バルブユニットおよびブレーキ装置
【課題】 急操作を行う場合のみに、流体圧動作装置の初期の流体圧の立ち上がりを迅速に行うことのできるシンプルな構造のバルブユニットおよびブレーキ装置を提供する。
【解決手段】 バルブユニット２６は、マスタシリンダ側である圧入力ポート３４側が大面積形状で、ホイールシリンダ側である圧出力ポート３６側が小面積形状の段付ピストン３２を含む。段付ピストン３２は、圧入力ポート３４と圧出力ポート３６とを連通するオリフィス路４４を含み、ブレーキペダルをゆっくり踏みマスタシリンダを増圧する場合、ブレーキオイルはオリフィス路４４を通過し、圧出力ポート３６側をマスタシリンダの圧力に応じて増圧する。ブレーキペダルを急踏みした場合、ブレーキオイルは、オリフィス路４４を流れず、段付ピストン３２を圧出力ポート３６側へ押し、段付ピストン３２の面積比に応じて増圧を行い、流体圧動作装置の初期の流体圧の立ち上がりを迅速に行う。
【解決手段】 バルブユニット２６は、マスタシリンダ側である圧入力ポート３４側が大面積形状で、ホイールシリンダ側である圧出力ポート３６側が小面積形状の段付ピストン３２を含む。段付ピストン３２は、圧入力ポート３４と圧出力ポート３６とを連通するオリフィス路４４を含み、ブレーキペダルをゆっくり踏みマスタシリンダを増圧する場合、ブレーキオイルはオリフィス路４４を通過し、圧出力ポート３６側をマスタシリンダの圧力に応じて増圧する。ブレーキペダルを急踏みした場合、ブレーキオイルは、オリフィス路４４を流れず、段付ピストン３２を圧出力ポート３６側へ押し、段付ピストン３２の面積比に応じて増圧を行い、流体圧動作装置の初期の流体圧の立ち上がりを迅速に行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブユニットおよびブレーキ装置、特に、急操作時に流体圧動作装置の迅速な初期圧力上昇を行うことのできるバルブユニット、およびホイールシリンダの急速な初期圧力上昇を行うことのできるブレーキ装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からブレーキ装置を動作させる手段として動作流体圧、例えば油圧が利用されている。ブレーキ装置は、ブレーキ操作部材などのブレーキペダルの操作に基づいて油圧が制御される。例えば、ディスクブレーキの場合、ブレーキペダルの操作に基づきマスタシリンダで油圧を発生させ、その油圧が油路を介してキャリパに含まれるホイールシリンダに伝達され、ホイールシリンダが駆動する。ホイールシリンダが駆動すると、ブレーキパッドがブレーキディスクを把持し、回転するブレーキディスクに制動力を与える。つまり車輪に制動力を発生させる。このように、従来のブレーキ装置においては、ブレーキペダルの急踏みが行われる緊急制動時や、それ以外でブレーキペダルがゆっくり踏み込まれる通常制動時の区別なく、ブレーキペダルの踏力に応じた油圧が発生するように制御されている。一方、例えば、特許文献１には、ホイールシリンダ圧をマスタシリンダ圧の変化勾配よりも大きな変化勾配で変化させる手段を備えたものが開示されている。また、特許文献２には、ブレーキ操作部材の操作により発生するブレーキ液圧を増圧しながら、ブレーキ操作部の操作量を抑制する操作量縮小手段を備えるブレーキ倍力システムが開示されている。この他、ブレーキ装置の増圧を行うための技術が特許文献３、特許文献４などにも開示されている。
【特許文献１】特開平８−４０２５２号公報
【特許文献２】特開平１０−１１９７５６号公報
【特許文献３】特開２０００−１６６００５号公報
【特許文献４】特開平２−２４１５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述のように、ブレーキ装置においては、例えばキャリパに含まれるホイールシリンダを動作させることによって制動力を発生させるが、ホイールシリンダの初期動作時、つまり低油圧状態のときに、油圧の立ち上がりが緩慢になる傾向がある。通常制動時、すなわち、ブレーキペダルをゆっくり踏み込む場合には、マスタシリンダ側の油圧の立ち上がりが徐々に行われるので、ホイールシリンダ側の油圧の立ち上がりの緩慢性は無視することができる。つまり、運転者が想像している制動力の発生イメージと、実際の制動力の発生とは、あまり違いがなくブレーキペダルの操作フィーリングの違和感をほとんど感じさせない。しかし、運転者が急制動を要求する場合、ホイールシリンダ側の油圧の立ち上がりの緩慢性は、ブレーキペダルの操作フィーリングの違和感の原因になり得る。したがって、ブレーキペダルの急踏み時には、運転者の操作に敏感に反応し、急速な油圧の立ち上げを行うことが好ましい。さらに、緊急制動時には、急速な油圧の立ち上がりを実現し、できるだけ制動停止距離を短縮するようにすることが好ましい。このような急速な油圧の立ち上げは、ブレーキペダルのペダル比を大きくし、相対的に制動の効きをよくする方法がある。
【０００４】
しかし、ペダル比を大きくすると、ブレーキペダルのストロークが長くなる。つまり、所望の制動力を発生させようとした場合の踏み込み動作が大きくなる。ブレーキング操作を行う場合のストロークには人間工学的に適値が存在するため、それ以上ストロークが長い場合、ブレーキ操作フィーリングに違和感を与えてしまうという問題がある。特に、ブレーキペダルをゆっくり踏み込む場合には、ストロークが長いと、ブレーキペダルの操作がふわふわした感になり操作フィーリングの低下を招いてしまう。さらに、ペダル比を大きくすることに伴うストロークの増加により、構造体が大型化し、車両の限られた空間にストローク構造体を納めることが困難になるという問題が生じる。
【０００５】
流体圧動作装置において、油圧がある程度立ち上がった後は、ブレーキペダルの踏み込み量に応じた油圧が得られ、十分な制動力が発生できるので、流体圧動作装置においては、特に、急操作を行った時の初期の油圧の立ち上がりを迅速に行う改善が望まれている。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、急操作を行う場合のみに、流体圧動作装置の初期の流体圧の立ち上がりを迅速に行うことのできるシンプルな構造のバルブユニットを提供することにある。また、ブレーキ操作部材の急操作を行う場合に、操作フィーリングを損なうことなく、ホイールシリンダの初期の流体圧の立ち上がりを迅速に行うことのできるシンプルな構造のブレーキ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様では、流体圧発生装置と当該流体圧発生装置の発生する流体圧に応じて動作する流体圧動作装置との間に配置されるバルブユニットであって、前記流体圧発生装置側に接続される圧入力側が大面積形状を呈し、前記流体圧動作装置側に接続される圧出力側が前記大面積形状に対し面積の小さな小面積形状を呈する、段付シリンダ内を摺動可能な段付ピストンと、前記段付ピストンの圧入力側と圧出力側とを連通し、所定流速以下の動作流体の通過を許容するオリフィス路と、前記段付ピストンを前記段付シリンダ内で圧入力側に付勢する付勢部材と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
この態様によれば、流体圧発生装置側の流体圧上昇に伴い発生した動作流体の流速が所定流速以下の場合、動作流体は、オリフィス路を通って、付勢部材に付勢された段付ピストンを移動させることなく流体圧動作装置側へ流れる。すなわち、流体圧発生装置側の流体圧の上昇と流体圧動作装置側の流体圧の上昇とがほぼ一致するように、流体圧動作装置側の増圧を行い動作させる。一方、流体圧発生装置側の流体圧上昇に伴い発生した動作流体の流速が所定流速より早い場合、オリフィス路の流動抵抗が大きくなり、動作流体はオリフィス路を通過できない。その結果、流体圧発生装置側の流体圧上昇に伴い発生した動作流体は、段付ピストンを流体発生装置側から流体圧動作装置側へ移動させる。このとき、段付ピストンの面積は、流体発生装置側より流体圧動作装置側が小さいので、流体発生装置側と流体圧動作装置側の面積比に応じた増圧が流体圧動作装置側で行われる。その結果、流体圧動作装置側の流体圧上昇の初期の増圧を迅速に行うことができる。また、段付ピストンの移動により流体圧動作装置側の圧力が増加した場合、動作流体はオリフィス路を流体圧動作装置側から流体発生装置側へ逆流する。その結果、流体圧動作装置側の流体圧上昇の中盤以降は上昇速度が緩やかになり、徐々に流体発生装置側の流体圧上昇勾配に近づく。つまり、流体圧発生装置の急操作を行う場合のみに、流体圧動作装置の初期の流体圧の立ち上がりを迅速に行うことのできる。また、オリフィス路付きの段付ピストンを流体発生装置側と流体圧動作装置側との間に介在させるだけなので、シンプルな構成により上記作用を得ることができる。
