JPS5937264B2 - 自動車用主制動シリンダ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、２つの制動回路用の前後に配置された２つの
シリンダおよびピストンをもつ、自動車の２回路制動装
置用主制動シリンダに関する。

この種の公知の主制動シリンダは、一方の制動回路例え
ば前車軸制動回路に属する圧力空間と、他方の制動回路
例えば後車軸制動回路に属する圧力空間とをもち、これ
らの圧力空間はシリンダハウジングとこの中に案内され
るピストンとにより区画されている。

２回路制動装置の開型的な構成では、前車軸制動回路に
属する圧力空間は、一方ではいわゆる抑圧ピストンによ
りまた他方ではコイルばねを介してこの抑圧ピストンに
支えられる浮動ピストンにより区画され、この浮動ピス
トンは別の圧縮コイルばねを介してシリンダハウジング
の端壁に支持され、この端壁と共に後車軸制動回路に属
する圧力空間を区画している。

押圧ピストンおよび浮動ピストンの有効ピストン面の特
定の大きさと、その両圧力空間に接続される前輪ブレー
キおよび後輪ブレーキの車輪シリンダの特定の大きさを
前提として、制動装置に特有な前車軸制動回路および後
車軸制動回路への制動力分布は固定的に設定され、換言
すれば前輪ブレーキと後輪ブレーキに発生可能な制動力
の比は一定である。

縦軸に後車軸制動力Ｂ と車両重量Ｇとの比ＢＨ／Ｇを
とり、横軸に前車軸制動力ＢＶと車両型１量Ｇとの比す
なわちブレーキ率Ｂ■／Ｇをとった第１図の制動力分布
線図において、固定的に設定された制動力分布は、座標
原点から出る直線によって表わされ、この直線の勾配は
制動力比に一致している。

この制動力分布線図において、車両重量に関する後車軸
制動力ＢＨ／Ｇおよび前車軸制動力ＢＶ／Ｇの同じ値を
結ぶ直線により、一定なブレーキ率ａの可能な状態が表
わされている。

動的な場合に対する理想的な制動力分布は、このような
線図では放物線Ｐにより表わすことができ、この放物線
Ｐは座標原点を頂点として横軸に沿って延びている。

理想的な制動力分布の放物線Ｐの各点は、前車軸および
後車軸において同じ摩擦力を利用可能な動的状態を表わ
し、換原すればブレーキ率は道路と制動される車輪との
間に存在する摩擦係数に等しく、これにより所定の制動
力において最適の制動減速が行なわれる。

固定的に設定された動力分布をもつ制動装置の特定の構
成を表わす直線が、この車両にとって特有な理想的制動
力分布の放物線の下に延びている限り、車両は安定な制
動動作を示す。

なぜならば、車輪に及ぼされる制動力が増大すると、ま
ず前輪が固着し、換言すれば固着しない後輪によるコー
ナリングが維持されるからである。

したがって走行安定性を最適化するため、制動力分布に
特有な直線が利用可能な摩擦係数の全範囲に対して理想
的な制動力分布の放物線の下に延びているように、制動
力分布の固定設定を行なうのがよい。

この場合いずれにせよ、車両の制動に対する後車軸制動
回路の寄与が理想的な場合より甚だしく少なくなり、著
しく長い停止距離が生ずるのを甘受せねばならない。

他方後車軸制動力の割合が大きい制動力分布が選ばれ、
換言すれば制動力分布線図において固定設定に特有な直
線の急峻な勾配が選ばれると、特に比較的小さい前車軸
制動力では比較的大きいブレーキ率の値が得られるが、
走行安定性の悪化、特に曲り道における制動の際横滑り
の危険の増大を甘受せねばならない。

これに加えて、車両が全荷重を受けているか否かに応じ
て、理想的な制動力分布が異なる。

わずかしか荷重のかからない車両例えば運転者しか乗っ
ていない車両に対しては、理想的な制動力分布の放物線
ＰＬは、前述した制動力分布線図において全荷重におけ
る理想的な制動力分布を描く放物線Ｐｖより勾配が小さ
い。

多くの実験において、制動力分布の直線が車両の特定の
荷重状態に特有な理想的制動力分布の放物線と０．９の
ブレーキ率ａで交差するように、車両の前車軸制動回路
と後車軸制動回路との間の制動力分布を固定設定すると
、最良の妥協のため車両の有利な制動条件が得られるこ
とがわかった。

