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JP2003054398A - ピストン組み立て体およびそれを用いたブレーキ液圧発生装置 - Google Patents

ピストン組み立て体およびそれを用いたブレーキ液圧発生装置

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JP2003054398A
JP2003054398A JP2001241756A JP2001241756A JP2003054398A JP 2003054398 A JP2003054398 A JP 2003054398A JP 2001241756 A JP2001241756 A JP 2001241756A JP 2001241756 A JP2001241756 A JP 2001241756A JP 2003054398 A JP2003054398 A JP 2003054398A
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piston
pressure
chamber
brake
liquid chamber
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浩一 橋田
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Sumitomo SEI Brake Systems Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 正常時には常に固定されていて液圧、空圧シ
ステムの失陥時にのみ移動することが要求されるピスト
ンの固着防止と固着検出を可能ならしめる。 【解決手段】 第２ピストン２の一端側を筒状に延伸し
てその内側に第１ピストン１を挿入し、その第１ピスト
ン１が制御圧発生部９から第１液室３に導入される液圧
を受け、ブレーキペダル７から第１スプリング５を介し
て伝わるブレーキ操作力に抗して初期位置に保たれ、一
方、第２ピストン２は第２液室４の液圧を第１液室３の
液圧とほぼ等しくするところまで移動し、この第２ピス
トンの移動により第１、第２ピストンの摺動部を頻繁に
摺動させて固着を防止し、また、第１、第２液室の圧力
比較による固着検出を可能ならしめた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、失陥対策を施した
液圧・空圧システムのピストン組み立て体であって、シ
ステムの正常時には常に固定されていてシステムの失陥
時にのみ移動することを要求されるピストンを持つピス
トン組み立て体の固着故障を防ぐ方法を提案するもので
あり、また、その好適な応用例として、いわゆるプッシ
ュスルー付きのパワーブレーキ用ブレーキ液圧発生装置
を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】ブレーキ液圧発生装置として、従来から
広く用いられているのは、踏力を増幅する倍力装置の出
力をマスタシリンダに加える構成である。この構成では
倍力装置が失陥しても、マスタシリンダはブレーキ操作
力を直接受けることで最低限のブレーキ液圧を発生させ
られるように構成されている。
【０００３】この従来の構成では、ブレーキペダルの操
作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制御装置
が作動した際、その影響がブレーキペダルの反力および
ブレーキペダルのストロークに反映されることが避けら
れない。しかるに、電気自動車における回生制動との協
調ブレーキ制御のように通常状態でも制御の介入が必要
となる装置では、ブレーキペダルが踏み込まれていると
きに押し戻されるいわゆるキックバックは特に好まれな
い。
【０００４】この問題を解決する手段として、ブレーキ
ペダルの操作量とマスタシリンダの吐出液量とが直接対
応しない、いわゆるパワーブレーキが各種提案されてい
る。その一例としてＵＳＰ４，７８３，９６５がある。
この公知例では２つのマスタシリンダ液室にブレーキ操
作に応じた液圧を発生させる制御圧発生部から制御液圧
を導入しているので、制御圧発生部が正常な間は２つの
ピストンはブレーキ操作力に抗して固定されている。従
来のブレーキと比べて違和感がないように、ブレーキ踏
