JP2000503267A - ブレーキ倍力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 自動車用ブレーキ倍力装置を提案する。このブレーキ倍力装置の制御弁（１２）は、弁ピストン（９）を摺動する操作棒（７）と関係なく、電磁石（２０）によって操作可能である。この電磁石は作動室（３）の通気を可能にする第３のシール座（２４）を操作する。独立制御式ブレーキ倍力装置の制御弁（１２）の構造的な変更によって、電磁石（２０）のアーマチュア（３１）と、第３のシール座（２４）を支持するスリーブ（３２）と、制御弁（１２）の弁体（１０）によって形成された消費装置の特性曲線を安定させるために、特に圧力低下相において第３のシール座（２４）が弁体（１０）から戻るときに、作動室（３）と負圧室（４）の間の制御（調節）される空気圧の平衡または電磁石（２０）によって加えられる力の低下を可能にする本発明による手段（３６，３７，３９）が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】 ブレーキ倍力装置 本発明は、倍力装置ケーシングを具備し、この倍力装置ケーシングの内室が可 動の壁によって負圧室と作動室に分割され、更に可動の壁を支持する制御ケーシ ングを具備し、この制御ケーシング内に制御弁が配置され、この制御弁が可動の 壁に作用する空気圧の差を制御し、かつ弁ピストンを用いて操作棒によっておよ び操作棒と関係なく弁ピストンに固定連結された電磁石によって操作可能であり 、制御弁が互いに同心的に配置された３つのシール座と、このシール座と協働す る弁体とを備え、第１のシール座が制御ケーシング内に形成され、第２のシール 座が弁ピストンに形成され、第３のシール座が電磁石と協働するスリーブに形成 されている、自動車用ブレーキ倍力装置に関する。 このようなブレーキ倍力装置またはブレーキ圧力を制御するためのその用途は 、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４３２４２０５号公報によって知られている 。そのために、前述のスリーブの位置の調節が、位置コントローラを用いて行わ れる。この位置コントローラには変位センサの信号が供給され、位置コントロー ラは、電磁石に供給される電流を制御し、スリーブの安定した位置を生じること により、消費装置特性曲線の強い不安定化を防止する。その際、位置コントロー ラの手前に圧力コントローラが接続配置され、この圧力コントローラの出力信号 は下位の位置コントローラの目標値位置に一致する。 そこで、本発明は、独立制御式ブレーキ倍力装置の制御弁を構造的に変更する ことにより、圧力低下相で、消費装置特性曲線を安定させることができる手段を 提供することである。特に、コストのかかる前述の位置コントローラと必要なセ ンサ装置の使用を省略できるようにすべきである。 この課題は、本発明に従い、圧力低下相において第３のシール座が弁体から戻 るときに、作動室と負圧室の間の制御される空気圧の平衡または電磁石によって 加えられる力の低下を可能にする手段が設けられていることによって解決される 。 本発明思想を具体化するために、本発明の有利な実施形では、第３のシール座 と相対的に摺動可能に配置されたリングが設けられ、このリングが弾性的なまた は圧縮可能な要素を介在してスリーブに支持され、弁体寄りのリングの縁範囲が 、半径方向の切欠き（貫通口）を備え、解除位置で第３のシール座と相対的に弁 体の方へ軸方向にずらして配置されている。 本発明の他の有利な実施形の場合には、弁体が第３のシール座の接触範囲に、 付加的な環状面を備え、この環状面が半径方向の開口を備えている。 他の実施形では、第３のシール座が例えば波形のシールエッジとして形成可能 な軸方向の切欠きまたは凹部を備えている。 本発明対象物の他の有利な実施形は従属請求項３〜５に記載されている。 次に、添付の図に関連しておよび実施の形態に基づいて本発明を詳しく説明す る。 図１は非作用準備位置にある、本発明によるブレーキ倍力装置の実施の形態を 部分的に破断して示す縦断面図、 図２ａ〜２ｄは図１のブレーキ倍力装置の制御弁の第１の実施の形態の静止位 置、圧力上昇位置、圧力保持位置および圧力低下位置を拡大して示す図、 図３は図１のブレーキ倍力装置の制御弁の第２の実施の形態の圧力低下調節状 態を示す図、 図４ａ，４ｂは図１のブレーキ倍力装置の制御弁の第３と第４の実施の形態の 圧力低下調節状態を示す図、 図５は図１に示したブレーキ倍力装置の場合の電磁石と制御弁の機能あるいは スリーブが進む変位Ｓ_Hに対する、電磁石によって加えられる力Ｆ_EMとスリーブ の必要力の依存関係を示すグラフである。 