JPS5850906B2 - ブレ−キ油圧制御式タンデムマスタ−シリンダ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は２系統配管する油圧ブレーキ装置に用いるのに
好適な新型式のタンデムマスターシリンダに関するもの
である。

自動車等の車両には、油圧ブレーキ系を２系統化して、
一方のブレーキ系が故障により失陥しても、他方のブレ
ーキ系の作用により制動をかけうるようにし、これによ
りブレーキ故障時の安全を確保しようとする油圧ブレー
キ装置が多用されている。

この種安全ブレーキ装置としてはタンデムマスターシリ
ンダの一方の油圧出口から出るマスターシリンダ油圧を
左右前輪のホイールシリンダに供給し、他方の油圧出口
から出るマスターシリンダ油圧を左右後輪のホイールシ
リンダに供給するよう、前後輪でブレーキ系を分割した
ものが知られている。

一方、制動時にノーズダイブ現象で後輪荷重が減少する
時、後輪ホイールシリンダへの油圧を制限して、後輪の
ロック又はスキッドを防止する機能を必要とする。

これがため、従来の２系統油圧ブレーキ装置では、後輪
ホイールシリンダに係る油圧系中に、後輪ブレーキ油圧
を前輪ブレーキ油圧に比し減少又は制限するブレーキ油
圧制御弁を挿入し、上記の問題に対処するのが普通であ
った。

従って、上記ブレーキ油圧制御弁が独立して必要になり
、これが高価であると共に、その設置、配管作業が面倒
であり、いずれにしても従来の２系統油圧ブレーキ装置
は高価になりがちであった。

又、上記ブレーキ油圧制御弁は、ブレーキペダルの踏力
に対し第２図に示す如くに変化するブレーキ油圧を後輪
ホイールシリンダに供給するよう機能し、以下に説明す
る欠陥を持っていた。

即ちマスターシリンダに直接接続された前輪ホイールシ
リンダには、ブレーキペダルの踏力に対し比例したブレ
ーキ油圧ａ −ｂ −ｄが供給されるが、上記ブレーキ
油圧制御弁を介してマスターシリンダに接続された後輪
ホイールシリンダにはａ −ｂ −ｅの特性を持ってブ
レーキ油圧制御弁により変化された油圧が供給される。

換言すれば後輪ブレーキ油圧は、ブレーキペダルの踏力
Ｆ１、以上でｂ−ｅの如く、前輪ブレーキ油圧ｂ−ｄよ
り上昇を制限される。

従って、前後輪ブレーキ油圧の和が表わされる車両の全
体制動力がａ −ｇ −ｈの如くに変化し、ブレーキペ
ダルの踏力に比例せず、踏力Ｆ１、以後ブレーキフィー
リングが悪くなるのを免れ得なかった。

本発明はタンデムマスターシリンダを特殊な構成とし、
これに上記ブレーキ油圧制御弁の機能をも受持たせ、更
に後輪ブレーキ油圧の上昇が減じられる特定のブレーキ
踏力以上で、この後輪ブレーキ油圧減少を補償するよう
前輪ブレーキ油圧の上昇割合を高める機能を果たすよう
にし、もって従来の２系統油圧ブレーキ装置に係わる上
記問題点を一挙に解決できるブレーキ油圧制御式のタン
デムマスターシリンダを提供しようとするものである。

以下、図示の実施例につき本発明を詳述する。

第１図は本発明タンデムマスターシリンダの全体を示し
、図中１は段付シリンダ本体で、その上部に作動軸２を
満たしたオイルカップ３を一体に有し、このオイルカッ
プの上部注油開口を着脱自在の蓋４で閉塞する。

段付シリンダ１内に段付ピストン５を嵌合し、この段付
ピストン５は段付シリンダ１０大径部１ａ内に摺接する
大径部５ａと、シリンダ１の小径部１ｂ内を摺動する小
径部５ｂとを有し、これら摺接部に０！Ｊング６〜８を
設ける。

オイルカップ３内とシリンダ大径部１ａ及びシリンダ小
径部１ｂ内とを夫々、シリンダ１０周壁に設けたポート
９〜１２により連通し、これらポートを経て作動油２を
シリンダ大径部１ａ及びシリンダ小径部１ｂ内に補充で
きるものとする。

