つ圧力)に達すると、当該ブーストピストン30が矢印A方向に移動を開始する。ブーストピストン30が移動を開始すると、ブーストピストン30の端部がプラグ72の端面72aから離間するので、ブーストピストン30の移動に対応して流体室64は拡張され、作動液の流入が再開される。前述したように、高圧導入路30aと環状溝部66cと連通時における作動液の流量(絞り量)は、ブレーキペダル24の操作量に対応する。したがって、ブレーキペダル24の踏み込みが大きいほど、ブーストピストン30起動後の流体室64への作動液の流量は増え、助勢のためのブーストピストン30の移動量が増加する。
ブーストピストン30のプライマリピストン12c側の先端部には、例えばゴム等の弾性部材からなるディスク68が配置され、ブースタロッド28と接触している。したがって、ブーストピストン30が流体室64で発生した助勢力を受けて矢印A方向に移動すると、ブースタロッド28も矢印A方向に移動する。その結果、ブースタロッド28がプライマリピストン12cを移動させる。プライマリピストン12cの移動の結果、プライマリ室12a内の作動液がブレーキ装置20に向けて押し出される。さらに、プライマリ室12a内の液圧上昇によりセカンダリピストン12dが矢印A方向に移動させられて、セカンダリ室12b内の作動液がブレーキ装置20に向けて押し出されて、ブレーキ装置20において制動力が発生する。なお、ブレーキペダル24の踏み込み操作によって矢印A方向に移動するプッシュロッド32及びスプール66は、ディスク68に接触した後、さらにブレーキペダル24が踏み込まれれば、スプール66の小径部66bがブースタロッド28を矢印A方向に押す。つまり、ブースタロッド28は、流体室64で発生した助勢力及びブレーキペダル24の踏み込み踏力の合力によって矢印A方向に移動してマスタシリンダ12に作動力を付与する。
ブレーキペダル24の踏力が解除されると、スプリング32aの付勢力によりスプール66が矢印B方向に押し戻され、環状溝部66cと高圧導入路30aとの連通が解除(スプール弁が閉弁)され、環状溝部66cとブースタ環流路30bとが連通する。つまり、流体室64が、助勢連通路30c、環状溝部66c及びブースタ環流路30bを介してリザーバタンク16に接続される。プライマリピストン12c及びセカンダリピストン12dは、スプリング12eによって矢印B方向に付勢されているので、ブレーキペダル24の踏み込みが解除されると、ブースタロッド28及びブーストピストン30を初期位置に復帰させる。その結果、流体室64の容積が小さくなるので流体室64内の作動液は、リザーバタンク16に環流する。このとき、スプール66もスプリング32aによって矢印B方向に付勢され初期位置に復帰しているので、ブレーキペダル24も初期位置に復帰する。
前述したように、ブーストピストン30の起動前(矢印A方向への移動開始直前)の状態で、ブレーキペダル24が踏み込まれて、スプール66が矢印A方向に移動して、アキュムレータ18cから作動液が流体室64に流入する。そして、流体室64の消費液量が満たされて作動液の流動が停止すると、それまでに流れた作動液の流量に応じた衝撃現象が生じる場合がある。これは、いわゆる「油撃」といわれるもので、例えば液体の急激な速度変化(流動状態から停止状態への急速な変化)の際に発生し、振動や異音の発生の原因にもなる。
そこで、本実施形態の液圧ブースタ14(液圧制動装置)は、油撃を低減させるための構造を有する。具体的には、図2に示すように、ブーストピストン30の矢印A方向への移動開始前の状態で、流体室64を第1室64aと第2室64bとが区画されると共に、第1室64aと第2室64bとが絞り流路64cを介して連通されている。第2室64bは、第1室64aを取り囲むように、すなわち、第1室64aよりもシリンダ62の中心軸の径方向の外側(外周側)に位置されている。また、シリンダ62の一部品であるシリンダ部材62aの筒状の内面62b(内周面)の少なくとも一部は、第2室64bに面している。
