(57)【要約】【課題】ホイールシリンダ側での消費液量が変動したときのブレーキ操作ストロークの変動を抑えた負圧式ブレーキ液圧発生装置であり、低圧室と動圧室の圧力差のほかに低圧室と大気部の差圧を不可避的に受ける大気圧導入用の制御弁を内蔵したピストンを有し、そのピストンに加わる低圧室と動圧室の圧力差の変動に起因したブレーキ操作の違和感を従来装置よりも有利な構造によって解決する。【解決手段】ピストン１０６の先端側に、そのピストン１０６の大気に晒された後部側受圧面の面積Ａと実質的に等しい面積Ｂを持つ大気圧受圧面を設けてピストン１０６に対する大気圧の影響をなくし、低圧室１０１と動圧室１０２の圧力差が設計時の想定値よりも小さくなってもスプリング１０７の初期荷重が過大となることを防止できるようにした。【選択図】　図１
2004136841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負圧源に接続される低圧室と、
ブレーキ非操作時には負圧源に接続され、ブレーキ操作時にはブレーキ操作量に応じた大気の導入がなされて調圧される動圧室と、
これら低圧室、動圧室の外郭をなす固定シェルと、
ブレーキ操作手段から操作力を受けて作動する入力軸と、
動圧室と低圧室の圧力を面積の等しい受圧面に対向して受けて差圧で前進推力を生じるピストンと、
そのピストンを後退方向に付勢するスプリングと、
動圧室と低圧室の圧力を面積の等しい受圧面に対向して受けて差圧による前進推力をマスタシリンダに伝達するパワープレートと、
前記ピストンの後部の大気露出部に内蔵され、入力軸とピストンの相対移動に応じて動圧室を大気と負圧源に選択的に導通させて動圧室の圧力を制御する制御弁とを備え、
前記パワープレートとピストンが軸方向相対移動可能に構成された負圧式ブレーキ液圧発生装置において、
前記ピストンの先端側に、そのピストンの大気に晒された後部側受圧面と実質的に等しい面積を持つ大気圧受圧面を設けたことを特徴とする負圧式ブレーキ液圧発生装置。
【請求項２】
前記大気圧受圧面を、前記ピストンとパワープレートとで区画される大気圧室に臨ませ、ピストンとパワープレートは、前記低圧室と動圧室とを気密に区画する第１シール部と、前記低圧室と大気圧室とを気密に区画する第２シール部を間に設けて相対移動可能に組み合わせたことを特徴とする請求項１記載の負圧式ブレーキ液圧発生装置。
【請求項３】
前記入力軸を前記大気圧室に臨ませ、その入力軸と前記ピストンを、前記動圧室と大気圧室とを気密に区画する第３シール部を間に設けて相対移動可能に組み合わせたことを特徴とする請求項２記載の負圧式ブレーキ液圧発生装置。
【請求項４】
前記大気圧室を、前記入力軸に設けた通気孔を介して大気部に連通させたことを特徴とする請求項３記載の負圧式ブレーキ液圧発生装置。
【請求項５】
前記ピストンの前方において、前記パワープレートと固定シェルとの間に前記大気圧室に通じる延長室を形成し、その延長室と前記低圧室との間を前記パワープレートと固定シェルの相対移動を許容する第３シール部を設けて気密に区画したことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の負圧式ブレーキ液圧発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ブレーキペダルなどの操作量に応じてブレーキ液圧を発生させる、制御弁を内蔵した負圧式ブレーキ液圧発生装置に関し、特に、ホイールシリンダ側での消費液量が変動したときのブレーキ操作ストロークの変動を抑えた負圧式ブレーキ液圧発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から広く用いられている負圧式ブレーキ液圧発生装置は、ブレーキ操作力を倍力装置で増幅し、その増幅した力をマスタシリンダに加える構成である。倍力装置は、入力軸と略一体的に移動するパワープレートに低圧室と動圧室の圧力を対向して作用させ、両室の差圧でパワーピストンに推力を発生させるものが用いられるが、この従来の装置では、ブレーキペダルの操作ストロークとマスタシリンダからの吐出液量とが直接対応するので、アンチロックブレーキなどの付加的な液圧装置が作動した際に、その影響がブレーキペダルのストロークに反映することが避けられない。
