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JP5045717B2 - シリンダ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車輪に設けられたブレーキ装置に、ブレーキ液を加圧して供給するためのシリンダ装置に関する。
液圧ブレーキシステムにおいて、例えば、下記特許文献に記載されているようなシリンダ装置が採用されることがある。そのシリンダ装置は、外部高圧源から入力された圧力を利用してブレーキ液を加圧する機能を有しており、いわゆる液圧ブースト機能付きマスタシリンダと呼ばれる装置である。
特開2008−24098号公報
上記シリンダ装置を、ハイブリッド車両に採用する場合、制動力として回生制動力を利用できるため、運転者が操作部材を操作しているにも関わらず、液圧制動力を発生させないようにする必要があり、その際、操作部材の操作感が良好であることが望まれる。また、電源システムの失陥等の場合、運転者の操作力によってブレーキ液を加圧する必要があるため、その際にも効率よくブレーキ液が加圧されることが望まれる。また、当該シリンダ装置が車両に配設されることを考慮すれば、良好な搭載性、つまり、シリンダ装置がコンパクトであることが望まれる。このような観点からすれば、上記シリンダ装置には、改良の余地が多分に残されており、種々の改良を施すことによって、シリンダ装置の実用性を向上させることができるのである。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高いシリンダ装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明のシリンダ装置は、簡単に言えば、操作部材に加えられた操作力によってブレーキ液を加圧する操作力依存加圧状態と、入力ピストンの前進とは関係なく、高圧源からの圧力に依存してブレーキ液を加圧する高圧源圧依存加圧状態とを選択的に実現するシリンダ装置であって、加圧ピストンの有底穴に後方から入力ピストンが嵌入され、入力ピストンの前方にピストン間室が区画されるとともに、加圧ピストンの鍔部の後方に高圧源からの圧力が入力される入力室が、その鍔部の前方に対向室がそれぞれ区画され、ピストン間室と対向室とが連通されて反力室が形成され、その反力室を弾性的に加圧する機構、および、反力室とリザーバとの連通状態,非連通状態を切換える機構を備えたことを特徴とする。
本発明のシリンダ装置によれば、後に詳しく説明するように、入力ピストンが加圧ピストンに設けられた有底穴に挿入されているため、入力ピストンと係合させる必要のある高圧シールが少なくでき、摩擦抵抗が操作部材の操作感に与える影響を小さくすることが可能である。また、上記反力室を加圧する機構を含んでストロークシミュレータが構成されているため、ストロークシミュレータをシリンダ装置の内部に配設することができ、コンパクトなシリンダ装置を実現させることができる。さらに、ピストン間室と対向室とが連通することで1つの反力室が形成されていることで、ピストン間室を比較的小さな容積に設定できる。そのため、入力ピストンが加圧ピストンに当接するまでの前進距離を小さくすることが可能となり、失陥時等のブレーキ操作におけるガタ感が少なくして、そのブレーキ操作の操作感を良好なものとすることができる。
発明の態様
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明(以下、「請求可能発明」という場合がある)の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、それらの発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載,実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から何某かの構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。
なお、以下の各項において、(1)項が請求項1に相当し、(4)項が請求項2に、(5)項が請求項3に、(2)項が請求項4に、(3)項が請求項5に、(9)項が請求項6に、(10)項と(11)項とを合わせたものが請求項7に、(7)項と(12)項とを合わせたものが請求項8に、(8)項と(13)項とを合わせたものが請求項9に、それぞれ相当する。
(1)車輪に設けられたブレーキ装置を作動させるために、加圧されたブレーキ液を前記ブレーキ装置に供給するシリンダ装置であって、
前端部が閉塞された筒状のハウジングと、
後端に開口する有底穴を有するとともに、本体部とその本体部の外周に形成された鍔部とを有し、前記本体部の前方に、前記ブレーキ装置に供給されるブレーキ液を加圧するための加圧室が区画されるとともに、前記鍔部の後方に、高圧源からの圧力が入力される入力室が、前記鍔部を挟んでそれの前方に、前記入力室と対向する対向室が、それぞれ、区画されるようにして、前記ハウジング内に配設された加圧ピストンと、
自身の前方に前記加圧ピストンとによってピストン間室が区画されるようにして、前記加圧ピストンの有底穴に嵌入され、後端部において操作部材に連結される入力ピストンと、
前記加圧ピストンの進退に伴う前記対向室の容積変化と前記ピストン間室の容積変化とを相互に吸収可能とし、それら対向室とピストン間室とを常時連通させてそれらを1つの反力室とするための室間連通路と、
その室間連通路によって形成された前記反力室内を弾性力に依拠して加圧可能な弾性力依拠加圧機構と、
リザーバと前記反力室とが連通する連通状態と、それらが連通しない非連通状態とを選択的に実現させる連通状態切換機構と
を備え、
前記非連通状態において、前記弾性力依拠加圧機構による前記反力室内の加圧に依存して前記操作部材の操作量に応じた操作反力を発生させるとともに、前記入力室に入力される前記高圧源からの圧力に応じた前記加圧室のブレーキ液の加圧を許容し、
前記連通状態において、前記反力室の容積の減少を許容することで、前記入力ピストンの前進による前記加圧ピストンへの当接を許容して、前記操作部材に加えられた操作力による前記加圧室のブレーキ液の加圧を許容するように構成されたシリンダ装置。
本項に記載の態様のシリンダ装置では、入力ピストンが加圧ピストンに挿入されており、その入力ピストンの前方において加圧ピストンとによって液室(ピストン間室)が区画形成される。また、加圧ピストンは、鍔部を有し、その鍔部においてハウジングに摺接するようにされ、鍔部の後方に、外部高圧源から圧力が入力される液室(入力室)が、鍔部の前方に、鍔部を挟んでその液室と対向する液室(対向室)が、それぞれ区画形成される。ピストン間室と対向室とは、上記室間連通路によって、常時、連通され、それらによって1つの液室(反力室)が区画形成されている。
本項の態様のシリンダ装置は、通常時において、入力室と対向室とが密閉された状態、すなわち、上記反力室が上記非連通状態とされる。その非連通状態において、加圧ピストンが前進した場合には、ピストン間室の容積が拡大するとともにその分対向室の容積が減少し、一方、加圧ピストンが後退した場合には、対向室の容積が減少するとともにその分ピストン間室の容積が増大するようにされている。つまり、それら2つの液室の一方のブレーキ液の吸排と他方のブレーキ液の吸排とが、バランスするようにされているのである。したがって、その状態では、入力ピストンが加圧ピストンとは当接しない状態での入力ピストンと加圧ピストンとの相対移動が許容された状態とされ、その状態で入力室に圧力を導入すれば、入力ピストンの前進とは関係なく、入力室の圧力に依存して加圧ピストンが加圧室を加圧する状態(高圧源圧依存加圧状態)が実現される。そして、高圧源依存加圧状態において、操作部材の操作感を運転者に実感させるために、上記弾性力依拠加圧機構によって、入力ピストンの前進量、すなわち、操作部材の操作量に応じた操作反力を付与することが可能とされている。言い換えれば、入力ピストンの前進量が増加するにつれて弾性変形量が大きくなるような弾性部材を配設することで、操作部材の操作量が大きくなるにつれて操作反力が大きくなるようにするための機構が構成されているのである。裏を返せば、操作反力に応じた入力ピストンの前進を許容する機能、つまり、操作反力に応じた操作量となる操作部材の操作を許容する機能を備えているのである。すなわち、本シリンダ装置では、上記弾性力依拠加圧機構を含んで、ストロークシミュレータが構成されているのである。
一方、電力失陥等の失陥時には、本項の態様のシリンダ装置では、上記反力室とリザーバとが連通状態とされる。その状態では、反力室の容積の減少が許容されることで、ピストン間室の容積の減少が許容されて、入力ピストンの加圧シリンダへの当接が許容され、入力ピストンの推進力による加圧室の加圧が可能となる。つまり、高圧源の圧力に依存することなく、運転者によって操作部材に加えられた操作力によって加圧室のブレーキ液が加圧可能な状態(操作力依存加圧状態)が実現されるのである。ちなみに、本項でいう「入力ピストンの加圧ピストンへの当接」は、入力ピストンが直接加圧ピストンに接触することだけに限定されない。入力ピストンが、なんらかの剛体を介して、間接的に接触することをも意味する。
本項のシリンダ装置では、入力ピストンが、加圧ピストンに設けられた有底穴に挿入されている。そのため、上記各液室を区画するために入力ピストンと係合させる必要のある高圧シールは、加圧ピストンの有底穴の内周面と入力ピストンの外周面との間と、入力ピストンの外周面と入力ピストンを摺動可能に保持するハウジングの部分との間とに、それぞれ、1つずつ配設すればよい。そのため、入力ピストンの移動に対する摩擦抵抗が比較的小さく、摩擦抵抗が操作部材の操作感に与える影響、つまり、ブレーキ操作の操作感に与える影響を小さくすることが可能である。
また、本項のシリンダ装置では、上述したように、上記反力室を加圧する弾性力依拠加圧機構を含んでストロークシミュレータが構成されているため、ストロークシミュレータを構成するばね等の弾性部材を、シリンダ装置の外部に配設する必要がない。簡単に言えば、本項のシリンダ装置によれば、ストロークシミュレータを当該シリンダ装置の内部に配設することができるため、コンパクトなシリンダ装置を実現させることができる。
さらに、ピストン間室と対向室とが連通することで1つの反力室が形成されていることで、ピストン間室を比較的小さな容積に設定できる。つまり、入力ピストンの前端と加圧ピストンの有底穴の底との距離を、比較的小さくすることができる。したがって、上記連通状態において、入力ピストンが加圧ピストンに当接するまでの前進距離を小さくすることが可能となる。そのことによって、本項のシリンダ装置では、失陥時等のブレーキ操作におけるガタ感を少なくして、そのブレーキ操作の操作感を良好なものとすることが可能とされているのである。
(2)当該シリンダ装置が、
前記加圧ピストンの前記有底穴の底部に、前記入力ピストンとによって前記ピストン間室を区画する補助ピストンと、その補助ピストンを弾性的に支持するスプリングとを備え、
それら補助ピストンとスプリングとを含んで前記弾性力依拠加圧機構が構成されるとともに、前記連通状態において、前記入力ピストンが前記補助ピストンを介して前記加圧ピストンに当接するように構成された(1)項に記載のシリンダ装置。
(3)当該シリンダ装置が、
前記加圧ピストンの本体部の外周面と前記ハウジングの内周面との間に配設されて前記対向室の前方側を区画する補助ピストンと、その補助ピストンを弾性的に支持するスプリングとを有し、
それら補助ピストンとスプリングとを含んで前記弾性力依拠加圧機構が構成された(1)項に記載のシリンダ装置。
(4)当該シリンダ装置が、
前記加圧ピストンの前記有底穴の底部に、前記入力ピストンとによって前記ピストン間室を区画する第1補助ピストンと、その第1補助ピストンを弾性的に支持する第1スプリングとを有し、かつ、前記加圧ピストンの本体部の外周面と前記ハウジングの内周面との間に配設されて前記対向室の前方側を区画する第2補助ピストンと、その第2補助ピストンを弾性的に支持する第2スプリングとを有し、
前記第1補助ピストンと、前記第1スプリングと、前記第2補助ピストンと、前記第2スプリングとを含んで前記弾性力依拠加圧機構が構成されるとともに、前記連通状態において、前記入力ピストンが前記第1補助ピストンを介して前記加圧ピストンに当接するように構成された(1)項に記載のシリンダ装置。