力に応じたペダルストロークはスプリングの変形のみで
与えている。従ってアンチロックブレーキ装置などによ
る車輪ブレーキ圧力の制御がなされてもブレーキペダル
のフィーリングは変わらない。また、制御圧発生部が失
陥した際には、ブレーキ操作力に応じた圧力がマスタシ
リンダに発生するので、最低限の制動力が確保できる、
いわゆるプッシュスルーが実現できる構成となってい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記公知例では、プッ
シュスルーのためのマスタシリンダが正常状態では常に
固定されている。従って、錆び付きなどで固着してもそ
れを検出できず、また、常に固定されていること自体が
固着を誘発するおそれがある。制御圧発生部が正常であ
る限り固着を発見できないため、固着と制御圧発生部の
失陥が重なる可能性があり、固着した状態で制御圧発生
部が失陥した場合には完全にノーブレーキになり、安全
上問題がある。
【０００６】そこで、本発明は、正常状態では常に固定
されて動かないピストンの固着防止と、固着検出を可能
ならしめることを課題としている。
【０００７】
【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、ボディに形成されたシリンダ
内に少なくとも２つのピストンと少なくとも２つの圧力
室を有し、第１圧力室は第１ピストンの一端側と第２ピ
ストンの間に形成され、第２圧力室は第２ピストンの他
端が臨む位置に形成されており、第１圧力室および第２
圧力室の断面積（＝ピストンの受圧面積）がそれぞれ所
定の大きさになっているピストン組み立て体において、
第２ピストンの第１圧力室側が筒状に延伸し、その筒状
部の内側に外周シールを行った第１ピストンが摺動自在
に挿入されて所定の断面積を持った第１圧力室が形成さ
れ、筒状部の内外周を連通する穴を介して第１圧力室が
外部と連通し、筒状部の前後端の外周に第１圧力室の圧
力を保持するシール部を有し、第２ピストンの第２圧力
室側は所定径の外周シール部を有していることを特徴と
するピストン組み立て体を提案するものである。
【０００８】また、同時に、上記ピストン組み立て体の
好適な応用例として、ボディに形成されたシリンダ内に
２つのピストンと２つの液室を有し、第１液室は第１ピ
ストンの一端側と第２ピストンとの間に形成され、第２
液室は第２ピストンの他端が臨む位置に形成されてお
り、第１ピストンの一端がブレーキ操作力を受け、少な
くとも一方の液室に、ブレーキ操作力に応じた制御液圧
を発生させる制御圧発生部から制御液圧が導入され、制
御圧発生部が正常である間は、ブレーキ操作力に抗して
第１ピストンに作用する力、即ち制御圧力によるピスト
ン推力に補助的な付勢手段の力が加算された力が常にブ
レーキ操作力を越えるように構成されていて第１ピスト
ンが初期位置に固定され、制御圧発生部の失陥時に第１
ピストンがブレーキ操作力で押し込まれてブレーキ操作
力に応じたブレーキ液圧を発生させるブレーキ液圧発生
装置において、第２ピストンの第１液室側が筒状に延伸
し、その筒状部の内側に外周シールを行った第１ピスト
ンが摺動自在に挿入されて所定の断面積（＝ピストンの
受圧面積）を持った第１液室が形成され、筒状部の内外
周を連通する穴を介して第１液室が外部と連通し、筒状
部の前後端の外周に第１液室の圧力を保持するシール部
を有し、第２ピストンの第２液室側は所定径の外周シー
ル部を有していることを特徴とするブレーキ液圧発生装
置を提供するものである。
【０００９】さらに、上記のブレーキ液圧発生装置にお
いて、第２液室に切替弁を介して上記制御液圧が導入さ
れ、上記切替弁は第２ピストンが初期位置にあるとき及
び第２液室を拡大する方向に移動しているときに開弁
し、第２ピストンの初期位置からの第２液室を圧縮する
方向への移動に伴って閉弁するよう構成されているブレ
ーキ液圧発生装置を提案するものである。
【００１０】
【作用】本発明に係るピストン組み立て体は上記のよう
な構成としているので、第１ピストンが通常時は動く機
会がなくても、第２ピストンが動くことにより摺動部は
頻繁に摺動するので固着の発生を防ぐことが出来る。ま
た、第１圧力室と第２圧力室の流体圧（第１液室と第２
液室の液圧）を比較するなどの手法をとれば、制御圧発
生部が正常状態のままで固着が発生しても、この固着状
態を検出することが出来る。
【００１１】このピストン組み立て体を応用したブレー
