JPS6150819B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、車両のブレーキ装置に使用される油
圧ブースタの制御バルブ装置に関するものであ
る。

ブレーキ装置に使用される油圧ブースタ装置
は、周知の様に、マスタシリンダに連結され、動
力ポンプ等の圧力源からの流体圧力によりマスタ
シリンダを作動するものであり、車両の運転者の
操作力が装置内部に配設される制御バルブに作用
し、制御バルブにより圧力室内の流体圧力が制御
されて、入力流体圧力に対応した出力流体圧力を
供給する構成になつている。しかしながら、この
様な油圧ブースタ装置に於ける従来の制御バルブ
は、スプール式に構成されている。その為、バル
ブ等の加工精度が高く要求されコスト的に不利で
あり、また若干の油洩れを防止できず且つ異物に
弱く作動不良を招きやすくなり、その結果精度良
い制御が困難となり作動信頼性が低いという問題
があつた。

本発明は、上記従来の制御バルブ装置の有する
問題を解決するためのもので、性能が安定し作動
信頼性が向上し、しかもコスト的に有利な油圧ブ
ースタの制御バルブ装置を提供することを目的と
するものであり、その要旨は制御バルブをポペツ
ト式に構成することを特徴としている。

以下、本発明に従つたブースタの制御バルブ装
置について、添付図面に基づいて説明する。

図面に示される油圧ブースタ１０は、入口１
１、出口１２、入口１３、及び排出口１４を有し
ており、入口１１は管路９０に配設されリリーフ
バルブを備えたフローコントロールバルブ８０を
介して動力ポンプ８１の吐口に連通し、出口１２
は管路９１を介してパワーステアリング８２に連
通し更に管路９２を介してリザーバ８３に連通
し、入口１３はオリフイス８４を有する管路９３
を介してアキユムレータ８５に連通し、排出口ポ
ート１４は管路９４を介して前記リザーバ８３に
連通している。また、油圧ブースタ１０のハウジ
ング１５内にはシリンダ孔１６が形成され、該シ
リンダ孔１６内にパワーピストン１７が摺動可能
に配設されている。該パワーピストン１７により
シリンダ孔１６内には、ピストン１７の図示右方
側に圧力室１８が、左方側に排出室１９が夫々形
成される。該排出室１９は通路２０を介して前記
排出口１４に連通している。リリーフバルブ２１
は、入口１３に加わる流体圧力が所定値を越えた
場合に、排出口１４にリリーフさせるためのもの
である。前記パワーピストン１７は中空のパイプ
状を成しており、その内径孔２２にはホルダ２３
が組込まれ、その内径肩部２４にはガイド部材２
５が組込まれシート３６と共に固定されている。
出口ロツド２６はガイド部材２７の中心部を密封
的に且つ摺動可能に貫通し、その一端２６ａはハ
ウジング１５の左から外部に突出しており、その
他端２６ｂはホルダ２３と連結され更にパワーピ
ストン１７と一体になつて作動するようになつて
いる。また、前記ガイド部材２５はシート３６と
の間にバルブ室２８を形成しており、該バルブ室
２８内にはポペツトバルブ２９が外周を滑動的か
つ密封的に収納され、更に該ポペツトバルブ２９
はシート３６に一端が係止されたスプリング３０
の他端により図示右方に付勢され該ガイド部材２
５の肩２５ａに係止している。パワーピストン１
７の右方側に形成される内径孔３１には、反力規
制用環状ピストン３２が摺動可能に収納されてい
る。該環状ピストン３２はシリンダ孔３３を有
し、該シリンダ孔３３内に入力ピストン３４の小
径部３４ａが摺動可能に嵌合しており、プツシユ
ロツド３４ｂと一体に作動するように連結されて
運転者により操作可能になつている。また、前記
ポペツトバルブ２９は入力ピストン３４と作用的
に連結するものであり、該入力ピストン３４は前
記シリンダ孔１６内に配設されたガイド部材３５
の中心部を大径部３４ｄが密封的に且つ摺動可能
に貫通している。ガイド部材２５と環状ピストン
３２との間にスプリング３７が張設され、該スプ
リング３７により環状ピストン３２を介して入力
ピストン３４が図示右方に付勢されパワーピスト
ン１７の右端肩部１７ａに係止している。この状
態で入力ピストン３４の左端とポペツトバルブ２
９の右端との間に弁スキマｄが形成されている。
入力ピストン３４の小径部３４ａに形成される軸
穴３８は、入力ピストン３４を貫通する半径方向
の通路３９を介して前記圧力室１８に連通し、該
圧力室１８はパワーピストン１７の図示右方外周
に形成される環状溝４０を介してパワーピストン
１７の中央外周に形成される環状溝４１に連通し
ている。ガイド部材２５と環状ピストン３２との
間に室４２が形成され、該室４２はガイド部材２
５に形成される通路４３及びホルダ２３に形成さ
れる通路４４を介して、前記排出室１９に連通し
ている。ポペツトバルブ２９に形成される軸穴４
５はバルブ室２８を介してシート３６の軸穴４６
を連通し、更にボールチエツクバルブ４７を介し
て出力ロツド２６の図示右方軸穴４８に連通して
いる。ボールバルブ４７はスプリング４９によ
り、前記軸穴４６を閉じる方向に付勢されてい
る。出力ロツド２６は保持部材４９によりその外
周が支持され、且つ保持部材４９の内周には環状
溝５０が形成され、該環状溝５０は通路５１を介
して前記軸穴４８に連通している。また、環状ピ
ストン３２と入力ピストン３４のフランジ３４ｃ
との間に、第２図に示される様にブースタの作動
時に環状の室５２が形成され、該室５２はフラン
ジ部３４ｃに形成されるオリフイス５３を介して
圧力室１８に連通している。この室５２は、動力
ポンプ８１からの吐出流体の脈動圧が油圧ブース
タ１０の入力ピストン３４に伝達され運転者に不
快な振動になるのを防止するための減衰機構とし
て作用するものであり、急作動時に於けるポペツ
トバルブ２９の振動を押える効果も同時に有する
ものである。