上記3つの項に記載の態様は、弾性力依拠加圧機構の構造を具体的に限定した態様である。上記3つの態様は、簡単に言えば、弾性反力依拠加圧機構がハウジングと加圧ピストンとの少なくとも一方の側から反力室を加圧するように構成された態様である。つまり、上記3つの態様において採用される弾性力依拠加圧機構は、それの有するスプリングが、ハウジング若しくは加圧ピストンに支持されるように構成されている。上記3つの項の態様は、ストロークシミュレータがハウジング内に配設された態様と考えることができるのである。
また、第1スプリング,第2スプリングの2つのスプリングを有する態様によれば、2つのスプリングを入力ピストンが進退する方向に並んで配設するのではなく、その方向に見た場合に第2スプリングが第1スプリングを内包するように、2つのスプリングを配設できるため、その方向におけるシリンダ装置の長さを短くすることが可能となる。
(5)前記弾性力依拠加圧機構が、前記非連通状態において前記入力ピストンを前進させた際に、その前進の量が設定量を超えた場合に、前記第1スプリングによる加圧力と前記第2スプリングによる加圧力との一方が増加しないように構成された(4)項に記載のシリンダ装置。
(6)前記弾性力依拠加圧機構が、前記非連通状態における前記入力ピストンの進退量の変化に対する前記第1スプリングによる加圧力の変化量と前記第2スプリングによる加圧力の変化量とが互い異なるように構成された(5)項に記載のシリンダ装置。
上記2つの態様は、弾性力依拠加圧機構が2つのスプリングを有する場合において、それら2つのスプリングの機能に関する限定を加えた態様である。上記2つの態様によれば、弾性力依拠加圧機構を、ブレーキ操作の初期において2つのスプリングの両方の弾性変形を許容し、ある程度操作が進んだ段階からは2つのスプリングの一方の弾性変形を禁止するように構成することができる。操作量の変化に対する操作反力変化を、操作反力勾配と定義した場合において、初期において操作反力勾配が小さく、ある程度操作が進んだ段階からは操作反力勾配が大きくなるといった操作反力特性のストロークシミュレータを実現させることが可能となる。
また、2つの態様のうちの後者は、簡単に言えば、2つのスプリングのばね定数を異ならせた態様である。その態様によれば、2つのスプリングのばね定数差を任意に設定することによって、初期段階の操作反力勾配と操作がある程度進んだ段階の操作反力勾配との差を任意に異ならせることが可能である。操作がある程度進んだ段階で弾性変形が禁止される方のスプリングのばね定数を、他方のばね定数より小さくすれば、2つの段階での操作反力勾配の差をより大きくすることができる。
(7)前記連通状態切換機構が、前記反力室と前記リザーバとを連通するための連通路と、その連通路に設けられてその連通路を開閉する開閉弁とを含んで構成された(2)項ないし(6)項のいずれか1つに記載のシリンダ装置。
(8)前記連通状態切換機構が、前記反力室と前記リザーバとを連通するための連通路と、前記反力室の圧力が設定圧を超えた場合にのみ開弁するリリーフ弁とを含んで構成された(2)項ないし(6)項のいずれか1つに記載のシリンダ装置。
上記2つの項に記載の態様は、連通状態切換機構の構成に関する限定を加えた態様である。前者における開閉弁は、例えば、常開の電磁式開閉弁、つまり、非励磁状態において開弁状態となり励磁状態において閉弁状態となる開閉弁とすることができる。そのような開閉弁とすることによって、液圧ブレーキシステムへの電力の供給の有無に応じて連通状態と非連通状態とが選択的に実現される。また、そのような電磁式開閉弁を採用した態様によれば、失陥時等において、操作の初期の段階から弾性力依拠加圧機構による操作反力が発生せず、失陥時等の操作において、その操作反力による抵抗を排除することができ、言い換えれば、操作力が加圧ピストンの加圧以外に利用されることによるロスを軽減することが可能となる。それに対して、後者の態様によれば、電力の供給がない場合において、ある程度以上の操作力が加わったときに、連通状態が実現されることになる。一般的に、電磁式開閉弁に比較してリリーフ弁は安価であり、後者の態様によれば、比較的安価なシリンダ装置が実現されることになる。
(9)前記入力ピストンが、筒状の本体部材と、その本体部材の内部に内部室を区画するようにしてその本体部材の前端部を閉塞するとともにその本体部材に対して突出・引込可能とされた前端部材と、前記内部室内に配設されて前記前端部材をそれが突出する方向に付勢するスプリングとを含んで構成され、
前記スプリングを含んで前記弾性力依拠加圧機構が構成されるとともに、前記連通状態において、前記入力ピストンの前記本体部材の前端が前記加圧ピストンに当接するように構成された(1)項に記載のシリンダ装置。
本項に記載の態様は、弾性力依拠加圧機構の構造を具体的に限定した態様である。先に説明した態様において採用される弾性力依拠加圧機構がハウジングと加圧ピストンとの少なくとも一方の側から反力室を加圧するのに対し、本項の態様において採用される弾性力依拠加圧機構では、スプリングが入力ピストン内に配設され、入力ピストン側から反力室を加圧するように構成されている。つまり、本項の態様は、ストロークシミュレータが入力ピストン内に配設された態様と考えることができるのである。
(10)前記入力ピストンが、
それぞれが前記スプリングとして機能し、一方の一端部が前記本体部材と前記前端部材との一方に支持され、かつ、他方の一端部が前記本体部材と前記前端部材との他方に支持された状態で直列的に配設され、互いにばね定数の異なる2つのスプリングと、
それら2つのスプリングの一方の他端部と他方の他端部との間に挟まれて、それら2つのスプリングによって浮動支持されるとともに、それら2つのスプリングの弾性力を、前記前端部材に作用させるべくそれら2つのスプリングを連結する浮動座と
を有し、
それら2つのスプリングと浮動座とを含んで前記弾性力依拠加圧機構が構成された(9)項に記載のシリンダ装置。
(11)前記本体部材に対して前記前端部材が引き込まれる過程において、その引込の量が設定量を超えた場合に、前記本体部材と前記前端部材との一方に対する前記浮動座の変位が禁止されることで、前記2つのスプリングの一方の弾性変形量が増加しないように構成された(10)項に記載のシリンダ装置。
上記2つの項に記載の態様は、弾性力依拠加圧機構が2つのスプリングを有する態様である。先に説明したように、後者の態様によれば、弾性力依拠加圧機構を、ブレーキ操作の初期において2つのスプリングの両方の弾性変形を許容し、ある程度操作が進んだ段階からは2つのスプリングの一方の弾性変形を禁止するように構成することができる。それにより、先に説明したように、初期において操作反力勾配が小さく、ある程度操作が進んだ段階からは操作反力勾配が大きくなるといった操作反力特性のストロークシミュレータを実現させることが可能となる。また、2つのスプリングのばね定数差を任意に設定することによって、初期段階の操作反力勾配と操作がある程度進んだ段階の操作反力勾配との差を任意に異ならせることが可能である。操作がある程度進んだ段階で弾性変形が禁止される方のスプリングのばね定数を、他方のばね定数より小さくすれば、2つの段階での操作反力勾配の差をより大きくすることができる。
(12)前記連通状態切換機構が、前記反力室と前記リザーバとを連通するための連通路と、その連通路に設けられてその連通路を開閉する開閉弁とを含んで構成された(9)項ないし(11)項のいずれか1つに記載のシリンダ装置。
(13)前記連通状態切換機構が、前記反力室と前記リザーバとを連通する連通路と、前記反力室の圧力が設定圧を超えた場合にのみ開弁するリリーフ弁とを含んで構成された(9)項ないし(11)項のいずれか1つに記載のシリンダ装置。
上記2つの項に記載の態様は、連通状態切換機構の構成に関する限定を加えた態様である。先に説明したように、前者における開閉弁は、例えば、常開の電磁式開閉弁とすることができる。そのような開閉弁とすることによって、液圧ブレーキシステムへの電力の供給の有無に応じて連通状態と非連通状態とが選択的に実現される。また、そのような電磁式開閉弁を採用した態様によれば、先に説明したように、失陥時等において、操作力が加圧ピストンの加圧以外に利用されることによるロスを軽減することが可能となる。それに対して、後者の態様によれば、先に説明したように、電力の供給がない場合において、ある程度以上の操作力が加わったときに、連通状態が実現されることになるが、比較的安価なシリンダ装置が実現されることになる。
(14)当該シリンダ装置が、
前記入力ピストンの前記前端部材に設けられて、その前端部材が有底穴の底へ設定距離近づいた場合に、前記有底穴の底部に設けられた係合部と係合して開弁する開閉弁を有し、
その開閉弁が開弁することによって、前記反力室とリザーバとが、前記入力ピストンの前記内部室を介して連通するように構成された(13)項に記載のシリンダ装置。
本項の態様によれば、上記リリーフ弁が開弁して、ピストン間室単独の容積減少が許容された場合において、簡単に言えば、入力ピストンの加圧ピストンに対する自由な移動が許容された場合において、入力ピストンの前端がある程度の距離を超えて有底穴の底に近づいたときに、連通状態が実現される。失陥時等において、上記リリーフ弁によって連通状態が実現された場合であっても、そのリリーフ弁の設定開弁圧に相当する操作反力が操作部材に付与されることになる。本項の態様では、ある程度入力ピストンが前進した状態において上記開閉弁の開弁による連通状態が実現されるため、その開閉弁の開弁以降は、圧力室の残圧による操作反力が発生せず、操作力が加圧ピストンの加圧以外に利用されることによるロスを軽減することが可能となる。
(15)前記加圧ピストンを第1加圧ピストンとした場合において、自身の後方において自身とその第1加圧ピストンとの間に前記加圧室である第1加圧室を区画し、かつ、自身の前方において第2加圧室を区画するようにして、前記第1加圧ピストンの前方において前記ハウジング内に配設された第2加圧ピストンを備えた(1)項ないし(14)項のいずれか1つに記載のシリンダ装置。
本項の態様のシリンダ装置は、2つの加圧ピストン,2つの加圧室を有するシリンダ装置である。そのようなシリンダ装置は、加圧ピストンの加圧方向つまり入力ピストンの進退の方向において、比較的長いものとなる。したがって、シリンダ装置の外部にストロークシミュレータを配設しないことによるコンパクト化のメリットは、加圧ピストン,加圧室をそれぞれ2つ備えたシリンダ装置にとって有効的に活かされることになる。
請求可能発明の実施例のシリンダ装置を搭載したハイブリッド車両の駆動システムおよび制動システムを表す模式図である。 請求可能発明の第1実施例のシリンダ装置を含んで構成される液圧ブレーキシステムを示す図である。 シリンダ装置に連結される操作部材の操作量と、シリンダ装置から操作部材に付与される操作反力との関係を示すグラフである。 第1実施例の変形例となるシリンダ装置を含んで構成される液圧ブレーキシステムを示す図である。 請求可能発明の第2実施例のシリンダ装置を含んで構成される液圧ブレーキシステムを示す図である。 第2実施例の変形例となるシリンダ装置を含んで構成される液圧ブレーキシステムを示す図である。
以下、請求可能発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、請求可能発明は、下記の実施例および変形例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。
≪車両の構成≫
図1に、第1実施例のシリンダ装置を搭載したハイブリッド車両の駆動システムおよび制動システムを模式的に示す。車両には、動力源として、エンジン10と電気モータ12とが搭載されており、また、エンジン10の出力により発電を行う発電機14も搭載されている。これらエンジン10、電気モータ12、発電機14は、動力分割機構16によって互いに接続されている。この動力分割機構16を制御することで、エンジン10の出力を発電機14を作動させるための出力と、4つの車輪18のうちの駆動輪となるものを回転させるための出力とに振り分けたり、電気モータ12からの出力を駆動輪に伝達させることができる。つまり、動力分割機構16は、減速機20および駆動軸22を介して駆動輪に伝達される駆動力に関する変速機として、機能するのである。なお、「車輪18」等のいくつかの構成要素は、総称として使用するが、4つの車輪のいずれかに対応するものであることを示す場合には、左前輪,右前輪,左後輪,右後輪にそれぞれ対応して、添え字「FL」,「FR」,「RL」,「RR」を付すこととする。この表記に従えば、本車両における駆動輪は、車輪18RL,および車輪18RRである。
