(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シェル内に摺動自在に設けたバルブボディと、このバルブボディに設けたパワーピストンと、上記シェル内の上記パワーピストンの前後に形成した定圧室および変圧室と、上記バルブボディに設けられて上記変圧室と上記定圧室または大気との接続の切換を行う弁機構と、この弁機構を制御する入力軸を備え、
上記弁機構は、上記バルブボディ内に設けられた環状の第１弁座と、上記バルブボディに摺動自在に嵌合されて上記入力軸に連結された弁プランジャと、この弁プランジャに形成された第２弁座と、上記第１弁座と第２弁座に接離する弁体とを有し、上記第１弁座と上記弁体の第１シート部とによって真空弁が構成され、上記第２弁座と上記弁体の第２シート部とによって大気弁が構成される真空倍力装置において、
上記バルブボディ内に摺動自在に設けられてリヤ側端部に上記第１弁座が形成された第１弁座部材と、上記バルブボディ内に設けられて励磁された時に上記第１弁座部材を上記バルブボディに対して軸方向に移動させるソレノイドとを備え、
さらに、上記バルブボディのフロント側に設けられた出力軸と、この出力軸の基部と上記バルブボディのフロント側端面との間に設けられて、上記出力軸に作用する出力の反力を上記バルブボディと上記弁プランジャとに分配して伝達するリアクションディスクと、上記出力軸の基部のフロント側に嵌装されたリテーナと、このリテーナと上記シェルの内壁とにわたって弾装されて、上記リテーナを介して上記出力軸をリヤ側に向けて付勢するリターンスプリングとを備えるとともに、上記ソレノイドが励磁された時に上記第１弁座部材を上記バルブボディに対してフロント方向に移動させるように構成し、
上記ソレノイドが励磁されて上記第１弁座部材が上記バルブボディに対してフロント方向に移動したときに、上記入力軸に連動して上記バルブボディに対してフロント方向に移動する弁プランジャが、上記リアクションディスクと上記出力軸の基部を介して上記リテーナをフロント方向に移動させて、上記リターンスプリングを圧縮させてから上記真空弁を閉鎖させることを特徴とする真空倍力装置。
【請求項２】
上記第１弁座部材は、上記バルブボディの内周面と上記弁プランジャの外周面との間に摺動自在に設けられ、上記バルブボディ内に上記第１弁座部材をリヤ側に向けて付勢する弾性部材を設けて、上記ソレノイドの非励磁時に、上記第１弁座部材を上記バルブボディに対する非作動位置に保持するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の真空倍力装置。
【請求項３】
上記請求項１又は請求項２に記載の真空倍力装置と、この真空倍力装置の入力軸に連結されるブレーキペダルと、上記真空倍力装置により作動してホイールシリンダにブレーキ液圧を供給するマスタシリンダとを備える機械式制動装置と、上記ブレーキペダルの操作状況に応じて回生制動力を増減させる回生制動装置を備えたことを特徴とする電動車両の制動システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は真空倍力装置とそれを用いた電動車両の制動システムに関し、より詳しくは真空倍力装置と、それを用いた機械式制動装置と回生制動装置とを備える電動車両の制動システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動車両の制動システムとして、ブレーキペダルの操作状態を検出するセンサと、このセンサによって検出したブレーキペダルの操作量の増減に応じて回生制動力を増減させる回生制動装置と、マスタシリンダおよびそれに連動させた真空倍力装置とを有し、ブレーキペダルの踏力の増減に応じたブレーキ液圧をマスターシリンダで発生させて、該ブレーキ液圧をホイールシリンダに供給して制動作用を行なわせる機械式制動装置とを備えたものは知られている（例えば特開平３−２７０６０２号公報）。
また上記ブレーキペダルの踏力の代わりにストローク量を検出し、ブレーキペダルのストローク量の増減に応じて回生制動力を増減させることも知られている。