本実施形態の構造によれば、ブーストピストン30の起動時の油撃を低減することができる。まず、絞り流路64cにより第1室64aから第2室64bに流れる作動液の流量を絞ることで、絞り流路64cの上流側の第1室64a内の圧力の上昇は、絞り流路64cの下流側の第2室64b内の圧力の上昇よりも速くなる。これにより、第1室64a内の圧力がより早期に起動液圧に到達でき、ブーストピストン30がより早期に移動を開始できる。また、絞り流路64cを介して第1室64aと第2室64bを区画することで、流体室64での作動液の流量を決めている弾性部材(例えばシール部材)を第1室64a側(シール部材74)と第2室64b側(シール部材70,74)とに分けているということができる。これにより、第1室64a側の消費液量(シール部材74が潰れる容積)をより小さく設定することができ、第1室64aに臨むシール部材74の弾性変形がより早期に停止され、第1室64a内の圧力がより早期に高まり、ブーストピストン30がより早期に移動を開始しやすくなる。一方、第1室64aと第2室64bとが絞り流路64cを介して区画されたことにより、第2室64b内の圧力の上昇は、第1室64aの圧力の上昇よりも遅くなる。このため、第2室64bに臨むシール部材70,74の弾性変形が停止するタイミングを、第1室64aに臨むシール部材74の弾性変形が停止するタイミングよりも遅らせることができる。なお、第2室64bに臨むシール部材70はシリンダ62とプラグ72との間に配置され、シール部材74はブーストピストン30とシリンダ62との間に配置される。また、第1室64aに臨むシール部材74は、ピストン細径部30dとプラグ72との間に配置される。つまり、第2室64bに臨むシール部材70,74の弾性変形が停止するまでの間は、流体室64内では作動液が流れる。よって、本実施形態によれば、第1室64a内の圧力が上昇してブーストピストン30が起動液圧に到達し、ブーストピストン30が移動を開始した時点で、流体室64内で作動液が流れている状態を実現することができる。これにより、流体室64(第1室64a)で生じる油撃を低減することができる。また、油撃が生じる可能性がある第1室64aに臨むシール部材74の消費液量(シール部材74が潰れる容積)がより小さくなることにより、油撃エネルギがより小さくなる。なお、本実施形態によれば、第2室64bに臨むシール部材70,74の弾性変形が停止する前にブーストピストン30は移動を開始するため、第2室64bでは油撃は生じ難い。弾性部材としてのシール部材74,70,74の形状や特性、絞り流路64cの絞り量、第1室64a、第2室64bの容積を適宜に設定することにより、このように動作するブーストピストン30を得ることができる。
本実施形態の場合、第2室64bの液密を確保しつつ消費液量を確保するシール部材70は、シリンダ62の端面開口部を封止する当該シリンダ62の一部である環状のプラグ72の外面72b(外周面)に装着可能である。プラグ72の外面72bには雄ネジが形成され、シリンダ62の一部であるシリンダ部材62aの筒状の内面62b(内周面)には雌ネジが形成されている。雄ネジと雌ネジとの結合により、プラグ72はシリンダ部材62aに一体化される。すなわち、プラグ72の少なくとも一部は、シリンダ部材62a(シリンダ62)の筒内に収容される。シール部材70は、図4にも示されるように、シリンダ部材62aの内面62bとプラグ72の外面72bとの間で弾性変形することで、当該内面62bと外面72bとの間の隙間gをシールし、第2室64b(流体室64)の液密を確保すると共に、さらに第2室64bに流入する作動液により弾性変形することで、第2室64bの容積を一時的に拡張させて消費液量を増加するように構成されている。なお、プラグ72は、かしめや圧入等によってシリンダ部材62aに一体化されてもよい。
図4には、シール部材70の断面形状と弾性変形態様が示されている。シール部材70は、一例として、プラグ72の外周面に形成されたシール溝に収納可能な環形状のシール部材であり、作動液と接触する側面側に開口して周方向に沿って延在する溝部70aが形成されているものが適用できる。シール部材70は、耐油性、耐摩耗性に優れ、所定の弾性力を有するエラストマとすることが可能である。シール部材70は、図4に示すように、断面が略C字形状であり、スプール66が閉弁状態の場合(ブレーキペダル24が踏み込まれていない場合)は、破線で示すように、シリンダ62とプラグ72との間で押しつぶされることにより液密を確保する。一方、スプール66が開弁状態に移行して絞り流路64cを介して第2室64bに高圧の作動液が流入した場合には、第2室64bの容積を拡張させる方向(例えば矢印C方向)に弾性変形させられる。この弾性変形の過程においてもシール部材70は液密状態を維持しつつ、作動液の第2室64b内での流動を生じさせる。作動液の流れは、シール部材70の弾性変形が停止するまで継続する。なお、ブレーキペダル24の踏み込みが解消されて、第2室64b内の液圧が低下するとシール部材70は、図4において破線で示す初期形状に復帰して、第2室64bの容積を初期状態に戻す。つまり、次回第2室64bに作動液が流入する際に消費液量を増加させられるように復帰する。