尚、排出室１９に配設されるスプリング８７
は、一端がハウジング１５の肩部８８に係合し、
他端はホルダ２３に係合してパワーピストン１７
を前記ガイド部材３５の左端に当接させるように
付勢している。

流量分配弁５４はハウジング１５の上方に配設
されるものであり、該ハウジング１５に形成され
るシリンダ孔５５内にはスプール５６が摺動可能
に収納されている。シリンダ孔５５の両端にはプ
ラグ５７，５８が夫々結合され、シリンダ孔５５
の両端開口部を密封している。スプール５６はそ
の外周表面に左方から三つの環状溝５９，６０，
６１を有しており、該三つの溝と一つおきの関係
で、左からランド６２，６３，６４がスプール５
６の外周表面に形成されている。これらの溝とラ
ンドと協同して絞り弁作動をなすように、シリン
ダ孔５５に三つの環状溝６５，６６，６７が間隔
をおいて配設され、その間にランドを形成してい
る。溝６５は前記出口ポート１２に連通し、右方
の溝６７はチエツクバルブ６８を介して前記環状
溝４１に連通している。スプール５６の左方の環
状溝５９は通孔６９を介してスプールの左方中空
穴７０に連通し、また中央の環状溝６０はスプー
ル５６に設けられる第１オリフイス７１を介して
中空穴７０に連通している。スプール５６の右半
分の中空穴７２は連孔７３により外周の環状溝６
１に連通し、且つスプール５６に設けられる第２
オリフイス７４を介して中空穴７０に連通してい
る。スプール５６とプラグ５８との間に介設され
るスプリング７５は、スプール５６を常時左方に
付勢している。尚、シリンダ孔５５内に開口する
出口７６はチエツクバルブ７７を介して、前記保
持部材４９の環状溝５０に連通している。