この種の制動システムにおいては、機械式制動装置が作動するまでは、ブレーキペダルの踏力やストローク量の増減に応じて、つまりブレーキペダルの操作量の増減に応じて回生制動力を増減させ、また機械式制動装置が制動を開始して制動力を出力するようになったら、上記回生制動力を一定に保持するようにしている。したがって、回生制動装置のみによる回生制動力の増減と、該回生制動力と機械式制動力との総合制動力の増減とを滑らかに連続させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の制動システムにおいては、機械式制動装置が制動を開始するまでの間だけ、ブレーキペダルの操作量の増大に応じて回生制動力を増大させているので、機械式制動装置が制動を開始した際の回生制動力を大きくすることができず、回生制動装置による回生制動力を有効に利用することができない。
すなわち、機械式制動装置が制動を開始した際の回生制動力を大きくしてその有効利用を図るためには、大きな操作量を与えることによって初めて機械式制動装置が制動を開始するように設定すればよく、そのためには機械式制動装置を構成するマスターシリンダのリターンスプリングや真空倍力装置のリターンスプリングのセット荷重を大きくするか、マスターシリンダや真空倍力装置の作動開始までのストローク量を大きくすればよい。
しかしながら、そのようなセッティングを行なった場合には、万一、回生制動装置が作動しなかった場合には、機械式制動装置の作動開始までの操作量が大きくなるためブレーキの効きが悪く感じられ、また危険でもある。さらに、回生制動力の最大値は常に一定ではなく、電動車両を駆動する駆動モータの回転数によって変動するので、上記セット荷重やストローク量をあまり大きくし過ぎると最大の回生制動力が得られても機械式制動装置が作動を開始しない場合が生じてしまい、ブレーキフィーリングが悪くなる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このような事情に鑑み、本発明は、シェル内に摺動自在に設けたバルブボディと、このバルブボディに設けたパワーピストンと、上記シェル内の上記パワーピストンの前後に形成した定圧室および変圧室と、上記バルブボディに設けられて上記変圧室と上記定圧室または大気との接続の切換を行う弁機構と、この弁機構を制御する入力軸を備え、
上記弁機構は、上記バルブボディ内に設けられた環状の第１弁座と、上記バルブボディに摺動自在に嵌合されて上記入力軸に連結された弁プランジャと、この弁プランジャに形成された第２弁座と、上記第１弁座と第２弁座に接離する弁体とを有し、上記第１弁座と上記弁体の第１シート部とによって真空弁が  構成され、上記第２弁座と上記弁体の第２シート部とによって大気弁が構成される真空倍力装置において、
上記バルブボディ内に摺動自在に設けられてリヤ側端部に上記第１弁座が形成された第１弁座部材と、上記バルブボディ内に設けられて励磁された時に上記第１弁座部材を上記バルブボディに対して軸方向に移動させるソレノイドとを備え、
さらに、上記バルブボディのフロント側に設けられた出力軸と、この出力軸の基部と上記バルブボディのフロント側端面との間に設けられて、上記出力軸に作用する出力の反力を上記バルブボディと上記弁プランジャとに分配して伝達するリアクションディスクと、上記出力軸の基部のフロント側に嵌装されたリテーナと、このリテーナと上記シェルの内壁とにわたって弾装されて、上記リテーナを介して上記出力軸をリヤ側に向けて付勢するリターンスプリングとを備えるとともに、上記ソレノイドが励磁された時に上記第１弁座部材を上記バルブボディに対してフロント方向に移動させるように構成し、
上記ソレノイドが励磁されて上記第１弁座部材が上記バルブボディに対してフロント方向に移動したときに、上記入力軸に連動して上記バルブボディに対してフロント方向に移動する弁プランジャが、上記リアクションディスクと上記出力軸の基部を介して上記リテーナをフロント方向に移動させて、上記リターンスプリングを圧縮させてから上記真空弁を閉鎖させることを特徴とする真空倍力装置を提供するものである。