【０００３】
この問題に対応したものとしては、例えば、下記の特許文献に記されたものがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１７３０１６号公報
【特許文献２】
特開平１１−２９１８９３号公報
【０００５】
特許文献１には、ホイールシリンダ側での消費液量が変動してもブレーキ操作手段の操作ストロークの変動が抑制されるブレーキ液圧発生装置の様々な形態が詳しく紹介されており、負圧を動力源とした具体的構成も紹介されている。
【０００６】
特許文献１の図６とほぼ同じものを図４に示す。同文献には、この構成に関する詳しい説明がなされているが、ここでも簡単に述べる。
【０００７】
入力軸４のストロークは、パワープレート１５ａに対して軸方向に相対移動できるピストン５ｂのストロークとほぼ等しい。この入力軸のストロークは、動圧室１５ｂの圧力によってピストン５ｂに生じる推力がスプリング７の反発力と釣り合う位置までスプリング７が圧縮されることによって決まる。一方、ペダル操作時の反力は、入力軸４の先端部１８がマスタシリンダ１６の圧力を受けて発生するが、マスタシリンダ１６の圧力は動圧室１５ｂの圧力に応じて発生するので、結局ペダルストロークとペダル反力との関係をホイールシリンダの消費液量と無関係に設定できることになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図４の構成では、ピストン５ｂが、大気導入用の制御弁５を内蔵させる必要上、動圧室圧力の受圧面と低圧室圧力の受圧面のほかに不可避的な大気圧の受圧面を持っており、動圧室１５ｂと低圧室１５ｃの差圧のみならず大気圧と低圧室の差圧も受ける。この状態でも、大気圧と負圧源圧力との差が一定であるならば、ピストン５ｂに対する大気圧に起因する力は一定となり、その力と釣り合うだけの初期荷重をスプリング７に与えればよい。しかし、実際には、大気圧変動や負圧源として用いられる内燃機関の運転状況により、大気圧と負圧源圧力との差が変動することは避けがたい。この圧力差が設計時の想定値よりも小さくなると、スプリング７に与えた初期荷重が過大になり、動圧室圧力がある程度上昇し、マスタシリンダ圧力が発生してもなおペダルが殆どストロークできない状態になり、運転者のペダル操作に違和感を与える。
【０００９】
一方、特許文献２は、大気を導入する大気弁のシール部の径をピストンの不可避の大気圧受圧部の径と同一寸法に設定してピストンに作用する動圧室とシェル外部の大気との差圧を実質的に零となすようにしており、前述のペダル操作の違和感の問題を解消できる。しかしながら、特許文献２に示されるブレーキ倍力装置は、ピストンに径差が必要になって構造が複雑化する上に、大気弁のシール部径をピストンの大気圧受圧部の径と同一にすることから、装置の小型化等も図り難いなどの問題がある。
【００１０】
この発明は、簡単で小型化、高性能化なども図り易い構造でペダル操作の違和感解消を可能ならしめることを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明においては、
負圧源に接続される低圧室と、
ブレーキ非操作時には負圧源に接続され、ブレーキ操作時にはブレーキ操作量に応じた大気の導入がなされて調圧される動圧室と、
これら低圧室、動圧室の外郭をなす固定シェルと、
