JP7439718B2 - ブレーキ操作ユニット - Google Patents

Description

本件は、ブレーキ操作ユニットに関する。

従来、自動車用のブレーキ装置には、ブレーキ液を圧送するためのポンプ装置が設けられている。ポンプ装置としては、アウターロータの内歯とインナーロータの外歯との噛み合いによって形成される複数の空隙部の容積が変化することにより液体の吸入及び吐出を行うギヤポンプを備えたギヤポンプ装置が知られている。

例えば、特許文献１に記載されているギヤポンプ装置には、ギヤポンプ側に高圧シールが設けられ、モータ側に低圧シールが設けられている。低圧シールと高圧シールとの間には、ギヤポンプからのブレーキ液の微小な漏れを貯めるため、又は外部から吸い込まれた空気を貯めるための空間が設けられている。

特開２００４－５２９８８号公報

ところで、特許文献１に記載されているギヤポンプ装置は、マスタシリンダのブースト用加圧源として用いられるものではない。具体的には、上記のギヤポンプ装置は、マスタシリンダから離れた位置に設けられたハウジングに収容され、マスタシリンダからホイールシリンダへの液圧の制御をするＡＢＳ（Anti-lock Brake System）やＥＳＣ（Electronic Stability Control（車両安定化制御））用のユニットに組み込まれるポンプ装置である。

自動車の自動運転では、ブレーキ操作が自動で行われるため、この自動ブレーキ操作に伴うブレーキ液の加圧などにポンプ装置を用いた場合、このポンプ装置の作動回数は、上述のＡＢＳやＥＳＣ用のユニットのポンプ装置と比較して飛躍的に増える。このため、上記の空間（低圧シールと高圧シールとの間に設けられた、ギヤポンプからのブレーキ液の微小な漏れを貯めるため、又は外部から吸い込まれた空気を貯めるための空間）に蓄えられるブレーキ液又は空気の量が増加する可能性が非常に高くなる。上記の空間は密閉されているので、低圧シールから漏れ出たブレーキ液や外部から吸い込まれた空気の量が多くなると、空間内が徐々に高圧になっていく。その結果、ブレーキ液の漏れや、ブレーキの効きの低下を招くという懸念が生じやすい。

本件の一態様は、簡素な構成にてブレーキ性能の向上を図ることができるブレーキ操作ユニット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、本件の一態様に係るブレーキ操作ユニットは、ブレーキ操作に応じたブレーキ液圧を発生可能なマスタシリンダと、液体を吸入及び吐出するギヤポンプと、回転軸を介して前記ギヤポンプを回転駆動するモータと、前記回転軸を保持する保持体と、前記ギヤポンプから漏れた液体を貯留するように前記保持体の内部に設けられた貯留室と、前記貯留室から外部に通じるように前記保持体に設けられた通路とを有し、前記マスタシリンダとは独立してブレーキ液圧を発生可能であり且つ前記マスタシリンダをブースト可能なギヤポンプ装置と、前記マスタシリンダ及び前記ギヤポンプ装置を収容する共通のハウジングと、液体を大気圧状態で貯留されたリザーバと前記ギヤポンプの吸入口とを接続する吸入路と、前記ハウジングに設けられ、前記リザーバと前記通路とを接続する接続路と、を備え、前記吸入路及び前記接続路は、独立して設けられ、前記マスタシリンダを介さずに前記リザーバと接続されていることを特徴とするブレーキ操作ユニットである。

上記の構成によれば、作動回数が多くなりがちな、上述のようにマスタシリンダと独立してブレーキ液圧を発生可能であり且つマスタシリンダをブースト可能なギヤポンプ装置において、その貯留室に蓄えられた液体を、十分な貯留容積を有するリザーバに戻すことができる。又、ギヤポンプ装置とリザーバとの間を接続する吸入路及び接続路を共通のハウジング内で短く形成することができる。このため、例えばブレーキ操作ユニットと離間した異なるハウジングにポンプ装置が収容される態様とは異なり、長い吸入路及び接続路などの配管を車両内部に配策及び固定するための部品を不要にすることができる。更に、吸入路と接続路とを独立して設けている。これにより、例えば、共通のハウジングにありがちなリザーバへの経路の共通化（例えば吸入路用の孔と接続路用の孔との部分共通化）を図った態様とは異なり、ギヤポンプ装置の吸入時に生じる負圧が貯留室（ひいては、当該貯留室をシールする部材）に伝播することを防止できる。したがって、シール部材の耐久性向上、又、信頼性の向上を図ることができる。