さて車両が空の場合前記の値が得られるように設定が行
なわれると、車両に全荷重がかかった場合、前車軸が明
らかに過制動され、停止距離が長くなる。

これに反し車両に全荷重がかかった場合設定が適切であ
るようにすると、車両が空の場合、たとえばブレーキ率
ａが約０．５でも後車軸が過制動され、したがって制動
動作が不安定になる。

したがって車輪と道路との間における制動力伝達能力の
できるだけ充分な利用は、車両に荷重がかかる場合とか
からない場合とで、それぞれの場合に対して適当な異な
る制動力分布が行なわれるときにのみ達成される。

本発明の課題は、制動力分布を切換え可能にすることに
ある。

この課題は、一般的には、後車軸制動回路に切換え可能
な減圧弁を組込み、この減圧弁の切換え位置を後車軸荷
重に関係して定めることによって、解決される。

しかしこのように付加的に組込まれる減圧弁は高価であ
る。

さらに減圧弁は汚染の影響を受は易く、したがって長い
間には信頼性がなくなる。

したがって本発明はこのような欠点を回避することをね
らっている。

この課題を解決するため、２回路制動装置用主制動シリ
ンダがブレーキ操作により移動可能な抑圧ピストンと浮
動ピストンとをもち、第１の制動回路に接続されている
第１の圧力空間に、抑圧ピストンの移動により制動圧力
が形成され、第１の圧力空間に形成される圧力により移
動可能な浮動ピストンが第２の圧力空間を区画し、ブレ
ーキ操作の際この第２の圧力空間に第２の制動回路用制
動圧力が形成され、第１の圧力空間を区画する抑圧ピス
トンの有効ピストン面が、第２の圧力空間を区画する浮
動ピストンの有効ピストン面より太きいものにおいて、
本発明によれば、両方の制動回路のうち前車軸制動回路
が押圧ピストンにより片側を区画される第１の圧力空間
に接続され、後車軸制動回路が浮動ピストンにより片側
を区画される第２の圧力空間に接続され、浮動ピストン
との間に中間ピストンが移動可能に設けられて、一方の
側で押圧ピストンと共に第１の圧力空間を区画し、才だ
他方の側で浮動ピストンと共に第３の圧力空間を区画し
、この中間ピストンの有効ピストン面が浮動ピストンの
有効ピストン面より小さく、車両荷重に応動する制御弁
が設けられ、小さい車両荷重では制御弁が第１の位置を
とり、この第１の位置で第３の圧力空間が第１の圧力空
間から遮断され、かつ制動液体補給容器へ排出され、大
きい車両荷重では制御弁が第２の位置をとり、この第２
の位置で第３の圧力空間が第１の圧力空間へ接続され、
かつ制動液体補給容器から遮断される。

したがって本発明は、主制動シリンダ自体で切換えを行
ない、付加的な減圧弁を省略することを可能にする。

しかも制動力分布を車両の少なくとも２つの著しく異な
る荷重状態へ簡単に合わせることができるので、そのつ
と最適の制動減速が行なわれる。

さらに前車軸制動回路が故障すると、特定のブレーキ操
作力に対して後車軸制動回路の制動力を、制動回路が健
全な場合より大きくすることができるので、このような
場合にも後車軸制動回路におまる付加的な余裕制動力を
利用できる。

さらに本発明により、中間ピストンが、シリンダハウジ
ングへ固定的にはめられかつ浮動ピストンを収容するシ
リンダ穴より小さい内径をもつ案内筒内に自由に動き得
るように設けられ、両側に抑圧ピストンおよび浮動ピス
トンと機械的に共同作用する中心突起をもっている。

その際本発明によれば、中間ピストンの面と浮動ピスト
ンの面との比が、小さい車両荷重において望まれる後車
軸制動回路と前車軸制動回路の制動圧力比に等しいよう
になっている。

車両荷重に応動する制御弁は、電気的に駆動可能な電磁
弁として構成することができる。

この電磁弁の制御を行なうため、荷重が後車軸において
、例えばコイルばね懸架の場合ねじり棒スタビライザの
中央で検出され、油圧−空気圧懸架の場合伸縮支柱内の
圧力として検出される。

適当に取付けられる開閉器は、特定の荷重限界を上回る
か下回るとき、切換わる。

この場合まず切換えには一般に２つの位置で充分である
。

制動期間中電磁弁が間欠的に付勢され、換言すれば周期
的に電磁弁の励磁巻線へ印加されるパルスにより付勢さ
れ、これらパルスの持続時間すなわち電磁弁の付勢時間
が普通の制動期間より著しく短いと、パルスのマーク対
スペース比を調節スることにより、時間的平均値でみて
、電磁弁を制動期間の半分の時間だけ付勢状態にし、主
制動シリンダを車両の大きい荷重に設定することができ
る。