ブレーキ操作手段から操作力を受けて作動する入力軸と、
動圧室と低圧室の圧力を面積の等しい受圧面に対向して受けて差圧で前進推力を生じるピストンと、
そのピストンを後退方向に付勢するスプリングと、
動圧室と低圧室の圧力を面積の等しい受圧面に対向して受けて差圧による前進推力をマスタシリンダに伝達するパワープレートと、
前記ピストンの後部の大気露出部に内蔵され、入力軸とピストンの相対移動に応じて動圧室を大気と負圧源に選択的に導通させて動圧室の圧力を制御する制御弁とを備え、
パワープレートとピストンが軸方向相対移動可能に構成された負圧式ブレーキ液圧発生装置において、
前記ピストンの先端側に、そのピストンの大気に晒された後部側受圧面と実質的に等しい面積を持つ大気圧受圧面を設ける。
【００１２】
この装置は、前記大気圧受圧面を、前記ピストンとパワープレートとで区画される大気圧室に臨ませ、ピストンとパワープレートは、前記低圧室と動圧室とを気密に区画する第１シール部と、前記低圧室と大気圧室とを気密に区画する第２シール部を間に設けて相対移動可能に組み合わせた形態、
それに加え、さらに、前記入力軸を前記大気圧室に臨ませ、その入力軸と前記ピストンを、前記動圧室と大気圧室とを気密に区画する第３シール部を間に設けて相対移動可能に組み合わせた形態、
前記大気圧室を、前記入力軸に設けた通気穴を介して大気部に連通させる形態、
或いは、前記ピストンの前方において、前記パワープレートと固定シェルとの間に前記大気圧室に通じる延長室を形成し、その延長室と前記低圧室との間を前記パワープレートと固定シェルの相対移動を許容する第３シール部を設けて気密に区画した形態にするとより好ましいものになる。
【００１３】
【作用】
この発明においては、パワープレートに対して軸方向に相対移動可能となしたピストンの先端側に大気圧を導入する。その先端側の導入大気圧を受ける大気圧受圧面は、大気に晒された後部側受圧面と実質的に等しい面積を持つので、ピストンに作用する大気圧による力が打ち消されて大気圧と負圧源圧力との差が安定し、差圧の変動に起因したブレーキフィーリング悪化の懸念を払拭できる。
【００１４】
また、この構造によれば、大気を導入する弁の弁部径を大きくする必要がなく、ピストンの制御弁収納部も径差が不要であり、装置の簡素化や小型化なども図れるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図１乃至図３に基づいて説明する。第１実施例として挙げた図１の負圧式ブレーキ液圧発生装置は、構造を理解し易くするために原理図にして表している。
【００１６】
図中１０１は、エンジンの吸気マニフォルドなどの負圧源に接続される低圧室、１０２はブレーキ操作時に操作量に応じた大気が導入される動圧室、１０３は低圧室１０１と動圧室１０２を外部から画する固定シェル、１０４はブレーキ操作力を伝達する入力軸、１０５はブレーキペダル、１０６は低圧室１０１と動圧室１０２の圧力を同一面積の受圧面に対向して受けて差圧で前進推力を生じるピストン、１０７はピストン１０６を後退方向に付勢するスプリング、１０８は低圧室１０１と動圧室１０２の圧力を同一面積の受圧面に対向して受けるパワープレート、１０９は車輪ブレ−キに接続されるマスタシリンダ、１１０はピストン１０６に内蔵される大気導入用の制御弁、１１１は反力スプリングである。
【００１７】
図は、ブレーキペダル１０５が踏み込まれていない非作動状態を示している。この状態では、制御弁１１０は、動圧室１０２を大気部（固定シェルの外側）から遮断し、その動圧室１０２を低圧室１０１に連通させている。
【００１８】