電気モータ12は、交流同期電動機であり、交流電力によって駆動される。車両にはインバータ24が備えられており、インバータ24は、電力を、直流から交流、あるいは、交流から直流に変換することができる。したがって、インバータ24を制御することで、発電機14によって出力される交流の電力を、バッテリー26に蓄えるための直流の電力に変換させたり、バッテリ26に蓄えられている直流の電力を、電気モータ12を駆動するための交流の電力に変換させることができる。発電機14は、電気モータ12と同様に、交流同期電動機としての構成を有している。つまり、本実施例の車両では、交流同期電動機が2つ搭載されていると考えることがき、一方が、電気モータ12として、主に駆動力を出力するために使用され、他方が、発電機14として、主にエンジン10の出力により発電するために使用されている。
また、電気モータ12は、車両の走行に伴う車輪18RL、18RRの回転を利用して、発電(回生発電)を行うことも可能である。このとき、車輪18RL、18RRに連結される電気モータ12では、電力が発生させられるとともに、電気モータ12の回転を制止するための抵抗力が発生する。したがって、その抵抗力を、車両を制動する制動力として利用することができる。つまり、電気モータ12は、電力を発生させつつ車両を制動するための回生ブレーキの手段として利用される。したがって、本車両は、回生ブレーキをエンジンブレーキや後述する液圧ブレーキとともに制御することで、制動されるのである。一方、発電機14は主にエンジン10の出力により発電をするが、インバータ24を介してバッテリ26から電力が供給されることで、電気モータとしても機能する。
本車両において、上記のブレーキの制御や、その他の車両に関する各種の制御は、複数の電子制御ユニット(ECU)によって行われる。複数のECUのうち、メインECU40は、それらの制御を統括する機能を有している。例えば、ハイブリッド車両は、エンジン10の駆動および電気モータ12の駆動によって走行することが可能とされているが、それらエンジン10の駆動と電気モータ12の駆動は、メインECU40によって総合的に制御される。具体的に言えば、メインECU40によって、エンジン10の出力と電気モータ12による出力の配分が決定され、その配分に基づき、エンジン10を制御するエンジンECU42、電気モータ12及び発電機14を制御するモータECU44に各制御についての指令が出力される。
メインECU40には、バッテリ26を制御するバッテリECU46も接続されている。バッテリECU46は、バッテリ26の充電状態を監視しており、充電量が不足している場合には、メインECU40に対して充電要求指令を出力する。充電要求指令を受けたメインECU40は、バッテリ26を充電させるために、発電機14による発電の指令をモータECU44に出力する。
また、メインECU40には、ブレーキを制御するブレーキECU48も接続されている。当該車両には、運転者によって操作されるブレーキ操作部材(以下、単に「操作部材」という場合がある)が設けられており、ブレーキECU48は、その操作部材の操作量であるブレーキ操作量(以下、単に「操作量」という場合がある)と、その操作部材に加えられる運転者の力であるブレーキ操作力(以下、単に「操作力」という場合がある)との少なくとも一方に基づいて目標制動力を決定し、メインECU40に対してこの目標制動力を出力する。メインECU40は、モータECU44にこの目標制動力を出力し、モータECU44は、その目標制動力に基づいて回生ブレーキを制御するとともに、それの実行値、つまり、発生させている回生制動力をメインECU40に出力する。メインECU40では、目標制動力から回生制動力が減算され、その減算された値によって、車両に搭載される液圧ブレーキシステム100において発生すべき目標液圧制動力が決定される。メインECU40は、目標液圧制動力をブレーキECU48に出力し、ブレーキECU48は、液圧ブレーキシステム100が発生させる液圧制動力が目標液圧制動力となるように制御するのである。
≪液圧ブレーキシステムの構成≫
このように構成された本ハイブリッド車両に搭載される液圧ブレーキシステム100について、図2を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、「前方」は図2における左方、「後方」は図2における右方をそれぞれ表している。また、「前側」、「前端」、「前進」や、「後側」、「後端」、「後進」等も同様に表すものとされている。以下の説明において[ ]の文字は、センサ等を図面において表わす場合に用いる符号である。
図2に、車両が備える液圧ブレーキシステム100を、模式的に示す。液圧ブレーキシステム100は、ブレーキ液を加圧するためのシリンダ装置110を有している。車両の運転者は、シリンダ装置110に連結された操作装置112を操作することでシリンダ装置110を作動させことができ、シリンダ装置110は、自身の作動によってブレーキ液を加圧する。その加圧されたブレーキ液は、シリンダ装置110に接続されるアンチロック装置114を介して、各車輪に設けられたブレーキ装置116に供給される。ブレーキ装置116は、加圧されたブレーキ液の圧力(以下、「出力圧」と呼ぶ)に依拠して、車輪18の回転を制止するための力、すなわち、液圧制動力を発生させる。
液圧ブレーキシステム100は、ブレーキ液の圧力を高圧にするための外部高圧源装置118を有している。その外部高圧源装置118は、増減圧装置120を介して、シリンダ装置110に接続されている。増減圧装置120は、外部高圧源装置118によって高圧とされたブレーキ液の圧力を制御する装置であり、シリンダ装置110へ入力されるブレーキ液の圧力(以下、「入力圧」と呼ぶ)を増加および減少させる。シリンダ装置110は、その入力圧の増減によって作動可能に構成されている。また、液圧ブレーキシステム100は、ブレーキ液を大気圧下で貯留するリザーバ122を有している。リザーバ122は、シリンダ装置110、増減圧装置120、外部高圧源装置118の各々に接続されている。
操作装置112は、操作部材としてのブレーキペダル150と、ブレーキペダル150に連結されるオペレーションロッド152とを含んで構成されている。ブレーキペダル150は、車体に回動可能に保持されている。オペレーションロッド120は、後端部においてブレーキペダル150に連結され、前端部においてシリンダ装置110に連結されている。また、操作装置112は、ブレーキペダル150の操作量を検出するための操作量センサ[SP]156と、操作力を検出するための操作力センサ[FP]158とを有している。操作量センサ156および操作力センサ158は、ブレーキECU48に接続されており、ブレーキECU48は、それらのセンサの検出値を基にして、目標制動力を決定する。
ブレーキ装置116は、液通路200、202を介してシリンダ装置110に接続されている。それら液通路200、202は、シリンダ装置110によって出力圧に加圧されたブレーキ液をブレーキ装置116に供給するための液通路である。液通路202には出力圧センサ[Po]204が設けられている。詳しい説明は省略するが、各ブレーキ装置116は、ブレーキキャリパと、そのブレーキキャリパに取り付けられたホイールシリンダ(ブレーキシリンダ)およびブレーキパッドと、各車輪とともに回転するブレーキディスクとを含んで構成されている。液通路200、202は、アンチロック装置114を介して、各ブレーキ装置116のブレーキシリンダに接続されている。ちなみに、液通路200が、前輪側のブレーキ装置116FL,116FRに繋がるようにされており、また、液通路202が、後輪側のブレーキ装置116RL、116RRに繋がるようにされている。ブレーキシリンダは、シリンダ装置110によって加圧されたブレーキ液の出力圧に依拠して、ブレーキパッドをブレーキディスクに押し付ける。その押し付けによって発生する摩擦によって、各ブレーキ装置116では、車輪の回転を制止する液圧制動力が発生し、車両は制動されるのである。
アンチロック装置114は、一般的な装置であり、簡単に説明すれば、各車輪に対応する4対の開閉弁を有している。各対の開閉弁のうちの1つは増圧用開閉弁であり、車輪がロックしていない状態では、開弁状態とされており、また、もう1つは減圧用開閉弁であり、車輪がロックしていない状態では、閉弁状態とされている。車輪がロックした場合に、増圧用開閉弁が、シリンダ装置110からブレーキ装置116へのブレーキ液の流れを遮断するとともに、減圧用開閉弁が、ブレーキ装置116からリザーバへのブレーキ液の流れを許容して、車輪のロックを解除するように構成されている。
外部高圧源装置118は、リザーバ122から増減圧装置120に至る液通路に設けられている。その外部高圧源装置118は、ブレーキ液の液圧を増加させる液圧ポンプ300と、増圧されたブレーキ液が溜められるアキュムレータ302とを含んで構成されている。ちなみに、液圧ポンプ300はモータ304によって駆動される。また、外部高圧源装置118は、高圧とされたブレーキ液の圧力を検出するための高圧源圧センサ[Pi]306を有している。ブレーキECU48は、高圧源圧センサ306の検出値を監視しており、その検出値に基づいて、液圧ポンプ300は制御駆動される。この制御駆動によって、外部高圧源装置118は、常時、設定された圧力以上のブレーキ液を増減圧装置120に供給する。
増減圧装置120は、入力圧を増加させる電磁式の増圧リニア弁250と、入力圧を低減させる電磁式の減圧リニア弁252とを含んで構成されている。増圧リニア弁250は、外部高圧源装置118からシリンダ装置110に至る液通路の途中に設けられている。一方、減圧リニア弁252は、リザーバ122からシリンダ装置110に至る液通路の途中に設けられている。なお、増圧リニア弁250および減圧リニア弁252のシリンダ装置110に接続される各々の液通路は、1つの液通路とされて、シリンダ装置110に接続されている。また、その液通路には、入力圧を検出するための入力圧センサ[Pc]256が設けられている。ブレーキECU48は、入力圧センサ256の検出値に基づいて、増減圧装置120を制御する。
上記増圧リニア弁250は、電流が供給されていない状態では、つまり、非励磁状態では、閉弁状態とされており、それに電流を供給することによって、つまり、励磁状態とすることで、その供給された電流に応じた開弁圧において開弁する。ちなみに、供給される電流が大きい程、開弁圧が高くなるように構成されている。一方、減圧リニア弁252は、電流が供給されていない状態では、開弁状態となり、通常時、つまり、当該システムへの電力の供給が可能である時には、設定された範囲における最大電流が供給されて閉弁状態とされ、供給される電流が減少させられることで、その電流に応じた開弁圧において開弁する。ちなみに、電流が小さくなるほど開弁圧が低くなるように構成されている。
≪シリンダ装置の構成≫
図2に示すように、シリンダ装置110は、シリンダ装置110の筐体であるハウジング400と、ブレーキ装置116に供給するブレーキ液を加圧する第1加圧ピストン402および第2加圧ピストン404と、運転者の操作が操作装置112を通じて入力される入力ピストン406とを含んで構成されている。なお、図2は、シリンダ装置110が動作していない状態、つまり、ブレーキ操作がされていない状態を示している。ちなみに、一般的なシリンダ装置がそうであるように、本シリンダ装置110も、内部にブレーキ液が収容されるいくつかの液室、それらの液室間,それらの液室と外部とを連通させるいくつかの連通路が形成されており、それらの液密を担保するため、構成部材間には、いくつかのシールが配設されている。それらのシールは一般的なものであり、明細書の記載の簡略化に配慮し、特に説明すべきものでない限り、それの説明は省略するものとする。
ハウジング400は、主に、3つの部材から、具体的には、第1ハウジング部材410、第2ハウジング部材412、第3ハウジング部材414から構成されている。第1ハウジング部材410は、前端部が閉塞された概して円筒状を有し、後端部の外周にフランジ420が形成されており、そのフランジ420において車体に固定される。第1ハウジング部材410は、内径が互いに異なる3つの部分、具体的には、前方側に位置して内径の最も小さい前方小径部422、後方側に位置して内径の最も大きい後方大径部424、それら前方小径部422と後方大径部424との中間に位置しそれらの内径の中間の内径を有する中間部426に区分けされている。
第2ハウジング部材412は、前端部に鍔部430を有するとともに後端部432の内径が小さくされた円筒形状をなしている。第2ハウジング部材412は、鍔部430の前端が第1ハウジング部材410の中間部426と後方大径部424との段差面に接する状態で、その後方大径部424に嵌め込まれている。また、第3ハウジング部材414は、後方に位置する部分が小径部440とされた円筒形状をなし、第1ハウジング部材410の後方大径部424の内周面と第2ハウジング部材412の外周面との間に嵌め入れられており、後方に位置する小径部440が第1ハウジング部材の後端よりも後方に突出している。それら第1ハウジング部材410,第2ハウジング部材412,第3ハウジング部材414は、第1ハウジング部材410の後端部に螺合されたロック環442によって、互いに締結されている。