シリンダ大径部１ａから遠いシリンダ小径部１ｂの端部
を閉塞すると共に、シリンダ１の外部に開口するシリン
ダ大径部１ａの開口端にパワピストン１３を摺動自在に
嵌合し、両者間の摺接部にＯリング１４．１５を設け、
パワピストン１３はブレーキペダル１６の踏込み時段付
ピストン５に向は押込まれるものとする。

以上により、段付ピストン５とパワピストン１３との間
には第１油室Ａが、又段付ピストン犬径部５ａとシリン
ダ１０段部１ｃとの間には第２油圧室Ｂが、更に段付ピ
ストン小径部５ｂの端面とシリンダ小径部１ｂの閉塞底
壁との間には第３油室Ｃが夫々画成される。

なお、第２油室Ｂはシリンダ１に設けたポート１７によ
り管路１８を経て左右後輪のホイールシリンダ１９に接
続し、第３油室Ｃはシリンダ１に設けたポート２０によ
り管路２１を経て左右前輪のホイールシリンダ２２に接
続する。

２３．２４は夫々パワピストン１３及び段付ピストン５
のリターンスプリングで、リターンスプリング２３は第
１油室Ａ内に配してビス１ヘン５゜１３間に介挿し、リ
ターンスプリング２４は第３油室Ｃ内に配してシリンダ
小径部１ｂの閉塞底壁と段付ピストン小径部５ｂとの間
に介挿する。

段付ピストン５にはその小径部５ｂの端面に開口させて
段付の盲孔２５を設け、この盲孔に段付プランジャ２６
を摺動自在に嵌合する。

段付プランジャ２６は第３油室Ｃに開口する盲孔２５の
大径部２５ａと摺接する大径部２６ａを有し、この摺接
部にＯリング２７を設ける。

段付プランジャ２６の小径部２６ｂは段付盲孔２５の小
径部２５ｂより小径とし、両者間に油路として作用する
空間２８を設定すると共に、この空間を段付盲孔２５の
底部と隔絶するシール２９をプランジャ小径部２６ｂに
嵌着する。

プランジャ２６は、盲孔２５の底部に着座させたばね３
０で図中左方に附勢され、プランジャ２６の左動限位置
を、盲孔太径部２５ａの開口端に設けたストッパ３１で
限定する。

プランジャ２６かばね３０に抗して右動する時、プラン
ジャ肩部２６ｃは盲孔肩部２５ｃに着座し、空間２８を
塞ぐが、この閉塞を確実にするためプランジャ肩部２６
ｃに弁シール３２を設ける。

段付ピストン５には更に、第２油室Ｂと空間２８との間
を連結する油路３３を設けると共に、第１油室Ａから延
在し、盲孔段部２５ｃに開口する油路３４を設ける。

かくて、プランジャ２６は第１図ｔこ示す左動時油路３
３．３４間を空間２８を経て通じ、右動時弁シール３２
が盲孔段部２５ｃに着座することにより空間２８を塞い
で、油路３３．３４間の連通を断つ弁作用をなす。

上述の構成とした本発明タンデムマスターシリンダの作
用を次に説明する。

第１図はブレーキペダル１６を踏込んでいない非制動時
の状態を示す。

この状態からブレーキペダル１６を踏込むと、パワピス
トン１３がスプリング２３に抗して、又段付ピストン５
がスプリング２４に抗して夫々左動される。

そして、０リング１４，８が注油ポート１０．１２を通
過し、その後者ブレーキのシュークリアランスがなくな
る時点で、各油室Ａ、Ｂ、Ｃ内に夫々以下に示す油圧Ｐ
Ａ、Ｐｒ、Ｐｆが発生する。

即ち、ブレーキペダル１６の踏力をＦ１段付ピストン５
の大径部５ａ及び小径部５ｂの受圧面積を夫々Ａ１．Ａ
２とすると、 ＰＡ＝Ｆ／Ａ１・・・・・・ （１） となる。

５．この時、プランジャ２６が第１図示の位置にあり、
空間２８を開いて油路３３，３４間を通じているため、
油室Ａ内の上記（１）式で表わされる油圧ＰＡは油路３
４、空間２８及び油路３３を経て油室Ｂに至り、この油
室内の油圧（後輪ブレーキ油圧）Ｒは Ｐｒ＝ＰＡ＝’／Ａ−・・−（２） となる。