図に示した本発明による真空式ブレーキ倍力装置の略示した倍力装置ケーシン グ１は、軸方向に移動可能な壁２によって、作動室３と負圧室４に分割されてい る。軸方向に移動可能な壁２は、薄板を深絞りしたダイヤフラムディスク８と、 このダイヤフラムディスクに接触する可撓性のダイヤフラム１８とからなってい る。このダイヤフラムはダイヤフラムディスク８の外周と倍力装置ケーシング１ の間で、詳しく示していない、シールとしてのロールダイヤフラムを形成してい る。 操作棒７によって操作可能な制御弁１２は、倍力装置ケーシング１内でシール されて案内され可動の壁２を支持する制御ケーシング５内に収容され、制御ケー シング５に形成された第１のシール座１５と、操作棒７に連結された弁ピストン ９に形成された第２のシール座１６と、両シール座１５，１６と協働する環状の 弁体１０とからなっている。この弁体は制御ケーシング５内にシールされて配置 された案内部材２１内を案内される。弁体は案内部材２１に支持された弁ばね２ ２によって弁座１５，１６に押し付けられる。作動室３は制御ケーシング５内の 側方を延びる通路２８を介して負圧室４に接続可能である。 ブレーキ力は制御ケーシング５の端面側に接触するゴム弾性的な反作用ディス ク６と、頭付きフランジ２３を有する押圧棒１４を介して、図示していないブレ ーキ装置のマスターシリンダの操作ピストンに伝達される。このマスターシリン ダは負圧側の倍力装置ケーシング半部に取付けられている。 図に略示した戻しばね２６は倍力装置ケーシング１の負圧側の端壁に支待され ている。この戻しばねは可動の壁２を図示出発位置に保持する。更に、第２の圧 縮ばねまたはピストンロッド戻しばね２７が設けられている。この圧縮ばねは一 方では操作棒７に間接的に支持され、他方では案内部材２１に支持され、その力 は弁ピストン９またはそのシール座１６を弁体１０に対して予備付勢する働きを する。 制御弁１２の操作時に作動室３を大気に連通することができるようにするため に、制御ケーシング５内には、ほぼ半径方向に延びる通路２９が形成されている 。その際、ブレーキ過程の終わりに、弁ピストン９の戻り運動が横方向部材１１ によって制限される。この横方向部材は図示した真空式ブレーキ倍力装置の解除 位置において、倍力装置ケーシング１に形成されたストッパー３８に接触する。 図から更に推察されるように、弁体１０は両シール座１５，１６と協働する環 状のシール面4４４を備えている。このシール面は金属製の補強ディスク４５に よって補強され、複数の軸方向通路１９を備えている。弁体１０は更に、半径方 向内側に形成されたリップシール1１３と、半径方向外側に形成された第２のリ ップシール４１を備えている。この両リップシールは、制御ケーシング５内での 弁体 １０の組み立て状態で、弁体１０を案内する上記の案内部材２１に密封接触する ので、制御ケーシング５内に空気圧室１７が画成されている。シール面４４の通 路１９と開口によって形成された詳しく示していない流路は、空気圧室１７と、 シール座１５，１６によって画成された環状室４３とを接続する。この環状室に は上記の空気圧通路２９が開口しているので、シール面４４と反対の弁体１０の 側に形成された空気圧室１７は、作動室３に常時接続され、弁体１０において圧 力平衡を生じる。 上記の構造は、ブレーキ倍力装置の応答力と弁ピストンに作用する戻し力との 差を、次のように小さくすることを可能にする。すなわち、応答力を変えずに戻 し力を高めることができるかあるいは戻し力を変えずに応答力を小さくすること ができるように、応答力と戻し力の差を小さくすることを可能にする。それによ って、本発明によるブレーキ倍力装置のヒステリシスの改善が達成される。 操作棒７に左右されない、本発明によるブレーキ倍力装置の独立操作（外部操 作）を開始するために、第１のシール座１５と第２のシール座１６の間に、第３ のシール座２４が半径方に向設けられている。この第３のシール座は電磁石２０ によって操作可能である。この電磁石は特に、弁ピストン９に固定連結されたケ ーシング２５内に設けられ、従って弁ピストン９と共に制御ケーシング５内で摺 動可能である。電磁石２０はケーシング２５内に設けられたコイル４６と、軸方 向に摺動可能に配置された円筒状アーマチュア３１とからなっている。