JP4070603B2 - 自動車用ブースト式制動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術的分野】
本発明は、自動車用の、少なくとも１つのブレーキ回路内の圧力を制御するマスターシリンダを備えた型式のブースト式制動装置に関しており、当該マスターシリンダ内には、内部に圧力変動を作り出すためプライマリピストンが滑動可能に取り付けられ、プライマリピストンには、一般的にはブレーキペダルで構成される手動制御部材(manual-control member)により加えられる入力から成る作動力と、手動制御部材に連結されているブースタにより加えられるブースト力とが働いている。
【０００２】
【従来の技術】
ブースタは、空圧式で、可動隔壁により２つの空圧チャンバに分割された剛体のケーシングを備えており、この可動隔壁には、手動制御部材により作動する弁の作用の下で、両チャンバ間の圧力差が働く。
この種の制動装置は既知であり、例えばＥＰ−Ｂ−０６６２８９４号に示されている。
【０００３】
制動が行われる条件は、様々である。第１のシナリオは、障害物が遠くから見え、制動が比較的穏かに行われる場合の通常の条件に相当し、この制動は「緩制動(slow-braking)」と呼ばれる。もう１つのシナリオは、例えば障害物が突然運転者の目前に現われ、運転者はできるだけ迅速に車両を停止させなければならない場合の急制動又は「緊急制動(rapid-braking)」に相当する。
これら各種制動条件を満たすために、上に定義した型式のブースト式制動装置は、緩制動と緊急制動それぞれに対応する少なくとも２つのブースト比の介在を生じさせることが可能な緊急補助弁(emergency braking)により補完されており、緩制動時のブースト比は比較的低く、手動制御部材の前進に逆らう反力は比較的大きい。緊急制動の場合は、ブースト比は比較的高く、手動制御部材に対する反力は比較的弱いが、これは運転者が、より長くより強く制動できるということを意味する。
【０００４】
慣例的に、「前方」という用語は、制御部材からマスターシリンダに向かう方向を表す記述として使用され、「後方」又は「後部」はその反対方向に使用される。
緊急補助弁は、反力ピストンを備えており、この反力ピストンはプライマリピストンの穴の後部で封止された状態で滑動し、この穴の前方部がマスターシリンダの内部容積(interior volume)に連通し、また緊急補助弁は、反力ピストンを備えており、この反力ピストンは、反力ピストンとプライマリピストンの穴の中の更に前方に収納されているブッシュとの間にあるチャンバ内に位置するヘッドを前方端に有する比率制御部(ratio control)が通過する軸方向通路を備え、このブッシュは、反力ピストンよりも断面が小さい高速ピストンが滑動できる軸方向通路を有し、高速ピストンも各端部が開放している軸方向通路を有し、高速ピストンの後部端と比率制御部の先頭部とで高速ピストンの通路への入口を遮断可能な弁を形成している。
緩制動ブースト比は、より大きな断面を有する反力ピストンに関係し、これに対し、緊急制動は、より小さな断面を有する高速ピストンに関係する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような緊急補助弁を装備した制動装置は、操作及び制動力の観点からは全体として満足できるものではあるが、特に緩制動の終了時に、ノイズを発生させることが明らかになってきた。
本発明の目的は、とりわけ、先に定義した型式の、緊急補助弁を装備した制動装置を提供し、上記欠点を生じさせず、又は少なくとも生じても程度が軽くてすむようにすることである。また、提案された解決手法は、単純且つ経済的な範囲に止まることが望ましい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、先に定義した型式の、緊急補助弁を装備した自動車用のブースト式制動装置は、一方側として反力ピストンとブッシュの間にあるチャンバと、他方側としてブッシュの前方に設けられたプライマリピストンの穴の領域との間の圧力差を、比率制御部の先頭部と高速ピストンの後方端部により形成された弁を開放させることのできる値より低い値に制限するための手段を備えていることを特徴とする。