【０００９】
また、上記態様において、前記段付ピストンは、前記圧出力側と圧入力側との差圧が所定の開弁圧以上になった場合に、圧出力側から圧入力側への動作流体の移動を許容する逆止弁をさらに含んでもよい。例えば、周囲温度によって動作流体の粘性が高くなっているような場合、動作流体のオリフィス路の逆流タイミングにばらつきが生じ、流体圧動作装置側の高圧状態が長くなってしまう場合がある。しかし、上述のように、逆止弁を設けることにより流体圧動作装置側の圧力状態が逆止弁の開弁圧以上に高くなることを防止することが可能になり、流体圧動作装置の初期の流体圧の立ち上がりのみを迅速に行うことのできる。また、初期の俊敏な流体圧立ち上がりの期間を逆止弁の開弁圧設定により容易に選択することができる。
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の別の態様では、ブレーキ操作部材の操作に基づいて流体圧を発生させるマスタシリンダと、前記マスタシリンダが発生させる流体圧に応じて動作するホイールシリンダと、前記マスタシリンダとホイールシリンダとの間に配置されるバルブユニットと、を含むブレーキ装置であって、前記バルブユニットは、前記マスタシリンダ側に接続される圧入力側が大面積形状を呈し、前記ホイールシリンダ側に接続される圧出力側が前記大面積形状に対し面積の小さい小面積形状を呈する、段付シリンダ内を摺動可能な段付ピストンと、前記段付ピストンの圧入力側と圧出力側とを連通し、所定流速以下の動作流体の通過を許容するオリフィス路と、前記段付ピストンを前記段付シリンダ内で圧入力側に付勢する付勢部材と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
この態様によれば、ブレーキ操作部材を操作して、マスタシリンダにより所定流速以下の動作流体を発生させた場合、例えば、ゆっくりした動作でブレーキ操作部材を踏み込んだ場合、動作流体は、オリフィス路を通過し、付勢部材によって付勢された段付ピストンを移動させることなく、ホイールシリンダ側へ流れる。すなわち、マスタシリンダ側の流体圧の上昇とホイールシリンダ側の流体圧の上昇とがほぼ一致するように、ホイールシリンダ側の増圧を行い動作させる。一方、マスタシリンダ側の流体圧上昇に伴い発生した動作流体の流速が所定流速より早い場合、例えば、ブレーキ操作部材を急踏みした場合、オリフィス路の流動抵抗が大きくなり、動作流体はオリフィス路を通過できない。その結果、マスタシリンダ側の流体圧上昇に伴い発生した動作流体は、段付ピストンをマスタシリンダ側からホイールシリンダ側へ移動させる。このとき、段付ピストンの面積は、マスタシリンダ側よりホイールシリンダ側が小さいので、マスタシリンダ側とホイールシリンダ側の面積比に応じた増圧がホイールシリンダ側で行われる。その結果、ホイールシリンダ側の流体圧上昇の初期の増圧を迅速に行うことができる。また、段付ピストンの移動により、ホイールシリンダ側の圧力が増加した場合、動作流体はオリフィス路をホイールシリンダ側からマスタシリンダ側へ逆流する。その結果、ホイールシリンダ側の流体圧上昇の中盤以降は上昇速度が緩やかになり、徐々にマスタシリンダ側の流体圧上昇勾配に近づく。つまり、マスタシリンダの急操作を行う場合のみに、ホイールシリンダの初期の流体圧の立ち上がりを迅速に行うことができる。また、オリフィス路付きの段付ピストンをマスタシリンダ側とホイールシリンダ側との間に介在させるだけなので、シンプルな構成により上記作用を得ることができる。
【００１２】
また、上記態様において、前記段付ピストンは、前記圧出力側と圧入力側との差圧が所定の開弁圧以上になった場合に、圧出力側から圧入力側への動作流体の移動を許容する逆止弁をさらに含むものとしてもよい。例えば、周囲温度によって動作流体の粘性が高くなっているような場合、動作流体のオリフィス路の逆流タイミングにばらつきが生じ、ホイールシリンダ側の高圧状態が長くなってしまう場合がある。しかし、上述のように、逆止弁を設けることによりホイールシリンダ側の圧力状態に応じて圧力の上昇を緩やかにすることができるので、ホイールシリンダの初期の流体圧の立ち上がりのみを迅速に行うことができる。したがって、ブレーキ操作部材の急踏みした時のみ増圧動作を行い、その他は通常の流体圧制御が可能になり、救急時に制動力の確保を迅速に行うと共に、ブレーキフィーリングの向上を行うことができる。また、初期の俊敏な流体圧立ち上がりの期間を逆止弁の開弁圧設定により容易に選択することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のバルブユニットおよびブレーキ装置によれば、シンプルな構成で、操作フィーリングを損なうことなく急操作を行う場合のみに、流体圧動作装置やホイールシリンダの初期の流体圧の立ち上がりを迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に基づいて説明する。
【００１５】
本実施形態のバルブユニットは、流体圧発生装置と、この発生した流体圧に応じて動作する流体圧動作装置との間に配置されている。バルブユニットは圧入力側が大面積形状を呈し、圧出力側が小面積形状を呈する段付ピストンを含んでいる。また、この段付ピストンには、圧入力側と圧出力側とを連通し、所定流速以下の動作流体の通過を許容するオリフィス路が設けられている。段付ピストンにオリフィス路が形成されているため、圧入力側の動作流体の流速が所定速度より遅い場合、動作流体は、オリフィス路を通過し、段付ピストンを移動させることなく、圧入力側と圧出力側の流体圧上昇は、ほぼ同じになる。一方、圧入力側の動作流体の流速が早い場合、動作流体は、オリフィス路を通過することができず、段付ピストンを押して圧出力側に移動させる。その結果、段付ピストンの移動初期の段階で段付ピストンの圧出力側と圧入力側の面積比に応じた増圧作用が生じ、流体圧動作装置の流体圧の立ち上がりを俊敏に行うようにするものである。
【００１６】
図１は、本実施形態のバルブユニットを含む車両のブレーキ装置１０の概略構成図である。運転者が操作するブレーキ操作部材であるブレーキペダル１２には、その踏み込みストロークを検出するストロークセンサ１４が設けられている。ブレーキペダル１２には、ブレーキブースタ１６を介してマスタシリンダ１８が接続されている。マスタシリンダ１８は、例えばタンデムタイプとすることが可能であり、運転者によるブレーキペダル１２の踏み込み操作に応じ、作動流体であるブレーキオイルを圧送する。また、ブレーキペダル１２とマスタシリンダ１８との間に配置されたブレーキブースタ１６は、例えば、ダイヤフラム式のバキュームサーボとすることが可能で、図示しないエンジンの吸気マニホールドからの負圧を動力源とし、ブレーキペダル１２の操作力を軽くする倍力装置として機能する。
【００１７】
マスタシリンダ１８には前輪用のブレーキ油圧制御導管２０および後輪用のブレーキ油圧制御導管２２が接続されている。ブレーキ油圧制御導管２０は、左前輪および右前輪の制動力を発揮する左前輪用および右前輪用のホイールシリンダ２４ＦＬ、２４ＦＲに接続されている。また、ブレーキ油圧制御導管２２は、左後輪および右後輪の制動力を発揮する左後輪用および右後輪用のホイールシリンダ２４ＲＬ、２４ＲＲに接続されている。なお、以下、任意のホイールシリンダを示す場合は、ホイールシリンダ２４と表記する。
【００１８】
ブレーキ油圧制御導管２０、ブレーキ油圧制御導管２２において、マスタシリンダ１８、とホイールシリンダ２４との間には、本実施形態のバルブユニット２６が配置されている。このバルブユニット２６は、後述するが、ブレーキ油圧制御導管２０、ブレーキ油圧制御導管２２の中を流れるブレーキオイルの流速によって挙動が変化するバルブである。なお、マスタシリンダ１８には、リザーバタンク２８が接続され、マスタシリンダ１８、ブレーキ油圧制御導管２０、ブレーキ油圧制御導管２２、ホイールシリンダ２４などを含む油圧回路全体の油量調整を行っている。
【００１９】