本件の一態様によれば、ブレーキ操作ユニットにおいて簡素な構成にてブレーキ性能の向上を図ることができる。

本件の一実施形態に係るブレーキ操作ユニットの外観構成を示す斜視図である。 上記ブレーキ操作ユニットの内部構成を示す部分断面図である。 上記ブレーキ操作ユニットにおけるギヤポンプ装置の側面図である。 上記ブレーキ操作ユニットを含む自動車用のブレーキシステムの構成を示す図である。

以下、本件の一実施形態について、図１～図４に基づいて説明すれば、以下の通りである。

図１は、本実施形態に係るブレーキ操作ユニット１００の外観構成を示す斜視図である。図２は、ブレーキ操作ユニット１００の内部構成を示す部分断面図である。図３は、ブレーキ操作ユニット１００におけるギヤポンプ装置２の側面図である。

図１及び図２に示すように、ブレーキ操作ユニット１００は、ハウジング１と、ギヤポンプ装置２と、マスタシリンダ３と、吸入管４と、接続管５と、補給管６と、モータ７とを備えている。

ハウジング１は、ギヤポンプ装置２、マスタシリンダ３、吸入管４（吸入路）、接続管５（接続路）及び補給管６を収容する。ハウジング１は、アルミニウム合金などによって形成されている。特に、ハウジング１は、マスタシリンダ３及びギヤポンプ装置２を収容するために共通に設けられている。

マスタシリンダ３は、円筒状に形成されており、ハウジング１を貫くようにハウジング１と一体に形成されている。図１に示すように、マスタシリンダ３は、その長手方向が、ブレーキ操作ユニット１００が搭載される自動車などの車両の前進方向及び後進方向に向くように配置されている。マスタシリンダ３については後に詳しく説明する。

ハウジング１における、ギヤポンプ装置２が配置された下部の一側面には、モータ７が固定されている。モータ７は、後述する回転軸２４を介してギヤポンプ２７を回転駆動する駆動源である。モータ７としては、例えば、３相ブラシレスモータが用いられる。

又、ハウジング１の上端にはリザーバ８が固定されている。リザーバ８は、ブレーキ操作ユニット１００が圧送する液体を大気圧状態で貯留するタンクである。

ギヤポンプ装置２は、マスタシリンダ３と独立して所謂ブレーキ液圧を発生させることが可能な液圧源である。又、ギヤポンプ装置２は、マスタピストン（後述するセカンダリピストン３２）にサーボ圧を付与して、マスタシリンダ３の発するブレーキ圧を増加可能（サーボ圧を減少させれば減圧も可能）な、即ち、マスタシリンダ３をブースト可能なポンプ装置である。ギヤポンプ装置２は、円筒状に形成されており、その中心軸がマスタシリンダ３の中心軸と直交するように配置されている。

ギヤポンプ装置２は、シリンダトップ２２（保持体）と、シリンダエンド２３（保持体）と、回転軸２４と、ベアリングトップ２５と、ベアリングエンド２６と、ギヤポンプ２７と、位置決めピン２８と、組付決めピン２９とを有している。

シリンダトップ２２及びシリンダエンド２３は、ハウジング１に形成されたポンプ収容孔２１の内周面に嵌め込まれている。又、シリンダトップ２２及びシリンダエンド２３は、組付決めピン２９によって組み付け位置が規定されている。

シリンダトップ２２及びシリンダエンド２３は、モータ７の駆動軸に直結された回転軸２４を、それぞれの中央部に設けられた穴で保持する。ベアリングトップ２５は、シリンダトップ２２に設けられた上記の穴に組み込まれており、回転軸２４を回転可能に支持する。ベアリングエンド２６は、シリンダエンド２３に設けられた上記の穴に組み込まれており、回転軸２４を回転可能に支持する。