その結果、電磁弁が全制動期間付勢状態に制御されてい
るときに主催レリンタカ撮適に設定されている最大荷重
値と、電磁弁が全制動期間消勢状態に留まっているとき
主制動シリンダが最適に設定されている最小荷重値との
間にある車両荷重の平均値に、主制動シリンダを設計す
ることができる。

したがって電磁弁を付勢するパルスのマーク対スペース
比の適当な選択または変化によって、時間的平均値でみ
て連続的に主制動シリンダを車両の種々の荷重状態に最
適に合わせることができる。

さらに電磁弁の開放時間と閉鎖時間を荷重に関係して制
御できることにより、他の影響に関係して、例えば曲り
角走行の際変化する曲り価の内側車輪と外側車輪の荷重
に関係して、制動力を制御することができる。

このため車両荷重に関係してパルス衝撃係数またはパル
ス持続時間の制御可能なパルス列により電磁弁を付勢す
ることができる。

さらに前輪における滑りが後輪における滑りより常に特
定値だけ大きいように、パルス列が前後輪の滑りの差に
関係して制御可能であるようにすることもできる。

図面に示された実施例について、本発明を以下に説明す
る。

第１図には、全荷重をかけられた車両の理想的な制動力
分布の放物線がｐｖで、また空の車両の理想的な制動力
分布の放物線がＰＬで示されている。

さて全荷重の車両の制動力分布■■の直線がブレーキ率
０．９の所で放物線ＰＶと交差するようにすれば、放物
線ＰＬとの交点Ｓかられかるように、ブレーキ率０．５
より少し上で後車軸の過制動がおこり、したがってこの
図から、制動力分布の切換えが望ましいことがわかる。

第２図によれば、主制動シリンダ１０には制御弁として
の電磁弁１１が付属している。

この電磁弁１１は、電流を受けて開く弁として構成され
、車両が空の場合通電されず閉じており、車両に特定の
荷重例えば全荷重がかかると後車軸ばね１３の撓みによ
り閉じられる開閉器１２を介して通電されて開く。

第３図によれば、主制動シリンダ１０のハウジング内に
は、ハウジングの端壁と共に空間１５を区画する浮動ピ
ストン１４があり、この空間１５から後車軸制動回路へ
の導管１６が出ている。

浮動ピストン１４を収容するハウジング穴１９より小さ
い内径の案内筒１８内には中間ピストン１７があり、ハ
ウジングへ固定的にはめられるこの案内筒１８内で自由
に動くことができる。

浮動ピストン１４と中間ピストン１７との間に空間２０
があり、接続導管２１ａ、電磁弁１１および接続導管２
１ｂ（第２図）を介して、前車軸制動回路用圧力空間２
２に接続可能である。

この圧力空間２２は、押圧杆２４を介して制動ペダルあ
るいは制動倍力装置により操作される押圧ピストン２３
と中間ピストン１７とにより区画されている。

中間ピストン１７は、制動回路が故障した場合浮動ピス
トン１４および押圧ピストン２３と共同作用する中心突
起２５および２６を両側にもっている。

なお抑圧ピストン２３の有効面Ｆ１は浮動ピストン１４
の有効面Ｆ２より少し大きく、浮動ピストン１４の有効
面Ｆ２は中間ピストン１７の有効面Ｆ３より太きい。

車両の荷重が小さいと、電磁弁１１が閉じられ、したが
って接続導管２１ａは接続導管２１ｂから遮断されて、
図示しない制動液体だめとしての補給容器へ排圧されて
いる。

・さてブレーキペダルにより押圧杆２４が操作されると
、空間２２内に圧力が生じ、導管２１ｂを通して前車軸
制動回路へ供給される。

この圧力により中間ピストン１７が左方へ押され、その
中心突起２５を介して浮動ピストン１４を連行する。

したがって空間１５内には、浮動ピストン１４と中間ピ
ストン１７の有効面の比に応じて空間２２内の圧力より
小さい圧力が生ずる。

この小さい圧力は導管１６により後車軸制動回路へ供給
される。

ピストンのこの運動の際空間２０の容積が増大するので
、導管２１ａを介して図示してない補給容器から制動液
体が補給される。

さて車両に全荷重がかかると、開閉器１２が閉じ、電磁
弁１１が付勢されて開く。

これにより前述したように、両方の導管２１ ａＬ２
ｌ ｂがこの開いた電磁弁１１を介して連通し、この際
導管２１ａは補給容器との接続を断たれるので、補給容
器は空間２０から遮断される。