図２（ａ）は、バルブユニット２６の詳細構造を示す断面図である。バルブユニット２６は、段付シリンダ３０とその内部空間に摺動自在に収納される段付ピストン３２で構成されている。段付シリンダ３０は、例えば、段付きの円柱形状であり、大面積側にマスタシリンダ１８側と接続される圧入力ポート３４が形成され、小面積側には、ホイールシリンダ２４側に接続可能な圧出力ポート３６が形成されている。また、段付ピストン３２は、段付シリンダ３０の段付形状の内部空間に対応した形状であり、例えば段付きの円柱形状を呈している。段付ピストン３２の大面積側（面積Ａ2）である大径部分３２ａの周囲には、段付シリンダ３０の大径部分３０ａとの間でブレーキオイルの移動が発生しないようにすると共に段付シリンダ３０に対して段付ピストン３２をスムーズに摺動させるためにＯリング３８が装着されている。また、段付シリンダ３０の小面積側（面積Ａ1）である小径部分３０ｂにも同様にＯリング４０が装着されている。こられＯリング３８，４０は、ブレーキオイルに耐性を有する材質で形成されている。
【００２０】
また、段付シリンダ３０の段部分、すなわち、シリンダ肩部３０ｃと、段付ピストン３２の段部分、すなわち、ピストン肩部３２ｃとの間には、段付ピストン３２を圧入力側に付勢する付勢手段としてスプリング４２が配置されている。図２（ａ）には、スプリング４２を２個示しているが、スプリング４２の配置数は、段付ピストン３２が所定の付勢力で付勢できれば任意である。また、小径部分３２ｂの周囲に巻回配置できる単一の大きなスプリングを配置してもよい。
【００２１】
本実施形態の段付ピストン３２において、特徴的な点は、段付ピストン３２の圧入力側と圧出力側とを連通し、所定流速以下のブレーキオイルの通過を許容するオリフィス路４４が形成されているところである。このオリフィス路４４の直径は、例えば直径１ｍｍであり、ブレーキオイルの流速が例えば２ｃｃ／ｓｅｃの場合にオリフィス路４４によるブレーキオイルの通過を許容するものである。言い換えれば、マスタシリンダ１８側から提供されるブレーキオイルの流速が所定の流速より早い場合、オリフィス路４４の流動抵抗が大きくなり、ブレーキオイルの通過を拒む。その結果、マスタシリンダ１８側から提供されるブレーキオイルは、スプリング４２の付勢力に逆らい段付ピストン３２を圧出力側へと押し移動させことになる。
【００２２】
図２（ｂ）は、ブレーキペダル１２が急踏みされ、マスタシリンダ１８側から提供されるブレーキオイルが所定の流速より早い流速で圧入力ポート３４に供給された場合に、段付ピストン３２がスプリング４２の付勢力に抗して圧出力ポート３６側に移動した状態を示している。前述したように、段付ピストン３２は、圧入力側が面積Ａ2の大径であり、圧出力側が面積Ａ1の小径である。したがって、段付ピストン３２が、圧出力側に移動した場合、段付ピストン３２の両端の面積比に応じてＡ2／Ａ1倍に増圧されることになる。
【００２３】
以下、本実施形態において、ブレーキペダル１２の踏み方によるバルブユニット２６の挙動の違いを説明する。
【００２４】
運転者が、車両を制動させようとしてブレーキペダル１２を踏む場合、急制動を必要とせず、通常のペダル操作速度でゆっくりと踏み込む場合と、急制動を要求し、早いペダル操作速度で、急踏みを行う場合とがある。前述したように、ゆっくりとブレーキペダル１２を踏む場合、ホイールシリンダ２４の油圧の立ち上がりの緩慢性は、運転者に認識されづらい。つまり、ホイールシリンダ２４の油圧の変化は制動時の減速ショックを抑えたスムーズに上昇する特性を有することが好ましい。そのため、マスタシリンダ１８の油圧の上昇、すなわち、運転者の操作フィーリングに応じた油圧の上昇にホイールシリンダ２４の油圧の上昇が一致するように制御することが望ましい。本実施形態において、ゆっくりとしたブレーキペダル１２の踏み込みとは、オリフィス路４４がブレーキオイルの通過を許容する流速以下の流速を発生するようなマスタシリンダ１８に対するブレーキペダル１２の操作である。この場合、ブレーキオイルは、段付ピストン３２を圧出力側に移動させることなく、オリフィス路４４を通過するので、ホイールシリンダ２４側の圧力ＰW/Cは、マスタシリンダ１８側の圧力ＰM/Cとほぼ一致する。
【００２５】
図３は、マスタシリンダ１８で油圧が発生した後、時間の経過と共に変化するホイールシリンダ２４の圧力ＰW/Cの上昇状態の一例を示すグラフである。曲線Ｎが、ブレーキペダル１２をゆっくり踏んだ時の変化状態を示している。曲線Ｎで示すように、ＰW/Cの立ち上がり時は、油圧の上昇が緩慢であるが、時間の経過と共にマスタシリンダ１８の圧力上昇に対応してリニアに上昇する。その結果、運転者は違和感のない制動力を得ることができる。なお、上述したＰW/C＝ＰM/Cは、例えば、圧入力ポート３４および圧出力ポート３６における圧力である。一方、図３における曲線Ｎは、ホイールシリンダ２４における圧力であり、ホイールシリンダ２４における立ち上がり時の緩慢性が現れている。
【００２６】
一方、ブレーキペダル１２を急踏みした場合、つまり、オリフィス路４４が通過を許容できる流速より早い流速でブレーキオイルの提供を圧入力ポート３４側から受けた場合、圧入力ポート３４より供給されるブレーキオイルにより段付シリンダ３０の大径部分３０ａの圧入力ポート３４側の圧力が急速に上昇し、段付ピストン３２を図２（ｂ）に示すように、図中左方向に押して急速に移動させる。前述したように、この時、段付ピストン３２の大径部分３２ａと小径部分３２ｂとの面積比により増圧が行われるので、ホイールシリンダ２４側の圧力は、図３に曲線Ｒで示すように急速に上昇する。なお、スプリング４２が存在するため、スプリング４２による付勢力をＦとすると、段付ピストン３２が移動する時のホイールシリンダ２４側の圧力の変化は、ＰW/C＝（Ａ2／Ａ1）×ＰM/C−（Ｆ／Ａ1）となる。また、段付ピストン３２は、急速に図中左方向に移動するので、この間は、オリフィス路４４の流動抵抗は大きくブレーキオイルがオリフィス路４４を逆流することはないと見なすことができる。なお、ブレーキオイルの流れは、ブレーキペダル１２の踏み込み初期の段階のみ早く、その後は、流れは低下して静圧といて、段付ピストン３２を押すことになる。
【００２７】
ところで、段付ピストン３２の移動の結果、バルブユニット２６側の圧力が圧入力ポート３４の圧力より高くなった場合、圧出力ポート３６側のブレーキオイルがオリフィス路４４を圧入力ポート３４側に逆流し始める。その結果、圧出力ポート３６側の油圧上昇率は低下し、図３に示すように、ゆっくりブレーキペダル１２を踏み込んだ場合の曲線Ｎに近づくように油圧調整が自動的に行われる。また、オリフィス路４４を介して逆流により圧入力ポート３４側と圧出力ポート３６側との圧力差が小さくなると、段付ピストン３２は、スプリング４２の付勢力により図２（ｂ）中右方向に移動し始め、図２（ａ）の状態に復帰する。さらに、圧入力ポート３４側と圧出力ポート３６側との圧力差がなくなった場合、ブレーキペダル１２の操作により圧入力ポート３４側の油圧が上昇する場合、ブレーキオイルは再びオリフィス路４４を圧出力ポート３６に向かって流れるようになり、圧入力ポート３４側の油圧上昇、つまりマスタシリンダ１８の油圧上昇に応じて圧出力ポート３６側の油圧が曲線Ｎに沿って上昇する。
【００２８】
このように、段付ピストン３２の移動により、ブレーキペダル１２の急踏み時の初期の段階で、ホイールシリンダ２４側において、急速な圧力上昇を発生させることができるので、ホイールシリンダ２４における油圧立ち上がり時の緩慢性を打ち消すことが可能になる。つまり、ブレーキ装置においてブレーキペダル１２の踏み込みに敏感に反応して油圧上昇初期の段階における急速な油圧上昇を行うことができる。このような初期段階における急速な油圧の上昇により、ブレーキペダル１２の急踏み時において、初期段階から良好な制動力の発生を行うことが可能になり制動距離の短縮に寄与することができる。なお、ホイールシリンダ２４で初期段階で所定の油圧に到達すれば、その後の制動力はマスタシリンダ１８の発生油圧に依存するので、良好な制動を行うことができる。
【００２９】
上述したように本実施形態によれば、マスタシリンダ１８とホイールシリンダ２４との間に、シンプルな構造の段付ピストン３２を介在させるのみで、ブレーキペダル１２のペダル比を大きくすることなく、ブレーキペダル１２の急踏み時におけるホイールシリンダ２４側の初期の油圧上昇を急速に行うことができる。その結果、ブレーキペダル１２の踏み込み時の操作フィーリングを損なうことなく、急踏み時のホイールシリンダ２４側の油圧立ち上がりの緩慢による操作フィーリングの低下も排除することができる。
【００３０】
図４には、本実施形態の変形例が示されている。図４に示すバルブユニット２６の基本的構造は、図２に示すものと同じであり、ブレーキペダル１２をゆっくり踏んだ時や急踏みしたときの段付ピストン３２の挙動は同じであるが、図４の場合、オリフィス路４４が形成された段付ピストン３２に、さらに、開弁圧以上の圧力差が生じた場合、圧出力ポート３６から圧入力ポート３４へのブレーキオイルの流れのみを許容する逆止弁４６が配置されている。