解決手法を見出す前に、発明者は問題のノイズの源を見つけ出さねばならなかった。発明者は、このノイズが、ブースタが提供できる最大ブースト力を超えた緩制動条件下で、即ち、後で定義する「飽和」点を超えた条件下で発生することを見極め、それは弁の突発的開放に続く流体の突発的流れによるものであると判断した。本発明によれば、弁のこの望ましくない開放は回避され、ノイズは排除される。更に、弁は作動頻度が低くなり、寿命も延びる。
【０００７】
第１の可能性としては、圧力差を制限するための手段は、プライマリピストンの穴の中を封止された状態で滑動できるようにブッシュを取り付けることにある。固定されたストッパ、具体的にはプライマリピストンの穴の壁に固定されたリングが、反力ピストンに面した側でブッシュを保持するために設けられ、一方、ブッシュの反対側にはばねの作用が働くように、好適に構成されている。
別の形態によれば、ブッシュは、プライマリピストンの穴の中で軸方向に移動できないようにされ、圧力差を制限するための手段は、チャンバとブッシュ前方の領域の間を接続する接続ダクトを備えており、この接続ダクトは、チャンバ前方領域方向への流れを可聴ノイズを生じないものとすることのできる値に設定された逆止弁を備えている。
【０００８】
更に別の形態によれば、圧縮可能な発泡リングがチャンバ内に配置され、このリングは、所与の制限圧力に達すると体積が小さくなるようになっており、この制限圧力は、弁の開放を回避するのに許容可能な限界値よりも低くなっている。 上に説明した条件とは別に、本発明は、或る数の他の条項に在り、それについては、詳細に記述した幾つかの代表的な実施形態に関し、添付図面を参照しながら以下に詳しく取り扱うことにするが、本発明は、これら実施形態に何ら限定されるものではない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の型式のブースト式制動装置の全体的構造及び一般的動作については、既知であり、具体的にはＥＰ−Ｂ−０６６２８９４号特許又はＦＲ−Ｂ−２６５８４６６号特許から明らかなので、簡単な説明のみに止める。それ以上の詳細なことは、上記２つの特許を参照されたい。
【００１０】
図１は、自動車用制動装置１を示しており、この制動装置１は一部のみを示すマスターシリンダ２と、マスターシリンダ２内で滑動するように取り付けられているプライマリピストン３とを備えている。プライマリピストン３と同軸のリンク機構で構成されている手動制御部材４は、このピストンに後方から前方への、即ち図１では右から左への、入力を働かせるように設計されている。プライマリピストン３が前方に変位することにより、少なくとも１つの油圧ブレーキ回路に接続されているマスターシリンダ２の内部容積５の中の流体の圧力上昇を生み出す。制御部材４は、一般的には、略図で示すブレーキペダル４ａにより操作される。
空圧ブースタ６は、制御部材４に連結されている。ブースタ６は、エラストマー製のダイヤフラム８ａと剛体のスカート８ｂとで構成される可動隔壁８によって、封止された状態の２つの空圧チャンバ７ａ、７ｂに内部が分割されている剛体のケーシング７を備えている。チャンバ７ａは、ノズルＡによって半真空源（図示せず）に常時接続されている。プライマリピストン３と同軸の筒状の形態をした空圧ピストン９は、剛体スカート８ｂに固定されている。空圧ピストン９は、Ｏリング１１によって封止された状態でプランジャ分配器(distributor)１０上を滑動するように取り付けられている。プランジャ分配器１０は、前方に向かって、小径伸張部１０ａ、及び後方に向かって、後部が開放された行き止まりの軸方向ハウジング１０ｂを備え、ハウジング１０ｂ内にはリンク機構４の端部に設けられたボール部４ｂが収容されている。
