JP2000507185A - 空気圧式ブレーキ倍力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、自動車用の空気圧式ブレーキ倍力装置に関する。このブレーキ倍力装置の制御弁（１２）は弁ピストン（９）を動かす操作棒（７）と関係なく、電磁石（２０）によって操作可能である。この電磁石は第３のシール座（２４）を操作し、ブレーキ倍力装置の操作方向と反対方向に行われる、この第３のシール座の運動は、作動室（３）の操作を可能にする。独立操作中の空気圧のすべての力成分を除去するために、本発明では、制御ケーシング（５）内で弁体（１０）によって画成された空気圧室（１７）と負圧室（４）とが常時空気圧的に接続され、弁体（９）に形成され作動室（３）を操作する第２のシール座（１６）と、第３のシール座（２４）と、制御ケーシング（５）内で空気圧室（１７）を画成する弁体（１０）の部分（シール唇部１３）とが、ほとんど同じ直径を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 空気圧式ブレーキ倍力装置 本発明は、倍力装置ケーシングと制御ケーシングを備え、倍力装置ケーシング の内室が可動の壁によって第１の室（負圧室）と第２の室（作動室）に分割され 、制御ケーシング内に、可動の壁に作用する空気圧の圧力差を制御する制御弁が 配置され、この制御弁が制御ケーシングに形成された第１のシール座と、弁ピス トンに形成された第２のシール座と、スリーブに形成された第３のシール座とを 備え、これらのシール座が弾性的な弁体と協働し、制御弁が一方では操作棒によ って操作可能であり、他方では操作棒と関係なく電磁石によって操作可能であり 、この電磁石のアーマチュアが力を伝達するように第３のシール座と協働し、弁 体がシール座と反対のその側で制御ケーシング内において空気圧室を画成してい る、自動車用の空気圧式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は例えば国際特許出願ＷＯ９４／１１２２６号明 細書によって知られている。公知のブレーキ倍力装置の場合、特に電磁石のスイ ッチ投入による独立制御（外部制御）の際の、制御弁の弁体の環状面の作用が不 利である。この環状面は一方では第２と第３のシール座によって、他方では上記 の空気圧室の画成部によって画成されている。この不利な作用は特に制御操作時 に独立制御可能なブレーキ倍力装置の使用を妨害するように働く。ブレーキ倍力 装置の独立制御中に空気圧の圧力差によって付勢される環状面の一つは、電磁石 によって加えられる独立操作力に反作用する力成分を加え、制御弁を閉じようと するので、この力成分は電磁石によって加えられる独立操作力を増大することに よって相殺しなければならない。 そこで、本発明の課題は、上記の力成分の妨害作用を除去することができる手 段を提供することである。 この課題は本発明に従い、空気圧室と負圧室が空気圧的に常時接続され、第２ のシール座および第３のシール座と、制御ケーシング内で空気圧室を画成する弁 体の部分とが、ほとんど同じ直径を有し、この直径の誤差範囲が好ましくは１ｍ ｍであることによって解決される。 その際、空気圧室は円筒状の部分によって画成され、この円筒状部分は弁体に 形成されたシール唇部と協働する。 本発明の対象の有利な実施形では、弁体が操作方向に並べて配置され特にリン グ状に形成された２つのシール面を備え、第１のシール座と第３のシール座また は第２のシール座がこのシール面に押し当て可能である。 次に、添付の図に関連する実施の形態に基づいて本発明を詳しく説明する。 図１は本発明によるブレーキ倍力装置の実施の形態の非作動準備状態を示す部 分破断縦断面図、 図２は図１に示したブレーキ倍力装置の制御グループの、運転者の操作による フルブレーキング位置を示す図、 図３は図１に示したブレーキ倍力装置の制御グループの、電磁石のスイッチを 入れたレリース（解放）位置を示す図、そして 図４は図１〜３に示した装置の力−変位−特性曲線を示すグラフである。 図１に示した本発明による真空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は金属薄板を深絞りしたダイヤフラム板８と、それ 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 イヤフラム板８の外周部と倍力装置ケーシング１の間で、詳しく示していない方 法で、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内に収納されている。制 御弁は制御ケーシング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、この両シール座１５，１ ６と協働する弁体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内を案内されている。弁体は案内部材２１に支 持された弁ばね２２によって弁座１５，１６に押し付けられている。作動室３は 制御ケーシング５内を延びる側方の通路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の前側部分４２の端面に接触するゴム弾性の反 作用ディスク６と、頭付きフランジ２３を有する押圧棒１４とを介して、ブレー キ装置の図示していない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。 図において略示した戻しばね２６は、倍力装置ケーシング１の負圧側の端壁に 支持され、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、すな わちピストンロッド戻しばね２７が設けられている。この第２の戻しばねは一方 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 弁体１０と相対的に弁ピストン９またはそのシール座１６に初期荷重（予付勢力 ）を加える。 