図5には、第1室64a側でプラグ72とピストン細径部30dとの間に適用可能なシール部材74が示されている。シール部材74は、断面形状が例えば円形または楕円形である。シール部材74は、シール部材70と同様に、耐油性、耐摩耗性に優れ、所定の弾性力を有するエラストマとすることが可能で、例えば、ニトリルゴムやシリコンゴム等で形成することができる。シール部材74は、シール部材70に比べて、弾性変形量が少なくなるような形状としている。また、材質の変更により弾性変形量が少なくなるようにしてもよい。なお、図2において、第2室64b側でブーストピストン30とシリンダ62との間には、シール部材74を配置する例を示しているが、溝部70aが第2室64b側に向くようにシール部材70を配置してもよい。なお、液圧ブースタ14の流体室64以外の部分やマスタシリンダ12側で利用するシール部材76は、消費液量が相対的に少ないシール部材74を用いることができる。この場合、消費液量による応答性の低下を抑制することができる。
次に絞り流路64cについて説明する。図3に示すように、絞り流路64cは、一例としてブーストピストン30の端部30eと当該端部30eに対向するシリンダの内壁面(本実施形態では、シリンダ62の一部であるプラグ72の端面72a)との間に形成されている。具体的には、絞り流路64cは、ブーストピストン30の端部30eに設けられて第1室64aと第2室64bとを区画する環状の壁部30f(隔壁)に、溝部(スリット、切欠、開口部)として形成されている。この例では、溝部の数、断面積、深さ、長さ等を調整することにより、絞り流路64cの絞り量を調整することができる。
そして、第1室64aに導入された作動液の液圧がブーストピストン30の起動液圧に到達すると、図6に示すようにブーストピストン30は矢印A方向に移動を開始する。その結果、ブーストピストン30の端部30eとプラグ72(シリンダ62)の端面72aとが離間して、絞り流路64cの絞りが拡張されて絞り効果が消失する。そのため、作動液の流入が容易になる。そして、前述したように、ブーストピストン30がブースタロッド28を矢印A方向に移動させ、さらに、プライマリピストン12cを矢印A方向に移動させて、マスタシリンダ12においてブレーキ装置20に制動力を発生させるために液圧を発生させる。なお、アキュムレータ18cから供給される作動液の流量は、ブレーキペダル24の踏み込み量に応じて移動するスプール66によって決定される。そのため、流体室64(第1室64a、第2室64b)に流入する作動液の液量もブレーキペダル24の踏み込み量(ドライバの制動要求量)に応じて決定される。その結果、ブーストピストン30は、ブレーキペダル24の踏み込み量に応じた助勢力を発生して、マスタシリンダ12における液圧発生を助勢する。
このように構成される液圧ブースタ14の流体室64における作動液の挙動及び液圧推移の具体的な一例を図7に示すと共に、アキュムレータ18c側から作動液が流入した場合の助勢力の発生態様について説明する。なお、比較例として流体室が第1室と第2室に区画されていない場合の液圧推移を図8に示す。図7の上段において、実線が第1室64aの液圧の推移、破線が第2室64bの液圧の推移であり、下段が流体室64に流入する作動液の流量の推移を示している。また、図8において、上段が流体室(区画なし)の液圧の推移であり、下段が流体室(区画なし)に流入する作動液の流量の推移を示している。