【００１１】
プランジャ分配器１０は、ピストン３の反対側に、軸方向並進移動によって空圧ピストン９に接続されるエラストマーリング１３に対して封止するように当接する円錐台状の拡張部１２を有している。組立体１２と１３は三方弁Ｂ（部分的に図示）を構成し、この三方弁は、チャンバ７ｂを周囲の大気から遮断し且つチャンバ７ａ、７ｂを連通状態に置くか、或いは、拡張部１２が軸方向にリング１３から離れるように動くときに、チャンバ７ａ、７ｂを互いに遮断して且つ大気圧の空気がチャンバ７ｂ内に流れ込むようにするかの、何れかが行われるようにしている。
空圧ピストン９は、ピストン９とマスターシリンダ２が固定されているケーシング７の反対側の壁との間に配置された圧縮ばね１４によって、図１に示すその静止位置に向けて戻される。中央開口部１６を有するカップ１５は、その外側周辺縁部を介して空圧ピストン９のショルダー部に軸方向に当接する。ばね１４は、このカップの縁をピストン９に押し付ける。カップ１５は、その開口部１６を囲む内側縁部を介して、プライマリピストン３の後方端部に対して軸方向に当接する。プランジャ分配器１０の伸張部１０ａは、開口部１６を自由に通過することができる。
【００１２】
緊急補助弁ＶＡは、緩制動と緊急制動それぞれに対応した少なくとも２つのブースト比の介入を生じさせるために設けられている。
弁ＶＡは反力ピストン１７を備えており、反力ピストン１７の小径の前方部分１７ａは、プライマリピストン３の軸方向穴１８内を、Ｏリング１７ｂにより封止された状態で滑動する。反力ピストンの後方部分１７ｃは、直径が大きくなっていて、プライマリピストン３の穴１８の大径後方部内を滑動できるフランジ１９を有している。弾性材料で作られているリング２０は、フランジ１９に対して、前方部分１７ａと同じ側に配置されている。このリング２０は、プライマリピストン３のショルダー部２１に軸方向に当接できるようになっている。フランジ１９の反対側は、ジャンプばねと称する予荷重の掛けられた螺旋圧縮コイルばね２２の軸方向推力座面として働く。ばね２２の他方の後方端部は、プライマリピストン３に固定されたプラスチック製のクリップインリング(clip-in ring)２３に当接し、クリップインリング２３の中を反力ピストンの後方部分１７ｃが滑動する。
【００１３】
反力ピストン１７は軸方向の穴を有しており、その中に、比率制御部２４が、Ｏリング２４ａにより封止された状態で滑動するよう取り付けられている。比率制御部２４の後方端部は、プランジャ分配器１０の伸張部１０ａと当接する。比率制御部２４の前方端部は先頭部２５を備えており、この先頭部２５は、反力ピストン１７と穴１８内の更に前方に収納されたブッシュ２７との間に位置する穴１８のチャンバ２６内に配置されている。
ブッシュ２７は、軸方向に貫通する穴２８を有しており、この穴の中には、高速ピストン２９が、Ｏリング２９ａにより封止された状態で滑動するよう取り付けられている。高速ピストン２９の外径は、反力ピストンの前方部分１７ａの外径よりも小さくなっている。高速ピストン２９は、軸方向に貫通する通路３０を有しており、この通路の両端は開放されている。高速ピストン２９の前方端部は、ブッシュ２７に対してばね３２により弾性的に押されているリング３１に当接する。ばね３２の他端は、穴１８の前方に位置する端壁３３に当接する。ばね３２が収容されている穴１８の前方領域１８ａは、通路３４を介してマスターシリンダ２の内部容積５と連通している。ばね３２には、ばね２２の予荷重より低い予荷重がかけられている。容積５に圧力が加わっていないとき、この容積にリザーバ（図示せず）から液体が再供給されるよう、弁３５が設けられている。
【００１４】