第2加圧ピストン404は、後端部450が塞がれた有底円筒形状をなしており、第1ハウジング部材410の前方小径部422に摺動可能に嵌め合わされている。第1加圧ピストン402は、円筒形状をなす本体部460と、その本体部460の後端部に設けられた鍔部462とを有する形状とされている。第1加圧ピストン402は、第2加圧ピストン404の後方に配設され、本体部460の前方の部分が第1ハウジング部材410の前方小径部422の内周面の後端部分に、鍔部462が第2ハウジング部材412の内周面に、それぞれ、摺動可能に嵌め合わされている。また、第1加圧ピストン402の本体部460の内部は、前後方向における中間位置に固定的に嵌め込まれた仕切壁464によって、2つの部分に区画されている。つまり、第1加圧ピストン402は、前端,後端にそれぞれ開口する2つの有底穴を有する形状とされている。
第1加圧ピストン402と第2加圧ピストン404との間には、2つの後輪に設けられたブレーキ装置116RL,RRに供給されるブレーキ液を加圧するための第1加圧室R1が区画形成されており、また、第2加圧ピストン404の前方には、2つの前輪に設けられたブレーキ装置116FL,FRに供給されるブレーキ液を加圧するための第2加圧室R2が区画形成されている。なお、第1加圧ピストン402と第2加圧ピストン404とは、第1加圧ピストン402の仕切壁464に螺着立設された有頭ピン470と、第2加圧ピストン404の後端面に固設されたピン保持筒472とによって、離間距離が設定範囲内に制限されている。また、第1加圧室R1内,第2加圧室R2内には、それぞれ、圧縮コイルスプリング(以下、「リターンスプリング」という場合がある)474、476が配設されており、それらスプリングによって、第1加圧ピストン402,第2加圧ピストン404はそれらが互いに離間する方向に付勢されるとともに、第2加圧ピストン404は後方に向かって付勢されている。
一方、第1加圧ピストン402の後方、詳しくは、第1加圧ピストン402の鍔部462の後方には、第2ハウジング部材412の後端部との間に、外部高圧源装置118からのブレーキ液が供給される液室、つまり、高圧源装置118からの圧力が入力される液室(以下、「入力室」という場合がある)R3が区画形成されている。ちなみに、図2では、殆ど潰れた状態で示されている。
第1加圧ピストン402の内部には、仕切壁464の後方側に第1補助ピストン480が配設されている。この第1補助ピストン480は、後端が塞がれた有底円筒形状をなしており、仕切壁464との間に配設された圧縮コイルスプリング(以下、「第1反力スプリング」という場合がある)482によって後方に向かって付勢されている。つまり、この第1反力スプリング482は、第1補助ピストン480を弾性的に支持するものとされている。ちなみに、仕切壁464と第1補助ピストン480との間の空間は、常時大気圧とされる液室(以下、「第1大気圧室」という場合がある)R4として区画形成されている。ちなみに、第1補助ピストン480は、第1加圧ピストン402の内部に形成された段差によって後方への移動がある範囲に制限されており、仕切壁464の後面に付設された緩衝ゴム484によって前方への移動がある範囲に制限されている。
一方、第1加圧ピストン402には、第2補助ピストン490が外嵌されている。第2補助ピストン490は、後方部が小径とされるとともに前方部が大径とされた段付円筒形状とされている。第2ハウジング部材412の内径は、第1加圧ピストン402の本体部460の外径より大きくされており、第2補助ピストン490の後方部は、第2ハウジング部材412の内周面と第1加圧ピストン402の本体部460の外周面との間に形成された間隙に、前方から挿し込まれるようにして配設されている。第2補助ピストン490の前方部は、第1ハウジング部材410の中間部の内周面と第1加圧ピストン402の本体部460の外周面との間にできる空間に配設されている。この空間は、常時大気圧とされる液室(以下、「第2大気室」という場合がある)R5として区画形成されている。この空間内には、圧縮コイルスプリング(以下、「第2反力スプリング」という場合がある)492が配設されており、その第2反力スプリング492によって、第2補助ピストン490は、後方に向かって付勢されている。つまり、第2反力スプリング492は、第2補助ピストン490を弾性的に支持するものとされている。
入力ピストン406は、ハウジング400の後端側から、第2ハウジング部材412の後端部の内周面に摺接する状態でハウジング400内に挿し込まれるとともに、第1加圧ピストン402の内部に、それの内周面に摺接する状態で挿し込まれている。入力ピストン406の前方には、第1補助ピストン480との間に液室(以下「ピストン間室」という場合がある)R6が区画形成されている。また、先に説明したように、ハウジングの内部には、第2ハウジング部材412の内周面と第1加圧ピストン402の本体部460の外周面との間に形成された間隙が存在しており、その隙間が、第1加圧ピストン402の鍔部462の前端面と、第2補助ピストン490の後端面とによって区画されることで、環状の液室が形成されている。この液室は、第1加圧ピストン402の鍔部462を挟んで入力室と対向する対向室R7とされている。
ピストン間室R6と対向室R7とは、第1加圧ピストン402に設けられた通液溝500と連通孔502とによって連通させられている。つまり、それら通液溝500と連通孔502とによって室間連通路L1が形成されており、その室間連通路L1によって、ピストン間室R6と対向室R7は、1つの一体的な液室(以下、「反力室」という場合がある)R8とされている。第1加圧ピストン402と入力ピストン406との相対移動に伴って、ピストン間室R6の容積が増加・減少するとともに、対向室R7の容積が減少・増加する。上記室間連通路は、それら2つの液室の容積変化を互いに吸収し合うようにするための機能を有している。ちなみに、対向室R7の断面積はピストン間室R6の断面積と略等しくされており、入力ピストン406をハウジング400に対して移動させることなく、第1加圧ピストン402だけがハウジング400に対して移動可能とされている。
入力ピストン406の後端部には、ブレーキペダル150に加えられた操作力を入力ピストン406に伝達すべく、また、ブレーキペダル150の操作量に応じて入力ピストン406を進退させるべく、オペレーションロッド152の前端部が連結されている。ちなみに、入力ピストン406の後端部は、第3ハウジング部材414の小径部の後端部によって係止されることで、後退が制限されている。また、オペレーションロッド152には、円板状のスプリングシート504が付設されており、このスプリングシート504と第3ハウジング部材414との間には圧縮コイルスプリング(以下、「リターンスプリング」という場合がある)506が配設されており、このリターンスプリング506によって、オペレーションロッド152は後方に向かって付勢されている。なお、スプリングシート504とハウジング400との間にはブーツ508が渡されており、シリンダ装置110の後部の防塵が図られている。
第1加圧室R1は、開口が出力ポートとなる連通孔510を介して、アンチロック装置114に繋がる液通路202と連通しており、第1加圧ピストン402に設けられた連通孔512および開口がドレインポートとなる連通孔514を介して、リザーバ122に、非連通となることが許容された状態で連通している。一方、第2加圧室R2は、開口が出力ポートとなる連通孔516を介して、アンチロック装置114に繋がる液通路200と連通しており、第2加圧ピストン404に設けられた連通孔518および開口がドレインポートとなる連通孔520を介して、リザーバ122に、非連通となることが許容された状態で連通している。また、第1大気圧室R4と第2大気圧室R5とは、第1加圧ピストン402に設けられた連通孔522を介して、相互に連通しており、第2大気圧室R5は、開口がドレインポートとなる連通孔514を介して、リザーバ122と連通している。第2ハウジング部材412の後方側に位置する部分は、第3ハウジング部材414の内径よりある程度小さい外径とされており、それらハウジング部材間にはある程度の流路面積を有する液通路524となっている。入力室R3は、その液通路524,第2ハウジング部材412に設けられた連通孔526,第3ハウジング部材414に設けられた連通孔528および開口が入力ポートとなる連通孔530を介して、増減圧装置120に繋がっている。
本シリンダ装置110では、対向室R7は、第2ハウジング部材412に設けられた連通孔532,第3ハウジング部材414に設けられた連通孔534および開口が連結ポートとなる連通孔536によって、外部に連通可能となっている。また、第2大気圧室R5は、開口が連結ポートとなる連通孔538を介して、外部に連通可能なっている。これら2つの連結ポートは、外部連通路540によって連通させられており、対向室R7を、第2大気圧室R5を経てリザーバ122に連通させるための連通路L2が形成されている。つまり、本シリンダ装置110では、対向室R7とピストン間室R6とが一体となって形成される反力室R8とリザーバ122とを連通させるための連通路が設けられているのである。また、本シリンダ装置110では、外部連通路540に、開閉弁542が設けられている。この開閉弁542は、非励磁状態で開弁し励磁状態で閉弁する電磁式の開閉弁542である。つまり、本シリンダ装置110では、反力室R8とリザーバ122とを連通させるための連通路540と、その連通路540に設けられた開閉弁542とによって、反力室R8とリザーバ122とが連通する連通状態と、それらが連通しない非連通状態とを選択的に実現させる連通状態切換機構が構成されているのである。なお、外部連通路には、反力室R8の圧力、つまり、反力圧を検出するための反力圧センサ[Pr]544が設けられている。
≪シリンダ装置の作動≫
以下にシリンダ装置110の作動について説明するが、便宜上、通常時の作動を説明する前に、電気的失陥の場合、つまり、当該液圧ブレーキシステム100への電力供給が断たれた場合における作動を説明する。なお、失陥時には、増圧リニア弁250は閉弁状態と、減圧リニア弁252は開弁状態となっており、また、開閉弁542は開弁状態となっている。
運転者によってブレーキペダル150の踏込操作が開始されると、入力ピストン406は前進を開始する。開閉弁542が開弁状態となっているため、反力室R8、つまり、ピストン間室R6は常時大気圧とされており、また、減圧リニア弁252が開弁状態となっているため、入力室も常時大気圧とされている。したがって、入力ピストン406は、殆ど抵抗なく前進し、その入力ピストン406の前進に伴って、ピストン間室R6の容積は減少し、入力ピストン406の前端は、第1補助ピストン480に当接する。ブレーキペダル150の操作量の増加に伴い、入力ピストン406は、第1補助ピストン480に当接したままで前進し、第1反力スプリング482を圧縮させならが、第1補助ピストン480を介して、第1加圧ピストン402に当接する。詳しく言えば、第1補助ピストン480の底部が、仕切壁464に設けられた緩衝ゴム484に当接し、その緩衝ゴム484を押し潰しながら、第1補助ピストン480の前端が加圧ピストンの仕切壁464の後端面に当接する。
上記状態となった場合には、入力ピストン406は、第1加圧ピストン402を直接押すことなる。したがって、ブレーキペダル150に加えられた運転者の操作力は、直接、第1加圧ピストン402に伝達され、運転者は、自身の操作力で、第1加圧ピストン402を押すことができるのである。それにより、第1加圧ピストン402は前進し、第1加圧室R1とリザーバの伝達が断たれ、第1加圧室R1のブレーキ液は、運転者の操作力によって加圧されるのである。ちなみに、第1加圧室R1の加圧に伴って、第2加圧ピストン404も前進し、第1加圧室R1と同様、第2加圧室R2とリザーバ122との連通が断たれ、第2加圧室R2内のブレーキ液も加圧されることになる。このようにして、ブレーキペダル150に加えられる操作力によって、第1加圧室R1,第2加圧室R2においてブレーキ液が加圧される操作力依存加圧状態が実現され、ブレーキ装置116に、運転者の操作力に応じた液圧が入力されることになる。