ブレーキペダル24が踏み込まれ、プッシュロッド32及びスプール66が矢印A方向に移動すると、高圧導入路30aと環状溝部66cとが連通して、作動液が30cに流入する。図7及び図8に示されるように、ブーストピストン30の起動前の状態で、作動液の流入から第1室64aの液圧上昇(図7の実線M)は、第1室64aと第2室64bとが非区画の場合の液圧上昇(図8の実線M0)より早い。このとき、第2室64bにも作動液が流入するが、絞り流路64cを通過するため、その絞り効果により、図7上段の破線Nで示すように、第1室64aにおける液圧上昇より第2室64bにおける液圧上昇が遅れる。つまり、第2室64b側で作動液の流れが生じている状態で、第1室64a側の液圧を第2室64b側より早く上昇させて、ブーストピストン30の起動液圧Pに到達させることができる。また、第2室64bでは、作動液の流入により弾性変形可能なシール部材70,74により第2室64bの容積拡張が生じて、第1室64aにおける液圧上昇中においても第2室64bへの作動液の流入が継続して生じる。ブーストピストン30が実際に矢印A方向に移動を開始するのは、起動液圧Pであるが、急速に上昇した液圧は液圧PSまでオーバーシュートする。このオーバーシュートは、図7の下段に示すように、ブーストピストン30の起動までに第1室64aに流入した作動液の流量(供給液量)に対応して生じる。その後、ブーストピストン30の起動により絞り流路64cの絞りが消失し、第1室64aの液圧が低下すると共に、第2室64bの液圧が上昇して、起動後に安定移動する際に必要な動作液圧P0(マスタシリンダ12のスプリング12eの付勢力等で定める)に落ち着く。なお、図7は、第1室64a及び第2室64bにおける液圧の変動の違いを明確にするために誇張表現している。
前述したように、ブーストピストン30の起動時の油撃は、作動液の急激な速度変化(例えば流動停止)によって生じる。比較例である図8に示すように、流体室が区画されていない単一室の場合、流体室の液圧が上昇し起動液圧Pに到達する。なお、この場合、非区画の流体室に液圧が作用する面積が第1室64aより大きい。その結果、ブーストピストン30の起動液圧Pは、図7に示すように、区画された第1室64aの起動液圧Pより低く、ブーストピストン30が起動後に安定移動する際に必要な動作液圧P0とほぼ同じか僅かに大きい程度となる。そして、非区画の流体室を有する液圧ブースタの場合も、起動液圧Pが液圧PSまでオーバーシュートする。この場合、ブーストピストン30の起動の直前に作動液の流れは実質的に停止するので、このときに油撃が生じる。また、図8の下段に示すように、ブーストピストン30の起動前に流入する作動液の流量(供給液量)は、区画された第1室64aの場合に比べて多い。これは、シール部材に起因する消費液量が、第1室64aに比べて非区画の場合の方が多いからである。そして、ブーストピストン30の起動までに流入する作動液の液量が多い分、油撃が大きくなると共に、オーバーシュートが大きくなる。また、ブーストピストン30が起動後に動作液圧P0に落ち着くまでの時間が長くなると共に液圧変動(振動)も大きくなる。そのため、油撃に伴う振動や異音も大きくなる。
一方、本実施形態のように、流体室64を絞り流路64cを介して第1室64aと第2室64bに区画した構成とし、さらに第2室64b側に消費液量が相対的に大きなシール部材70を配置することにより、図7の下段に示すように、ブーストピストン30の起動までの流量を低減することができる。また、作動液の流れが生じている状態でブーストピストン30の起動液圧に到達させることができる。そのため、ブーストピストン30の起動時の作動液の急激な速度変化の発生を緩和して油撃の発生を低減できる。また、ブーストピストン30の起動時までの作動液の流量に起因するオーバーシュートも低減されて、ブーストピストン30の起動時の振動や異音の発生を低減することができる。
なお、本実施形態における絞り流路64cの絞り開口面積は、第2室64bにおけるシール部材70,74の弾性変形による消費液量が満たされる前に、第1室64a内の液圧がブーストピストン30の起動液圧に上昇できるように実験等により決定することができる。
なお、上述の実施形態では、第2室64b側に、シール部材74に対して消費液量が相対的に大きなシール部材70を配置する例を示したが、他の実施例では、第2室64b側に配置するシール部材を両方ともシール部材74としてもよい。この場合でも、第1室64a側に配置するシール部材より多くのシール部材を配置することになり、相対的な消費液量は、第1室64aより第2室64bの方が多くなり、シール部材70を用いる場合と同様の効果を得ることができる。この場合、シール部材の共通化ができるので、コスト低減に寄与できると共に、設計自由の向上にも寄与できる。なお、絞り流路64cの絞り状態は、第2室64b側の消費液量が持たされる前に、第1室64a側の液圧をブーストピストン30の起動液圧まで昇圧する差圧となるように設定すればよい。そのため、使用するシール部材の選択自由度を確保しつつ、油撃低減ができる。