また、本発明は、上記真空倍力装置と、この真空倍力装置の入力軸に連結されるブレーキペダルと、上記真空倍力装置により作動してホイールシリンダにブレーキ液圧を供給するマスタシリンダとを備える機械式制動装置と、上記ブレーキペダルの操作状況に応じて回生制動力を増減させる回生制動装置を備えた電動車両の制動システムを提供するものである。
【０００５】
【作用】
このような構成の真空倍力装置と、この真空倍力装置を備えた機械式制動装置と、回生制動装置とを備えた電動車両の制動システムにおいては次のような作用を得ることができる。すなわち、上記ブレーキペダルが踏み込まれると先ず回生制動装置が作動し、それと同時に上記ソレノイドを励磁させて上記第１弁座部材をバルブボディに対して軸方向フロント側に移動させる。
周知のとおり、真空倍力装置の非作動状態では、大気弁は閉鎖される一方、真空弁は開放されており、上述の様に第１弁座部材が移動されることにより、開放状態の真空弁を構成する第１弁座と第１シート部の間隔量が増加する。そして、第１弁座と第１シート部の間隔量が増加した分だけブレーキペダルがさらに踏み込まれ、それに伴って入力軸および弁プランジャが前進される。
この際には、上記ソレノイドが励磁されて上記第１弁座部材が上記バルブボディに対してフロント方向に移動したときに、上記入力軸に連動して上記バルブボディに対してフロント方向に移動する弁プランジャが、上記リアクションディスクと上記出力軸の基部を介して上記リテーナをフロント方向に移動させて、上記リターンスプリングを圧縮させてから上記真空弁を閉鎖させるので、真空倍力装置の出力の発生を遅れさせることができる。このように真空倍力装置の出力の発生が遅れる分だけ回生制動装置による回生制動力を有効に利用することができる。また、回生制動装置が作動しなかった場合には、ソレノイドを励磁させないことにより第１弁座部材を移動させない。そのため、回生制動装置が作動した場合に比較して小さな入力によって真空倍力装置が作動されて、機械式制動装置による制動作用を得ることができる。したがって、回生制動装置による回生力を効率よく得られると同時に、回生制動装置が作動しなかった場合においても機械式制動装置を小さな入力で作動させることができる。
【０００６】
【実施例】
以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において、電動車両の制動システムは、ブレーキペダル１の踏力の増減に応じて回生制動力を増減させる回生制動装置２と、ブレーキペダル１の踏力の増減に応じて機械式制動力を増減させる機械式制動装置３とを備えている。
回生制動装置２は従来公知の構成からなり、前輪を駆動する駆動モータ４を利用して制動時に回生制動作用を行なわせるものである。回生制動装置２は、ブレーキペダル１の踏力を検出するセンサ５を備えており、このセンサ５で検出したブレーキペダル１の踏力は制御装置６に入力されるようになっている。そして、制御装置６は、センサ５からの入力に基づいて、ブレーキペダル１の踏力の増大に応じて回生制動装置２の回生制動力を最大回生制動力まで増大させるようになっている。
なお、回生制動装置２によって得られる最大回生制動力は常に一定ではなく、駆動モータ４の回転数によって変動することはよく知られている。また、上記センサ５として、ブレーキペダル１の踏力の代わりにストローク量を検出するセンサを採用しても良い。
次に、機械式制動装置３は、従来周知の構成からなるタンデムマスタシリンダ７と、このタンデムマスタシリンダ７に連動する真空倍力装置８とを備えている。そして、上述したようにブレーキペダル１が踏み込まれて回生制動装置２による回生制動作用が行われる際には、ブレーキペダル１に連結した真空倍力装置８の入力軸１１も前進されるので、ブレーキペダル１の踏力が真空倍力装置８によって倍力されてからタンデムマスタシリンダ７に伝達される。そして、タンデムマスタシリンダ７で発生する液圧は、ブレーキ液通路１２を介してフロントホイールシリンダ１３およびリヤホイールシリンダ１４に供給され、それによって制動作用を得ることができる。