ここで、段付ピストン５が第１図の左方に押される力Ｆ
′を考察するに、この力は油室Ａ内の油圧による同図左
向きの力と油室Ｂ内の油圧による同図右向きの力との差
で表わされ、 Ｆ’−ＰＡ−ＡＩ Ｐｒ（Ａｔ Ａ２ ）となるが
、（２）式よりＰｒ＝ＰＡだから上式は１＝Ｐ −Ａ
・・・・・・ （３）２ となる。

次に、油室Ｃ内の油圧（前輪ブレーキ油圧）Ｐｆを求め
ると、 Ｐ＝シＡ２ で表わされ、この式は（３）式の代入により、Ｆ−ＰＡ となる。

以上の理論説明から明らかなように、前後輪ブレーキ油
圧Ｐｆ、Ｐｒは、当初プランジャ２６が空間２８を開い
ている限り、油室Ａ内の油圧と同じ値となり、 Ｆ Ｐｆ＝Ｐｒ−ＰＡ ／Ａ ・・・・・・ （４）と
なる。

ブレーキペダル１６の踏力Ｆを増してゆくと、次の如く
にしてプランジャ２６は空間２８を塞ぐ。

即ちプランジャ２６が空間２８を開いている間、プラン
ジャ２６にかかる力の釣合式は、ばね３０のばね力をＦ
８、プランジャ２６の小径部２６ｂ及び大径部２６ａの
受圧面積を夫々Ａ３．Ａ４とすると、次式で表わされる
。

Ｐ ｆ−Ａ４＝Ｐ ｒ （Ａ４ Ａ３） ＋ Ｆ ｓ
”” （５）（４）式よりＰｆ＝Ｐｒだから、上
式は Ｐｆ−Ａ４＝Ｐｆ（Ａ４−Ａ３）十Ｆ８ Ｆ ・・ Ｐｆ−Ｓ／穴 又は Ｆ Ｐｒ Ｓ／Ａ３ となる。

これらＰｆ、Ｐｒがプランジャ２６が空間２８を開いて
いる限界値で、Ｐｆ、Ｐｒがこれら限界値となるブレー
キペダル１６の踏力Ｆ。

以上でプランジャ２６は空間２８を閉じ、従って油路３
３，３４間の連通、即ち油室Ａ、Ｂ間の連通を断つ。

この時より、油室Ｂ内の油圧（後輪ブレーキ油圧）Ｐｒ
はプランジャ２６に対する受圧面積を失い、（５）式の
Ｐｒ（Ａ４−Ａ３）項が零となる。

従って、一旦閉位置に動いたプランジャ２６はＰｆ−Ａ
４くＦ３ とならない限り、閉位置を保つことになるが、今ブレー
キペダル１６の踏力Ｆを上記Ｆ。

より増している状態であるため、Ｐｆがブレーキペダル
１６の踏力増加につれて増大しても、Ｆ８は、プランジ
ャ２６が閉位置から単に第１図の右方に動いてばね３０
を圧縮することがないため、一定である。

従って、Ｐｆ −Ａ４〉Ｆ８の状態が継続し、Ｐｆ −
Ａ４くＦ８になることはなく、プランジャ２６は空間２
８を閉じたままに保つ。

ブレーキペダル１６の踏力ＦをＦ。

以上に増してゆく過程では、プランジャ２６が上述の如
く閉位置を保つため、油圧Ｐｆ及びＰｒが段付ピストン
５を第１図の右方に押す力と、油圧ＰＡが段付ピストン
５を同図の左方に押す力とが釣合い、この時の力の釣合
式は次式で表わされる。

Ｐｆ−Ａ２＋Ｐｒ（Ａ１−Ａ２）−ＰＡ−・Ａ１＝Ｆ
・・−・（６）Ｐｆ 、Ｐｒの値はＡ２．（Ａ１−Ａ
２）、及び前後輪ブレーキ系の圧力剛性（油圧／体積）
により決定される。