このように、上述した実施形態では、流体室64を絞り流路64cを介して第1室64aと第2室64bとに区画することで、油撃を低減でき、ひいては油撃に伴う振動や異音の発生を低減できる。また、油撃低減のための付加的構造を別途設けたり、液圧ブースタ14の構造を大きく変更したりする必要がなく、製造コストや設計コスト等の増加を抑制しつつ、液圧ブースタ14を含む制動システム10の小型化や性能向上を実現できる。
上述したように、本実施形態の液圧制動装置は、一例として、筒状のシリンダ62と、シリンダ62に往復移動可能に収容され、シリンダ62内に形成された流体室64に面し、液圧源18(供給源)から流体室64内に流入する作動液(ブレーキフルード、流体)によって往復移動方向の一方側の位置から他方側へ動くことにより、制動力を発生させるための液圧を発生するマスタシリンダ12のプライマリピストン12c(マスタピストン)を助勢するブーストピストン30(助勢ピストン)と、流体室64をシールする弾性変形可能なシール部材74と、を備える。そして、ブーストピストン30が一方側の位置にある状態で、流体室64は、液圧源18と連通する第1室64aと、当該第1室64aと絞り流路64cを介して連通する第2室64bとに区画され、シール部材74は第2室64bをシールする。この構成によれば、一例として、絞り流路64cの絞り効果により第1室64aの液圧を第2室64bの液圧より早く上昇できる。また、第2室64bに配置されたシール部材74の弾性変形による消費液量が満たされる前に、第1室64a側の液圧をブーストピストン30の起動液圧まで早期に上昇できる。その結果、ブーストピストン30の起動時の油撃を低減できる。
また、本実施形態の液圧制動装置では、一例として、ブーストピストン30が一方側の位置にあり、シール部材70の弾性変形による第1室64aから絞り流路64cを介した第2室64bへの流体の流れが生じている状態で、ブーストピストン30が一方側の位置から他方側への移動を開始するよう構成されている。この構成によれば、一例として、ブーストピストン30が起動する前に、油撃の原因となる作動液の急激な流速変化(一例として、作動液の流れの停止)が抑制できる。その結果、ブーストピストン30の起動時の油撃の低減ができる。
また、本実施形態の液圧制動装置では、一例として、絞り流路64cは、ブーストピストン30が一方側の位置にある状態で、ブーストピストン30の端部30eと当該端部30eに対向するプラグ72(シリンダ62)の端面72aとの間に形成される。この構成によれば、一例として、絞り流路64cの形成が容易にできる。
また、本実施形態の液圧制動装置では、一例として、シール部材70は、環形状であり、作動液と接触する側面側に開口して周方向に延在する溝部70aが形成されている。この構成によれば、一例として、シール部材70の弾性変形量を増加させて、第2室64b側の消費液量の増加ができる。つまり、ブーストピストン30が起動する前に、第2室64b側で消費液量が満たされて作動液の流速が急激に変化(例えば停止)することが抑制できる。その結果、作動液の流速の急激な変化に起因する油撃が低減できる。
また、本実施形態の液圧制動装置では、一例として、シリンダ部材62aの筒状の内面62bの少なくとも一部は第2室64bに面し、シール部材70は、シリンダ部材62aとプラグ72との間の隙間gをシールする。よって、本実施形態によれば、一例として、隙間gをシールすることにより第2室64b(流体室64)の液密を確保するシール部材70を、油撃を低減するのに利用することができる。
なお、上述した実施形態では、絞り流路64cをブーストピストン30の端部30eと当該端部30eに対向するシリンダ62の内壁面(プラグ72の端面72a)とで形成する例を示した。別の実施例では、第1室64aと第2室64bとを区画する隔壁中に連通路(例えば貫通孔)を設けることによって絞り流路64cを形成してもよい。この場合、絞り開口面積の設定、つまり絞り効果の設定がより容易になる。一方、絞り流路64cをブーストピストン30の端部30eと当該端部30eに対向するシリンダの内壁面(プラグ72の端面72a)とで形成する場合は、絞り流路64cの形成がより容易になる。また、ブーストピストン30がプラグ72と接触した状態で設けられる第1室や、第2室、絞り流路等の少なくとも一部は、シリンダ62(プラグ72)に設けられてもよい。