運転者がブレーキ操作を終了させると、つまり、操作力のブレーキペダル150への付与をやめると、第1加圧ピストン402,第2加圧ピストン404は、リターンスプリング474、476によって、それぞれ、初期位置(図2に示す位置であり、第1加圧ピストン402の後端が第2ハウジング部材の後端部に当接する状態となる位置)に戻される。また、入力ピストン406は、オペレーションロッド152とともに、リターンスプリング506によって、初期位置(図2に示す位置であり、後端が、第3ハウジング部材414の後端部によって係止される位置)に戻される。
次に、通常時の作動について説明する。通常時は、開閉弁542は閉弁状態とされており、対向室R7とリザーバ122とは連通されていない。つまり、対向室R7とピストン間室R6とで構成される反力室R8は、密閉された状態となっている。また、減圧リニア弁252には最大電流が供給されており、閉弁状態とされている。この状態で、ブレーキ操作が行われて入力ピストン406が前進させられると、上述した失陥時の場合と異なり、反力室R8内の圧力は増加することになる。ピストン間室R6には第1補助ピストン480を介して第1反力スプリング482の弾性力が作用し、対向室R7には第2補助ピストン490を介して第2反力スプリング492の弾性力が作用している。つまり、反力室R8は、2つの反力スプリング490,492の弾性力によって加圧されているため、それらの加圧力は、入力ピストン406の前進に対する抵抗力、つまり、ブレーキペダル150の操作に対する操作反力として作用することになる。このような構造を有する本シリンダ装置110は、第1反力スプリング482,第1補助ピストン480,第2反力スプリング492,第2補助ピストン490を含んで構成された機構、つまり、反力室R8内を第1反力スプリング482,第2反力スプリング492の弾性力に依拠して加圧可能な弾性力依拠加圧機構を備えているのである。
図3は、入力ピストン406の前進量、つまり、ブレーキぺダル150の操作量に対する操作反力の変化(以下、「操作反力勾配」という場合がある)を示すグラフである。言い換えれば、本シリンダ装置110の操作反力特性を示すグラフである。この図から解るように、ブレーキペダル150の操作量が増加するとそれにつれて操作反力は増加する。そして、設定量(以下、「反力勾配変化操作量」という場合がある)を超えてブレーキペダル150の操作量が増加すると、操作量の変化に対する操作反力の変化は大きくなる。すなわち、操作反力の増加勾配が大きくなるようにされているのである
図3に示す特性の操作反力は、ブレーキペダル150の操作量が反力勾配変化操作量を超えた場合に、つまり、入力ピストン406の前進量が設定量を超えた場合に、2つの反力スプリングの一方による加圧力が増加しないようにされていることで、実現されている。本シリンダ装置110では、第1反力スプリング482のばね定数が第2反力スプリング492のばね定数より相当小さくされている。そのため、比較的操作量が小さい範囲では、操作量の変化に対する操作反力の変化は相当に小さくなっている。詳しく説明すると、比較的操作量の小さい範囲では、第1反力スプリング482,第2反力スプリング492はともに圧縮変形するようにされている。それに対して、操作量が反力勾配変化操作量を超えると、第1補助ピストン480が第1加圧ピストン402の仕切壁464に当接して、第1反力スプリング482が弾性変形しなくなり、第2反力スプリング492のみが弾性変形する。このような機構により、設定量を超えたブレーキペダル150の操作を行った場合に、操作反力の増加勾配が大きくなるのである。このような操作反力特性により、ブレーキペダル150の操作感は良好なものとされる。
なお、上記ブレーキ操作を行ったとしても、反力室R8が密閉されていることから、ピストン間室R6の容積が0とはならず、入力ピストン406の前端が第1補助ピストン480に当接することはない。また、対向室R7の断面積はピストン間室R6の断面積と略等しくされており、つまり、第1加圧ピストン402の鍔部462の前端の受圧面積と、入力ピストン406の前端の受圧面積とが略等しくされていることから、上記ブレーキ操作だけでは、第1加圧ピストン402が前進しないようになっている。
先に説明したように、本車両では、液圧ブレーキシステム100は、目標制動力のうちの回生制動力を超える分だけ液圧制動力を発生させればよい。極端に言えば、目標制動力を回生制動力で賄える限り、液圧ブレーキシステム100による液圧制動力を必要としない。本シリンダ装置110では、通常時において、発生させる液圧制動力に依存せずに、ブレーキペダル150の操作量に応じた操作反力が発生する構造とされている。極端に言えば、本シリンダ装置110は、第1加圧ピストン402,第2加圧ピストン404によるブレーキ液の加圧を行わない状態でのブレーキペダル150の操作を許容する機能を有している。つまり、本シリンダ装置110は、ハイブリッド車両に好適なストロークシミュレータを有しているのである。
上記ブレーキ操作の途中で液圧制動力を発生させるべく、第1加圧ピストン402,第2加圧ピストン404によって第1加圧室R1,第2加圧室R2のブレーキ液を加圧する場合には、高圧源装置118によって発生させられた圧力を、入力室R3に入力すればよい。具体的には、回生制動力を超える分の液圧制動力が得られるように、増減圧装置120によって制御された圧力を入力室R3に入力させればよい。本車両において回生ブレーキで得られる最大の回生制動力を利用可能最大回生制動力と定義すれば、目標制動力がその利用可能最大回生制動力を超えた時点から液圧制動力を発生させると仮定した場合において、その液圧制動力の発生が開始される時点のブレーキペダルの操作量は、概して、図3における最大回生時液圧制動開始操作量となる。液圧ブレーキシステム100では、この最大回生時液圧制動開始操作量は、前述の反力勾配変化操作量よりもやや大きく設定されている。ちなみに、バッテリ26の充電量等の関係で、目標制動力が利用可能最大回生制動力を超えない場合であっても、液圧制動力が必要となる場合があるため、その場合には、最大回生時液圧制動開始操作量に至らぬ段階で、入力室R3に高圧源装置118からの圧力を入力させればよい。
入力室R3に圧力が入力された場合、その圧力によって第1加圧ピストン402は、ブレーキペダル150に加えられた操作力に依存せずに、また、操作量に依存せずに前進して、第1加圧室R1のブレーキ液を加圧する。それに従って、第2加圧ピストン404によって第2加圧室R2のブレーキ液も加圧される。つまり、入力ピストン406の前進とは関係なく、高圧源からの圧力に依存して第1加圧室R1,第2加圧室R2におけるブレーキ液が加圧される高圧源圧依存加圧状態が実現される。このシリンダ装置110による制動力、すなわち、液圧制動力は、入力されたブレーキ液の圧力によって決まる。入力圧は、増減圧装置120によって制御され、必要な大きさの圧力が入力室R3に入力される。
通常時においても、ブレーキペダル150の操作を終了させれば、減圧リニア弁252が開弁状態とされ、第1加圧ピストン402,第2加圧ピストン404は、リターンスプリング474,476によって、それぞれ、初期位置に戻され、また、入力ピストン406は、リターンスプリング506によって、初期位置に戻される。
≪本シリンダ装置の特徴≫
シリンダ装置110では、入力ピストン406が、第1加圧ピストン402に設けられた有底穴に挿入されている。そのため、上記各液室を区画するために入力ピストン406と係合させる必要のある高圧シールは、第1加圧ピストン402の有底穴の内周面と入力ピストン406の外周面との間と、入力ピストン406の外周面と第2ハウジング部材412との間とに、それぞれ、1つずつしか配設されていない。具体的には、シール550とシール552である。そのため、高圧源依存加圧状態において、入力ピストン406の移動に対する摩擦抵抗が比較的小さく、摩擦抵抗が操作部材の操作感に与える影響、つまり、ブレーキ操作の操作感に与える影響が小さくされている。
また、シリンダ装置110では、反力室R8を加圧する弾性力依拠加圧機構を含んでストロークシミュレータが構成されているため、ストロークシミュレータを構成する第1反力スプリング482および第2反力スプリング492をシリンダ装置110の内部に、詳しく言えば、ハウジング400の内部に配設されているため、コンパクトなシリンダ装置とされている。また、第1反力スプリング482と第2反力スプリング492とが、入力ピストン406が進退する方向に並んで配設されるのではなく、その方向に見た場合に第2反力スプリング492が第1反力スプリング482を内包するように、2つのスプリングを配設できるため、その方向におけるシリンダ装置110の長さが短くされているのである。
さらに、シリンダ装置110では、ピストン間室R6と対向室R7とが連通させられて1つの反力室R8が形成されていることで、ピストン間室R6が比較的小さな容積に設定されている。つまり、入力ピストン406の前端と第1加圧ピストン402の有底穴の底との距離が、比較的小さくされているのである。したがって、入力ピストン406が第1加圧ピストン402に当接するまでの前進距離が小さくされている。そのことによって、シリンダ装置110では、失陥時等のブレーキ操作におけるガタ感を少なく、そのブレーキ操作の操作感が良好なものとされているのである。
≪変形例≫
図4に、第1実施例のシリンダ装置110に代えて、変形例のシリンダ装置570を採用した液圧ブレーキシステム100を示す。シリンダ装置570は、大まかには第1実施例のシリンダ装置110と同じ構成とされている。以下の変形例の説明においては、第1実施例と異なる構成および作動について説明する。
本シリンダ装置570では、連通孔536および増減圧装置120は、外部連通路572によって連通されており、外部連通路572の途中には、リリーフ弁574およびチェック弁576が並列に設けられている。外部連通路572によって、増減圧装置120を介して、対向室R7をリザーバ122に連通させるための連通路L3が形成されている。リリーフ弁574は、反力室R8の圧力がある程度高くなった場合にのみ、その圧力をリザーバ122に開放する。詳しく言えば、リリーフ弁574は、反力室R8の圧力が、入力圧よりもある閾圧を超えて高い場合に開弁するようにされている。本シリンダ装置570では、反力室R8とリザーバ122とを連通させるための連通路L3と、リリーフ弁574とによって、反力室R8の圧力が設定圧(以下、「設定開弁圧」という場合がある)を超えた場合にのみ圧力室とリザーバ122とを連通させる連通状態切換機構、詳しく言えば、リリーフ弁574の設定圧に依拠して連通状態を実現させるための圧力依拠連通機構が構成されている。また、チェック弁576は、リザーバ122から反力室R8へのブレーキ液の流入が許容されるように設けられている。
本シリンダ装置570では、入力室R3への入力圧が大気圧となっている状態において、リリーフ弁574の設定開弁圧は、ブレーキペダル150の操作量が、図3における最大回生時液圧制動開始操作量よりある程度大きくなった場合における反力室R8の圧力に設定されている。したがって、失陥時において、反力室R8の圧力が設定開弁圧以下の場合には、反力室R8は密閉されており、反力室R8の内部は、第1反力スプリング482の弾性力と第2反力スプリング492の弾性力とによって加圧されている。それらの加圧力は、入力ピストン406の前進に対する抵抗力、つまり、ブレーキペダル150の操作に対する操作反力として作用することになる。失陥時、ブレーキペダル150の操作量が増加し、ブレーキペダル150に加えられる操作力が設定閾操作力となった場合に、リリーフ弁574は開弁して、反力室R8はリザーバ122と連通する。この連通状態が実現されると、反力室R8の圧力が設定開弁圧に維持され、かつ、反力室R8の容積減少が許容された状態で入力ピストン406の前進が許容されることになる。ちなみに、その状態においては、反力室R8内部には、リリーフ弁574の設定開弁圧に相当する残圧が残っており、その分の操作反力がブレーキペダル150に作用し続けることになる。
入力ピストン406の前進に伴って、ピストン間室R6の容積は減少し、入力ピストン406の前端は、第1補助ピストン480に当接する。さらにブレーキペダル150の操作量が増加されると、入力ピストン406は、第1補助ピストン480を介して、第1加圧ピストン402に当接し、入力ピストン406は、第1加圧ピストン402を直接押すことができる状態となる。失陥時においては、減圧リニア弁252は開弁状態となっており、入力室R3は大気圧とされており、運転者は、入力ピストン406の第1加圧ピストン402への当接の後には、上記残圧による操作反力に打ち勝つ自身の操作力によって、第1加圧ピストン402を押すことができる。それにより、第1加圧室R1のブレーキ液は、運転者の操作力によって加圧される、また、第2加圧室R2内のブレーキ液も加圧されることになる。つまり、第1加圧室R1,第2加圧室R2において操作力依存加圧状態が実現される。