【００３１】
例えば、周囲温度が低下した場合、動作流体であるブレーキオイルの粘性が高くなってしまう場合がある。ブレーキペダル１２の急踏み後圧入力ポート３４側と圧出力ポート３６側の微妙な圧力差のみによりブレーキオイルがオリフィス路４４を逆流する場合、ブレーキオイルの粘性が高いと粘性のばらつきにより逆流タイミングにばらつきが生じる。つまり、圧出力ポート３６側であるホイールシリンダ２４の高圧状態が長くなってしまう場合がある。この場合、周囲温度の違いにより、ホイールシリンダ２４の圧力状態が変化し、僅かではあるがブレーキフィーリングの違いが生じたり、制動力の違いが生じる場合がある。そこで、逆止弁４６を設けることにより所定開弁圧以上の差圧が圧出力ポート３６側に生じた場合、ブレーキオイルを圧入力ポート３４側に戻し、圧出力ポート３６側が必要以上に高圧状態に維持されてしまうことを防止する。このように、ホイールシリンダ２４側の圧力状態に応じて圧力の上昇を緩やかにすることができるので、ホイールシリンダ２４の初期の油圧の立ち上がりのみを迅速に行うことのできる。したがって、ブレーキペダル１２の急踏みした時のみ増圧動作を行い、その他は通常の油圧制御が可能になり、緊急時に制動力の確保を迅速に行うと共に、ブレーキフィーリングの向上を行うことができる。また、初期の俊敏な油圧立ち上がりの期間を逆止弁４６の開弁圧設定により容易に選択することが可能になり、ホイールシリンダ２４の制御特性にバリエーションを持たせることができる。
【００３２】
図５は、本実施形態のバルブユニット２６を用いた応用例が示されている。この応用例では、ブレーキペダル１２の踏力アシストを行うブレーキブースタ１６が失陥したときの対応を上述したバルブユニット２６を用いて行うものである。
【００３３】
図５に示すバルブユニット２６の基本的構造は、図２に示すものと同じであり、段付ピストン３２の挙動も同じである。しかし、図５の場合、段付シリンダ３０のシリンダ肩部３０ｃと、段付ピストン３２のピストン肩部３２ｃとが相対する相対空間にバキュームホース４８を介してブレーキブースタ１６が接続されている。したがって、ブレーキブースタ１６が良好に動作し、ブレーキペダル１２の踏力アシストを行っている場合には、シリンダ肩部３０ｃとピストン肩部３２ｃとの間の空間は、バキューム状態となり、スプリング４２の付勢力に反し、段付ピストン３２が圧出力ポート３６側に移動し、段付ピストン３２の停止状態が維持される。つまり、段付ピストン３２の機能は休止し、ブレーキオイルは、オリフィス路４４を通ってのみ、圧出力ポート３６側へ流れ込み、ホイールシリンダ２４の圧力を上昇する。この場合、ブレーキブースタ１６により踏力アシストが行われているので、ブレーキペダル１２の急踏み時でも、マスタシリンダ１８への踏力伝達がスムーズに行われホイールシリンダ２４側の圧力をスムーズに増大させることができる。
【００３４】
一方、ブレーキブースタ１６の失陥時には、ブレーキペダル１２の踏力アシストが消滅する。この時、早急な制動力の確保を望み運転者がブレーキペダル１２の急踏みを行おうとする場合、大きな踏力が必要になるので、ホイールシリンダ２４側の圧力上昇が緩慢になる。しかし、図５に示すように、ブレーキブースタ１６が失陥した場合、段付ピストン３２はスプリング４２の付勢力によって、図中右方向に移動している。そのため、ブレーキペダル１２の急踏みを行った場合、図２で説明したように、ブレーキオイルの流れが早くなり、段付ピストン３２を図中左方向に押す。その結果、圧入力ポート３４側と圧出力ポート３６側の段付ピストン３２の面積比に応じた増圧が行われる。つまり、マスタシリンダ１８の失陥により、踏力アシストが行われず、ブレーキペダル１２の踏み込みストロークが少ない場合でも、前述の段付ピストン３２の増圧作用により、ホイールシリンダ２４側の圧力上昇を良好に行い、制動力の書く方を行うことができる。また、ブレーキペダル１２の踏み込みが継続され、踏み込み開始から所定時間経過すれば、ホイールシリンダ２４における油圧は安定し、踏力に応じた制動力の発生が行われる。
【００３５】
このように、段付ピストン３２を有するバルブユニット２６は、ホイールシリンダ２４の圧力立ち上がり時のアシストの他に、ブレーキブースタ１６の失陥時のフェールセーフ機能を果たすことができる。
【００３６】
本実施形態においては、流体圧動作装置として、ディスクブレーキのホイールシリンダ２４を一例として示したが、流体圧動作装置として、ドラムブレーキのホイールシリンダに適用しても同様な効果を得ることができる。また、図１の場合、バルブユニット２６を前輪用と後輪用にそれぞれ１個配した例を示しているが、バルブユニット２６の配置位置は、流体圧発生装置と流体圧動作装置との間であれば任意の位置でよく、例えば、ホイールシリンダ２４の直前に配置してもよい。この場合、各ホイールシリンダ２４専用のバルブユニット２６となる。
【００３７】
また、図２に示すバルブユニット２６の構造は、圧入力ポート３４が大面積形状で圧出力ポート３６側が小面積形状の段付ピストン３２を含めば、他の形状は適宜変更可能であり、本実施形態と同様な効果を得ることができる。また、段付ピストン３２の大面積と小面積の比やオリフィス路４４の管径は、流体圧発生装置と流体圧動作装置の特性に応じて適宜選択することが望ましい。
【００３８】
また、図２などで示すように、本実施形態では、段付ピストン３２の圧出力ポート３６側を凹形状としている。これは、オリフィス路４４の形成距離を短くするために形成したものであり、凹形状が形成されない場合でも上述した本実施形態と同様な効果を得ることができる。凹形状は段付ピストン３２の圧入力ポート３４側に形成してもよい。また、段付ピストン３２の強度的な配慮を行えば、段付ピストン３２の両側に形成してもよいし、凹形状の深さを調整してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本実施形態に係るバルブユニットを適用したブレーキ装置の構成概念を説明する説明図である。
【図２】本実施形態に係るバルブユニットの詳細構造および動作を説明する断面図である。
【図３】本実施形態に係るバルブユニットを用いた場合のホイールシリンダの圧力上昇を説明する説明図である。
【図４】本実施形態に係るバルブユニットの変形例を説明する断面図である。
【図５】本実施形態に係るバルブユニットを用いた応用例を津瞑する断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０ ブレーキ装置、 １２ ブレーキペダル、 １４ ストロークセンサ、 １６ ブレーキブースタ、 １８ マスタシリンダ、 ２０，２２ ブレーキ油圧制御導管、 ２４ ホイールシリンダ、 ２６ バルブユニット、 ２８ リザーバタンク、 ３０ 段付シリンダ、 ３２ 段付ピストン、 ３４ 圧入力ポート、 ３６ 圧出力ポート、 ３８，４０ Ｏリング、 ４２ スプリング、 ４４ オリフィス路、 ４６ 逆止弁。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブユニットおよびブレーキ装置、特に、急操作時に流体圧動作装置の迅速な初期圧力上昇を行うことのできるバルブユニット、およびホイールシリンダの急速な初期圧力上昇を行うことのできるブレーキ装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からブレーキ装置を動作させる手段として動作流体圧、例えば油圧が利用されている。ブレーキ装置は、ブレーキ操作部材などのブレーキペダルの操作に基づいて油圧が制御される。例えば、ディスクブレーキの場合、ブレーキペダルの操作に基づきマスタシリンダで油圧を発生させ、その油圧が油路を介してキャリパに含まれるホイールシリンダに伝達され、ホイールシリンダが駆動する。ホイールシリンダが駆動すると、ブレーキパッドがブレーキディスクを把持し、回転するブレーキディスクに制動力を与える。つまり車輪に制動力を発生させる。このように、従来のブレーキ装置においては、ブレーキペダルの急踏みが行われる緊急制動時や、それ以外でブレーキペダルがゆっくり踏み込まれる通常制動時の区別なく、ブレーキペダルの踏力に応じた油圧が発生するように制御されている。一方、例えば、特許文献１には、ホイールシリンダ圧をマスタシリンダ圧の変化勾配よりも大きな変化勾配で変化させる手段を備えたものが開示されている。また、特許文献２には、ブレーキ操作部材の操作により発生するブレーキ液圧を増圧しながら、ブレーキ操作部の操作量を抑制する操作量縮小手段を備えるブレーキ倍力システムが開示されている。この他、ブレーキ装置の増圧を行うための技術が特許文献３、特許文献４などにも開示されている。