制御弁１２の操作時に作動室３を大気に連通させることができるようにするた めに、ほぼ半径方向に延びる通路２９が制御ケーシング５に形成されている。そ の際、制動過程の終わりにおける弁ピストン９の戻り運動は、横方向部材１１に よって制限される。この横方向部材は図に示した真空ブレーキ倍力装置のレリー ス位置で、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。 図から更に判るように、弁体１０は円筒状に形成され、第１のシール座１５と 協働するリング状の第１のシール面４４と、第２のシール座１６と協働するリン グ状の第２のシール面４５を備えている。これらのシール面はブレーキ倍力装置 の操作方向において並べて配置され、同じ直径を有する。弁体１０は更に、シー ル座１５，１６と反対のその端部に、半径方向内側に形成されたシール唇部１３ を備えている。このシール唇部は制御ケーシング５内での弁体１０の組み立て状 態で、前述の案内部材２１に密封接触する。従って、制御ケーシング５内で空気 圧室１７が画成されている。その際、前述の通路２８は特に、空気圧室１７と負 圧室４を接続するので、シール面４４，４５と反対の弁体１０の側に形成された 空気圧室１７は、負圧室４内の負圧の作用を常時受けている。 操作棒７とは関係なく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、シール座１５，１６と同軸に第３のシール座２４が設けられ ている。この第３のシール座の直径は第２のシール座１６の直径および空気圧室 １７を画成するシール唇部１３の直径に一致している。第３のシール座２４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内に配置され、それによって弁ピストン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内に配置されたコイ ル３６と、軸方向に摺動可能に配置された円筒状のアーマチュア３１とからなっ ている。このアーマチュアは一部がケーシング２５を閉鎖する閉鎖部材３０内で 案内され、このアーマチュアには力伝達スリーブ１９が支持されている。この力 伝達スリーブは前述の第３のシール座２４を持っている。弁ピストン９と力伝達 スリーブ１９の間には、圧縮ばね３２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する。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。制御ケーシング５内を案内される閉鎖部材３０は変速ディスク（伝 達比変更ディスク）３３を介して前述の反作用ディスク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に伝達することができる。 本発明によるブレーキ倍力装置の図示実施の形態の場合には、電気的な切換え 手段４７，４８が設けられている。この切換え手段は特に、運転者の意志とは関 係なくフルブレーキング（いわゆるブレーキアシスト機能）を達成するために、 運転者の操作に付加して電磁石２０が駆動されるブレーキング過程で重要である 。その際、ブレーキングの度に切換え手段４７，４８が操作されることが特に重 要である。同時に、独立した力で補助されたブレーキング過程の終了後、電磁石 ２０を確実に停止しなければならない。その際、図示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に固定された、２つの切換え位置を有す るマイクロスイッチ４７と、並進運動によってマイクロスイッチ４７を操作する 操作要素４８とからなっている。この操作要素は制御ケーシング５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で示してあり、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が配置されているので、マイクロスイッチ４７と 反対側の操作要素４８の端部は初期荷重を受けてストッパー４９に接触している 。 ここで説明し図示した独立操作可能なブレーキ倍力装置の機能については、冒 頭に述べた国際特許出願に正確に記載されているので、本明細書では繰り返して 説明しない。 図２に示した、運転者の操作によるフルブレーキング位置では、第１のシール 面４４が第１のシール座１５に接触する。それによって、ブレーキ倍力装置の両 室３，４の間の連通が中断される。その際、弁ピストン９が操作方向に摺動する ことにより、第２のシール面４５と、弁ピストン９に形成された第２のシール座 １６との間に、隙間が生じる。この隙間は作動室３への大気の流入、ひいては倍 力装置ケーシング１内での空気圧の圧力差の発生を可能にする。 図３は電磁石２０のスイッチ投入時に運転者によって操作力を取り去った後の 状態を示している。この状態では、第１のシール座１５の機能は第３のシール座 ２４によって受け継がれる。この第３のシール座は同時に操作方向と反対方向に 弁体１０を摺動させているので、運転者によって開始されたブレーキングが補助 される。操作力の取り去りまたはブレーキングを終了しようとする運転者の希望 は、電磁石２０のスイッチを切る前述の電気的な切換え手段４７，４８（いわゆ るレリーススイッチ）によって認識される。圧縮ばね３２の作用により、スリー ブ１９がその出発位置に戻るので、弁ピストン９に形成された第２のシール座１ ６と、制御ケーシング５に形成された第１のシール座１５を閉じることができる 。 独立制御可能なブレーキ倍力装置の制御弁１２を本発明に従って形成すること により、特に両シール座１５，１６とシール唇部１３が同じ直径を有することに より、電磁石２０による制御弁１２の独立操作時に、空気圧によって生じる力成 分が作用することができなくなる。なぜなら、弁体１０における空気圧の圧力差 の作用が互いに相殺されるからである。勿論、弁体１０の他の実施も考えられる 。弁体１０におけるシール唇１３の代わりに、ロールダイヤフラムを使用するこ とができる。