通常時の動作は、ブレーキペダル150の操作が開始されてから、ある段階までは、上述した失陥時の動作と同様である。ただし、減圧リニア弁252には最大電流が供給されており、減圧リニア弁252は、閉弁状態とされている。通常時においては、液圧制動力を発生させるべく、ブレーキペダル150の操作量が上記最大回生時液圧制動開始操作量を超えない段階で、入力室R13に、高圧源装置118からの圧力が入力される。そのため、入力圧の上昇によって、反力室R8の圧力が上記設定開弁圧となっても、リリーフ弁574は開弁されず、反力室R8の密閉が維持される。
高圧源装置118によって発生させられた圧力を入力室R3に入力すれば、その圧力によって、第1加圧ピストン402,第2加圧ピストン404が前進させられて、第1加圧室R1,第2加圧室R2のブレーキ液が加圧される。ちなみに、入力室R3に入力される圧力に依存したブレーキ液の加圧の際には、反力室R8が密閉されていることから、上記最大回生時液圧制動開始操作量を超えない操作では、入力ピストン406の前端が、第1補助ピストン480に当接することはない。
上記のような動作が行われることによって、入力室R3の圧力に依存するブレーキ液の加圧の際には、第1加圧ピストン402,第2加圧ピストン404は、ブレーキペダル150に加えられた操作力に依存せずに、また、操作量に依存せずに前進して、第1加圧室R1,第2加圧室R2のブレーキ液を加圧させることができる。つまり、第1加圧室R1,第2加圧室R2において高圧源圧依存加圧状態が実現される。
本シリンダ装置570は、第1実施例の電磁式の開閉弁に代えて、リリーフ弁が採用されており、ある程度以上の操作力が加わったときに、連通状態が実現される。一般的に、電磁式開閉弁に比較してリリーフ弁は安価であり、本シリンダ装置570は、比較的安価とされている。
図5に、第1実施例のシリンダ装置110に代えて、第2実施例のシリンダ装置600を採用した液圧ブレーキシステム100を示す。なお、この液圧ブレーキシステム100は、シリンダ装置を除いて、第1実施例のシリンダ装置110を採用した液圧ブレーキシステム100の略同じ構成であるので、以下の液圧ブレーキシステム100の説明は、シリンダ装置600についてのみ行うとこととする。
≪シリンダ装置の構成≫
図5に示すように、シリンダ装置600は、シリンダ装置600の筐体であるハウジング602と、ブレーキ装置116に供給するブレーキ液を加圧する第1加圧ピストン604および第2加圧ピストン606と、運転者の操作が操作装置112を通じて入力される入力ピストン608とを含んで構成されている。なお、図6は、シリンダ装置600が動作していない状態、つまり、ブレーキ操作がされていない状態を示している。
ハウジング602は、主に、2つの部材から、具体的には、第1ハウジング部材610、第2ハウジング部材612から構成されている。第1ハウジング部材610は、前端部が閉塞された概して円筒状を有し、後端部の外周にフランジ620が形成されており、そのフランジ620において車体に固定される。第1ハウジング部材610は、内径が互いに異なる2つの部分、具体的には、前方側に位置して内径の小さい前方小径部622、後方側に位置して内径の大きい後方大径部624に区分けされている。
第2ハウジング部材612は、前方側に位置して内径の大きい前方大径部630、後方側に位置して内径の小さい後方小径部632とを有する円筒形状をなしている。第2ハウジング部材612は、前方大径部630の前端部が第1ハウジング部材610の前方小径部622と後方大径部624との段差面に接する状態で、その後方大径部624に嵌め込まれている。それら第1ハウジング部材610,第2ハウジング部材612は、第1ハウジング部材610の後端部の内周面に嵌め込まれたロック環634によって、互いに締結されている。
第2加圧ピストン606は、後端部が塞がれた有底円筒形状をなしており、第1ハウジング部材610の前方小径部622に摺動可能に嵌め合わされている。第1加圧ピストン604は、円筒形状をなす本体部650と、その本体部650の後端部に設けられた鍔部652とを有する形状とされている。第1加圧ピストン604は、第2加圧ピストン606の後方に配設され、本体部650の前方の部分が第1ハウジング部材610の前方小径部622の内周面の後部側に、鍔部652が第2ハウジング部材612の前方大径部630の内周面に、それぞれ、摺動可能に嵌め合わされている。また、第1加圧ピストン604の本体部650の内部は、前後方向における中間位置に設けられた仕切壁部654によって、2つの部分に区画されている。つまり、第1加圧ピストン604は、前端,後端にそれぞれ開口する2つの有底穴を有する形状とされている。
第1加圧ピストン604と第2加圧ピストン606との間には、2つの後輪に設けられたブレーキ装置116RL,RRに供給されるブレーキ液を加圧するための第1加圧室R11が区画形成されており、また、第2加圧ピストン606の前方には、2つの前輪に設けられたブレーキ装置116FL,FRに供給されるブレーキ液を加圧するための第2加圧室R12が区画形成されている。なお、第1加圧ピストン604と第2加圧ピストン606とは、第1加圧ピストン604の仕切壁部654に螺着立設された有頭ピン660と、第2加圧ピストン606の後端面に固設されたピン保持筒662とによって、離間距離が設定範囲内に制限されている。また、第1加圧室R11内,第2加圧室R12内には、それぞれ、圧縮コイルスプリング(以下、「リターンスプリング」という場合がある)664、666が配設されており、それらスプリングによって、第1加圧ピストン604,第2加圧ピストン606はそれらが互いに離間する方向にされるとともに、第2加圧ピストン606は後方に向かって付勢されている。
一方、第1加圧ピストン604の後方、詳しくは、第1加圧ピストン604の鍔部652の後方には、第2ハウジング部材612の後端部との間に、外部高圧源装置118からのブレーキ液が供給される液室、つまり、高圧源装置118からの圧力が入力される液室(以下、「入力室」という場合がある)R13が区画形成されている。ちなみに、図2では、ほとんど潰れた状態で示されている。また、ハウジング602の内部には、第2ハウジング部材612の内周面と第1加圧ピストン604の本体部650の外周面との間に形成された空間が存在する。その空間が、第1加圧ピストン604の鍔部652の前端面と、第1ハウジング部材610の前方小径部622と後方大径部624との段差面とによって区画されることで、環状の液室が形成されている。この液室は、第1加圧ピストン604の鍔部652を挟んで入力室R13と対向する対向室R14とされている。
入力ピストン608は、前端部が開口されて後端部が塞がれている円筒形状の本体670と、入力ピストン608の前端部材であって、本体部670に対して突出・引込可能とされる補助ピストン672と、補助ピストン672を支持する第1反力スプリング674と、第1反力スプリング674の後方に直列に配設される第2反力スプリング676と、それらの反力スプリングに挟まれて浮動支持される鍔付ロッド形状の浮動座678とを含んで構成されている。ちなみに、第1反力スプリング674,第2反力スプリング676は、ともに圧縮コイルスプリングである。入力ピストン608は、ハウジング602の後端側から、第2ハウジング部材612の後方小径部632の内周面に摺接する状態でハウジング400内に挿し込まれるとともに、第1加圧ピストン604に、それの内周面に摺接する状態で挿し込まれており、入力ピストン608の前方には、第1加圧ピストン604との間に液室(以下「ピストン間室」という場合がある)R15が区画形成されている。
補助ピストン672は、それの前端面に孔が設けられた有底円筒状の外筒部材680と、その孔に固定的に嵌め込まれた筒状の内筒部材682と、内筒部材682の内部に収容されたボール684および付勢スプリング686とを含んで構成されている。内筒部材682の前端面は開口しており、その開口には、圧縮コイルスプリングである付勢スプリング686のばね反力によって、ボール684がその開口を塞ぐようにして前方に押しつけられている。補助ピストン672の前方に位置する仕切壁部654には、内筒部材682の開口に挿し込まれることによってボール684と係合する係合ピン688が設けられている。したがって、補助ピストン672が前進し、補助ピストン672と仕切壁部654との距離が、設定距離以下になると、係合ピン688がボール684を後方に押し、内筒部材682の開口が開けられることになる。このように、補助ピストン672では、ボール684が内筒部材682の孔から離間することによって、ピストン間室R15と入力ピストン608の内部に区画形成された液室(以下、「内部室」と言う場合がある)R16とを連通させる開閉弁が構成されている。ちなみに、入力ピストン608の内部室R16は、常時、大気圧とされている。
第1反力スプリング674は、それの前端部が補助ピストン672の外筒部材680の前端部に支持され、後端部が浮動座678の前方側のシート面に支持されている。また、第2反力スプリング676は、それの後端部が入力ピストン608の本体670の後端部に支持され、後端部が浮動座678の後方側のシート面に支持されている。したがって、第1反力スプリング674および第2反力スプリング676は、補助ピストン672を、入力ピストン608の本体670から突出する方向に付勢しており、補助ピストン672を弾性的に支持している。ちなみに、補助ピストン672は、それの外筒部材680の後端の外周部に設けられた被係止環部が、入力ピストン608の本体部670の前端の内周部に設けられた段差に係止されることで、本体670からある程度以上前方に突出することが制限されている。また、浮動座678の前端部には、緩衝ゴム690が嵌め込まれており、その緩衝ゴム690が補助ピストン672の内筒部材682の後端面に当接することで、補助ピストン672と浮動座678との接近はある範囲に制限されている。
入力ピストン608の後端部には、ブレーキペダル150の操作力を入力ピストン608に伝達すべく、また、ブレーキペダル150の操作量に応じて入力ピストン608を進退させるべく、オペレーションロッド152の前端部が連結されている。ちなみに、入力ピストン608の後端部は、第2ハウジング部材612の後方小径部632の後端部によって係止されることで、後退が制限されている。また、オペレーションロッド152には、円板状のスプリングシート692が付設されており、このスプリングシート692と第2ハウジング部材612との間には圧縮コイルスプリング(以下、「リターンスプリング」という場合がある)694が配設されており、このリターンスプリング694によって、オペレーションロッド152は後方に向かって付勢されている。なお、スプリングシート692とハウジング602との間にはブーツ694が渡されており、シリンダ装置600の後部の防塵が図られている。
第1加圧室R11は、開口が出力ポートとなる連通孔700を介して、アンチロック装置114に繋がる液通路202と連通しており、第1加圧ピストン604に設けられた連通孔702および開口がドレインポートとなる連通孔704を介して、リザーバ122に連通可能とされている。一方、第2加圧室R12は、開口が出力ポートとなる連通孔706を介して、アンチロック装置114に繋がる液通路200と連通しており、第2加圧ピストン606に設けられた連通孔708および開口がドレインポートとなる連通孔710を介して、リザーバ122に連通可能とされている。また、入力ピストン608の内部室R16は、第1加圧ピストン604に設けられた連通孔712、第2ハウジング部材612に設けられた連通孔714、第1ハウジング部材610に設けられて開口がドレインポートとなる連通孔718を介して、リザーバ122に連通されている。第2ハウジング部材612の前方側に位置する部分は、第1ハウジング部材610の内径よりある程度小さい外径とされており、それらハウジング部材610,612間にはある程度の流路面積を有する液通路720が形成されている。入力室R13は、その液通路720,第2ハウジング部材612に設けられた連通孔722および開口が入力ポートとなる連通孔724を介して、増減圧装置120に繋がっている。
対向室R14は、第2ハウジング部材612に設けられた連通孔726および開口が連結ポートとなる連通孔728によって、外部に連通可能となっている。第1加圧ピストン604の本体部650は、第1ハウジング部材610の前方小径部622の内径よりある程度小さい外径とされており、それらの間にはある程度の流路面積を有する液通路730が形成されている。ピストン間室R15は、その液通路730,第1加圧ピストン604に設けられた連通孔732および開口が連結ポートとなる連通孔734を介して、外部に連通可能となっている。これら連通孔728の連結ポートと連通孔734の連結ポートとは、外部連通路736によって連通させられており、対向室R14とピストン間室R15とを連通させるための室間連通路が形成されている。つまり、本シリンダ装置600では、その室間連通路によって、対向室R14およびピストン間室R15は、1つの一体的な液室(以下、「反力室」という場合がある)R17とされている。