キ液圧発生装置の詳細説明は次項に譲る。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は本発明によるブレーキ液圧
発生装置の第１実施形態を示している。図中１は第１ピ
ストン、２は第２ピストン、３は第１液室（第１圧力
室）、４は第２液室（第２圧力室）、５は第１スプリン
グ、６は公知のセンタバルブ機構、７はブレーキペダ
ル、８はプッシュロッド、９は制御圧発生部、１０はシ
リンダ１１を有するボディ、１２は車輪ブレーキ、１３
から１６はピストン外周を液封するシリンダに対して摺
動自在のカップシールを示す。
【００１３】第１ピストン１は、第２ピストン２の一端
側の大径筒状延伸部の内側に摺動自在に挿入され、この
第１ピストン１の一端とプッシュロッド８間に第１スプ
リング５が介在され、第２ピストン２との間に形成され
る第１液室３に第１ピストン１の他端が臨んでいる。
【００１４】また、第２ピストン２は、ボディ１０に形
成された段付きシリンダ１１に挿入され、ボディ１０と
の間に形成される第２液室４に第２ピストン２の他端が
臨んでいる。
【００１５】第１液室３は、第２ピストン２とボディ１
０に設けた穴１７を介して外部の制御圧発生部９と一方
の系統の車輪ブレーキ１２に連通している。第２ピスト
ン２の筒状延伸部の前後端の外周は、第１液室３の圧力
保持のためにカップシール１４、１５によってシール
し、延伸部の前面と後面には大気圧が作用するようにし
ている。
【００１６】また、第２液室４はセンタバルブ機構（切
替弁）６を介してリザーバタンク１８に接続し、他方の
系統の車輪ブレーキ１２をこの第２液室４に連通させて
いる。
【００１７】センタバルブ機構６は、第２ピストン２の
変位によって開閉される。第２ピストン２が開弁力を与
えるスプリング６ｃを圧縮して第２液室４を縮小する方
向に移動すると弁体６ａが弁座６ｂに接してバルブ６が
閉弁し、一方、第２ピストン２が初期位置（図１の実線
位置）にあるとき及び図中左方に動いた第２ピストン２
が第２液室４を拡大する方向に移動するときに弁体６ａ
を引き動かして開弁する。
【００１８】制御圧発生部９は、ブレーキ操作力に応じ
た液圧を発生させる。図１の１９は、第１ピストン１を
初期位置に停止させるストッパである。
【００１９】次に、この図１の装置の作動原理を説明す
る。
【００２０】制御圧発生部９が正常な状態でブレーキペ
ダル７を操作する。その際、ブレーキ操作力がプッシュ
ロッド８、第１スプリング５を介して第１ピストン１に
伝えられるが、同時にその操作量は制御圧発生部９にも
伝えられる。制御圧発生部９は従来のブレーキ装置にお
ける倍力装置に相当する機能を持つものであり、その発
生液圧はブレーキ操作力を第１ピストン１に加えて得ら
れる圧力よりも高い圧力に設定するものとし、この制御
液圧が第１液室３経由で一方の系統の車輪ブレーキ１２
に導かれる。このように、第１液室３の液圧がブレーキ
操作力を第１ピストン１に加えて得られる圧力よりも高
い圧力になるので、第１ピストン１はブレーキ操作力に
抗して初期位置に固定されることになる。従って、ブレ
ーキペダルの踏力とストロークの関係は第１スプリング
の特性のみで決まり、図示していないアンチロックブレ
ーキ装置などが作動してもペダルフィーリングに影響し
なくなる。
【００２１】第２ピストン２は、第１液室３を形成する
延伸部の内径部の断面積と、第２液室４に面した端面の
受圧面積が等しく形成されており、また、延伸部外周の
カップシール１４、１５による２つの液封箇所は同じ受
圧面積を持っていて、その液圧力が相殺されるので、第
１液室３の圧力と第２液室４の圧力が略等しくなるよう
に、第２ピストン２は第２液室４を圧縮する方向に移動
し、センタバルブ機構６を閉弁した後に第２液室４の圧
力を上昇させる。この際、第１ピストン１と第２ピスト
ン２の間、あるいは第２ピストン２とボディ１０との間
のいずれかの摺動箇所が仮に固着していたとすると、第
２ピストン２は移動できず、その結果として第２液室４
の圧力が上昇しないので、第１液室３の圧力と第２液室
４の圧力を比較するなどして、その固着を検出すること
が出来る。
【００２２】また、制御圧発生部９が失陥すると、第１
ピストン１を支える液圧力が発生しないので、第１ピス
トン１と第２ピストン２が一体となってブレーキ操作力
により押され、第２液室４に液圧を発生させ、その液圧
が他方の系統の車輪ブレーキ１２に流れて少なくとも最
低限の制動力が確保される。上記のように第２ピストン