上記フローデイバイダ５４の作用について述べ
ると、第１図の状態はポンプ８１が休止中の状態
を示し、この状態からポンプ８１を始動するとポ
ンプ８１から吐出される流体は、入口１１からス
プール５６の環状溝５９及び通孔６９を介してス
プール５６内の中空穴７０に導入される。該中空
穴７０内に導入された流体は第１オリフイス７１
を介して環状溝６０に導入され、更に可変オリフ
イスｃから環状溝６５を介して出口１２に供給さ
れる。これと同時に一方に於て、中空穴７０内の
流体は第２オリフイス７４を介して左の中空穴７
２に導入され、更に室７８、環状溝６７、チエツ
クバルブ６８を介してパワーピストン１７の環状
溝４１に供給される。この状態はたゞし瞬時にし
て終了するものである。即ち、第２オリフイス７
４を通過するときの流体の抵抗によつて左の中空
穴７０にオリフイス７９を介して通じる室５７ａ
内が、右の中空穴７２すなわち室７８内より高圧
となる。その結果、スプール５６はスプリング７
５を圧縮しながら右方に移動する。スプール５６
がこの様に右方向に移動すると、環状溝５９内の
流体は一部分が該環状溝５９と環状溝６５とによ
り作られるオリフイスａを介して出口１２に供給
され、残余の一部がオリフイス７４を介して右の
室７８内に導入され、スプール５６の最右端と溝
６７により作られる可変オリフイスｂを介してチ
エツクバルブ６８からブースタ１０内に供給され
る。この時可変オリフイスｃは閉じられ溝６１と
溝６６の連通も遮断される。この状態では、スプ
ール５６を右方向に付勢する力は左の室５７ａ内
と右の室７８内との圧力差であり、この力に抗し
てスプール５６を左方向に押し戻す力はスプリン
グ７５の力である。ここで、スプリング７５の荷
重は実質的には一定不変とみなし得る。従つて、
左右両室の圧力室がこの一定不変のスプリング７
５の力より大きくなるとスプール５６は右方向に
移動する。この右方向への移動により、前記可変
オリフイスｂをより絞つて室７８内が昇圧するの
で、左右両室内の圧力差は減少する。この減少に
より両室内の圧力差がスプリング７５の力より小
さくなるとスプール５６は左方向に移動して可変
オリフイスｂを大きく開いて右の室７８を降圧
し、同時に可変オリフイスａの絞りを増し左の室
５７ａを昇圧する。換言すると、もし左右両室の
圧力差がスプリング７５の所定の力に比し大小変
化すると、その変化を消すようにスプール５６自
身の調節作動がなされて、結局両室の圧力差はス
プリング７５のほぼ一定な荷重に見合つた値に定
着する。その結果、第２のオリフイス７４を通過
して環状溝６７を介してブースタ１０内に供給さ
れる流量は一定に制御されることになる。

次に、以上説明したブースタ１０について作用
を説明すると、動力ポンプ８１から入口１１に供
給される流体は、上記流量分配弁５４で分割され
てその一部分はほぼ一定量に制御され、環状溝６
７、出口８９、チエツクバルブ１８、パワーピス
トン１７の環状溝４１を介して圧力室１８に供給
されている。圧力室１８内の流体は、入力ピスト
ン３４の軸穴３８、弁スキマｄ、室４２、ガイド
部材２５の通路４３、ホルダ２３の通路４４を介
して、排出室１９に導入され、更に排出口１４を
介してリザーバ８３に流れている。この様にし
て、環状溝４１から導入される流体は第１図の状
態では抵抗なく流れているので、圧力室１８の圧
力は実質的に零であり、パワーピストン１７の前
後には圧力差は生じない。従つて、パワーピスト
ン１７は何ら作動しないものである。この状態か
ら、運転者がプツシユロツド３４ｂを介して入力
ピストン３４を操作すると、該入力ピストン３４
は反力規制用環状ピストン３２と共にスプリング
３７の付勢力に抗して左方向に移動する。この
時、ポペツトバルブ２９の右端と入力ピストン３
４の左端との間に形成される弁スキマｄが絞られ
るので、圧力室１８から軸穴３８を介して室４２
に流れる流体は抵抗を受け、弁スキマｄより上流
側の流体の圧力が上昇し圧力室１８の圧力も上昇
する。その結果、パワーピストン１７はシリンダ
孔１６と嵌合する外径から反力規制用環状ピスト
ン３２の直径を差し引いた環状面積に圧力室１８
の圧力を乗じた力を受け、スプリング８７の付勢
力に抗して左方向に移動し、出力ロツド２６を介
して外部の例えば図示しない車両用ブレーキマス
タシリンダを作動させることが出来る。この時、
圧力室１８の圧力は入力ピストン３４に作用する
が、圧力室１８の圧力が設定圧より低い第１段階
に於ては反力規制用ピストン３２が入力ピストン
３４に係合しており、且つ入力ピストン３４の大
径部３４ｄ直径が反力規制用ピストン３２の直径
と略等しいので、入力ピストン３４は少ない反力
しか受けないものである。