ギヤポンプ２７は、ポンプ部２７ａと、サイドシール２７ｂとを有している。ギヤポンプ２７は、シリンダトップ２２及びシリンダエンド２３の間に配置されている。ポンプ部２７ａは、回転軸２４にトルクピン２００を介して固定されたインナーロータと、そのインナーロータに偏心して嵌められるアウターロータとを含んでいる。アウターロータは、ケーシングに回転可能に嵌め込まれている。

又、ポンプ部２７ａは、回転軸２４の軸方向の両側で、円板状のサイドシール２７ｂに挟持されている。サイドシール２７ｂは、液体の吸入時及び吐出時にポンプ部２７ａからの液体の漏れを防ぐために、ポンプ部２７ａに形成される吸入側と吐出側とのそれぞれの圧力室をシールし区分する。

シリンダエンド２３には、インナーロータ及びアウターロータの噛み合う箇所に開口する吸入口２３ａが設けられている。吸入口２３ａは、吸入管４を介してリザーバ８のポート８１と接続されている。これにより、吸入口２３ａには、リザーバ８からの液体が吸入管４を介して供給される。

図３に示すように、吸入口２３ａは、通路面積を大きくして液体の吸入時の圧力損失（抵抗値）を低減し、かつ、インナーロータとアウターロータとの噛み合い箇所に均等に臨むように、３つ設けられている。又、シリンダエンド２３には、図示はしないが、吸入口２３ａの回転軸２４に対する反対側の位置に吐出口が設けられている。

ギヤポンプ２７は、モータ７によるインナーロータの回転につれてアウターロータも回転し、インナーロータとアウターロータとの噛み合い量の変化によって、流体を吸入口２３ａから吸入するとともに吐出口へ吐出する。

シリンダトップ２２には、回転軸２４の周りにおけるベアリングトップ２５の近傍に、シール室２２ａ（貯留室）が形成されている。シール室２２ａには、低圧シール２０１が嵌められている。低圧シール２０１は、液体のモータ７側への漏れを阻止する。又、シリンダトップ２２には、回転軸２４の周りにおけるギヤポンプ２７の近傍に、高圧シール２０２が組み込まれている。高圧シール２０２は、ポンプ部２７ａからの液体の漏れを抑える。

シリンダトップ２２には、回転軸２４の周りにおける低圧シール２０１が配置される空間とシール室２２ａとの間には、僅かな隙間が流路２２ｂとして形成されている。又、シリンダトップ２２には、上下に対向する位置に、２つの通路２２ｃが形成されている。通路２２ｃは、シール室２２ａから外部に通じている。

位置決めピン２８は、その先端がハウジング１のポンプ収容孔２１内に設けられた穴２１ａに嵌まり込むことにより、シリンダトップ２２及びシリンダエンド２３が一定の位置に安定するように位置決めしている。位置決めピン２８が規定する位置は、通路２２ｃが上下方向に向く位置である。

シリンダトップ２２の外周面には、通路２２ｃの開口を通る位置に環状の溝が形成されている。一方、ポンプ収容孔２１の内周面には、シリンダトップ２２の溝と対向する位置に環状の溝が形成されている。シリンダトップ２２の溝とポンプ収容孔２１の溝とによって、環状室２０３が形成されている。

シール室２２ａは、通路２２ｃを介して環状室２０３と連通している。又、環状室２０３は、接続管５を介してリザーバ８のポート８１と接続されている。これにより、環状室２０３とリザーバ８との間で液体の流通が可能になる。

シール室２２ａには、回転軸２４の全周が確実に浸かるように液体が充填されている。回転軸２４が液体に浸かれば、シール室２２ａ内の液体により、回転軸２４とシリンダトップ２２との間のシールが確実に行われる。これにより、ギヤポンプ２７への空気の流入が阻止される。

ブレーキの作動回数が増すことにより、高圧シール２０２から漏れ出た液体は、低圧シール２０１を通過することなく、通路２２ｃ及び接続管５を通ってポート８１からリザーバ８内に戻される。これにより、シール室２２ａの圧力は上昇しないので、低圧シール２０１からの液体の漏れを防止することができる。