このアー マチュアはケーシング２５を閉鎖する閉鎖部材３０内で部分的に案内され、そし てアーマチュアにはスリーブ３２が支持されている。このスリーブは前述の第３ のシール座２４に連結されている。弁ピストン９とスリーブ３２の間には、圧縮 ばね４０が設けられている。この圧縮ばねはアーマチュア３１をその出発位置に 保持し、この出発位置では第３のシール座２４が弁ピストン９に形成された第２ のシール座１６に対して軸方向にずらして配置されているので、第３のシール座 ２４と弁体１０のシール面４４の間には、隙間が存在する。その際、特にスリー ブ３２を半径方向から取り囲むリング３６が設けられている。このリングは弾性 的なまたは圧縮性の要素３７を介在してスリーブ３２に支持され、スリーブ３２ に形成されたストッパー５１（図２）に軸方向で接触しているので、リングとス リーブ３２は相対運動可能である。その際、リング３６の幅は、弁体１０寄りの 縁範囲とシール面４４の間隔がシール面４４と第３のシール座２４の間隔よりも 小さくなるように設計されている。上記の縁範囲は軸方向の切欠き３９を備えて いる。制御ケーシング５内を案内される閉鎖部材３０は伝達比変更ディスク３３ によって上記の反作用ディスク６に接触し、操作棒７に加えられた力を反作用デ ィスク６に伝えることができる。 図に示した本発明によるブレーキ倍力装置の場合には、電気的な切換え手段４ ７，４８が設けられている。この切換え手段は特に、運転者の意志に関係なくフ ルブレーキングを行う（いわゆるブレーキアシスト機能の）ために、運転者操作 に加えて電磁石２０を駆動するブレーキ過程の際に重要である。その際、あらゆ るブレーキングの際に切換え手段４７，４８が操作されることが特に重要である 。同時に、電磁石２０は外部力で補助したブレーキ過程の終了後確実に切り離さ れるようにしなければならない。図示した切換え手段は、特に弁ピストン９また は電磁石２０のケーシング２５に固定され２つの切換え位置を有するマイクロス イッチ４７と、並進運動によってこのマイクロスイッチ４７を操作する操作要素 ４８からなっている。この操作要素は制御ケーシング５内に設けられた穴内でシ ールされて案内され、倍力装置ケーシングに固定されたストッパーと協働する。 このストッパーは参照符号４９が付けてあり、例えば後側の倍力装置ケーシング 半部の半径方向のカラーによって形成可能である。操作要素４８と制御ケーシン グ５の間に圧縮ばね５０が設けられているので、マイクロスイッチ４７から離れ た操作要素４８の端部は、予備付勢されてストッパー５０に接触している。 図２から、電磁石２０による制御弁１２の独立操作時の制御弁の個々の操作相 が明らかである。図２ａに示した、制御弁12の静止位置すなわち運転準備位置で は、弁体１０は第１のシール座１５と第２のシール座1１６に接触している。従 って、ブレーキ倍力装置の両室３，４は互いに分離され、作動室３と大気との連 通は中断されている。図１に関連して述べたリング3３６の縁範囲と、第３のシ ール座２４は、それぞれ弁体１０のシール面４４から離れている。 図２ｂに示した圧力上昇位置にもたらすために、電磁石２０が通電され、第３ のシール座２４とリング３６が、弾性要素３７を同時に圧縮しながら、先ず最初 に弁体１０に接触し、続いて弁体１０が弁ばね２２（図１）の力に抗して図にお いて右側に摺動するので、第２のシール座１６と弁体１０の間に隙間が生じ、作 動室３への通気が行われる。その際、第１のシール座１５は第３のシール座２４ によって機能的に置換される。 図２ｃに示した圧力保持相では、第２のシール座１６と第３のシール座２４が 閉鎖されるので、倍力装置ケーシング内の空気圧は変わらない。 図２ｄは制御される圧力低下相を示している。この圧力低下相では、第２のシ ール座１６は閉じたままであり、第３のシール座２４はシール面４４から離れ、 リング３６の縁範囲は弾性的な要素３７の予備付勢によってシール面４４に接触 する。従って、圧力低下の開始時にスリーブ３２の端範囲によって部分的に覆わ れる前述の切欠き３９を介して、作動室３から大気の調節吸い出しが行われ、そ れによって空気圧式ブレーキ倍力装置１のケーシング内に供給される空気圧の低 下が達成される。 図３に示した本発明による対象物の第２の実施の形態の場合には、スリーブ３ ２とリング３６の間に、弾性的な要素１３７が加硫溶着されている。従って、図 １または２に関連して述べたストッパー５１を省略することができる。 図４ａは、公知のスリーブ１３２を備えた変形例を示している。