また、上述した実施形態では、第2室64bに対してシール部材70を2つ設ける例を示したが、シール機能が維持できて、ブーストピストン30の起動時に第2室64b側で作動液の流れが維持できる消費液量が確保できれば、配置数を変更してもよい。また、図1等に示すように、プラグ72の外周面にシール部材70のみを配置する例を示したが、別の実施例では、シール部材70の背面(シリンダ62の開放端側)にシール機能のみを有するシール部材76を配置してもよい。この場合、シール部材70の弾性変形量を増やすことが可能になり、消費液量の調整が可能になる。その結果、第1室64aと第2室64bの区画の仕方や絞り流路64cの大きさ等の設定の自由度向上に寄与できる。
また、上述した実施形態では、図1に示すように、マスタシリンダ12に液圧ブースタ14を付加的に接続した形態を示した。別の実施形態においては、マスタシリンダと液圧ブースタとを一体化して構成に、上述した流体室64の構成やシール部材70の構成を適用してもよく、その場合も同様の効果を得ることできる。
以上、本発明の実施形態が例示されたが、上記実施形態はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック(構造や、種類、方向、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等)は、適宜に変更して実施することができる。また、複数の実施形態間で、構成を部分的に入れ替えて実施することができる。
10…制動システム、12…マスタシリンダ、12c…プライマリピストン(マスタピストン)、12d…セカンダリピストン(マスタピストン)、14…液圧ブースタ、18…液圧源(供給源)、18c…アキュムレータ、20…ブレーキ装置、22…環流式調圧ユニット、24…ブレーキペダル、26…ホイールシリンダ、28…ブースタロッド、30…ブーストピストン(助勢ピストン)、30a…高圧導入路、30e…端部、32…プッシュロッド、62…シリンダ、62a…シリンダ部材、62b…内面、64…流体室、64a…第1室、64b…第2室、64c…絞り流路、66…スプール、66c…環状溝部(溝部)、70…シール部材、72…プラグ、72a…端面。
Claims (5)
- 筒状のシリンダと、
前記シリンダに往復移動可能に収容され、前記シリンダ内に形成された流体室に面し、供給源から前記流体室内に流入する流体によって往復移動方向の一方側の位置から他方側へ動くことにより、制動力を発生させるための液圧を発生するマスタシリンダのマスタピストンを助勢する助勢ピストンと、
前記流体室をシールする弾性変形可能なシール部材と、
を備え、
前記助勢ピストンが前記一方側の位置にある状態で、
前記流体室は、前記供給源と連通する第1室と、当該第1室と絞り流路を介して連通する第2室とに区画され、
前記シール部材は前記第2室をシールする液圧制動装置。 - 前記助勢ピストンが前記一方側の位置にあり、前記シール部材の弾性変形による前記第1室から前記絞り流路を介した前記第2室への流体の流れが生じている状態で、前記助勢ピストンが前記一方側の位置から前記他方側への移動を開始するよう構成された請求項1に記載の液圧制動装置。
- 前記絞り流路は、前記助勢ピストンが前記一方側の位置にある状態で、前記助勢ピストンの端部と当該端部に対向する前記シリンダの前記一方側の端面との間に形成された請求項1または2に記載の液圧制動装置。
- 前記シール部材は、環形状であり、前記流体と接触する側面側に開口して周方向に延在する溝部が形成されている請求項1から3のいずれか1項に記載の液圧制動装置。
- 前記シリンダは、筒状のシリンダ部材と、少なくとも一部が当該シリンダ部材の筒内に収容されたプラグと、を有し、
前記シリンダ部材の筒状の内面の少なくとも一部は前記第2室に面し、
前記シール部材は、前記シリンダ部材と前記プラグとの間の隙間をシールする、請求項1〜4のいずれか一つに記載の液圧制動装置。
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