図２に示すように、真空倍力装置８は、密封容器としてのシェル１５内に概略筒状のバルブボディ１６を摺動自在に設けている。バルブボディ１６の外周部にはパワーピストン１７を連結するとともに、このパワーピストン１７の背面にはダイアフラム１８を張設してあり、このダイアフラム１８によってシェル１５内を定圧室Ａと変圧室Ｂとに区画している。
図１に示すように、定圧室Ａ内は負圧導入管２１を介して負圧ポンプ２２に接続している。負圧ポンプ２２の駆動源となるモータ１９は、上記制御装置６によって作動を制御されて、所定値の負圧が得られるようになっている。したがって、定圧室Ａ内には所定値の負圧が導入されている。
しかして、バルブボディ１６内には、上記定圧室Ａと変圧室Ｂおよび大気との連通状態を切り換える弁機構２３を収納してあり、本実施例は、この弁機構２３を改良することによって、真空倍力装置８の出力の発生時期を遅れさせるように構成したものである。
すなわち、バルブボディ１６の内周部には、段付筒状に形成したスリーブ２４の大径部２４ａを摺動自在に嵌合するとともに、このスリーブ２４に弁プランジャ２５をリヤ側から貫通させてあり、かつ弁プランジャ２５のフロント側の外周部をバルブボディ１６の内周部に摺動自在に嵌合させている。上記スリーブ２４のフロント側端部２４ｂとバルブボディ１６の段部端面とにわたっては、所定のセット荷重のばね２６を弾装してあり、これによってスリーブ２４はリヤ側にむけて付勢されている。スリーブ２４の大径部２４ａにおけるリヤ側の部分はわずかに縮径させてあり、それによって大径部２４ａの軸方向中央部に段部を形成している。他方、バルブボディ１６の内周部には半径方向内方に膨出する環状のストッパ部１６ａを形成している。したがって、ばね２６によってリヤ側に向けて付勢されたスリーブ２４は、大径部２４ａの段部がストッパ部１６ａに当接する位置で停止している。なお、本実施例では、スリーブ２４を磁性体によって製造している。
バルブボディ１６における軸方向の所定位置には半径方向の挿通孔１６ｂを形成してあり、スリーブ２４における大径部２４ａの軸方向所定位置にも貫通孔２４ｃを穿設している。そして、これら挿通孔１６ｂおよび貫通孔２４ｃに半径方向外方からキー部材２７を挿通し、かつキー部材２７の内方側の先端部を弁プランジャ２５に係合させてあり、それによって弁プランジャ２５がバルブボディ１６から脱落するのを防止している。
バルブボディ１６は後述するリターンスプリング２８によってリヤ側にむけて付勢されているので、真空倍力装置８の非作動状態では上記キー部材２７がシェル１５のリヤ側の壁面に当接する図示非作動位置に停止している。そして、この時には、バルブボディ１６および弁プランジャ２５は上記キー部材２７と当接する最もリヤ側に位置している。
本実施例では、上記スリーブ２４におけるリヤ側の端部を第１弁座３１としてあり、また、この第１弁座３１の内方側となる弁プランジャ２５のリヤ側の外周部に第２弁座３２を形成している。これら両弁座３１，３２に対向させて、ばね３３によって両弁座３１，３２に着座する弁体３４を設けている。そして、上記第１弁座３１とそれに接離する弁体３４の第１シート部Ｓ１とによって真空弁３５を構成するとともに、第２弁座３２とそれに接離する弁体３４の第２シート部Ｓ２とによって大気弁３６を構成している。なお、本実施例では、スリーブ２４をリヤ側に付勢したばね２６のセット荷重は、弁体３４をフロント側に付勢したばね３３のセット荷重よりも大きくしている。
上記真空弁３５よりも外方側の空間はバルブボディ１６に形成した定圧通路３７を介して定圧室Ａに連通しており、真空弁３５と大気弁３６との間の空間は、上記挿通孔１６ｂと貫通孔２４ｃとによって構成した変圧通路３８を介して変圧室Ｂに連通している。また、大気弁３６よりも内方側の空間は、バルブボディ１６の内周部によって形成した大気通路３９を介して大気と連通している。そして、図示非作動状態では、大気弁３６は閉鎖される一方、真空弁３５が開放されているので、定圧室Ａおよび変圧室Ｂが相互に連通して、それらの内部には負圧が導入されている。