このスリーブ のシール座１２４は、変形された弁体１１０と協働する。弁体１１０は第３のシ ール座１２４との接触範囲に、付加的な環状面５２を備えている。この環状面は 半径方向の開口５３を有し、この開口は圧力上昇時に、弁体１１０の材料内に第 ３のシール座１２４が押し込まれることによって閉鎖される。調節される圧力低 下は、スリーブ１３２が後退する際に、第３のシール座１２４がそれと弁体１１ ０の間の隙間を完全に開放する前に、開口５３を連続的に開放することによって 達成される。 図４ｂは公知のスリーブ２３２を備えた他の変形を示している。第３のシール 座２２４を形成するこのスリーブの縁範囲は軸方向の切欠きまたは凹部５４を備 えている。この凹部は例えば図示のように、波形のシールエッジとして形成可能 である。第３のシール座２２４が弁体２１０のゴム材料に載るときに、第３のシ ール座２２４は、凹部５４の軸方向画成部がゴムに接触し、従って完全にシール するように、ゴム材料に押し込まれるまで、シールされないままである。調節し て圧力を低下させることは、スリーブ２３２の後退時に、第３のシール座２２４ がそれと弁体２１０の間の隙間を完全に開放する前に、凹部５４の連続的な開放 によって達成される。 上記のまたは図示した独立操作可能なブレーキ倍力装置の機能は、図５に示し た力−変位−特性曲線のグラフ的な図示から明らかである。図から判るように、 Ｉ₁，Ｉ₂，Ｉ₃によって示した経過は、第１と第２と第３の電流値で電磁石２０ を作動させたときの電磁石の３つの異なる力−変位−特性曲線を示す。ＩＩで示 した経過は、電磁石２０のアーマチュア３１と、スリーブ３２と、弁体１０と、 上記のばねとによって形成された消費装置の状態を示している。特性曲線ＩＩの 第１の区間ＡＢはスリーブ３２と弁ピストン９の間の比較的に弱い圧縮ばね４０ の作用を示している。第３のシール座２４が弁体１０のシール面４４に接触する 前に、この圧縮ばねの力に打ち勝たなければならない。第２の区間ＢＣは電磁石 ２０によって加えられる力の上昇を示している。この力によって、リング３６の 縁範囲がシール面４４の材料に押し込まれる。この押し込みは、特性曲線ＩＩと 特性曲線Ｉ₂の交点Ｃにおいて、第３のシール座２４と弁体1１０のシール面４４ が接触するまで行われる。第３の区間ＣＤでは、リング３６の縁範囲と第３のシ ール座２４が、弁ばね２２の力に抗して弁体１０を同時に摺動させながら、シー ル面４４に押し込まれる。この押し込みは、点Ｄにおいて、第２のシール座１６ の開放ひいては圧力上昇が始まるまで行われる。スリーブ３２が更に摺動すると 、第２のシール座１６と弁体１０のシール面４４との間の所定の隙間、従って作 動室３の空気圧の所定の勾配が生じる。所望の圧力値に達すると、電磁石２０に 供給される電流が低減されるので、スリーブ３２は後退する。電磁石２０に供給 される電流が例えば値Ｉ₁に下げられ、第２のシール座１６と第３のシール座２ ４が閉じる区間ＤＣでは、図２ｃに示した空気圧保持相が達成される。電流が更 に値Ｉ₂に下がることにより、点Ｃで圧力低下相（図２ｄ）が開始されるまで、 スリーブ３２はリング３６と共に更に後退する。電流が例えばＩ₃まで更に低下 すると、区間ＣＢにおいて、第３のシール座2２４とシール面４４の間の間隔が 大きくなる。この場合、リング３６の縁範囲は弾性的な要素３７の作用を受けて シール面４４に接触する。区間ＣＢは次のように範囲に相当する。すなわち、消 費装置が電磁石２０に供給される電流値の、Ｉ₂とＩ₃の間の変更によって、安定 するよう調節可能である範囲、すなわち第３のシール座２４と弁体１０のシール 面４４の間の所定の隙間がリング３６の縁範囲を介在して調節可能であり、従っ て作動室３内の空気圧の所定の勾配が調節可能である範囲に相当する。消費装置 特性曲線ＩＩはこの区間で、電流値Ｉ₂とＩ₃の間の電磁石２０の力−変位−特性 曲線よりも大きな勾配を有する。リング３６の縁範囲が弁体１０のシール面４４ から離れる、力−変位−特性曲線Ｉ₃と消費装置特性曲線ＩＩとの接触点Ｂは同 時に、安定した範囲と不安定な範囲ＢＡの間の移行部である。 