なお、第1加圧ピストン604と入力ピストン608との相対移動に伴って、ピストン間室R15の容積が増加・減少するとともに、対向室R14の容積が減少・増加する。上記室間連通路は、それら2つの液室の容積変化を互いに吸収し合うようにするための機能を有している。ちなみに、対向室R14の断面積はピストン間室R15の断面積と略等しくされており、入力ピストン608をハウジング602に対して移動させることなく、第1加圧ピストン604だけがハウジング602に対して移動可能とされている。
また、本シリンダ装置600では、入力ピストン608の内部室R16が、反力室R17からリザーバ122に至る連通路の一部を構成している。この連通路は、前述の補助ピストン672に設けられた開閉弁によって開閉させられる。
外部連通路736は、それの途中において分岐されており、その分岐された連通路は増減圧装置120に繋がっている。また、外部連通路736には、反力室R17の圧力が高い場合に、その圧力を増減圧装置120を通ってリザーバ122に開放するためのリリーフ弁738が設けられている。詳しく言えば、反力室R17は、リリーフ弁738および増減圧装置120が有する減圧リニア弁252を介してリザーバ122に連通可能とされているのである。なお、リリーフ弁738は、反力室R17の圧力が入力室R13に入力される圧力よりもある閾圧を超えて高い場合に開弁するようにされており、入力室R13に入力される圧力が大気圧である場合には、大気圧より上記閾圧を超えて反力室R17の圧力が増加した場合に、開弁するようになっている。上記構成により、本シリンダ装置600では、反力室R17とリザーバ122とを連通させるための上記連通路と、リリーフ弁738とによって、反力室R17の圧力が設定圧(以下、「設定開弁圧」という場合がある)を超えた場合にのみ圧力室R17とリザーバ122とを連通させる連通状態切換機構とされているのである。
≪シリンダ装置の作動≫
まず、電気的失陥時のシリンダ装置600の作動を説明する。失陥時においては、運転者によってブレーキペダル150の踏込操作が開始されると、入力ピストン608の本体部670は前進を開始する。それによって、反力室R17の圧力が上記設定開弁圧となるまでは、反力室R17の圧力が上昇する。先に説明したように、ピストン間室R15の断面積と対向室R14の断面積とが略同じとされているため、入力ピストン608の前進によっても、第1加圧ピストン604は前進させられない。また、ピストン間室R15の容積変化は禁止された状態となるため、反力室R17の圧力、つまり、ピストン間室R15の圧力の上昇によって、補助ピストン672は、第1反力スプリング674および第2反力スプリング676を縮めつつ、本体部670の内部へと押し込まれる、言い換えれば、反力室R17の圧力に応じた量だけ、引き込む状態となる。
第1反力スプリング674および第2反力スプリング676の弾性変形量、つまり、圧縮量は、反力室R17の圧力の上昇に依存する。逆に言えば、第1反力スプリング674および第2反力スプリング676による弾性力に応じて、反力室R17は加圧され、その反力室R17の圧力に応じた操作反力が、入力ピストンを介して操作部材に付与される。つまり、2つのスプリング674,676による加圧力が、入力ピストン608の前進に対する抵抗力、つまり、ブレーキペダル150の操作に対する操作反力として作用することになるのである。このような構造を有する本シリンダ装置600は、補助ピストン672,第1反力スプリング674,第2反力スプリング676、浮動座678を含んで構成された機構、つまり、反力室R17内を第1反力スプリング674,第2反力スプリング676の弾性力に依拠して加圧可能な弾性力依拠加圧機構を備えているのである。
上記操作反力は、入力ピストン608の前進量、つまり、ブレーキペダル150の操作量に依存する。ブレーキペダルの操作量に対する操作反力の大きさは、本シリンダ装置600においても、先に説明した図3に示すような特性となる。この図から解るように、ブレーキペダル150の操作量が増加するとそれにつれて操作反力は増加し、反力勾配変化操作量を超えてブレーキペダル150の操作量が増加すると、操作量の変化に対する操作反力の変化は大きくなる。すなわち、操作反力の増加勾配が大きくなるようにされているのである。このような特性は、ブレーキペダル150の操作量が、反力勾配変化操作量を超えた場合に、2つの反力スプリング674,676の一方である第1反力スプリング674よる加圧力が増加しないようにされていることで、実現されている。具体的には、補助ピストン672の内筒部材682の後端面が、浮動座678に嵌め込まれた緩衝ゴム690に当接して、第1反力スプリング674が弾性変形しなくなり、第2反力スプリング676のみが弾性変形するようにされているのである。本シリンダ装置600では、第1反力スプリング674のばね定数が第2反力スプリング676のばね定数より相当小さくされている。そのため、操作反力の変化勾配は、比較的操作量が小さい範囲では小さくされ、操作量が反力勾配変化操作量を超えた場合に相当に大きくなるようになっている。
リリーフ弁738の設定開弁圧は、入力室R13に高圧源装置118からの圧力が入力されていない状態において、ブレーキペダル150の操作量が、図3における最大回生時液圧制動開始操作量よりある程度大きくなった場合における反力室R17の圧力に設定されている。ブレーキペダル150の操作量が増加し、ブレーキペダル150に加えられる操作力が設定閾操作力となった場合に、リリーフ弁738は開弁して、反力室R17は、開弁状態となっている減圧リニア弁252を介してリザーバ122と連通する。この連通状態が実現されると、反力室R17の圧力が設定開弁圧に維持されたまま、反力室R17の容積減少が許容された状態で入力ピストン608の前進が許容されることになる。このような構造を有する本シリンダ装置600において、反力室R17とリザーバ122とを連通させる上記連通状態切換機構は、反力室R17とリザーバ122とが連通する反力室連通状態と連通しない反力室非連通状態とを、反力室の圧力に依拠して、選択的に実現する圧力依拠連通機構とされているのである。また、この連通状態切換機構における連通路は、反力室R17をリザーバ122に連通する圧力依拠連通機構用連通路とされているのである。
その状態でブレーキペダル150の操作が進行すると、補助ピストン672が入力ピストン608とともにある程度まで前進する。そして、補助ピストン672と仕切壁部654との距離が設定距離以下となった場合に、仕切壁部654に設けられた係合ピン688が、補助ピストン672に設けられた開閉弁を構成するボール684を後方に押し込む。それにより、反力室R17は、入力ピストン608の内部室R16を介して、リザーバ122と連通することになる。このような構造を有する本シリンダ装置600は、反力室R17からリザーバ122に連通される連通路および開閉弁542とを含んで構成された機構、つまり、反力室R17とリザーバ122とが連通する反力室連通状態と連通しない反力室非連通状態とを、反力室の容積に依拠して、選択的に実現する容積依拠連通機構を備えているのである。また、この連通路は、反力室R17をリザーバ122に連通する容積依拠連通機構用連通路とされているのである。
上記容積依拠連通機構によって反力室連通状態が実現されることで、反力室R17は大気圧とされ、入力ピストン608は、比較的自由な前進が許容されて、仕切壁部654に当接し、第1加圧ピストン604を直接押すことなる。したがって、その状態では、ブレーキペダル150に加えられた運転者の操作力は、直接、第1加圧ピストン604に伝達され、運転者は、自身の操作力で、第1加圧ピストン604を押すことができるのである。なお、減圧リニア弁252は、開弁状態となっているため、入力室R13は、常時大気圧とされており、第1加圧ピストン604の前進に対する抵抗力を発生させない。
第1加圧ピストン604の前進により、第1加圧室R11とリザーバ122の伝達が断たれ、第1加圧室R11のブレーキ液は、運転者の操作力によって加圧される。ちなみに、第1加圧室R11の加圧に伴って、第2加圧ピストン606も前進し、第1加圧室R11と同様、第2加圧室R12とリザーバ122との連通が断たれ、第1加圧室R11内のブレーキ液も加圧されることになる。このように、ブレーキペダル150に加えられる操作力によって、第1加圧室R1,第2加圧室R2においてブレーキ液が加圧される操作力依存加圧状態が実現され、ブレーキ装置116に、運転者の操作力に応じた液圧が入力されることになる。
運転者がブレーキ操作を終了させると、つまり、操作力のブレーキペダル150への付与をやめると、第1加圧ピストン604,第2加圧ピストン606は、リターンスプリング664、666によって、それぞれ、初期位置(図4に示す位置であり、第1加圧ピストン604の後端が第2ハウジング部材の後端部に当接する状態となる位置)に戻される。また、入力ピストン608は、オペレーションロッド152とともに、リターンスプリング694によって、初期位置(図4に示す位置であり、後端が、第2ハウジング部材612の後端部によって係止される位置)に戻される。
次に、通常時の作動について説明する。通常時においては、減圧リニア弁252には最大電流が供給されており、閉弁状態とされているものの、入力ピストン608の前進動作,反力室R17の圧力変化,弾性力依拠加圧機構の動作,ブレーキペダル150の操作量と操作反力との関係等については、上述の失陥時の場合と異ならない。通常時においては、ブレーキペダル150の操作量が上記最大回生時液圧制動開始操作量を超えない段階で、入力室R13に、高圧源装置118からの圧力が入力される。ちなみに、入力圧の上昇によって、反力室R17の圧力が上記設定開弁圧となっても、リリーフ弁738は開弁されない。
上記ブレーキ操作の途中で液圧制動力を発生させるべく、高圧源装置118によって発生させられた圧力を入力室R13に入力すれば、その圧力によって、第1加圧ピストン604,第2加圧ピストン606が前進させられて、第1加圧室R11,第2加圧室R12のブレーキ液が加圧される。入力室R13に入力される圧力に依存したブレーキ液の加圧の際には、反力室R17が密閉されていることから、上記最大回生時液圧制動開始操作量を超えない操作では、入力ピストン608の前端が、第1加圧ピストン604の仕切壁部654に当接することはない。また、第1加圧ピストン604の鍔部652の前端の受圧面積と、入力ピストン608の前端面の受圧面積とが略等しくされていることから、第1加圧ピストン604が前進したとしても、入力ピストン608の進退には影響を与えない。つまり、ブレーキペダル150の操作量、操作反力が変化しない構造とされているのである。
上記のような動作が行われることによって、入力室R13の圧力に依存するブレーキ液の加圧の際には、第1加圧ピストン604,第2加圧ピストン606は、ブレーキペダル150に加えられた操作力依存せずに、また、操作量に依存せずに前進して、第1加圧室R11,第2加圧室R12のブレーキ液を加圧する。つまり、入力ピストン608の前進とは関係なく、高圧源からの圧力に依存して第1加圧室R11,第2加圧室R12におけるブレーキ液が加圧される高圧源圧依存加圧状態が実現される。この場合のシリンダ装置600による制動力、すなわち、液圧制動力は、入力されたブレーキ液の圧力によって決まる。通常時、入力圧は増減圧装置120によって制御され、必要な大きさの圧力が入力室R13に入力される。
通常時においては、回生制動力を超える分の液圧制動力が得られるように、増減圧装置120によって制御された圧力を入力室R3に入力すればよい。多くの場合、目標制動力が上記利用可能最大回生制動力を超えた時点から液圧制動力を発生させるようにすればよい。ちなみに、バッテリ26の充電量等の関係で、目標制動力が利用可能最大回生制動力を超えない場合であっても、液圧制動力が必要となる場合があるため、その場合には、最大回生時液圧制動開始操作量に至らぬ段階で、入力室R13に高圧源装置118からの圧力を入力させればよい。