又、低圧シール２０１から吸い込まれた空気は、シール室２２ａの上部に移動して、シリンダトップ２２の上部に設けられた通路２２ｃを通って環状室２０３に達すると、接続管５を通ってリザーバ８に戻される。これにより、高圧シール２０２を介して空気が吸い込まれることはない。

リザーバ８は、大気と通じるように微小な穴が設けられている。これにより、液体や空気がギヤポンプ装置２から戻されても、リザーバ８の内部の圧力が上がったままになるという不具合を回避することができる。

続いて、上述したブレーキ操作ユニット１００を含む自動車用のブレーキシステムについて説明する。図４は、当該ブレーキシステムの構成を示す図である。

図４に示すブレーキシステムにおいて、リザーバ８は、大気圧状態で液体を貯留するタンクである。リザーバ８の下部は、仕切り板８２によって、第１リザーバ室８３と、第２リザーバ室８４とに区画されている。リザーバ８内に液体が満たされた状態では、液体の液面は、仕切り板８２の高さよりも上にある。このため、液体は、仕切り板８２を超えて、第１リザーバ室８３と第２リザーバ室８４との間を自由に移動することができる。一方、リザーバ８内の液体の量が減少し、液体の液面が仕切り板８２の高さよりも低くなると、第１リザーバ室８３と第２リザーバ室８４とは、独立して液体を貯留する。

マスタシリンダ３は、プライマリピストン３１と、セカンダリピストン３２とを移動可能に収容している。又、マスタシリンダ３は、第１弾性体３３と、第２弾性体３４とを収容している。マスタシリンダ３は、底部を有するシリンダ部材である。マスタシリンダ３は、第１室３ａと、第２室３ｂと、第３室３ｃとを有している。第１室３ａには、プライマリピストン３１の前端部と、セカンダリピストン３２の後端部とが配置されている。

プライマリピストン３１の後端部は、マスタシリンダ３から露出しており、ブレーキペダル９による踏力が伝達される。プライマリピストン３１は、前端部寄りの位置に設けられたフランジ３１ａによって、自動車の後進方向への移動が規制されている。プライマリピストン３１は、圧縮バネから成る第１弾性体３３によって後進方向に付勢されている。

セカンダリピストン３２は、第１室３ａと第２室３ｂと第３室３ｃに配置されることにより、第１室３ａと第２室３ｂとを区画するとともに、第２室３ｂと第３室３ｃとを区画する。セカンダリピストン３２は、圧縮バネから成る第２弾性体３４によって後進方向に付勢されている。

又、セカンダリピストン３２は、フランジ３２ａによって、第２室３ｂをさらにサーボ圧室３ｂ１と、後方室３ｂ２とに区画している。後方室３ｂ２は、マスタ圧室としての第３室３ｃの後進方向側に隣接している。サーボ圧室３ｂ１はフランジ３２ａに対して自動車の後進方向側に位置し、後方室３ｂ２は前進方向側に位置している。

第１室３ａ及び後方室３ｂ２は、図示しない電磁弁を介してリザーバ８と接続されている。又、後方室３ｂ２には、プライマリピストン３１のストロークに応じたブレーキペダル９の反力を生成するための図示しない既知のストロークシミュレータが接続されている。そして、上述の電磁弁の開閉状態の制御によって第１室３ａと後方室３ｂ２とを連通させ且つこれら両室３ａ，３ｂ２とリザーバ８との連通を遮断する。これにより、プライマリピストン３１とセカンダリピストン３２とが連動しないようにすることができるようになっている。

このようにプライマリピストン３１とセカンダリピストン３２とを非連動とすることで、例えば、車輪に連動するジェネレータにより十分な回生制動力が得られる状況（車速やバッテリ充電状態などの状況）にあるときには、ブレーキペダル９が踏み込まれてプライマリピストン３１が押し込まれても、セカンダリピストン３２が第３室３ｃに押し込まれないようにすることができる。その結果、第３室３ｃの液体が前輪ＦＬ，ＦＲのそれぞれのホイールシリンダ１０１,１０２に圧送されることによる所謂液圧制動力を発生させることなく回生制動力を最大限に活用することが可能となる。又、上述したギヤポンプ装置２からサーボ圧室３ｂ１に圧送される液体の圧力を制御することで、セカンダリピストン３２を駆動してブレーキペダル９の操作と独立した所謂自動制動制御を行うことや、所謂マスタシリンダのブースト（セカンダリピストン３２に対する補助動力の付与）も可能となる。