次に、運転者が入力ピストン３４を更に左方向
に動かしてオリフイス通路ｄを更に絞ると、圧力
室１８の圧力は設定圧を越えて上昇する。ここ
で、圧力室１８の圧力が設定圧に上昇すると、反
力規制用ピストン３２は室５２に接する右端面に
圧力室１８の圧力を受けスプリング３７の付勢力
に抗して左方向に移動し、その結果第２図に示す
如く反力規制用ピストン３２はガイド部材２５に
当接する。この状態になると、入力ピストン３４
は反力規制用ピストン３２との係合が解除され、
圧力室１８の圧力を右方向に受けることになり、
運転者の操作力に対抗する反力を伝達することに
なる。

以上の入力ピストン３４に対する反力の伝わり
方を詳細に説明するため、第２図に示す様に入力
ピストン３４の大径部直径をＡ、小径部直径を
Ｂ、弁スキマｄの絞り部直径をＣ、反力規制用ピ
ストン３２の外径をＤ、ロツド３４ｂに作用する
力をFi、圧力室１８の圧力をＰとすると、圧力
室１８の圧力が設定値以下で反力規制ピストン３
２が入力ピストン３４に係合している場合のつり
合いは Fi＝π／４（A²−D²＋C²）Ｐ＋ｆ … ここでｆはスプリング３７の荷重である。

次に圧力室１８の圧力が設定値を越えて反力規
制ピストン３２がガイド部材２５に当接した状態
では Fi＝π／４（A²−B²＋C²）Ｐ … となる。

式は設計値をA²−D²≒C²とすれば圧力Ｐの
上昇が運転者操作力Fiにほとんど影響しない
（いわゆる反力が小さい）ものが得られることを
示している。

式は比較的変更し難いＡ，Ｃ寸法を固定して
もＢ寸法（入力ピストン３４の小径部）を変更す
ればFiとＰとの関係を容易に変更できることを
示している。

ここで、入力ピストン３４のフランジ部３４Ｃ
と反力規制用ピストン３２との間に形成される室
５２により、入力ピストン３４を介して運転者に
伝達される不快な振動等が減少され、つまり室５
２とオリフイス５３は減衰機能を果している。こ
の様に、圧力室１８の圧力は運転者の操作力と釣
合うように弁スキマｄで制御される。即ち、操作
力を増加すればオリフイス通路ｄが更に絞られて
圧力室１８の圧力が増加し、また反対に操作力が
減少すればオリフイス通路ｄが広がつて圧力室１
８の圧力が低下し、結局入力または操作力と圧力
室１８の圧力は比例的に制御され、パワーピスト
ン１７は圧力室１８の圧力と比例して出力ロツド
２６を介して外部に出力を伝達することが出来る
ものである。従つて、圧力室１８の圧力が比較的
低い設定圧までの間は運転者に反力の伝達が少な
いので、比較的小さな操作力で外部に出力が伝達
され、それ以上に圧力室１８の圧力が上昇すると
操作力に対して出力ロツド２６からの出力は比例
的に制御されて増加し、結局操作力の増加に対し
て出力の立上りが早いものである。