２とボディ１０との間及び第２ピストン２と第１ピスト
ン１との間の摺動部は第２ピストン２が動くことで制御
圧発生部９が正常な間も常に摺動しており、固着可能性
が低くかつ固着検出が可能なので、制御圧発生部９の失
陥発生の際に第１、第２ピストン１、２が固着していな
いことを保証することが出来る。
【００２３】図２は、本発明によるブレーキ液圧発生装
置の第２実施形態である。図１の装置と共通の要素には
共通の番号を添えている。この図２の装置は、第２ピス
トン２にセンタバルブ機構２０を備えさせて制御圧発生
部９からの液圧を第２液室４に導入し、さらに、センタ
バルブ機構６を第１ピストン１と第２ピストン２との間
に設けてそのセンタバルブ機構６経由で第１液室３をリ
ザーバタンク１８に接続している。また、制御圧発生部
９がブレーキ操作力だけでなく、電子制御装置２１から
の信号でも制御できるようにするための電気・力変換器
２２を備え、さらに、第１ピストン１を戻り方向に付勢
する第２スプリング２３を備えたものにしており、その
他の構成は図１の装置と変わりがない。
【００２４】この図２の装置は、制御圧発生部からの液
圧が第１液室３ではなく第２液室４に導かれており、本
来のセンタバルブ機構６を第１液室３側に設けている。
このように２つの液室３、４の役割を変更しても、制御
圧発生部９が正常である間は第２ピストン２によって第
１液室３の圧力と第２液室４の圧力が略等しくなるよう
に調整されるので、第１ピストン１は図１の装置と同様
に初期位置に固定され、さらに、第２ピストン２が動く
ことによって第１、第２ピストン１、２の摺動部が常に
摺動し両ピストンの固着が防止される。
【００２５】制御圧発生部９が失陥したときにはブレー
キ操作力により第１ピストンが第２ピストン２の中に押
し込まれて第１液室３にブレーキ液圧を発生させるが、
この際に摺動部が固着していないことも図１の装置と同
様に保証できる。加えて、第１液室３に生じた液圧で第
２ピストン２が正常時とは逆方向（図中左方）に移動
し、その移動により第２ピストン２に追加したセンタバ
ルブ機構２０が閉弁するため、制御圧発生部９の失陥時
でも第２液室４に第１液室３と略等しい液圧を発生させ
ることが出来る。
【００２６】なお、電気自動車における回生制動との協
調のため、ブレーキ液圧を踏力相当の圧力から回生制動
力相当分を差し引いた圧力になるよう、電子制御装置２
１が電気・力変換器２２を介して制御圧発生部９を制御
する場合には、２つの液室３、４の圧力が低く保たれる
ので、ブレーキ操作力に抗して第１ピストン１を固定す
る液圧力が不足するおそれがあるが、第２スプリング２
３の付勢力を最大限の回生制動力発生時の液圧力低下量
に見合った値とすることで、このような場合にも第１ピ
ストン１を確実に固定することが出来る。
【００２７】なお、ピストン組み立て体の応用例として
挙げた２系統ブレーキシステムについては、２つの液室
３、４の圧力が等しいことが望ましく、従って、ここで
は液室３、４の断面積が等しいとして説明したが、ピス
トン組み立て体の固着対策としての本発明の応用はこれ
に限られるものではなく、その場合には２つの液室の受
圧面積を意図的に変えることにより、２つの液室の圧力
をある比較関係におくことも可能である。
【００２８】また、やはりピストン組み立て体の応用例
として２系統ブレーキシステムを例に挙げたので、第２
ピストン２を段付きピストンにして第１、第２液室３、
４の間を２つのシール１３、１４で区画し、その間に大
気圧になる空間を確保したが、第１液室３の断面積が小
さく、液室３、４間の大気圧空間の確保が不要である場
合には、カップシール１３、１４の一方を省略し、他方
のカップシールが液室３、４間を隔てる構成にすること
も本発明の趣旨に反するものではない。
【００２９】同様に本発明はカップシール１４、１５に
よる延伸部の２つの液封箇所が同じ径であることを必要
用件とするものではない。
【００３０】また、この発明のピストン組み立て体は空
圧システム用としても利用できる。
【００３１】
【発明の効果】本発明に係るピストン組み立て体は上記
のような構成としているので、通常時に第１ピストンの
位置が固定されるような用途に用いても、摺動部の固着
防止および固着検出が可能になり、第１ピストンを移動
させる必要が生じたときの信頼性を高めることが出来
る。
【００３２】このピストン組み立て体を用いたブレーキ
液圧発生装置は、制御圧発生部の失陥時にピストン固着