弁プランジャ２５のリヤ側の軸部には入力軸１１の先端部を連結してあり、この入力軸１１の末端は上述したブレーキペダル１に連結している。弁プランジャ２５のフロント側の端面２５ａは、出力軸４３の基部４３ａの凹陥部４３ｂに収納したリアクションディスク４４に対向させている。
出力軸４３の凹陥部４３ｂは、バルブボディ１６の環状突起１６ｃの外周部に摺動自在に嵌装してあり、リアクションディスク４４は環状突起１６ｃの先端面と凹陥部４３ｂの底部との間に挟持されている。出力軸４３の基部４３ａには概略皿状のリテーナ４５をフロント側から嵌装してあり、かつ、このリテーナ４５のリヤ側の端部４５ｂをバルブボディ１６のフロント側の端面１６ｄに当接させている。そして、この状態のリテーナ４５と図示しないシェル１５のフロント側の壁面とにわたって上記リターンスプリング２８を弾装してあり、それによって、バルブボディ１６等を図示非作動位置に停止させている。
上述のように、この非作動状態では真空弁３５は開放される一方、大気弁３６は閉鎖されている。また、弁プランジャ２５のフロント側の端面２５ａは、リアクションディスク４４から離隔するとともに、出力軸４３の基部４３ａにおけるフロント側を向けた端面とそれに対向するリテーナ４５のフロント側の端面４５ａとの間にもわずかな間隙が維持されている。
さらに本実施例では、弁プランジャ２５およびスリーブ２４のフロント側の小径部を囲繞して、バルブボディ１６にソレノイド４６を埋設している。このソレノイド４６は、上記制御装置６によってＯＮ／ＯＦＦ  制御されるようになっており、真空倍力装置８の非作動状態では励磁されず、ブレーキペダル１が踏み込まれて回生制動装置２が制動作用を開始すると励磁されるようになっている。そして、このソレノイド４６が励磁されると、その磁力によって上記スリーブ２４がばね２６の弾撥力に抗してフロント側に向けて移動された後、該スリーブ２４のフロント側の端部２４ｂがソレノイド４６の軸部の端面４６ａに当接して停止されるようになっている。換言すると、ソレノイド４６が励磁されたときにはスリーブ２４がフロント側にむけて移動されることにより、第１弁座３１がバルブボディ１６に対して所定量だけフロント側に移動されるようになっている。そして、本実施例では、スリーブ２４の移動量を、弁プランジャ２５ａの端面２５ａがリアクションディスク４４に当接して、出力軸４３の基部４３ａとリテーナ４５とを介してリターンスプリング２８を圧縮させてから真空弁３５が閉鎖する移動量に設定している。
以上の構成において、図２に示した真空倍力装置８の非作動状態からブレーキペダル１が踏み込まれると、ブレーキペダル１の踏力はセンサ５によって検出されるので、制御装置６は回生制動装置２によって回生制動作用を行わせると同時に、真空倍力装置８に設けたソレノイド４６を励磁する。
これにより、ソレノイド４６の磁力によってスリーブ２４は、バルブボディ１６内をフロント側にむけて相対移動されて、そのフロント側の端部２４ｂがソレノイド４６の端面４６ａに当接して停止する。そのため、真空弁３５を構成する第１弁座３１と第１シート部Ｓ１との離隔量が増加する。また、ブレーキペダル１の踏み込みに伴って、入力軸１１もフロント側にむけて前進されるが、第１弁座３１と第１シート部Ｓ１との離隔量が増加したことに伴って、第１弁座３１に対して弁体３４のシート部が接触するのが遅れる。その間、入力軸１１の前進に伴って、先ず弁プランジャ２５の端面２５ａがリアクションディスク４４に当接し、バルブボディ１６に対して出力軸４３を左方にむけて相対移動させる。次に、その出力軸４３の基部４３がリテーナ４５のフロント側の端部４５ａに当接し、さらに、リテーナ４５を介してリターンスプリング２８が圧縮されるので、リテーナ４５のリヤ側の端面４５ｂがバルブボディ１６のフロント側の端面１６ｄから僅かに離隔する。これを図３の特性線図で見ると、実線ＸにおけるＸ０で示した時点となる。