ピストン１０６は、大気部と低圧室１０１と動圧室１０２にそれぞれ臨んでいる。このピストン１０６の大気圧受圧面は、後部側と先端部にそれぞれある。図中右側、即ち後部側の受圧面の面積は直径Ｄの部分から制御弁１１０の有効受圧部径を差し引いた環状部の面積（図中Ａ）であり、また、図中左側、即ち先端側の受圧面積は固定シェル１０３から外部に突出した部分の面積（図中Ｂ）である。双方の面積Ａ，Ｂを実質的に等しくしており、非作動状態では低圧室１０１と動圧室１０２の圧力が等しいため、ピストン１０６に対向して加わる力は互いに打ち消し合う。従って、大気圧と低圧室圧力の差の影響がなくなってスプリング１０７の撓みは零となり、非制動時のスプリング長さは常に一定する。
【００１９】
なお、面積Ａ，Ｂについて実質的に等しいとしたのは、不可避の加工誤差に加え、制御弁１１０の有効受圧面積が必ずしも一定しない（可撓性のある材料で形成された弁の変形、接触点のずれ等による不可避の面積変動が起こり得る）ことが考えられるからである。この不可避の誤差による影響は無視できる。
【００２０】
図１の装置は、ブレーキペダルが踏み込まれると、その動きに応じて制御弁１１０が動圧室１０２を低圧室１０１から遮断する。制御弁１１０は非制動時には入力軸１０４に引き動かされて縮んでおり、入力軸１０４が前進するときに弾性復元して伸びる。これにより、制御弁１１０の先端がピストン１０６に形成された弁座１１０ａに接するまでは入力軸１０４の先端の弁座１１０ｂとの接触状態が維持され、従って、動圧室１０２は先に低圧室１０１から遮断され、その後に大気部と連通する。その連通により動圧室１０２に大気が導入され、動圧室圧力が上昇する。このため、低圧室１０１と動圧室１０２の間に圧力差が生じ、その圧力差によってパワープレート１０８とピストン１０６にそれぞれ前進推力が生じる。パワープレート１０８に生じる推力はマスタシリンダ１０９からの反力と、また、ピストン１０６に生じる推力はスプリング１０７の反力とそれぞれ釣り合う。
【００２１】
このとき、ブレーキペダル１０５を所定量ストロークさせた位置で仮に止めたとすると、ピストン１０６は、制御弁１１０が動圧室１０２を低圧室１０１と大気部の双方から遮断する状態になるように入力軸１０４とほぼ等しくストロークする。この時のピストン１０６に加わる力の釣合いを考えると、大気圧を対向して受ける部分の受圧面積を上述したように等しくしているので、面積差による影響はなく、スプリング１０７の荷重＝（動圧室圧力−低圧室圧力）×受圧面積（ピストンの最大径部の断面積から上記の面積Ａ（＝Ｂ）を減じた面積）となる。スプリング１０７の荷重はそのスプリングの撓み量によって決まる。その撓み量はピストン１０６のストロークに等しく、さらにこれは入力軸１０４のストロークに略等しいので、入力軸１０４のストロークを決めれば動圧室１０２と低圧室１０１の圧力差が決まる。マスタシリンダ１０９の圧力は、（動力室圧力−低圧室圧力）×（パワープレート１０８の受圧面積）／（マスタシリンダ断面積）で表されるので、入力軸１０４のストロークを決めればマスタシリンダ圧力が決まることになる。入力軸１０４のストロークとパワープレート１０８のストローク（これはマスタシリンダのストロークに等しい）とは一般に一致しない。従って、アンチロックブレーキなどの付加的な液圧制御装置が作動した際、その影響がブレーキペダルのストロークに反映されることがなく、ブレーキの操作フィーリングを改善することができる。なお、この実施例では、ブレーキペダル１０５への反力をスプリング１１１で与えている。
【００２２】
図２は第２実施例である。２０１はエンジンの吸気マニフォルドなどの負圧源に接続される低圧室、２０２は動圧室、２０３は固定シェル、２０４は入力軸、２０５はブレーキペダル、２０６はピストン、２０７はピストン２０６を後退方向に付勢するスプリング、２０８はパワープレート、２０９は車輪ブレーキに接続されるマスタシリンダ、２１０は制御弁、２１１は大気圧室である。大気圧室２１１は入力軸２０４の内部に設けた通気孔２０４ａを介して固定シェルの外部の大気部に連通させている。低圧室２０１と動圧室２０２との間、及び低圧室２０１と大気圧室２１１との間はそれぞれピストン２０６の外周に設けたシール部２１４、２１５を介して気密に区画している。