即ち、段付ピストン５の移動量△Ｓによって前輪ブレー
キ系へは△５−Ａ２の作動油がポート２０から、又後輪
ブレーキ系へは△５（Ａ１−Ａ２）の作動油がポート１
７から夫々吐出され、前輪及び後輪ブレーキ系の圧力剛
性を夫々Ｑｆ、Ｑｒとすると、上記△Ｓによる油圧Ｐｆ
、Ｐｒの圧力増加分となり、予めＱｆ、Ｑｒを測定して
おき、Ａ１１Ａ２をＱｆ、Ｑｒに応じ適当に選定すれば
△Ｐ 乾Ｐ１＜１ にすることができ、従来のブレーキ油圧制御弁と同様に
後輪のロック又はスキッドを防止することができる。

次に、踏力Ｆ。

以上では、Ｐｆの上昇勾配が踏力Ｆ。

以下の場合より大きくなることを説明する。先ず、踏力
Ｆ。

以下の時のＰｆの上昇勾配は（４）式である。

次に、プランジャ２６が空間２８を塞ぐ瞬時における力
の釣合式は、即ち踏力Ｆ。

時における力の釣合式は、油室Ａの油圧をＰＡｏ、油室
Ｂの油圧をＰｒｏ、油室Ｃの油圧Ｐｆｏとすると、前述
の説明から明らかなように Ｐｆｏ ”Ａ＝Ｐｒｏ ”Ａ−ＰＡＯ”ＡｒＰｆｏ ”
Ａｆｌ＋′ｒｏ（ｋ吠２）＝ Ｆ。

（９） となる。

ここで、ブレーキペダル１６の踏力をΔＦだけ増した時
のＰｆ及びＰｒの増加分を△Ｐｆ、△Ｐｒとすると、（
６）式より （Ｐｆ♂△Ｐｆ）Ａｓ＋（Ｐ、、−ｈａＰ、ＸＡＩ−Ａ
２）＝Ｆｏ＋ΔＦ・・・・・・ （１０） が判る。

そして、（１０） −（９）を求めると、上式は踏力Ｆ
。

以上の時のＰｆの上昇勾配を表わし、この勾配と（８）
式の勾配を比較すれば踏力２８以上以下とでどのように
Ｐｆの上昇勾配が違うか判る。

そのため、（１２） −（８）を求めると、となる。

上式において、′Ｐし’ｌｉ Ｐ（が前述の如△Ｐ く１より小さいことから（１−ｒ／６Ｐｆ）の項が正で
、且つＡ１〉Ａ２であるため（Ａ、−Ａ２）の頂も正声
なり一 である。

よって、踏力Ｆ。以上のＰｆの上昇勾配は踏力Ｆ。

以下Ｐｆの上昇勾配より大きくなる。次に踏力Ｆ。

以上の時のＰｒの上昇勾配よって踏力Ｆ 以上のＰｒの
上昇勾配は踏力Ｏ Ｆ 以下のＰｒの上昇勾配より小さくなる。

又、前輪ブレーキ系又は後輪ブレーキ系の失陥時におけ
る作動は以下の如くなる。

即ち前輪ブレーキ系の失陥時油室Ｃに油圧が生じないた
め、プランジャ２６は常に空間２８を開いている。

これがため、ブレーキペダル１６の踏込みにより生じた
油室Ａ内の油圧ＰＡが油室Ｃの空間をつぶした後、その
まま油路３４、空間２８、油路３３及び油室Ｂを経て後
輪ホイールシリンダー９に供給され、後輪ブレーキ油圧
Ｐｒは（４）式の関係を保って生ずる。

後輪ブレーキ系の失陥時、パワピストン１３がスプリン
グ２３を介して段付ピストン５を押動し、この段付ピス
トンの押力、即ちブレーキペダル１６の踏力に応じ、前
輪ブレーキ油圧Ｐｆはタンデムマスターシリンダが正常
な時と同様に生じ、前輪ホイールシリンダ２２に供給さ
れる。

以上の説明から明らかなように、本発明のマスターシリ
ンダによれば第３図の如く、ブレーキペダル１６の踏力
が特定値Ｆ。

によなるまではポート１７．２０から出る後輪ブレーキ
油圧Ｐｒ及び前輪ブレーキ油圧Ｐｆが等しく上記踏力に
対応した値となるが、踏力がＦ。

を越えると、後輪ブレーキ油圧Ｐｒは従来の油圧制御弁
によると同様に今迄の上昇勾配より小さくなり、後輪の
ロック又はスキッドは防止される。

一方、前輪ブレーキ油圧Ｐｆは踏力Ｆ。

以上で、これまでの上昇勾配より大きくなり、後輪ブレ
ーキ油圧の上昇勾配低下分をほぼ補償し、第３図にＰで
示す車両の制動力をブレーキペダルの踏力にほぼ比例さ
せることができる。