そして、この後に、第１弁座３１に対して弁体３４の第１シート部Ｓ１が接触することにより、真空弁３５が閉鎖される一方、第２弁座３２が弁体３４の第２シート部Ｓ２から離座して大気弁３６が開放される。これを図３で見ると、実線ＸにおけるＸ１で示した時点となる。これにより、定圧室Ａと変圧室Ｂとの連通が遮断される一方、変圧室Ｂ内に大気が導入されるので、入力軸１１の踏力に応じた出力が出力軸４３に発生し、この後、さらに入力軸１１の入力が増加すると、所定のサーボ比で出力も上昇する。そして、真空倍力装置８で発生した出力は上記マスタシリンダ７に伝達されるので、機械式制動装置３による制動作用を得ることができる。
このようにして、回生制動装置２および機械式制動装置３による総合制動作用を得ることができる。
ところで、上記回生制動装置２が故障し、その状態から上記ブレーキペダルが踏み込まれた場合には、回生制動装置２による回生制動作用は得られないので、真空倍力装置８に設けたソレノイド４６は励磁されない。そのため、真空倍力装置８のスリーブ２４は図示非作動位置のままでバルブボディ１６に対して相対移動されないことになる。
これにより、上述した回生制動装置２が正常な場合に比較して第１弁座３１と第１シート部Ｓ１との離隔量が小さな状態から入力軸１１が前進されることになる。そして、真空弁３５が閉鎖される一方、大気弁３６が開放されるので、変圧室Ｂ内に大気が導入されてバルブボディ１６が前進される。その後から弁プランジャ２５の端面２５ａがリアクションディスク４４に当接するまで入力の増加なしに出力が発生し、その際には、図３の想像線Ｙに置けるＹ０で示すように、出力の急激な上昇（いわゆるジャンピング）が見られて、それ以後、所定のサーボ比で出力が上昇する。
ここで、回生制動装置２が正常な状態からブレーキペダル１が踏み込まれた場合（図３の実線Ｘ）と、回生制動装置２が故障した状態からブレーキペダル１が踏み込まれた場合（図３の想像線Ｙ）における真空倍力装置８の出力の発生時点Ｘ１，Ｙ０における入力を比較してみると、回生制動装置２の正常時には、リターンスプリング２８を圧縮させてから真空弁３５が閉鎖するので、その分だけ回生制動装置２の故障時よりも出力発生時Ｘ１の入力が大きくなっている。そのため、回生制動装置２の正常時には、真空倍力装置８の出力の発生時期が遅れるようになり、したがって、回生制動装置２による回生制動力を有効に利用することができる。
また、上述したように、本実施例では、回生制動装置２が作動しない場合には機械式制動装置３によって制動作用を得ることができるので、回生制動装置２が故障した際の安全性を向上させることができる。
【０００７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、回生制動装置の作動時に、機械式制動装置の作動を遅らすことができるので、回生制動装置の有効利用を図ることができ、しかも、回生制動装置が作動しなかった場合でも、機械式制動装置を小さな入力で作動させることができるので、安全性を向上させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す概略の構成図。
【図２】図１に示した構成部材の要部の断面図。
【図３】本発明の真空倍力装置による入力と出力との関係を示す図。
【符合の説明】
１…ブレーキペダル                  ２…回生制動装置
３…機械式制動装置                  ５…センサ
６…制御装置                        ７…マスタシリンダ
８…真空倍力装置                １６…バルブボディ
１７…パワーピストン                ２４…スリーブ
３１…第１弁座                      ３２…第２弁座
３４…弁体                          ３５…真空弁
３６…大気弁                        ３７…定圧通路
３８…変圧通路                      ４６…ソレノイド
Ａ…定圧室                          Ｂ…変圧室
【図１】
0003546895.tif 000002
【図２】
0003546895.tif 000003
【図３】
0003546895.tif 000004