先に説明したように、本車両では、液圧ブレーキシステム100は、目標制動力のうちの回生制動力を超える分だけ液圧制動力を発生させればよい。極端に言えば、目標制動力を回生制動力で賄える限り、液圧ブレーキシステム100による液圧制動力を必要としない。本シリンダ装置600では、通常時において、発生させる液圧制動力に依存せずに、ブレーキペダル150の操作量に応じた操作反力が発生する構造とされている。極端に言えば、本シリンダ装置110は、第1加圧ピストン604,第2加圧ピストン606によるブレーキ液の加圧を行わない状態でのブレーキペダル150の操作を許容する機能を有している。つまり、本シリンダ装置600は、ハイブリッド車両に好適なストロークシミュレータを有しているのである。
通常時においても、ブレーキペダル150の操作を終了させれば、減圧リニア弁252が開弁状態とされ、第1加圧ピストン604,第2加圧ピストン606は、リターンスプリング664,666によって、それぞれ、初期位置に戻され、また、入力ピストン608は、リターンスプリング694によって、初期位置に戻される。
≪本シリンダ装置の特徴≫
シリンダ装置600では、入力ピストン608が、第1加圧ピストン604に設けられた有底穴に挿入されている。そのため、上記各液室を区画するために入力ピストン608と係合させる必要のある高圧シールは、第1加圧ピストン604の有底穴の内周面と入力ピストン608の外周面との間と、入力ピストン608の外周面と第2ハウジング部材612との間とに、それぞれ、1つずつしか配設されていない。具体的には、シール750とシール752である。そのため、入力ピストン608の移動に対する摩擦抵抗が比較的小さく、摩擦抵抗が操作部材の操作感に与える影響、つまり、ブレーキ操作の操作感に与える影響が小さくされている。
また、シリンダ装置600では、反力室R17を加圧する弾性力依拠加圧機構を含んでストロークシミュレータが構成されているため、ストロークシミュレータを構成する第1反力スプリング674および第2反力スプリング676が、当該シリンダ装置600の内部に、詳しく言えば、入力ピストン608の内部に配設されているため、コンパクトなシリンダ装置とされている。
さらに、シリンダ装置600では、ピストン間室R15と対向室R14とが連通することで1つの反力室R17が形成されており、ピストン間室R15が比較的小さな容積とされている。つまり、入力ピストン608の前端と第1加圧ピストン604の有底穴の底との距離が、比較的小さくされているのである。したがって、入力ピストン608が第1加圧ピストン604に当接するまでの前進距離が小さくされている。そのことによって、シリンダ装置600では、失陥時等のブレーキ操作におけるガタ感を少なく、そのブレーキ操作の操作感が良好なものとされているのである。
なお、本シリンダ装置600では、反力室R17をリザーバ122に連通させるための手段として、リリーフ弁738が設けられており、失陥時において、ある程度以上の操作力が加わったときに、連通状態が実現される。一般的に、電磁式開閉弁に比較してリリーフ弁は安価であり、本シリンダ装置600は、比較的安価とされている。
なお、失陥時、リリーフ弁738が開弁して、反力室R17とリザーバ122が連通状態とされただけでは、その後のブレーキペダル150の操作に対して、リリーフ弁738の設定開弁圧に相当する操作反力が付与され続けるることになる。本シリンダ装置600では、入力ピストン608の前端がある程度の距離を超えて有底穴の底に近づいたときに、補助ピストン672に設けられた開閉弁によって、反力室R17とリザーバ122との連通状態が実現される。それによって、以降のブレーキペダル150の操作に対しては、圧力室の残圧による操作反力が発生せず、操作力が加圧ピストンの加圧以外に利用されることによるロスが軽減されている。
≪変形例≫
図6に、第2実施例のシリンダ装置600に代えて、変形例のシリンダ装置770を採用した液圧ブレーキシステム100を示す。シリンダ装置770は、大まかには第2実施例のシリンダ装置600と同じ構成とされている。以下の変形例の説明においては、第1実施例と異なる構成および作動について説明する。本シリンダ装置770における補助ピストン772は、有底円筒状とされた単一の部材から構成されており、シリンダ装置600の場合と異なり、開閉弁が設けられていない。また、そのこととの関係で、仕切壁部654に、係合ピン688は設けられていない。一方、外部連通路736から分岐されて増減装置120に繋がる連通路には、非励磁状態で開弁状態となり、励磁状態で閉弁状態となる電磁式の開閉弁774が設けられている。
電気的失陥時においては、開閉弁774は開弁状態とされているため、反力室R17は大気圧とされており、入力ピストン608は、ブレーキペダル150の操作開始時点から。自由な前進が許容され、早い段階で、入力ピストン608の前端が第1加圧ピストン604の仕切壁部654に当接し、操作力依存加圧状態が実現される。通常時においては、開閉弁774は励磁されて閉弁状態とされ、反力室R17は密閉状態とされる。したがって、通常時において、本シリンダ装置770は、シリンダ装置600の通常時と同じ作動をすることとなる。
110:シリンダ装置 116:ブレーキ装置 118:外部高圧源装置 122:リザーバ 150:ブレーキペダル(操作部材) 400:ハウジング 402:第1加圧ピストン(加圧ピストン) 406:入力ピストン 460:本体部 462:鍔部 480:第1補助ピストン 482:第1反力スプリング 490:第2補助ピストン 492:第2反力スプリング 542:開閉弁 570:シリンダ装置 600:シリンダ装置 604:第1加圧ピストン(加圧ピストン) 608:入力ピストン 650:本体部 652:鍔部 670:本体部(本体部材) 672:補助ピストン(前端部材) 674:第1反力スプリング 676:第2反力スプリング 678:浮動座 770:シリンダ装置 R1:第1加圧室 R2:第2加圧室 R3:入力室 R6:ピストン間室 R7:対向室 R8:反力室 R11:第1加圧室 R12:第2加圧室 R13:入力室 R14:対向室 R15:ピストン間室 R16:内部室 R17:反力室 L2:連通路 570:シリンダ装置 572:外部連通路(連通路) 574:リリーフ弁 600:シリンダ装置 602:ハウジング 604:第1加圧ピストン(加圧ピストン) 608:入力ピストン 650:本体部 652:鍔部 670:本体部(本体部材) 672:補助ピストン(前端部材) 674:第1反力スプリング 676:第2反力スプリング 678:浮動座 680:外筒部材 682:内筒部材 684:ボール 686:付勢スプリング 688:係合ピン 736:外部連通路 738:リリーフ弁 R11:第1加圧室 R12:第2加圧室 R13:入力室 R14:対向室 R15:ピストン間室 R16:内部室 R17:反力室 770:シリンダ装置 772:補助ピストン 774:開閉弁

Claims (9)

  1. 車輪に設けられたブレーキ装置を作動させるために、加圧されたブレーキ液を前記ブレーキ装置に供給するシリンダ装置であって、
    前端部が閉塞された筒状のハウジングと、
    後端に開口する有底穴を有するとともに、本体部とその本体部の外周に形成された鍔部とを有し、前記本体部の前方に、前記ブレーキ装置に供給されるブレーキ液を加圧するための加圧室が区画されるとともに、前記鍔部の後方に、高圧源からの圧力が入力される入力室が、前記鍔部を挟んでそれの前方に、前記入力室と対向する対向室が、それぞれ、区画されるようにして、前記ハウジング内に配設された加圧ピストンと、
    自身の前方に前記加圧ピストンとによってピストン間室が区画されるようにして、前記加圧ピストンの有底穴に嵌入され、後端部において操作部材に連結される入力ピストンと、
    前記加圧ピストンの進退に伴う前記対向室の容積変化と前記ピストン間室の容積変化とを相互に吸収可能とし、それら対向室とピストン間室とを常時連通させてそれらを1つの反力室とするための室間連通路と、
    その室間連通路によって形成された前記反力室内を弾性力に依拠して加圧可能な弾性力依拠加圧機構と、
    リザーバと前記反力室とが連通する連通状態と、それらが連通しない非連通状態とを選択的に実現させる連通状態切換機構と
    を備え、
    前記非連通状態において、前記弾性力依拠加圧機構による前記反力室内の加圧に依存して前記操作部材の操作量に応じた操作反力を発生させるとともに、前記入力室に入力される前記高圧源からの圧力に応じた前記加圧室のブレーキ液の加圧を許容し、
    前記連通状態において、前記反力室の容積の減少を許容することで、前記入力ピストンの前進による前記加圧ピストンへの当接を許容して、前記操作部材に加えられた操作力による前記加圧室のブレーキ液の加圧を許容するように構成されたシリンダ装置。
  2. 当該シリンダ装置が、
    前記加圧ピストンの前記有底穴の底部に、前記入力ピストンとによって前記ピストン間室を区画する第1補助ピストンと、その第1補助ピストンを弾性的に支持する第1スプリングとを有し、かつ、前記加圧ピストンの本体部の外周面と前記ハウジングの内周面との間に配設されて前記対向室の前方側を区画する第2補助ピストンと、その第2補助ピストンを弾性的に支持する第2スプリングとを有し、
    前記第1補助ピストンと、前記第1スプリングと、前記第2補助ピストンと、前記第2スプリングとを含んで前記弾性力依拠加圧機構が構成されるとともに、前記連通状態において、前記入力ピストンが前記第1補助ピストンを介して前記加圧ピストンに当接するように構成された請求項1に記載のシリンダ装置。
  3. 前記弾性力依拠加圧機構が、前記非連通状態において前記入力ピストンを前進させた際に、その前進の量が設定量を超えた場合に、前記第1スプリングによる加圧力と前記第2スプリングによる加圧力との一方が増加しないように構成された請求項2に記載のシリンダ装置。
  4. 当該シリンダ装置が、
    前記加圧ピストンの前記有底穴の底部に、前記入力ピストンとによって前記ピストン間室を区画する補助ピストンと、その補助ピストンを弾性的に支持するスプリングとを備え、
    それら補助ピストンとスプリングとを含んで前記弾性力依拠加圧機構が構成されるとともに、前記連通状態において、前記入力ピストンが前記補助ピストンを介して前記加圧ピストンに当接するように構成された請求項1に記載のシリンダ装置。
  5. 当該シリンダ装置が、
    前記加圧ピストンの本体部の外周面と前記ハウジングの内周面との間に配設されて前記対向室の前方側を区画する補助ピストンと、その補助ピストンを弾性的に支持するスプリングとを有し、
    それら補助ピストンとスプリングとを含んで前記弾性力依拠加圧機構が構成された請求項1記載のシリンダ装置。
  6. 前記入力ピストンが、筒状の本体部材と、その本体部材の内部に内部室を区画するようにしてその本体部材の前端部を閉塞するとともにその本体部材に対して突出・引込可能とされた前端部材と、前記内部室内に配設されて前記前端部材をそれが突出する方向に付勢するスプリングとを含んで構成され、
    前記スプリングを含んで前記弾性力依拠加圧機構が構成されるとともに、前記連通状態において、前記入力ピストンの前記本体部材の前端が前記加圧ピストンに当接するように構成された請求項1に記載のシリンダ装置。
  7. 前記入力ピストンが、
    それぞれが前記スプリングとして機能し、一方の一端部が前記本体部材と前記前端部材との一方に支持され、かつ、他方の一端部が前記本体部材と前記前端部材との他方に支持された状態で直列的に配設され、互いにばね定数の異なる2つのスプリングと、
    それら2つのスプリングの一方の他端部と他方の他端部との間に挟まれて、それら2つのスプリングによって浮動支持されるとともに、それら2つのスプリングの弾性力を、前記前端部材に作用させるべくそれら2つのスプリングを連結する浮動座と
    を有し、
    それら2つのスプリングと浮動座とを含んで前記弾性力依拠加圧機構が構成され、
    前記本体部材に対して前記前端部材が引き込まれる過程において、その引込の量が設定量を超えた場合に、前記本体部材と前記前端部材との一方に対する前記浮動座の変位が禁止されることで、前記2つのスプリングの一方の弾性変形量が増加しないように構成された請求項6に記載のシリンダ装置。
  8. 前記連通状態切換機構が、前記反力室と前記リザーバとを連通するための連通路と、その連通路に設けられてその連通路を開閉する開閉弁とを含んで構成された請求項1ないし請求項7のいずれか1つに記載のシリンダ装置。
  9. 前記連通状態切換機構が、前記反力室と前記リザーバとを連通する連通路と、前記反力室の圧力が設定圧を超えた場合にのみ開弁するリリーフ弁とを含んで構成された請求項1ないし請求項7のいずれか1つに記載のシリンダ装置。
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