【００２３】
この第２実施例の負圧式ブレーキ液圧発生装置は、ピストン２０６の先端側に大気圧を作用させるために、ピストン２０６とパワープレート２０８との間に大気圧室２１１を設けて入力軸２０４とマスタシリンダ２０９を同軸上に配置した点が第１実施例と異なる。
【００２４】
この第２実施例のブレーキ液圧発生装置は、まず第１に、負圧源が失陥したときにも入力軸２０４、ピストン２０６、パワープレート２０８を介してブレーキペダル２０５の動作をマスタシリンダ２０９に伝達できるという利点が生じる。
【００２５】
また、第２に、大気圧室２１１に入力軸２０４が臨んでいることから、制御弁２１０の開閉に対する大気圧の影響も低減できるという利点が生じる。特に、入力軸２０４が大気圧室２１１に臨む面積を制御弁２１０の有効受圧面積と等しくすれば、低圧室２０１の負圧によって入力軸２０４が引き込まれることがなくなる。その引き込み力と対抗するために想定される引き込み力に対応させたスプリングを設けると、大気圧と負圧源圧力との差が想定値よりも小さくなったときにスプリング力が過大になって制御弁２１０が開弁するまでの無効踏力が大きくなるが、本実施例のように入力軸２０４を大気圧室２１１に臨ませればその無効踏力を低減することができる。
【００２６】
さらに、ブレーキペダル２０５の操作反力を、マスタシリンダ２０９の圧力を利用して与え得るという第３の利点も生じる。従って、この実施例では図１の装置に設けた反力用のスプリング１１１は不要になる。
【００２７】
このように、ピストン２０６とパワープレート２０８との間に大気圧室２１１を設けることにより、より有利な装置を実現することができる。
【００２８】
大気圧室２１１をピストン２０６とパワープレート２０８との間に設けるために、この例では、入力軸２０４に大気圧室２１１を大気部に連通させる通気孔２０４ａを設けている。こうすると、大気圧室２１１に出入りする空気を予め一般的な負圧ブースタでも通常設けられるフィルタ２１２に通すことができ、装置故障の原因になる大気圧室封止用摺動シールに対する侵入異物の噛み込みなどを抑制できる。
【００２９】
この装置は、パワープレート２０８も大気圧室２１１に臨み、ブレーキの非操作時にもそのパワープレート２０８に大気圧と低圧室圧力との差圧が作用する。このため、その差圧による力に打ち勝つ力を与えるための戻しスプリング２１３を設けている。
【００３０】
なお、第２実施例の装置は、通気孔２０４ａによる通気量が不足して所望の特性の確保が困難になる、あるいは、戻しスプリング２１３の力が負圧源失陥時にブレーキ操作の抵抗となるなどの懸念が残る。
【００３１】
図３は、この発明のブレーキ液圧発生装置の第３実施例であり、３０１はエンジンの吸気マニフォルドなどの負圧源に接続される低圧室、３０２は動圧室、３０３は固定シェル、３０４は入力軸、３０５はブレーキペダル、３０６はピストン、３０７はピストン３０６を後退方向に付勢するスプリング、３０８はパワープレート、３０９は車輪ブレーキに接続されるマスタシリンダ、３１０は制御弁、３１１は大気圧室を表す。
【００３２】
この第３実施例のブレーキ液圧発生装置は、ピストン３０６の前方において、パワープレート３０８と固定シェル３０３との間に大気圧室３１１に通じる延長室３１１ａを形成し、その延長室３１１ａと低圧室３０１との間をパワープレート３０８と固定シェル３０３の相対移動を許容する摺動シール部３１２を設けて気密に区画している。延長室３１１ａは、固定シェル３０３に孔３１３を開けて外部に連通させており、延長室３１１ａ経由で大気圧室３１１に外部から大気が流入する。３１４は低圧室３０１と動圧室３０２との間を気密に区画するシール部、３１５は低圧室３０１と大気圧室３１１との間を気密に区画するシール部である。