このロールダイヤフラムは案内部材２１に対して弁体１０を連結す るために役立つ。 図４に示した力−変位−特性曲線は、スリーブ１９に初期荷重を加えるばね３ ２の設計の影響を示している。図から判るように、曲線Ｉ₁は、第１の電流値で 駆動されるときの電磁石２０の力−変位−特性曲線を示している。一方、Ｉ_{2.3. 4} は第２、第３および第４の電流値で駆動されるときの第２、第３および第４の 力−変位−特性曲線を示している。曲線ＩＩは電磁石２０のアーマチュア３１、 ばね３２、スリーブ１９、弁体１０および弁ばね２２によって形成された消費系 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１９と弁ピス トン９の間の圧縮ばね３２の作用を示している。第３のシール座２４が弁体１０ の第１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。空気圧的な保持相に相当する第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、第３のシール座２４がシール面 ４４の材料に押し込まれ、この押し込みは、特性曲線ＩＩと曲線Ｉ₃ の交点Ｃに おいて弁ばね２２の力に抗して弁体１０の摺動、ひいては系内の圧力上昇が始ま るまで行われる。区間ＣＤは、消費系が電磁石２０に供給される、Ｉ₃ とＩ₄ の 間の電流値の変化によって安定して調節可能である範囲、すなわち弁体１０の第 ２のシール面４５と第２のシール座１６との間の所定の隙間ひいては作動室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。力−変位−特性曲線Ｉ₄ と消費装置特性曲線ＩＩとの接触点Ｄは同時に、安定した圧力上昇範囲と不安 定な範囲との間の移行部を示している。この不安定な範囲では、電磁石２０の力 −変位−特性曲線Ｉ₄ が消費装置特性曲線ＩＩよりもはるかに大きな傾斜を有し 、パニックブレーキング（いわゆるブレーキアシスト機能）の際運転者の補助が 行われる。安定した圧力低下は消費装置特性曲線ＩＩの範囲ＢＡで行われる。こ の範囲では、Ｉ₂ とＩ₃ の間の電流値が電磁石２０に供給される。 参照符号一覧表 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 ダイヤフラム板 ９ 弁ピストン １０ 弁体 １１ 横方向部材 １２ 制御弁 １３ シール唇部 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 スリーブ ２０ 電磁石 ２１ 案内部材 ２２ 弁ばね ２３ 頭付フランジ 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 ばね ３３ 変速ディスク ３４ 室 ３５ 突起 ３６ コイル ３７ 面 ３８ ストッパー ３９ 通路 ４０ ばね ４１ シール唇部 ４２ 前側部分 ４３ 環状室 ４４ シール面 ４５ シール面 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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベルトホルト・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 ドロット・ペーター ドイツ連邦共和国、Ｄ―65936 フランク フルト・アム・マイン、アム・クンツェン ガルテン、43 (72)発明者 クレーマー・ホルスト ドイツ連邦共和国、Ｄ―63128 ディーツ ェンバッハ、ヴェルナー―ヒルペルト―ス トラーセ、２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．倍力装置ケーシングと制御ケーシングを備え、倍力装置ケーシングの内室が 可動の壁によって第１の室（負圧室）と第２の室（作動室）に分割され、制御 ケーシング内に、可動の壁に作用する空気圧の圧力差を制御する制御弁が配置 され、この制御弁が制御ケーシングに形成された第１のシール座と、弁ピスト ンに形成された第２のシール座と、スリーブに形成された第３のシール座とを 備え、これらのシール座が弾性的な弁体と協働し、制御弁が一方では操作棒に よって操作可能であり、他方では操作棒と関係なく電磁石によって操作可能で あり、この電磁石のアーマチュアが力を伝達するように第３のシール座と協働 し、弁体がシール座と反対のその側で制御ケーシング内において空気圧室を画 成している、自動車用の空気圧式ブレーキ倍力装置において、空気圧室（１７ ）と負圧室（４）が空気圧的に常時接続され、第２のシール座（１６）および 第３のシール座（２４）と、制御ケーシング（５）内で空気圧室（１７）を画 成する弁体（１０）の部分（シール唇部１３）とが、ほとんど同じ直径を有す ることを特徴とするブレーキ倍力装置。 ２．第２のシール座（１６）および第３のシール座（２４）と弁体（１０または １３）の直径の誤差の幅が１ｍｍであ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．空気圧室（１７）が円筒状の部分（案内部材２１）によって画成され、この 円筒状部分が弁体（１０）に形成されたシール唇部（１３）と協働することを 特徴とする請求項１または２記載のブレーキ倍力装置。 ４．空気圧室（１７）が円箇状部分によって画成され、弁体がロールダイヤフラ ムによってこの円筒状部分に連結され、このロールダイヤフラムの平均直径が 第１と第３のシール座の直径に一致していることを特徴とする請求項１または ２記載のブレーキ倍力装置。 ５．弁体（１０）が操作方向に並べて配置され特にリング状に形成された２つの シール面（４４，４５）を備え、第１のシール座（１５）と第３のシール座（ ２４）または第２のシール座（１６）がこのシール面に押し当て可能であるこ とを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のブレーキ倍力装置。