高速ピストン２９の後方端部は、チャンバ２６内の、比率制御部２４の先頭部２５の近くに位置している。高速ピストン２９のこの後方端部は、先頭部２５と共に弁３６を形成しているが、この弁３６は、例えば、高速ピストン２９の端面上の環状当接面３７（図３）と、先頭部２５に固定されているエラストマーストッパー３８を有しており、このエラストマーストッパー３８は、その一部が先頭部から突き出ており、この部分は、当接面３７に封止された状態で当接させることのできる環状周辺縁部を有している。圧縮ばね３９は、ピストン２９と先頭部２５にそれぞれ設けられた２つのショルダー部の間に配置され、非動作時には弁３６を開放する働きをする。
本発明によれば、チャンバ２６と、チャンバ２６に対してブッシュ２７の反対側に位置する領域１８ａとの間の圧力差を、飽和点を越える緩制動時に弁３６が開かないようにする値に制限するために、手段Ｅが設けられている。圧力差は0.5MPa（５バール）未満の値に制限されるのが望ましい。
説明を続ける前に、「飽和」という表現を説明するため、図２を参照することにする。
【００１５】
図２の曲線Ｃは、制御部材４に軸方向に作用する入力Ｆの関数として、縦軸に容積５内の制動圧力Ｐ、即ち油圧を表している。曲線Ｃは、縦軸ではゼロ値の第１の水平部分Ｃ１を含んでいるが、これは、三方弁Ｂを作動させるためのリンク機構４の移動量に対応している。
Ｃ１の後には、反力ピストン１７によりばね２２が圧縮される段階に対応する「ジャンプ」と称する垂直区分Ｃ２が続くが、これに続いて、ブースタによってプライマリピストン３に加えられるブースト力の結果として、マスターシリンダ２内の液体の圧力が上昇する。反力ピストン１７は、伸張部１０ａと突き当たるまで後退する。
【００１６】
曲線Ｃは急勾配の区分Ｃ３へと続いているが、区分Ｃ３は、制御部材４とプライマリピストン３のブースタ７との組合せ動作に対応する。ブースタ６のブースト力がその最大値に達した時点、即ちチャンバ８ａと８ｂの間の圧力差がそれ以上は増加しなくなった時点で飽和が起きるが、この状況は横座標値Ｆ４に対応する。曲線Ｃは、勾配が区分Ｃ３ほど急ではない区分Ｃ４の形態で続くが、これは圧力Ｐの増加が、部材４に加えられる手動入力の増加のみよるものだからである。
【００１７】
第１の可能性によれば、チャンバ２６と領域１８ａの間の圧力差を制限するための手段Ｅは、穴１８内に滑動するよう取り付けられているブッシュ２７内にある。ブッシュ２７は、Ｏリング２７ａにより封止された状態で滑動する。弾性分割リング４０は、ブッシュ２７の後ろの、穴１８の溝内に固定され、ばね３２により押されるこのブッシュ２７の軸方向ストッパとして働く。
ブッシュ２７は、滑動できるように取り付けてあるので、前方に移動させることができ、即ち、チャンバ２６の容積が増加し、従ってこのチャンバ内の圧力が低下する方向に移動させることができる。
【００１８】
図５に概略的に示す別の形態によれば、ブッシュ２７は穴１８内で軸方向に動けないようにされており、チャンバ２６と領域１８ａの間の圧力差を制限するための手段Ｅは、この２つの空間を接続すると同時に、チャンバ２６から領域１８ａへ液体を流せるようにする逆止弁４２を装備した接続ダクト４１を備えている。弁４２は、液体が可聴ノイズを伴わずに流れるように、十分に低い圧力値、好ましくは0.5MPa（５バール）未満に設定されている。
図示してはいないが別の形態によれば、或る制限圧力、例えば８MPa（８０バール）程度の圧力以上でのみ潰すことのできる予圧縮セルラー(cellular)発泡リングがチャンバ２６内に設けられ、制限圧力以上で潰れることにより、このチャンバ２６内の液体に利用できる容積が増えるようになっている。
その場合、本発明によるブースト式制動装置は、緩制動の場合には以下のように作動する。
【００１９】
手動制御部材４は、比較的ゆっくりと左に向かって変位する。弁Ｂが作動し、チャンバ７ａと７ｂの間の連通を遮断し、次いで円錐台状の拡張部１２が弾性リング１３から離れ、大気圧の空気が空圧ブースタ６のチャンバ７ｂに入ることができるようになる。可動隔壁８は、ブースト力を空圧ピストン９に伝え、このピストン９がばね１４の作用に対抗して前方に移動する。ピストン９に伴って、カップ１５は、プライマリピストン３を前方に押す。弁３６は開いているので、液体の圧力は容積５内とチャンバ２６内で上昇する。この圧力によって、反力ピストン１７に働く後ろ向きの力が増す。この力が、ばね２２の予荷重に達してこれを超えると、反力ピストン１７は、図３に示すように、拡張部１０ａに突き当たるまで後退する。ジャンプＣ２（図２）が発現する。