【００３３】
この第３実施例のブレーキ液圧発生装置は、パワープレート３０８が大気圧と低圧室圧力との差圧を現位置への復帰方向（図中右向き）に受けるので、第２実施例で設けた戻しスプリング２１３を廃止すること、あるいはそのスプリングの荷重を低減することが可能になり、そのスプリングに起因した負圧源失陥時の抵抗を低減することができる。また、大気圧室３１１と大気部との連通孔を第２実施例に比べて容易に大きくすることもでき、第２実施例で考えられる前述の懸念がなくなる。
【００３４】
なお、図３は、低圧室３０１と大気部との間の気密シールを延長室３１１ａと低圧室３０１との間に摺動シール部３１４を設けて行っているが、延長室３１１ａを大気部から隔離する蛇腹などを利用してもパワープレート３０８と固定シェル３０３の相対移動を許容した低圧室３０１の気密シールが行える。
【００３５】
【発明の効果】
この発明の負圧式ブレーキ液圧発生装置は、上述したように、ピストンの先端側に、そのピストンの大気に晒された後部側受圧面と実質的に等しい面積を持つ大気圧受圧面を設けてペダルストロークに対する大気圧と負圧源圧力との差圧の影響を排除するので、マスタシリンダ圧力が発生してもなおブレーキペダルが殆どストロークしていない状態になって運転者に違和感を与えるという懸念を無くすことができる。
【００３６】
また、大気を導入する弁の弁部径を大きくする必要がなく、装置の簡素化や小型化なども図れるようになる。
【００３７】
ピストンとパワープレートとの間に大気圧室を設けてその部屋にピストン先端の大気圧受圧面を臨ませるものは、より有利な負圧式ブレーキ液圧発生装置を実現することができる。
【００３８】
例えば、大気圧室に入力軸を臨ませたものは、大気圧と負圧源圧力との差圧の変動に起因した無効踏力を低減することができる。
【００３９】
また、大気圧室と大気部とを入力軸に設けた通気孔を介して連通させるものは、フィルタに通した空気を出入りさせて入力軸やピストンの摺動部に対する異物の侵入を抑え、侵入異物による故障の可能性を低減できる。
【００４０】
さらに、パワープレートと固定シェルとの間に延長室を形成し、その延長室を介して大気圧室を大気部に連通させるものは、パワープレートを戻すスプリングの力を小さくして低圧源失陥時の踏力ロスを低減することができる。
【００４１】
なお、ここでの説明は、上記特許文献１に開示された負圧式ブレーキ液圧発生装置のなかの一部の形態に対応させたものにしたが、この発明は、同特許文献１に示されている他の形態の装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の負圧式ブレーキ液圧発生装置の第１実施形態を示す断面図
【図２】第２実施形態の断面図
【図３】第３実施形態の断面図
【図４】従来装置の一実施形態の概要を示す断面図
【符号の説明】
１０１、２０１、３０１　低圧室
１０２、２０２、３０２　動圧室
１０３、２０３、３０３　固定シェル
１０４、２０４、３０４　入力軸
１０５、２０５、３０５　ブレーキペダル
１０６、２０６、３０６　ピストン
１０７、２０７、３０７　スプリング
１０８、２０８、３０８　パワープレート
１０９、２０９、３０９　マスタシリンダ
１１０、２１０、３１０　制御弁
１１０ａ、１１０ｂ　弁座
１１１　反力スプリング
２１１、３１１　大気圧室
２１２　フィルタ
２１３　戻しスプリング
２１４、２１５、３１２、３１４、３１５　シール部
３１１ａ　延長室
３１３　孔
Ａ、Ｂ　ピストンの大気圧受圧面積
【図１】
2004136841.tif 000003
【図２】
2004136841.tif 000004
【図３】
2004136841.tif 000005
【図４】
2004136841.tif 000006