【特許文献１】特開平８−４０２５２号公報
【特許文献２】特開平１０−１１９７５６号公報
【特許文献３】特開２０００−１６６００５号公報
【特許文献４】特開平２−２４１５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述のように、ブレーキ装置においては、例えばキャリパに含まれるホイールシリンダを動作させることによって制動力を発生させるが、ホイールシリンダの初期動作時、つまり低油圧状態のときに、油圧の立ち上がりが緩慢になる傾向がある。通常制動時、すなわち、ブレーキペダルをゆっくり踏み込む場合には、マスタシリンダ側の油圧の立ち上がりが徐々に行われるので、ホイールシリンダ側の油圧の立ち上がりの緩慢性は無視することができる。つまり、運転者が想像している制動力の発生イメージと、実際の制動力の発生とは、あまり違いがなくブレーキペダルの操作フィーリングの違和感をほとんど感じさせない。しかし、運転者が急制動を要求する場合、ホイールシリンダ側の油圧の立ち上がりの緩慢性は、ブレーキペダルの操作フィーリングの違和感の原因になり得る。したがって、ブレーキペダルの急踏み時には、運転者の操作に敏感に反応し、急速な油圧の立ち上げを行うことが好ましい。さらに、緊急制動時には、急速な油圧の立ち上がりを実現し、できるだけ制動停止距離を短縮するようにすることが好ましい。このような急速な油圧の立ち上げは、ブレーキペダルのペダル比を大きくし、相対的に制動の効きをよくする方法がある。
【０００４】
しかし、ペダル比を大きくすると、ブレーキペダルのストロークが長くなる。つまり、所望の制動力を発生させようとした場合の踏み込み動作が大きくなる。ブレーキング操作を行う場合のストロークには人間工学的に適値が存在するため、それ以上ストロークが長い場合、ブレーキ操作フィーリングに違和感を与えてしまうという問題がある。特に、ブレーキペダルをゆっくり踏み込む場合には、ストロークが長いと、ブレーキペダルの操作がふわふわした感になり操作フィーリングの低下を招いてしまう。さらに、ペダル比を大きくすることに伴うストロークの増加により、構造体が大型化し、車両の限られた空間にストローク構造体を納めることが困難になるという問題が生じる。
【０００５】
流体圧動作装置において、油圧がある程度立ち上がった後は、ブレーキペダルの踏み込み量に応じた油圧が得られ、十分な制動力が発生できるので、流体圧動作装置においては、特に、急操作を行った時の初期の油圧の立ち上がりを迅速に行う改善が望まれている。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、急操作を行う場合のみに、流体圧動作装置の初期の流体圧の立ち上がりを迅速に行うことのできるシンプルな構造のバルブユニットを提供することにある。また、ブレーキ操作部材の急操作を行う場合に、操作フィーリングを損なうことなく、ホイールシリンダの初期の流体圧の立ち上がりを迅速に行うことのできるシンプルな構造のブレーキ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様では、流体圧発生装置と当該流体圧発生装置の発生する流体圧に応じて動作する流体圧動作装置との間に配置されるバルブユニットであって、前記流体圧発生装置側に接続される圧入力側が大面積形状を呈し、前記流体圧動作装置側に接続される圧出力側が前記大面積形状に対し面積の小さな小面積形状を呈する、段付シリンダ内を摺動可能な段付ピストンと、前記段付ピストンの圧入力側と圧出力側とを連通し、所定流速以下の動作流体の通過を許容するオリフィス路と、前記段付ピストンを前記段付シリンダ内で圧入力側に付勢する付勢部材と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
この態様によれば、流体圧発生装置側の流体圧上昇に伴い発生した動作流体の流速が所定流速以下の場合、動作流体は、オリフィス路を通って、付勢部材に付勢された段付ピストンを移動させることなく流体圧動作装置側へ流れる。すなわち、流体圧発生装置側の流体圧の上昇と流体圧動作装置側の流体圧の上昇とがほぼ一致するように、流体圧動作装置側の増圧を行い動作させる。一方、流体圧発生装置側の流体圧上昇に伴い発生した動作流体の流速が所定流速より早い場合、オリフィス路の流動抵抗が大きくなり、動作流体はオリフィス路を通過できない。その結果、流体圧発生装置側の流体圧上昇に伴い発生した動作流体は、段付ピストンを流体発生装置側から流体圧動作装置側へ移動させる。このとき、段付ピストンの面積は、流体発生装置側より流体圧動作装置側が小さいので、流体発生装置側と流体圧動作装置側の面積比に応じた増圧が流体圧動作装置側で行われる。その結果、流体圧動作装置側の流体圧上昇の初期の増圧を迅速に行うことができる。また、段付ピストンの移動により流体圧動作装置側の圧力が増加した場合、動作流体はオリフィス路を流体圧動作装置側から流体発生装置側へ逆流する。その結果、流体圧動作装置側の流体圧上昇の中盤以降は上昇速度が緩やかになり、徐々に流体発生装置側の流体圧上昇勾配に近づく。つまり、流体圧発生装置の急操作を行う場合のみに、流体圧動作装置の初期の流体圧の立ち上がりを迅速に行うことのできる。また、オリフィス路付きの段付ピストンを流体発生装置側と流体圧動作装置側との間に介在させるだけなので、シンプルな構成により上記作用を得ることができる。
【０００９】
また、上記態様において、前記段付ピストンは、前記圧出力側と圧入力側との差圧が所定の開弁圧以上になった場合に、圧出力側から圧入力側への動作流体の移動を許容する逆止弁をさらに含んでもよい。例えば、周囲温度によって動作流体の粘性が高くなっているような場合、動作流体のオリフィス路の逆流タイミングにばらつきが生じ、流体圧動作装置側の高圧状態が長くなってしまう場合がある。しかし、上述のように、逆止弁を設けることにより流体圧動作装置側の圧力状態が逆止弁の開弁圧以上に高くなることを防止することが可能になり、流体圧動作装置の初期の流体圧の立ち上がりのみを迅速に行うことのできる。また、初期の俊敏な流体圧立ち上がりの期間を逆止弁の開弁圧設定により容易に選択することができる。
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の別の態様では、ブレーキ操作部材の操作に基づいて流体圧を発生させるマスタシリンダと、前記マスタシリンダが発生させる流体圧に応じて動作するホイールシリンダと、前記マスタシリンダとホイールシリンダとの間に配置されるバルブユニットと、を含むブレーキ装置であって、前記バルブユニットは、前記マスタシリンダ側に接続される圧入力側が大面積形状を呈し、前記ホイールシリンダ側に接続される圧出力側が前記大面積形状に対し面積の小さい小面積形状を呈する、段付シリンダ内を摺動可能な段付ピストンと、前記段付ピストンの圧入力側と圧出力側とを連通し、所定流速以下の動作流体の通過を許容するオリフィス路と、前記段付ピストンを前記段付シリンダ内で圧入力側に付勢する付勢部材と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
この態様によれば、ブレーキ操作部材を操作して、マスタシリンダにより所定流速以下の動作流体を発生させた場合、例えば、ゆっくりした動作でブレーキ操作部材を踏み込んだ場合、動作流体は、オリフィス路を通過し、付勢部材によって付勢された段付ピストンを移動させることなく、ホイールシリンダ側へ流れる。すなわち、マスタシリンダ側の流体圧の上昇とホイールシリンダ側の流体圧の上昇とがほぼ一致するように、ホイールシリンダ側の増圧を行い動作させる。一方、マスタシリンダ側の流体圧上昇に伴い発生した動作流体の流速が所定流速より早い場合、例えば、ブレーキ操作部材を急踏みした場合、オリフィス路の流動抵抗が大きくなり、動作流体はオリフィス路を通過できない。その結果、マスタシリンダ側の流体圧上昇に伴い発生した動作流体は、段付ピストンをマスタシリンダ側からホイールシリンダ側へ移動させる。このとき、段付ピストンの面積は、マスタシリンダ側よりホイールシリンダ側が小さいので、マスタシリンダ側とホイールシリンダ側の面積比に応じた増圧がホイールシリンダ側で行われる。その結果、ホイールシリンダ側の流体圧上昇の初期の増圧を迅速に行うことができる。また、段付ピストンの移動により、ホイールシリンダ側の圧力が増加した場合、動作流体はオリフィス路をホイールシリンダ側からマスタシリンダ側へ逆流する。その結果、ホイールシリンダ側の流体圧上昇の中盤以降は上昇速度が緩やかになり、徐々にマスタシリンダ側の流体圧上昇勾配に近づく。つまり、マスタシリンダの急操作を行う場合のみに、ホイールシリンダの初期の流体圧の立ち上がりを迅速に行うことができる。また、オリフィス路付きの段付ピストンをマスタシリンダ側とホイールシリンダ側との間に介在させるだけなので、シンプルな構成により上記作用を得ることができる。