従って、本発明タンデムマスターシリンダを用いた２系
統油圧ブレーキ装置は、その後輪ブレーキ系に従来別個
に設けていた油圧制御弁が不要となり、安価になると共
に、配管作業の簡易化を図れる他、後輪のロック又はス
キッド防止中も良好なるブレーキフィーリングを得るこ
とができる。

しかも本発明においては、段付シリンダ本体１内に段付
ピストン５を嵌合して両者間に設定された第２油室Ｂを
後輪ホイールシリンダ１９に接続し、段付ピストン５内
に、第３油室Ｃの油圧に応動して第１油室Ａ及び第２油
室Ｂ間の連通を遮断するプランジャ２６を内蔵し、この
遮断後の段付ピストン５の押込みストローク中第２油室
Ｂから上昇勾配の小さな油圧を後輪ホイールシリンダ１
９へ供給すると共に第３油室Ｃから上昇勾配の大きな油
圧を前輪ホイールシリンダ２２に供給するようにして上
記の作用効果が得られるようにしたから、本発明タンデ
ムマスターシリンダは油圧制御式であると難も油圧制御
式でない一般的なりンデムマスターシリンダとほとんど
同じ大きさのまま、従って軸方向及び径方向にほとんど
長大化することなく前記作用効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明タンデムマスターシリンダの縦断側面図
、第２図は従来の２系統油圧ブレーキ装置の作用特性図
、第３図は本発明タンデムマスターシリンダを用いた２
系統油圧ブレーキ装置の作用特性図である。 １・・・・・・シリンダ本体、２・・・・・・作動油、
３・・・・・・オイルカップ、４・・・・・・蓋、５・
・・・・・段付ピストン、５ａ・・・・・・段付ピスト
ン大径部、５ｂ・・・・・・段付ピストン小径部、６〜
８，１４，１５，２７・・・・・・Ｏリンク、９〜１２
・・・・・・注油ポート、１３・・・・・・パワピスト
ン、１６・・・・・・ブレーキペダル、１７，２０・・
・・・・ホイールシリンダ接続ポート、１９・・・・・
・後輪ホイールシリンダ、２２・・・・・・前輪ホイー
ルシリンダ、２３．２４・・・・・・リターンスプリン
グ、２５・・・・・・段付盲孔、２６・・・・・・段付
プランジャ、２８・・・・・・空間、２９・・・・・・
シール、３０・・・・・・ばね、３１・・・・・・スト
ッパ、３２・・・・・・弁シール、３３，３４・・・・
・・油路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 段付シリンダ本体内に段付ピストンを嵌合すると共
   に、前記シリンダ本体の大径部にブレーキペダルで押動
   されるパワピストンを嵌合して、前記段付ピストン及び
   パワピストン間に第１油室を、又前記段付シリンダ本体
   及び段付ピストンの段部間に第２油室を、更に段付ピス
   トンの小径部端面が臨む第３油室を夫々画成し、前記段
   付ピストンの小径部端面に開口させて段付の盲孔を穿ち
   、この盲孔に段付プランジャを摺動自在に挿入し、この
   段付プランジャの小径部を前記盲孔の小径部に遊嵌する
   と共に、この遊嵌部の適当箇所にシールを設け、前記段
   付プランジャの段部により適宜閉塞される前記盲孔小径
   部の開口端と前記シールとの間における空所を前記第２
   油室に通ずる油路と、前記第１油室より前記段付盲孔の
   段部に至る油路とを夫々前記段付ピストンに形成し、前
   記盲孔小径部の開口端を開いて前記両油路間の遮断を解
   く位置に前記プランジャを附勢するばねを設け、前記第
   ２油室を後輪ホイールシリンダに、前記第３油室を前輪
   ホイールシリンダに夫々接続して用いることを特徴とす
   るブレーキ油圧制御式タンデムマスターシリンダ。