参照符号リスト １ 倍力装置ケーシング ２ 可動の壁 ３ 作動室 ４ 負圧室 ５ 制御ケーシング ６ 反作用ディスク ７ 操作棒 ８ ダイヤフラムディスク ９ 弁ピストン １０ 弁体 １１ 横方向部材 １２ 制御弁 １３ リップシール １４ 押圧棒 １５ シール座 １６ シール座 １７ 室 １８ ロールダイヤフラム １９ 通路 ２０ 電磁石 ２１ 案内部材 ２２ 弁ばね ２３ 頭付きフランジ ２４ シール座 ２５ ケーシング ２６ 戻しばね ２７ ピストンロッド戻しばね ２８ 通路 ２９ 通路 ３０ 閉鎖部材 ３１ アーマチュア ３２ スリーブ ３３ 伝達比変更ディスク ３４ 皿ばね ３５ 接触面 ３６ リング ３７ 要素 ３８ ストッパー ３９ 切欠き ４０ ばね ４１ リップシール ４２ 前側部分 ４３ 環状室 ４４ シール面 ４５ 補強ディスク ４６ コイル ４７ マイクロスイッチ ４８ 操作要素 ４９ ストッパー ５０ ばね ５１ ストッパー ５２ 環状面 ５３ 開口 ５４ 切欠き、凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，Ａ Ｕ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ， ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，Ｌ Ｋ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ， ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，Ｔ Ｒ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 エッケルト・アルフレート ドイツ連邦共和国、Ｄ―55294 ボーデン ハイム、リュッセルスハイマー・ストラー セ、５ (72)発明者 ベルトホールト・トーマス ドイツ連邦共和国、Ｄ―64289 ダルムシ ュタット、シュロスガルテンストラーセ, ７ (72)発明者 フォークト・ミヒャエル ドイツ連邦共和国、Ｄ―55469 ジムメル ン、アウフ・デル・エンケルヴィーゼ、４ (72)発明者 クレセン・クリストフ ドイツ連邦共和国、Ｄ―64397 モーダウ タール、アルト・アレルツホーフェン、58

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．倍力装置ケーシングを具備し、この倍力装置ケーシングの内室が可動の壁に よって負圧室と作動室に分割され、更に可動の壁を支持する制御ケーシングを 具備し、この制御ケーシング内に制御弁が配置され、この制御弁が可動の壁に 作用する空気圧の差を制御し、かつ弁ピストンを用いて操作棒によっておよび 操作棒と関係なく弁ピストンに固定連結された電磁石によって操作可能であり 、制御弁が互いに同心的に配置された３つのシール座と、このシール座と協働 する弁体とを備え、第１のシール座が制御ケーシング内に形成され、第２のシ ール座が弁ピストンに形成され、第３のシール座が電磁石と協働するスリーブ に形成されている、自動車用ブレーキ倍力装置において、圧力低下相において 第３のシール座（２４）が弁体（１０）から戻るときに、作動室（３）と負圧 室（４）の間の制御される空気圧の平衡を可能にする手段（３６，３７，３９ ）が設けられていることを特徴とするブレーキ倍力装置。 ２．第３のシール座（２４）と相対的に摺動可能に配置されたリング（３６）が 設けられ、このリングが弾性的なまたは圧縮可能な要素（３７）を介在してス リーブ（３２）に支持され、弁体（１０）寄りのリングの縁範囲が、半径方向 の切欠き（３９）を備え、解除位置で第３のシール座（２４）と相対的に弁体 （１０）の方へ軸方向にずらして配置されていることを特徴とする請求項１記 載のブレーキ倍力装置。 ３．リング（３６）が第３のシール座（２４）を半径方向から取り囲んでいるこ とを特徴とする請求項２記載のブレーキ倍力装置。 ４．リング（３６）が静止位置で、スリーブ（３２）に形成されたストッパー（ ５１）に接触していることを特徴とする請求項２または３記載のブレーキ倍力 装置。 ５．弾性的な要素（３７）がスリーブ（３２）とリング（３６）に加硫溶着され ていることを特徴とする請求項２または３記載の記載のブレーキ倍力装置。 ６．弁体（１０）が第３のシール座（２４）の接触範囲に、付加的な環状面（５ ２）を備え、この環状面が半径方向の開口（５３）を備えていることを特徴と する請求項１記載のブレーキ倍力装置。 ７．第３のシール座（２２４）が軸方向の凹部（５４）を備えていることを特徴 とする請求項１記載のブレーキ倍力装置。 ８．第３のシール座（２２４）が波形のシールエッジを備えていることを特徴と する請求項７記載のブレーキ倍力装置。