【００１２】
また、上記態様において、前記段付ピストンは、前記圧出力側と圧入力側との差圧が所定の開弁圧以上になった場合に、圧出力側から圧入力側への動作流体の移動を許容する逆止弁をさらに含むものとしてもよい。例えば、周囲温度によって動作流体の粘性が高くなっているような場合、動作流体のオリフィス路の逆流タイミングにばらつきが生じ、ホイールシリンダ側の高圧状態が長くなってしまう場合がある。しかし、上述のように、逆止弁を設けることによりホイールシリンダ側の圧力状態に応じて圧力の上昇を緩やかにすることができるので、ホイールシリンダの初期の流体圧の立ち上がりのみを迅速に行うことができる。したがって、ブレーキ操作部材の急踏みした時のみ増圧動作を行い、その他は通常の流体圧制御が可能になり、救急時に制動力の確保を迅速に行うと共に、ブレーキフィーリングの向上を行うことができる。また、初期の俊敏な流体圧立ち上がりの期間を逆止弁の開弁圧設定により容易に選択することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のバルブユニットおよびブレーキ装置によれば、シンプルな構成で、操作フィーリングを損なうことなく急操作を行う場合のみに、流体圧動作装置やホイールシリンダの初期の流体圧の立ち上がりを迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に基づいて説明する。
【００１５】
本実施形態のバルブユニットは、流体圧発生装置と、この発生した流体圧に応じて動作する流体圧動作装置との間に配置されている。バルブユニットは圧入力側が大面積形状を呈し、圧出力側が小面積形状を呈する段付ピストンを含んでいる。また、この段付ピストンには、圧入力側と圧出力側とを連通し、所定流速以下の動作流体の通過を許容するオリフィス路が設けられている。段付ピストンにオリフィス路が形成されているため、圧入力側の動作流体の流速が所定速度より遅い場合、動作流体は、オリフィス路を通過し、段付ピストンを移動させることなく、圧入力側と圧出力側の流体圧上昇は、ほぼ同じになる。一方、圧入力側の動作流体の流速が早い場合、動作流体は、オリフィス路を通過することができず、段付ピストンを押して圧出力側に移動させる。その結果、段付ピストンの移動初期の段階で段付ピストンの圧出力側と圧入力側の面積比に応じた増圧作用が生じ、流体圧動作装置の流体圧の立ち上がりを俊敏に行うようにするものである。
【００１６】
図１は、本実施形態のバルブユニットを含む車両のブレーキ装置１０の概略構成図である。運転者が操作するブレーキ操作部材であるブレーキペダル１２には、その踏み込みストロークを検出するストロークセンサ１４が設けられている。ブレーキペダル１２には、ブレーキブースタ１６を介してマスタシリンダ１８が接続されている。マスタシリンダ１８は、例えばタンデムタイプとすることが可能であり、運転者によるブレーキペダル１２の踏み込み操作に応じ、作動流体であるブレーキオイルを圧送する。また、ブレーキペダル１２とマスタシリンダ１８との間に配置されたブレーキブースタ１６は、例えば、ダイヤフラム式のバキュームサーボとすることが可能で、図示しないエンジンの吸気マニホールドからの負圧を動力源とし、ブレーキペダル１２の操作力を軽くする倍力装置として機能する。
【００１７】
マスタシリンダ１８には前輪用のブレーキ油圧制御導管２０および後輪用のブレーキ油圧制御導管２２が接続されている。ブレーキ油圧制御導管２０は、左前輪および右前輪の制動力を発揮する左前輪用および右前輪用のホイールシリンダ２４ＦＬ、２４ＦＲに接続されている。また、ブレーキ油圧制御導管２２は、左後輪および右後輪の制動力を発揮する左後輪用および右後輪用のホイールシリンダ２４ＲＬ、２４ＲＲに接続されている。なお、以下、任意のホイールシリンダを示す場合は、ホイールシリンダ２４と表記する。
【００１８】
ブレーキ油圧制御導管２０、ブレーキ油圧制御導管２２において、マスタシリンダ１８、とホイールシリンダ２４との間には、本実施形態のバルブユニット２６が配置されている。このバルブユニット２６は、後述するが、ブレーキ油圧制御導管２０、ブレーキ油圧制御導管２２の中を流れるブレーキオイルの流速によって挙動が変化するバルブである。なお、マスタシリンダ１８には、リザーバタンク２８が接続され、マスタシリンダ１８、ブレーキ油圧制御導管２０、ブレーキ油圧制御導管２２、ホイールシリンダ２４などを含む油圧回路全体の油量調整を行っている。
【００１９】
図２（ａ）は、バルブユニット２６の詳細構造を示す断面図である。バルブユニット２６は、段付シリンダ３０とその内部空間に摺動自在に収納される段付ピストン３２で構成されている。段付シリンダ３０は、例えば、段付きの円柱形状であり、大面積側にマスタシリンダ１８側と接続される圧入力ポート３４が形成され、小面積側には、ホイールシリンダ２４側に接続可能な圧出力ポート３６が形成されている。また、段付ピストン３２は、段付シリンダ３０の段付形状の内部空間に対応した形状であり、例えば段付きの円柱形状を呈している。段付ピストン３２の大面積側（面積Ａ2）である大径部分３２ａの周囲には、段付シリンダ３０の大径部分３０ａとの間でブレーキオイルの移動が発生しないようにすると共に段付シリンダ３０に対して段付ピストン３２をスムーズに摺動させるためにＯリング３８が装着されている。また、段付シリンダ３０の小面積側（面積Ａ1）である小径部分３０ｂにも同様にＯリング４０が装着されている。こられＯリング３８，４０は、ブレーキオイルに耐性を有する材質で形成されている。
【００２０】
また、段付シリンダ３０の段部分、すなわち、シリンダ肩部３０ｃと、段付ピストン３２の段部分、すなわち、ピストン肩部３２ｃとの間には、段付ピストン３２を圧入力側に付勢する付勢手段としてスプリング４２が配置されている。図２（ａ）には、スプリング４２を２個示しているが、スプリング４２の配置数は、段付ピストン３２が所定の付勢力で付勢できれば任意である。また、小径部分３２ｂの周囲に巻回配置できる単一の大きなスプリングを配置してもよい。
【００２１】
本実施形態の段付ピストン３２において、特徴的な点は、段付ピストン３２の圧入力側と圧出力側とを連通し、所定流速以下のブレーキオイルの通過を許容するオリフィス路４４が形成されているところである。このオリフィス路４４の直径は、例えば直径１ｍｍであり、ブレーキオイルの流速が例えば２ｃｃ／ｓｅｃの場合にオリフィス路４４によるブレーキオイルの通過を許容するものである。言い換えれば、マスタシリンダ１８側から提供されるブレーキオイルの流速が所定の流速より早い場合、オリフィス路４４の流動抵抗が大きくなり、ブレーキオイルの通過を拒む。その結果、マスタシリンダ１８側から提供されるブレーキオイルは、スプリング４２の付勢力に逆らい段付ピストン３２を圧出力側へと押し移動させことになる。
【００２２】
図２（ｂ）は、ブレーキペダル１２が急踏みされ、マスタシリンダ１８側から提供されるブレーキオイルが所定の流速より早い流速で圧入力ポート３４に供給された場合に、段付ピストン３２がスプリング４２の付勢力に抗して圧出力ポート３６側に移動した状態を示している。前述したように、段付ピストン３２は、圧入力側が面積Ａ2の大径であり、圧出力側が面積Ａ1の小径である。したがって、段付ピストン３２が、圧出力側に移動した場合、段付ピストン３２の両端の面積比に応じてＡ2／Ａ1倍に増圧されることになる。
【００２３】
以下、本実施形態において、ブレーキペダル１２の踏み方によるバルブユニット２６の挙動の違いを説明する。
【００２４】