後輪ＲＲ，ＲＬのそれぞれのホイールシリンダ１０３，１０４の液圧は、調圧ユニット１０によって調整される。調圧ユニット１０は、上述したギヤポンプ装置２及びモータ７を含んでいる。ギヤポンプ装置２は、リザーバ８の第２リザーバ室８４から吸入される液体をホイールシリンダ１０３，１０４に向けて送出する。

調圧ユニット１０において、ギヤポンプ装置２の下流側には、逆止弁１０ａが設けられている。逆止弁１０ａは、リザーバ８の第２リザーバ室８４からギヤポンプ装置２に流れる方向に液体の移動を可能にする一方、その逆方向への液体の移動を阻止する。

ホイールシリンダ１０３，１０４に供給される液圧、及びサーボ圧室３ｂ１に供給される液圧は、第１調圧弁１０ｂ及び第２調圧弁１０ｃにより制御される。第１調圧弁１０ｂによって調圧された液体は、ホイールシリンダ１０３，１０４に供給される。又、第１調圧弁１０ｂを介してサーボ圧室３ｂ１側に供給された液体は、第２調圧弁１０ｃによってさらに圧力が調整されてサーボ圧室３ｂ１に供給される。

調圧ユニット１０において、第２調圧弁１０ｃの両端をバイパスするバイパス流路には、逆止弁１０ｄが設けられている。逆止弁１０ｄは、リザーバ８からサーボ圧室３ｂ１への液体の流れを可能にする一方、サーボ圧室３ｂ１からリザーバ８への液体の流れを阻止する。

このように、ブレーキシステムにおいて、ブレーキ操作ユニット１００のギヤポンプ装置２及びマスタシリンダ３は、ブレーキペダル９の操作に伴って、或いは、所謂自動制動制御に基づき、液体をホイールシリンダ１０１～１０４へ圧送する。なお、図４に示す１５０は、複数の電磁弁等を備えた、例えばＡＢＳやＥＳＣのための下流側液圧制御ユニットである。マスタシリンダ３及び調圧ユニット１０即ちブレーキ操作ユニット１００からのブレーキ液圧は、ハウジング１とは別体の下流側液圧制御ユニット１５０を介して各ホイールシリンダ１０１～１０４に供給される。

以上のように、本実施形態に係るブレーキ操作ユニット１００において、ギヤポンプ装置２がマスタシリンダ３を加圧する加圧源となっているので、ギヤポンプ装置２がマスタシリンダ３を介さずにリザーバ８から直接液体を供給される。又、ブレーキ操作ユニット１００において、ギヤポンプ装置２及びマスタシリンダ３がハウジング１に収容されている。又、ブレーキ操作ユニット１００において、吸入管４及び接続管５は、独立して設けられ、マスタシリンダ３を介さずにリザーバ８のポート８１と接続されている。

上記の構成によれば、ギヤポンプ装置２とリザーバ８との間を接続する吸入管４及び接続管５を短く形成することができる。又、長い吸入管４及び接続管５を車両内部に固定するための部品を不要にすることができる。したがって、ブレーキ操作ユニット１００の部品構成を簡素化することができる。

又、接続管５を吸入管４に接続すれば、接続管５を短くすることができる。しかしながら、ギヤポンプ装置２の吸入時に生じる負圧がシール室２２ａを介して低圧シール２０１及び高圧シール２０２の間の領域に伝播して、低圧シール２０１及び高圧シール２０２によるシール性に影響を及ぼすという懸念がある。

これに対し、ブレーキ操作ユニット１００では、吸入管４及び接続管５は、独立して設けられている。これにより、ギヤポンプ装置２の吸入時に生じる負圧が低圧シール２０１及び高圧シール２０２の間の領域に伝播することを防止できる。したがって、上記のような懸念を回避することができる。