したがって空間２２から前車軸制動回路へ作用する圧力
は直接空間２０へ伝達され、また浮動ピストン１４が力
を吸収することができないので、圧力はこの浮動ピスト
ン１４を介して空間１５へも伝達される。

こうして導管１６に接続される後車軸制動回路には、前
車軸制動回路と同じ圧力が作用する。

主制動シリンダ１０の圧力空間２２および１５を区画す
る抑圧ピストン２３および浮動ピストン１４の図示した
初期位置において制動液体をこれらの圧力空間２２およ
び１５へ補給することができる補給容器は、通常は２つ
の分離された室をもち、その一方の室は前車軸制動回路
に属し、他方の室は後車軸制動回路に属している。

これら２つの制動回路の１つに漏れがおこると、両方の
室の１つだけが空になる。

この漏れがおこったことを検知できるようにするため、
補給容器の各室に浮子開閉器が設けられ、それぞれの室
内の液面が低下すると、浮子開閉器がその開閉状態を変
化し、最初閉じられていた接点が開かれるか、最初開か
れていた接点が閉じられる。

いずれの場合も浮子開閉器の開閉状態の変化により故障
表示信号が発生可能である。

本発明による主制動シリンダ１０に対して設けられてい
る浮子開閉器２７は、それぞれの補給容器内の液面が最
低値以下になるとその接点を開いて電流回路を遮断する
ように構成されている。

電磁弁１１は直列接続された２つの浮子開閉器２７を介
して第２図のように接続されているので、２つの制動回
路の１つに漏れがおこり、それによりこの制動回路に属
する浮子開閉器２７が開くと、電磁弁１１はもはや付勢
されなくなる。

したがって全荷重を受けて車両の開閉器１２が閉じても
、電磁弁１１は無電流である。

さて前車軸制動回路に漏れが生じた場合、押圧杆２４に
より後車軸制動回路用圧力空間１５に生。

する制動圧力は、前車軸制動回路が健全な場合の圧力よ
り太きい。

その理由を以下に説明する。まず前車軸制動回路が健全
であると、車両が全荷重を受けている場合、前述したよ
うに圧力空間２０と２２は電磁弁１１を介して連通して
いるので、これらの圧力空間内の圧力は等しく、押圧杆
２４の操作力ＫＰにより圧力空間１５に生ずる圧力ＰＨ
は次のようになる。

ＰＨ＝ＰＶ−ＫＰ／Ｆｌ ただしＰＶは圧力空間２２の圧力である。

全荷重で前車軸制動回路に漏れが生ずると、圧力空間２
２および２０には圧力がなくなり、杆２４は直接中間ピ
ストン１７を押して浮動ピストン１４に作用する。

このとき圧力空間１５に生ずる圧力Ｐ／Ｈは Ｐ’Ｈ−Ｋｐ／Ｆ２ となり、Ｆ、〉Ｆ２なので、Ｐ′Ｈ＞ＰＨとなる。

車両荷重が小さいと、前述したように、圧力空間２０は
圧力空間２２から遮断されて、補給容器へ排圧されてい
る。

前車軸制動回路が健全であると、操作力ＫＰにより圧力
空間２２には圧力ＫＰ／Ｆｌ が生じ、この圧力を中間
ピストン１７が受けて操作力ＫＰ／Ｆ１ 、Ｆ３を生ず
る。

この操作力により浮動ピストン１４が左方へ押されるの
で、圧力空間１５内に生ずる圧力ＰＨＯは小さい車両荷
重において前車軸制動回路２２に漏れが生ずると、浮動
ピストン１４は中間ピストン１７を介して直接押圧杆Ｐ
Ｋの力を受けるので、圧力空間１５内に生ずる圧力Ｐ’
ＨＯは Ｐ’ＨＯ＝Ｋ ／Ｆ２ となり、Ｆｌ〉Ｆ３なので、Ｐ’ＨＯ＞Ｐ ＨＯとなる
。

一方後車軸制動回路に漏れが生じて、圧力空間１５内に
圧力上昇がもはや生じないと、浮動ピストン１４がハウ
ジング端壁に当るまで左方へ動く。

浮動ピストン１４がハウジング端壁に当ると、車両の荷
重に関係なく、前車軸制動回路用空間２２内に圧力Ｐｖ
−Ｋｐ／Ｆ１が生ずる。

こうして主制動シリンダは、両制動回路の一方に故障が
生ずるときにも確実に動作する。

ここに述べた電磁弁１１の代りに、電気パルスにより付
勢可能な弁を使用することもできこの弁はパルスに応じ
て間欠的に圧力空間２２を圧力空間２０に接続するかま
たはこの圧力空間２０から遮断して、パルス的に圧力上
昇と圧力低下を圧力空間１５へ伝達する。