また、運転者が入力ピストン３４を急速に操作
するとオリフイス通路ｄが閉じても圧力室１８の
圧力上昇時間遅れにより、短時間であるが圧力室
１８の圧力が上昇せず、従つて入力ピストン３４
に対する反力が無い時がある。この為、入力ピス
トン３４は更に左右に動いてポペツトバルブ２９
がボールバルブ４７を押し開けると、入力ポート
１１の流体が出口７６、チエツクバルブ７７、通
路５０，５１からバルブ室２８、ポペツトバルブ
２９の軸穴４５、入力ピストン３４の軸穴３８を
介して圧力室に供給され、結局圧力室１８の圧力
上昇を早めるように作用する。この間、パワーピ
ストン１７は入力ピストン３４により機械的に前
進する所謂マニユアル作動状態となり、圧力室１
８の容積が増加するものである。圧力室１８の圧
力が回復して上昇すると、入力ピストン３４は圧
力室１８の圧力を反力として受け、パワーピスト
ン１７と相対的に右に戻されオリフイス通路ｄが
開いて制御される状態に復帰する。

尚、前記アキユムレータには、入力ポート１１
から出口７６、チエツクバルブ７７、ポート１
３、管路９３を介して動力ポンプ８１からの吐出
圧が供給され、リリーフバルブ２１により調圧さ
れた所定圧が常に貯蔵されている。いま、動力ポ
ンプ８１が故障して圧力室１８に流体の供給が無
い場合において油圧ブースタ１０を作動すると、
アキユムレータ８５に貯蔵されている流体が圧力
室１８に供給されるようになつており、この場合
の作動は前述の動力ポンプ８１から出口８９を介
して供給されて作動する場合と略同じである。

以上詳述した様に、本発明に従つた油圧ブース
タの制御バルブ装置に於ては、動力ポンプ８０か
らの吐出流体を調整して圧力室１８内の流体圧力
を制御する制御バルブ２９を中空のポペツト式に
構成してある。従つて、ボールバルブ４７が開い
た時に、入力ポート１１からの流体がバルブ２９
を貫通してほぼ一直線に流れ、流体の導入時の抵
抗を減少させることが出来るので、従来のスプー
ル式のものと比較して急作動時の応答性が良く、
しかも作動信頼性が著しく向上すると共に、加工
精度が高く要求される必要がないのでコスト的に
も有利となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従つた油圧ブースタの制御バ
ルブ装置の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図に於ける要部の作動状態を示す断面図である。 １０…油圧ブースタ、１４…排出口、１５…ハ
ウジング、１６…シリンダ孔、１７…パワーピス
トン、１８…圧力室、２６…出力ロツド、２９…
ポペツトバルブ、３４…入力ピストン、３８…入
力ピストンの軸穴、４７…ボールチエツクバル
ブ、８１…動力ポンプ、ｄ…弁スキマ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ハウジング内に形成されるシリンダ孔内に摺
   動可能に配設されるパワーピストン、該パワーピ
   ストンの一端により前記シリンダ孔内に形成され
   る圧力室、一端が前記パワーピストンの他端に連
   結され他端がマスタシリンダに連結される出力ロ
   ツド、前記圧力室内を貫通し先端軸部が前記パワ
   ーピストン内を摺動可能に配設されて運転者によ
   り操作される入力ピストン、前記パワーピストン
   内に係止され該入力ピストン先端穴との間に前記
   圧力室を排出口に連結させる弁スキマを形成する
   両端貫通したポペツト弁体、及び前記出力ロツド
   内に配設され圧力源と該ポペツト弁体の接触を防
   止すると共に作動時は該ポペツト弁体により機械
   的に開閉されるチエツク弁より構成され、運転者
   により前記入力ピストンが作動される時前記弁ス
   キマが完全に遮断されることにより、前記ポペツ
   ト弁体が前記チエツク弁を開いて前記圧力源の流
   体を前記ポペツト弁体を貫通させて前記圧力室に
   供給する様にしたことを特徴とする油圧ブースタ
   の制御バルブ装置。