によるノーブレーキの心配がなく、ブレーキペダルへの
キックバックを生じさせずにブレーキ圧力の自由な制御
が可能になるシステムを実現することが出来る。
【００３３】特に、第２液室に切替弁を介して制御圧発
生部から制御液圧が導入され、上記切替弁は第２ピスト
ンが初期位置にあるとき及び第２液室を拡大する方向に
移動しているときに開弁し、第２ピストンの初期位置か
らの第２液室を圧縮する方向への移動に伴って閉弁する
よう構成されたブレーキ液圧発生装置は、制御圧発生部
の失陥時にも２つの系統の車輪ブレーキに別々に連なら
せた第１、第２液室にそれぞれ圧力を発生させることが
でき、より信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のピストン組み立て体を用いたブレー
キ液圧発生装置の第１実施形態を示す図
【図２】ブレーキ液圧発生装置の第２実施形態を示す図
【符号の説明】
１ 第１ピストン ２ 第２ピストン ３ 第１液室 ４ 第２液室 ５ 第１スプリング ６、２０ センタバルブ機構 ７ ブレーキペダル ８ プッシュロッド ９ 制御圧発生部 １０ ボディ １１ シリンダ １２ 車輪ブレーキ １３、１４、１５、１６ カップシール １７ 穴 １８ リザーバタンク １９ ストッパ ２１ 電子制御装置 ２２ 電気・力変換器 ２３ 第２スプリング

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ボディに形成されたシリンダ内に少なく
    とも２つのピストンと少なくとも２つの圧力室を有し、
    第１圧力室は第１ピストンの一端側と第２ピストンの間
    に形成され、第２圧力室は第２ピストンの他端が臨む位
    置に形成されており、第１圧力室および第２圧力室の断
    面積がそれぞれ所定の大きさになっているピストン組み
    立て体において、 第２ピストンの第１圧力室側が筒状に延伸し、その筒状
    部の内側に外周シールを行った第１ピストンが摺動自在
    に挿入されて所定の断面積を持った第１圧力室が形成さ
    れ、筒状部の内外周を連通する穴を介して第１圧力室が
    外部と連通し、筒状部の前後端の外周に第１圧力室の圧
    力を保持するシール部を有し、第２ピストンの第２圧力
    室側は所定径の外周シール部を有していることを特徴と
    するピストン組み立て体。
  2. 【請求項２】 ボディに形成されたシリンダ内に２つの
    ピストンと２つの液室を有し、第１液室は第１ピストン
    の一端側と第２ピストンとの間に形成され、第２液室は
    第２ピストンの他端が臨む位置に形成されており、第１
    ピストンの一端がブレーキ操作力を受け、少なくとも一
    方の液室に、ブレーキ操作力に応じた制御液圧を発生さ
    せる制御圧発生部から制御液圧が導入され、制御圧発生
    部が正常である間は、ブレーキ操作力に抗して第１ピス
    トンに作用する力、即ち、制御液圧によるピストン推力
    に補助的な付勢手段の力を加算した力が常にブレーキ操
    作力を越えるように構成されていて第１ピストンが初期
    位置に固定され、制御圧発生部の失陥時に第１ピストン
    がブレーキ操作力で押し込まれてブレーキ操作力に応じ
    たブレーキ液圧を発生させるブレーキ液圧発生装置にお
    いて、 第２ピストンの第１液室側が筒状に延伸し、その筒状部
    の内側に外周シールを行った第１ピストンが摺動自在に
    挿入されて所定の断面積を持った第１液室が形成され、
    筒状部の内外周を連通する穴を介して第１液室が外部と
    連通し、筒状部の前後端の外周に第１液圧の圧力を保持
    するシール部を有し、第２ピストンの第２液室側は所定
    径の外周シール部を有していることを特徴とするブレー
    キ液圧発生装置。
  3. 【請求項３】 上記第２液室に切替弁を介して上記制御
    液圧が導入され、上記切替弁は第２ピストンが初期位置
    にあるとき及び第２液室を拡大する方向に移動している
    ときに開弁し、第２ピストンの初期位置からの第２液室
    を圧縮する方向への移動に伴って閉弁するように構成さ
    れていることを特徴とする請求項２記載のブレーキ液圧
    発生装置。
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