その際パルス衝撃係数またはパルス長は、すでに述べた
ように車両の荷重に応じて制御することができる。

さらに電磁弁のパルス付勢の際、前輪の滑りが後輪の滑
りより特定値だけ常に太きいように、パルス列を前後輪
の滑りの差に関係して制御する。

この滑りの差は例えば１０係とすることができる。

制動力分布をこのように制御することは、車両の安定な
制動にとって有利である。

このような制御のため、車両は車輪回転数検出器をもち
、この検出器の出力信号が制動滑りの計算装置へ供給さ
れて、制動力分布の制御に利用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は制動力分布を示す線図、第２図は電磁弁を有す
る主制動シリンダの接続図、第３図は主制動シリンダの
縦断面図である。 １０・・・・・・主制動シリンダ、１１・・・・・・制
御弁、１２・・・・・・開閉器、１４・・・・・・浮動
ピストン、１５・・・・・・後車軸制動回路用圧力空間
、１７・・・・・・中間ピストン、２２・・・・・・前
車軸制動回路用圧力空間、２３・・・・・・押圧ピスト
ン、２４・・・・・・押圧子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １２回路制動装置用主制動シリンダがブレーキ操作によ
   り移動可能な押圧ピストンと浮動ピストンとをもち、第
   １の制動回路に接続されている第１の圧力空間に、押圧
   ピストンの移動により制動圧力が形成され、第１の圧力
   空間に形成される圧力により移動可能な浮動ピストンが
   第２の圧力空間を区画し、ブレーキ操作の際この第２の
   圧力空間に第２の制動回路用制動圧力が形成され、第１
   の圧力空間を区画する抑圧ピストンの有効ピストン面が
   、第２の圧力空間を区画する浮動ピストンの有効ピスト
   ン面より大きいものにおいて、両方の制動回路のうち前
   車軸制動回路が押圧ピストン２３により片側を区画され
   る第１の圧力空間２２に接続され、後車軸制動回路が浮
   動ピストン１４により片側を区画される第２の圧力空間
   １５に接続され、浮動ピストン１４と抑圧ピストン２３
   との間に中間ピストン１７が移動可能に設けられて、一
   方の側で抑圧ピストン２３と共に第１の圧力空間２３を
   区画し、また他方の側で浮動ピストン１４と共に第３の
   圧力空間２０を区画し、この中間ピストン１７の有効ピ
   ストン面が浮動ピストン１４の有効ピストン面より小さ
   く、車両荷重に応動する制御弁１１が設けられ、小さい
   車両荷重では制御弁１１が第１の位置をとり、この第１
   の位置で第３の圧力空間２０が第１の圧力空間２２から
   遮断され、かつ制動液体補給容器へ排出され、大きい車
   両荷重では制御弁１１が第２の位置をとり、この第２の
   位置で第３の圧力空間２０が第１の圧力空間２２へ接続
   され、かつ制動液体補給容器から遮断されることを特徴
   とする。 自動車用主制動シリンダ。 ２ 中間ピストン１７が、シリンダハウジングへ固定的
   にはめられかつ浮動ピストン１４を収容するシリンダ穴
   １９より小さい内径をもつ案内筒１８内に自由に動き得
   るように設けられ、両側に抑圧ピストン２３および浮動
   ピストン１４と機械的に共同作用する中心突起２５．２
   ６をもっていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の主制動シリンダ。 ３ 中間ピストン１７の面と浮動ピストン１４の面との
   比が、小さい車両荷重において望まれる後車軸制動回路
   と前車軸制動回路の制動圧力比に等しいことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項に記載の主制動シ
   リンダ。 ４ 制御弁１１が電気的に付勢可能な電磁弁として構成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の主制動シリンダ。 ５ 車両荷重に関係してパルス衝撃係数またはパルス持
   続時間の制御可能なパルス列（こより電磁弁１１が付勢
   可能であることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記
   載の主制動シリンダ。 ６ 前輪における滑りが後輪における滑りより常に特定
   値だけ大きいように、パルス列が前後輪の滑りの差に関
   係して制御可能であることを特徴とする特許請求の範囲
   第５項に記載の主制動シリンダ。