部材４に加えられる入力の作用の下で、プランジャ分配器１０は、前方に移動し続け、空圧ピストン９は、プランジャ分配器１０に追随してプライマリピストン３をブースト力で押す。容積５内の、そしてチャンバ２６内の液体の圧力は、上昇し続ける。
【００２０】
飽和状態に達したとき、ブースタ６はその最大ブースト力を発生させる。圧力Ｐによって後ろ向きに加えられる力がブースト力と平衡するので、プライマリピストン３は、暫時静止状態に留まる。
制御部材４は、手動入力の作用の下で前進を続ける。比率制御部２４は、プライマリピストン３に対し相対的に前進し、先頭部２５は、そのプラグ３８を介して高速ピストン２９の当接面３７に押し付けられる。これで弁３６は閉じる。拡張部１０ａに当接している反力ピストン１７も、図４に示すように、リング２０がプライマリピストン３のショルダー部２１に突き当たるまで、プライマリピストン３に対し相対的に前進する。制御部材４に入力を掛け続けると、プライマリピストン３は、反力ピストン１７を介して前方に押され、制動圧力が上昇する。
【００２１】
反力ピストン１７がプライマリピストン３に対し相対的に前進移動する間、チャンバ２６の容積は減少する方向にあり、その結果、チャンバ２６では圧力の上昇が起こり、圧力が高くなりすぎると弁３６が突然開いて、説明の冒頭に触れたノイズが、突発的流れの結果として発生する。
本発明によれば、チャンバ２６内の圧力が上昇すると、ブッシュ２７が前方に移動してばね３２を圧縮するので、この望ましくない流れは回避される。チャンバ２６内の圧力は、この様にして弁３６が開くことのない制限値に保持されるが、望ましくは、チャンバ２６と領域１８ａの間の圧力差は、0.5MPa（５バール）未満の値に制限されるのがよい。
【００２２】
図５の代替形態によれば、ブッシュ２７は穴２８内で動けないようになっているが、弁４２によって、ノイズが聞こえることのない十分に低い圧力の下で、チャンバ２６から領域１８ａに液体を流せるようになっており、望ましくは、チャンバ２６と領域１８ａの間の圧力差は0.5MPa（５バール）未満に制限されるのがよい。
急制動下での作動にも変更はない。急制動が開始されるとすぐ、リング２０はプライマリピストン３のショルダー部２１に当接し、この状態を維持する。
運転者がブレーキペダル４ａから足を離すと、弁Ｂは、一方で平坦部１２及び１３で閉じ、他方でチャンバ７ａ及び７ｂの圧力を均等な状態に戻して、ブースタ６の作用を取り消し、制動を終了させ非作動時の位置に復帰させる。
以上、空圧ブースタを使用して説明してきたが、ブースタは、最大ブーストに対応する飽和状態を有するものであれば、油圧式であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による制動装置の一部を切り取った部分断面図である。
【図２】 ブレーキペダルに加わる入力を横座標軸に作図した関数として、縦軸に作図した制動圧力の変動を示すグラフ表示である。
【図３】 飽和に到る前の緩制動時の図１の要素を示す拡大断面部分図である。
【図４】 飽和に到った後の緩制動時の図３の要素を示す拡大軸方向断面図である。
【図５】 実施形態の他の形態を示す概略図である。

Claims (9)

1. 自動車用のブースト式制動装置であって、
   少なくとも１つのブレーキ回路内の圧力を制御するマスターシリンダ（２）と、
   前記マスターシリンダ内に圧力変動を作り出すため前記マスターシリンダ内を滑動するように取り付けられているプライマリピストン（３）であって、手動制御部材（４）によって加えられる入力と、前記手動制御部材に連結されたブースタ（６）によって加えられるブースト力とで構成される作動力を受けるようになっているプライマリピストン（３）と、