又、吸入管４及び接続管５は、リザーバ８のポート８１に接続されている。

これにより、吸入管４及び接続管５は、それぞれに流れる流体の影響を受けることがなくなる。

又、２つの通路２２ｃの少なくとも１つが上方を向くように、シリンダエンド２３が位置決めピン２８によって位置決めされている。

これにより、シール室２２ａに溜まった空気を上方に向いた通路２２ｃによって抜けやすくすることができる。

又、シリンダトップ２２の外周には、通路２２ｃが開口する位置に空気が通る環状室２０３が設けられている。

狭い通路２２ｃから出てきた空気を接続管５に流すと、通路２２ｃと接続管５との太さ相違により、空気がスムーズに流れにくくなる。これに対し、通路２２ｃから出てきた空気を環状室２０３に一旦逃がすことにより、空気をスムーズに接続管５に導くことができる。したがって、通路２２ｃから接続管５へ空気を滞りなく送出することができる。又、図２に示されるように接続管５の上方にリザーバ８のポート８１があることにより、空気をリザーバ８に送出することができる。

又、ギヤポンプ装置２は、アキュムレータを備えたハイドロブースタの補助加圧源であってもよい。具体的には、ギヤポンプ装置２は、リザーバ８とハイドロブースタとを接続する管路に設けられている。このような構成においては、ギヤポンプ装置２の吐出口がハイドロブースタに接続されるので、上記のように構成されるリザーバ８とギヤポンプ装置２との間の吸入管４及び接続管５との接続構造をそのまま用いることができる。

一般に、ハイドロブースタには、ハイドロブースタに加える液圧を発生させる補助加圧源（ポンプ）が備えられている。ハイドロブースタは、アキュムレータに蓄えられた液圧（アキュムレータ圧）が所定圧力範囲となるように圧力センサによって圧力を検出し、アキュムレータ圧が低いと、補助加圧源を駆動することによって液体の吸入吐出動作を行わせる。これにより、ハイドロブースタは、ブレーキペダル９の操作力の加圧補助を行うことができる。

本件は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。又、実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本件の技術的範囲に含まれる。

１ ハウジング
２ ギヤポンプ装置
３ マスタシリンダ
４ 吸入管（吸入路）
５ 接続管（接続路）
７ モータ
８ リザーバ
２２ シリンダトップ（保持体）
２３ シリンダエンド（保持体）
２２ａ シール室（貯留室）
２２ｃ 通路
２４ 回転軸
２７ ギヤポンプ
８１ ポート
１００ ブレーキ操作ユニット
２０３ 環状室

Claims (4)

1. ブレーキ操作に応じたブレーキ液圧を発生可能なマスタシリンダと、
   液体を吸入及び吐出するギヤポンプと、回転軸を介して前記ギヤポンプを回転駆動するモータと、前記回転軸を保持する保持体と、前記ギヤポンプから漏れた液体を貯留するように前記保持体の内部に設けられた貯留室と、前記貯留室から外部に通じるように前記保持体に設けられた通路とを有し、前記マスタシリンダとは独立してブレーキ液圧を発生可能であり且つ前記マスタシリンダをブースト可能なギヤポンプ装置と、
   前記マスタシリンダ及び前記ギヤポンプ装置を収容する共通のハウジングと、
   液体を大気圧状態で貯留されたリザーバと前記ギヤポンプの吸入口とを接続する吸入路と、
   前記ハウジングに設けられ前記リザーバと前記通路とを接続する接続路と、を備え、
   前記吸入路及び前記接続路は、独立して設けられ、前記マスタシリンダを介さずに前記リザーバと接続されていることを特徴とするブレーキ操作ユニット。
2. 前記吸入路及び前記接続路は、前記リザーバのポートに接続されていることを特徴とする請求項１に記載のブレーキ操作ユニット。
3. 前記通路が上方を向くように、前記保持体が位置決めされていることを特徴とする請求項１又は２に記載のブレーキ操作ユニット。
4. 前記保持体の外周には、前記通路が開口する位置に環状室が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のブレーキ操作ユニット。

Images