運転者が、車両を制動させようとしてブレーキペダル１２を踏む場合、急制動を必要とせず、通常のペダル操作速度でゆっくりと踏み込む場合と、急制動を要求し、早いペダル操作速度で、急踏みを行う場合とがある。前述したように、ゆっくりとブレーキペダル１２を踏む場合、ホイールシリンダ２４の油圧の立ち上がりの緩慢性は、運転者に認識されづらい。つまり、ホイールシリンダ２４の油圧の変化は制動時の減速ショックを抑えたスムーズに上昇する特性を有することが好ましい。そのため、マスタシリンダ１８の油圧の上昇、すなわち、運転者の操作フィーリングに応じた油圧の上昇にホイールシリンダ２４の油圧の上昇が一致するように制御することが望ましい。本実施形態において、ゆっくりとしたブレーキペダル１２の踏み込みとは、オリフィス路４４がブレーキオイルの通過を許容する流速以下の流速を発生するようなマスタシリンダ１８に対するブレーキペダル１２の操作である。この場合、ブレーキオイルは、段付ピストン３２を圧出力側に移動させることなく、オリフィス路４４を通過するので、ホイールシリンダ２４側の圧力ＰW/Cは、マスタシリンダ１８側の圧力ＰM/Cとほぼ一致する。
【００２５】
図３は、マスタシリンダ１８で油圧が発生した後、時間の経過と共に変化するホイールシリンダ２４の圧力ＰW/Cの上昇状態の一例を示すグラフである。曲線Ｎが、ブレーキペダル１２をゆっくり踏んだ時の変化状態を示している。曲線Ｎで示すように、ＰW/Cの立ち上がり時は、油圧の上昇が緩慢であるが、時間の経過と共にマスタシリンダ１８の圧力上昇に対応してリニアに上昇する。その結果、運転者は違和感のない制動力を得ることができる。なお、上述したＰW/C＝ＰM/Cは、例えば、圧入力ポート３４および圧出力ポート３６における圧力である。一方、図３における曲線Ｎは、ホイールシリンダ２４における圧力であり、ホイールシリンダ２４における立ち上がり時の緩慢性が現れている。
【００２６】
一方、ブレーキペダル１２を急踏みした場合、つまり、オリフィス路４４が通過を許容できる流速より早い流速でブレーキオイルの提供を圧入力ポート３４側から受けた場合、圧入力ポート３４より供給されるブレーキオイルにより段付シリンダ３０の大径部分３０ａの圧入力ポート３４側の圧力が急速に上昇し、段付ピストン３２を図２（ｂ）に示すように、図中左方向に押して急速に移動させる。前述したように、この時、段付ピストン３２の大径部分３２ａと小径部分３２ｂとの面積比により増圧が行われるので、ホイールシリンダ２４側の圧力は、図３に曲線Ｒで示すように急速に上昇する。なお、スプリング４２が存在するため、スプリング４２による付勢力をＦとすると、段付ピストン３２が移動する時のホイールシリンダ２４側の圧力の変化は、ＰW/C＝（Ａ2／Ａ1）×ＰM/C−（Ｆ／Ａ1）となる。また、段付ピストン３２は、急速に図中左方向に移動するので、この間は、オリフィス路４４の流動抵抗は大きくブレーキオイルがオリフィス路４４を逆流することはないと見なすことができる。なお、ブレーキオイルの流れは、ブレーキペダル１２の踏み込み初期の段階のみ早く、その後は、流れは低下して静圧といて、段付ピストン３２を押すことになる。
【００２７】
ところで、段付ピストン３２の移動の結果、バルブユニット２６側の圧力が圧入力ポート３４の圧力より高くなった場合、圧出力ポート３６側のブレーキオイルがオリフィス路４４を圧入力ポート３４側に逆流し始める。その結果、圧出力ポート３６側の油圧上昇率は低下し、図３に示すように、ゆっくりブレーキペダル１２を踏み込んだ場合の曲線Ｎに近づくように油圧調整が自動的に行われる。また、オリフィス路４４を介して逆流により圧入力ポート３４側と圧出力ポート３６側との圧力差が小さくなると、段付ピストン３２は、スプリング４２の付勢力により図２（ｂ）中右方向に移動し始め、図２（ａ）の状態に復帰する。さらに、圧入力ポート３４側と圧出力ポート３６側との圧力差がなくなった場合、ブレーキペダル１２の操作により圧入力ポート３４側の油圧が上昇する場合、ブレーキオイルは再びオリフィス路４４を圧出力ポート３６に向かって流れるようになり、圧入力ポート３４側の油圧上昇、つまりマスタシリンダ１８の油圧上昇に応じて圧出力ポート３６側の油圧が曲線Ｎに沿って上昇する。
【００２８】
このように、段付ピストン３２の移動により、ブレーキペダル１２の急踏み時の初期の段階で、ホイールシリンダ２４側において、急速な圧力上昇を発生させることができるので、ホイールシリンダ２４における油圧立ち上がり時の緩慢性を打ち消すことが可能になる。つまり、ブレーキ装置においてブレーキペダル１２の踏み込みに敏感に反応して油圧上昇初期の段階における急速な油圧上昇を行うことができる。このような初期段階における急速な油圧の上昇により、ブレーキペダル１２の急踏み時において、初期段階から良好な制動力の発生を行うことが可能になり制動距離の短縮に寄与することができる。なお、ホイールシリンダ２４で初期段階で所定の油圧に到達すれば、その後の制動力はマスタシリンダ１８の発生油圧に依存するので、良好な制動を行うことができる。
【００２９】
上述したように本実施形態によれば、マスタシリンダ１８とホイールシリンダ２４との間に、シンプルな構造の段付ピストン３２を介在させるのみで、ブレーキペダル１２のペダル比を大きくすることなく、ブレーキペダル１２の急踏み時におけるホイールシリンダ２４側の初期の油圧上昇を急速に行うことができる。その結果、ブレーキペダル１２の踏み込み時の操作フィーリングを損なうことなく、急踏み時のホイールシリンダ２４側の油圧立ち上がりの緩慢による操作フィーリングの低下も排除することができる。
【００３０】
図４には、本実施形態の変形例が示されている。図４に示すバルブユニット２６の基本的構造は、図２に示すものと同じであり、ブレーキペダル１２をゆっくり踏んだ時や急踏みしたときの段付ピストン３２の挙動は同じであるが、図４の場合、オリフィス路４４が形成された段付ピストン３２に、さらに、開弁圧以上の圧力差が生じた場合、圧出力ポート３６から圧入力ポート３４へのブレーキオイルの流れのみを許容する逆止弁４６が配置されている。
【００３１】
例えば、周囲温度が低下した場合、動作流体であるブレーキオイルの粘性が高くなってしまう場合がある。ブレーキペダル１２の急踏み後圧入力ポート３４側と圧出力ポート３６側の微妙な圧力差のみによりブレーキオイルがオリフィス路４４を逆流する場合、ブレーキオイルの粘性が高いと粘性のばらつきにより逆流タイミングにばらつきが生じる。つまり、圧出力ポート３６側であるホイールシリンダ２４の高圧状態が長くなってしまう場合がある。この場合、周囲温度の違いにより、ホイールシリンダ２４の圧力状態が変化し、僅かではあるがブレーキフィーリングの違いが生じたり、制動力の違いが生じる場合がある。そこで、逆止弁４６を設けることにより所定開弁圧以上の差圧が圧出力ポート３６側に生じた場合、ブレーキオイルを圧入力ポート３４側に戻し、圧出力ポート３６側が必要以上に高圧状態に維持されてしまうことを防止する。このように、ホイールシリンダ２４側の圧力状態に応じて圧力の上昇を緩やかにすることができるので、ホイールシリンダ２４の初期の油圧の立ち上がりのみを迅速に行うことのできる。したがって、ブレーキペダル１２の急踏みした時のみ増圧動作を行い、その他は通常の油圧制御が可能になり、緊急時に制動力の確保を迅速に行うと共に、ブレーキフィーリングの向上を行うことができる。また、初期の俊敏な油圧立ち上がりの期間を逆止弁４６の開弁圧設定により容易に選択することが可能になり、ホイールシリンダ２４の制御特性にバリエーションを持たせることができる。
【００３２】
図５は、本実施形態のバルブユニット２６を用いた応用例が示されている。この応用例では、ブレーキペダル１２の踏力アシストを行うブレーキブースタ１６が失陥したときの対応を上述したバルブユニット２６を用いて行うものである。
【００３３】
図５に示すバルブユニット２６の基本的構造は、図２に示すものと同じであり、段付ピストン３２の挙動も同じである。しかし、図５の場合、段付シリンダ３０のシリンダ肩部３０ｃと、段付ピストン３２のピストン肩部３２ｃとが相対する相対空間にバキュームホース４８を介してブレーキブースタ１６が接続されている。したがって、ブレーキブースタ１６が良好に動作し、ブレーキペダル１２の踏力アシストを行っている場合には、シリンダ肩部３０ｃとピストン肩部３２ｃとの間の空間は、バキューム状態となり、スプリング４２の付勢力に反し、段付ピストン３２が圧出力ポート３６側に移動し、段付ピストン３２の停止状態が維持される。つまり、段付ピストン３２の機能は休止し、ブレーキオイルは、オリフィス路４４を通ってのみ、圧出力ポート３６側へ流れ込み、ホイールシリンダ２４の圧力を上昇する。この場合、ブレーキブースタ１６により踏力アシストが行われているので、ブレーキペダル１２の急踏み時でも、マスタシリンダ１８への踏力伝達がスムーズに行われホイールシリンダ２４側の圧力をスムーズに増大させることができる。
【００３４】