   前記プライマリピストン（３）の穴（１８）の後部を封止した状態で滑動する反力ピストン（１７）を備えた緊急補助弁（ＶＡ）であって、前記穴の前方部（１８ａ）は、前記マスターシリンダの内部容積（５）と連通しており、前記反力ピストン（１７）は、比率制御部（２４）が通過する軸方向通路を備えており、前記比率制御部（２４）の前方端部には先頭部（２５）があって、この先頭部（２５）は、前記反力ピストン（１７）と前記プライマリピストンの穴の中の更に前方に収容されているブッシュ（２７）との間にあるチャンバ（２６）内に位置しており、前記ブッシュ（２７）は、断面が前記反力ピストンの断面よりも小さい高速ピストン（２９）が滑動できる軸方向通路（２８）を有しており、前記高速ピストンも両端が開放された軸方向通路（３０）を有しており、前記高速ピストンの後方端部と前記比率制御部の先頭部は、前記高速ピストンの通路（３０）への入口を遮断可能な弁（３６）を形成している緊急補助弁（ＶＡ）と、を備えているブースト式制動装置において、
   前記反力ピストン（１７）と前記ブッシュ（２７）の間にある前記チャンバ（２６）と、前記ブッシュ（２７）の前方に位置する前記プライマリピストンの穴の前記前方部（１８ａ）の間の圧力差を、前記比率制御部の先頭部と前記高速ピストンの後方端部により形成される弁（３６）を開かせることのできる値未満に制限するための圧力差を制限するための手段（Ｅ）を備えていることを特徴とするブースト式制動装置。
2. 前記圧力差を制限するための手段（Ｅ）は、前記チャンバ（２６）と前記前方部（１８ａ）の間の圧力差を0.5MPa（５バール）未満の値に制限することができることを特徴とする請求項１に記載のブースト式制動装置。
3. 前記圧力差を制限するための手段（Ｅ）は、ブッシュ（２７）が前記プライマリピストン（３）の前記穴（１８）内を滑動できるように前記ブッシュ（２７）を取り付けたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のブースト式制動装置。
4. 前記ブッシュ（２７）を前記穴（１８）内に、封止した状態で滑動できるように取り付けるために、シール（２７ａ）が使用されていることを特徴とする請求項３に記載のブースト式制動装置。
5. 前記ブッシュ（２７）の背後には、これを前記反力ピストン（１７）に面した側で保持するために、固定されたストッパ（４０）が設けられ、前記ブッシュの他方側には、ばね（３２）の作用が働くようになっていることを特徴とする請求項３又は４に記載のブースト式制動装置。
6. 前記固定されたストッパは、前記プライマリピストンの穴（１８）の壁に固定されたリング（４０）により形成されていることを特徴とする請求項５に記載のブースト式制動装置。
7. 前記ブッシュ（２７）は、前記プライマリピストン（３）の前記穴（１８）内で軸方向で移動できなくなっており、前記圧力差を制限するための手段（Ｅ）は、前記チャンバ（２６）と前記ブッシュの前方に位置する前記前方部（１８ａ）の間を接続する接続ダクト（４１）を備えており、前記接続ダクトは、チャンバ前方領域方向への流れを可聴ノイズのないものとすることのできる値に設定された逆止弁（４２）を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のブースト式制動装置。
8. 前記逆止弁（４２）は0.5MPa（５バール）未満の値に設定されていることを特徴とする請求項７に記載のブースト式制動装置。
9. 前記圧力差を制限するための手段（Ｅ）として、前記チャンバ（２６）内には圧縮可能な発泡リングが配置され、前記リングは、所与の圧力に達すると体積が小さくなるようになっており、前記圧力は、前記弁（３６）の開放を回避するのに許容可能な限界値より低いことを特徴とする請求項１又は２に記載のブースト式制動装置。

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