一方、ブレーキブースタ１６の失陥時には、ブレーキペダル１２の踏力アシストが消滅する。この時、早急な制動力の確保を望み運転者がブレーキペダル１２の急踏みを行おうとする場合、大きな踏力が必要になるので、ホイールシリンダ２４側の圧力上昇が緩慢になる。しかし、図５に示すように、ブレーキブースタ１６が失陥した場合、段付ピストン３２はスプリング４２の付勢力によって、図中右方向に移動している。そのため、ブレーキペダル１２の急踏みを行った場合、図２で説明したように、ブレーキオイルの流れが早くなり、段付ピストン３２を図中左方向に押す。その結果、圧入力ポート３４側と圧出力ポート３６側の段付ピストン３２の面積比に応じた増圧が行われる。つまり、マスタシリンダ１８の失陥により、踏力アシストが行われず、ブレーキペダル１２の踏み込みストロークが少ない場合でも、前述の段付ピストン３２の増圧作用により、ホイールシリンダ２４側の圧力上昇を良好に行い、制動力の書く方を行うことができる。また、ブレーキペダル１２の踏み込みが継続され、踏み込み開始から所定時間経過すれば、ホイールシリンダ２４における油圧は安定し、踏力に応じた制動力の発生が行われる。
【００３５】
このように、段付ピストン３２を有するバルブユニット２６は、ホイールシリンダ２４の圧力立ち上がり時のアシストの他に、ブレーキブースタ１６の失陥時のフェールセーフ機能を果たすことができる。
【００３６】
本実施形態においては、流体圧動作装置として、ディスクブレーキのホイールシリンダ２４を一例として示したが、流体圧動作装置として、ドラムブレーキのホイールシリンダに適用しても同様な効果を得ることができる。また、図１の場合、バルブユニット２６を前輪用と後輪用にそれぞれ１個配した例を示しているが、バルブユニット２６の配置位置は、流体圧発生装置と流体圧動作装置との間であれば任意の位置でよく、例えば、ホイールシリンダ２４の直前に配置してもよい。この場合、各ホイールシリンダ２４専用のバルブユニット２６となる。
【００３７】
また、図２に示すバルブユニット２６の構造は、圧入力ポート３４が大面積形状で圧出力ポート３６側が小面積形状の段付ピストン３２を含めば、他の形状は適宜変更可能であり、本実施形態と同様な効果を得ることができる。また、段付ピストン３２の大面積と小面積の比やオリフィス路４４の管径は、流体圧発生装置と流体圧動作装置の特性に応じて適宜選択することが望ましい。
【００３８】
また、図２などで示すように、本実施形態では、段付ピストン３２の圧出力ポート３６側を凹形状としている。これは、オリフィス路４４の形成距離を短くするために形成したものであり、凹形状が形成されない場合でも上述した本実施形態と同様な効果を得ることができる。凹形状は段付ピストン３２の圧入力ポート３４側に形成してもよい。また、段付ピストン３２の強度的な配慮を行えば、段付ピストン３２の両側に形成してもよいし、凹形状の深さを調整してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本実施形態に係るバルブユニットを適用したブレーキ装置の構成概念を説明する説明図である。
【図２】本実施形態に係るバルブユニットの詳細構造および動作を説明する断面図である。
【図３】本実施形態に係るバルブユニットを用いた場合のホイールシリンダの圧力上昇を説明する説明図である。
【図４】本実施形態に係るバルブユニットの変形例を説明する断面図である。
【図５】本実施形態に係るバルブユニットを用いた応用例を津瞑する断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０ ブレーキ装置、 １２ ブレーキペダル、 １４ ストロークセンサ、 １６ ブレーキブースタ、 １８ マスタシリンダ、 ２０，２２ ブレーキ油圧制御導管、 ２４ ホイールシリンダ、 ２６ バルブユニット、 ２８ リザーバタンク、 ３０ 段付シリンダ、 ３２ 段付ピストン、 ３４ 圧入力ポート、 ３６ 圧出力ポート、 ３８，４０ Ｏリング、 ４２ スプリング、 ４４ オリフィス路、 ４６ 逆止弁。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体圧発生装置と当該流体圧発生装置の発生する流体圧に応じて動作する流体圧動作装置との間に配置されるバルブユニットであって、
前記流体圧発生装置側に接続される圧入力側が大面積形状を呈し、前記流体圧動作装置側に接続される圧出力側が前記大面積形状に対し面積の小さな小面積形状を呈する、段付シリンダ内を摺動可能な段付ピストンと、
前記段付ピストンの圧入力側と圧出力側とを連通し、所定流速以下の動作流体の通過を許容するオリフィス路と、
前記段付ピストンを前記段付シリンダ内で圧入力側に付勢する付勢部材と、
を含むことを特徴とするバルブユニット。
【請求項２】
前記段付ピストンは、前記圧出力側と圧入力側との差圧が所定の開弁圧以上になった場合に、圧出力側から圧入力側への動作流体の移動を許容する逆止弁をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のバルブユニット。
【請求項３】
ブレーキ操作部材の操作に基づいて流体圧を発生させるマスタシリンダと、
前記マスタシリンダが発生させる流体圧に応じて動作するホイールシリンダと、
前記マスタシリンダとホイールシリンダとの間に配置されるバルブユニットと、
を含むブレーキ装置であって、
前記バルブユニットは、
前記マスタシリンダ側に接続される圧入力側が大面積形状を呈し、前記ホイールシリンダ側に接続される圧出力側が前記大面積形状に対し面積の小さい小面積形状を呈する、段付シリンダ内を摺動可能な段付ピストンと、
前記段付ピストンの圧入力側と圧出力側とを連通し、所定流速以下の動作流体の通過を許容するオリフィス路と、
前記段付ピストンを前記段付シリンダ内で圧入力側に付勢する付勢部材と、
を含むことを特徴とするブレーキ装置。
【請求項４】
前記段付ピストンは、前記圧出力側と圧入力側との差圧が所定の開弁圧以上になった場合に、圧出力側から圧入力側への動作流体の移動を許容する逆止弁をさらに含むことを特徴とする請求項３記載のブレーキ装置。
【請求項１】
流体圧発生装置と当該流体圧発生装置の発生する流体圧に応じて動作する流体圧動作装置との間に配置されるバルブユニットであって、
前記流体圧発生装置側に接続される圧入力側が大面積形状を呈し、前記流体圧動作装置側に接続される圧出力側が前記大面積形状に対し面積の小さな小面積形状を呈する、段付シリンダ内を摺動可能な段付ピストンと、
前記段付ピストンの圧入力側と圧出力側とを連通し、所定流速以下の動作流体の通過を許容するオリフィス路と、
前記段付ピストンを前記段付シリンダ内で圧入力側に付勢する付勢部材と、
を含むことを特徴とするバルブユニット。
【請求項２】
前記段付ピストンは、前記圧出力側と圧入力側との差圧が所定の開弁圧以上になった場合に、圧出力側から圧入力側への動作流体の移動を許容する逆止弁をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のバルブユニット。
【請求項３】
ブレーキ操作部材の操作に基づいて流体圧を発生させるマスタシリンダと、
前記マスタシリンダが発生させる流体圧に応じて動作するホイールシリンダと、
前記マスタシリンダとホイールシリンダとの間に配置されるバルブユニットと、
を含むブレーキ装置であって、
前記バルブユニットは、
前記マスタシリンダ側に接続される圧入力側が大面積形状を呈し、前記ホイールシリンダ側に接続される圧出力側が前記大面積形状に対し面積の小さい小面積形状を呈する、段付シリンダ内を摺動可能な段付ピストンと、
前記段付ピストンの圧入力側と圧出力側とを連通し、所定流速以下の動作流体の通過を許容するオリフィス路と、
前記段付ピストンを前記段付シリンダ内で圧入力側に付勢する付勢部材と、
を含むことを特徴とするブレーキ装置。
【請求項４】
前記段付ピストンは、前記圧出力側と圧入力側との差圧が所定の開弁圧以上になった場合に、圧出力側から圧入力側への動作流体の移動を許容する逆止弁をさらに含むことを特徴とする請求項３記載のブレーキ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−２９０２００（Ｐ２００６−２９０２００Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１１４９０１（Ｐ２００５−１１４９０１）
【出願日】平成１７年４月１２日（２００５．４．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１２日（２００５．４．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]