JP2004203380A - 特に自動車用の空気式ブレーキブースター - Google Patents

Abstract

【課題】 特に自動車用の空気式ブレーキブースターを提供する。
【解決手段】 本発明の空気式ブレーキブースターは、制御ロッド（２２）の端部にプランジャー（３２）に沿って摺動するように取り付けられた接触子（４２）、及び通常の制動状態で前記接触子（４２）を前記プランジャーに対して軸線方向でブロックし、緊急制動状態でプランジャー−接触子アッセンブリの長さを減少し、及びかくしてジャンプ相を増大するようにこれをブロックする枢動キー（６２）不動化手段を含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、特に自動車用の空気式ブレーキブースターに関する。

このようなブースターは、ブレーキペダルによって作動される制御ロッドの端部に取り付けられたプランジャーが作用する軸線方向ピストンに当接した横方向移動隔壁によって互いから分離された二つのチャンバが形成された剛性ケーシングを含む。これ自体は、プッシュロッドを介してブレーキマスターシリンダのピストンに作用する。ブースターの前チャンバは負圧源に連結され、後チャンバは前チャンバ又は周囲大気のいずれかに連結される。

プランジャーの後端は、ブースターの後端で制御ロッドの周囲に取り付けられた三方弁の環状シャッターと協働し、休止位置、即ち制動が行われていない位置でブースターの二つのチャンバを連通させることができ、制動時にこれらのチャンバを互いから隔離して後チャンバを周囲大気に連結できる。

後チャンバに入れた大気圧がピストンに作用してこのピストンを前方に移動し、運転者がブレーキペダルに加えた力を増幅し、制御ロッドに伝達する。
通常の制動時には、ブースターの制御ロッド及びピストンは同じ速度で移動する。制御ロッドが前位置にある場合には、これに当接したプランジャーが、プッシュロッドの後端のディッシュに取り付けられたゴムやエラストマー等の非圧縮性材料製の反作用ディスクに押し付けられる。かくして、制動回路の抵抗力がプランジャー及び制御ロッドによってブレーキペダルに戻され、これにより運転者が車輛の所望の制動状態に合わせてブレーキペダルに加える力を調節するのを補助する。

緊急制動時には、制御ロッド及びプランジャーは、ブースターのピストンよりも急速に前方に移動するように形成されており、ブレーキペダルに伝達された力のフィードバックは、ブースターが未だ最大ブーストを提供していない場合でも大きい。これにより、運転者は、制御力を最大に保持する必要がある場合でも、ブレーキペダルに加えていた力を早期に緩めようとする。

制御ロッドを最前位置まで、又はこの最前位置の直ぐ近くまで移動させたとき、運転者がペダルに加えている力を部分的に緩めたときに制御ロッドに作用する制動回路の反作用を極めて急速に減少する、緊急制動補助手段をこれらのブースターに設けることが提案されてきた。次いで、運転者がペダルを再びしっかりと踏み込まなければならない場合（これは、実際にはよく起こることである）、最大制動力を得るために制動力ロッドを最前位置まで更に容易に戻すことができる。

これらの緊急制動補助手段は、一般的には、プランジャーの前端に摺動自在に取り付けられた接触子を有する。この接触子は、ブースターのピストンに関して軸線方向に不動化する手段と関連し、制御ロッドが最前位置に置かれており且つ運転者がブレーキペダルに及ぼした力を部分的に緩めたとき、ピストンが制動回路の反作用の少なくとも幾分かに、これをプランジャー及び制御ロッドに伝達することなく、耐えることができるようにする。

本発明の目的は、ブレーキペダルに加えた力を運転者が部分的に緩めた後、このペダルに大きな力を再度加えた上述の場合にブースターによって提供された補助を増大し、且つこの補助が、制御ロッドをその最前位置又はこの最前位置の直ぐ近くまで移動させるときの制動作用の以前の相における制御ロッドの移動速度の関数であるように、これらの緊急制動補助手段を改良することである。

この目的のため、本発明は、特に自動車用の空気式ブレーキブースターであって、プッシュロッドと制御ロッドの端部に取り付けられたプランジャーとの間に配置された軸線方向ピストン、及びプランジャーによって支持され、このプランジャーに関して軸線方向摺動で移動できる接触子を含む緊急制動補助手段、及び接触子が軸線方向に移動しないようにする不動化手段を含む、ブースターにおいて、これらの不動化手段は、制御ロッド及びプランジャーの移動速度が制限値よりも低い場合、即ち休止時及び制動時に、接触子をプランジャーに関してブロックでき、制御ロッド及び接触子の移動速度が制限値よりも高い場合、即ち緊急制動時に、プランジャーを、接触子に沿って、プランジャー及び接触子の全体としての軸線方向長さを減少する方向で摺動でき、接触子はピストンと協働して接触子の休止位置を画成する手段を含む、ことを特徴とするブースターを提案する。

休止時に、及び通常の制動時に接触子をプランジャーに沿ってブロックすることによって、及び緊急制動時にプランジャーが接触子に沿って摺動できるようにブロック状態を解除することによって、プランジャー及び接触子の全体としての全長を、緊急制動時の制御ロッド及びプランジャーの移動速度に応じて減少する。プランジャー及び接触子の全体としての全長をこのように減少することにより、当業者に周知のジャンプ相を増大し、及び従ってブースターによって供給されたブースト量を増大する。

本発明の他の特徴によれば、
−接触子は、ピストンと協働してプランジャーの休止位置を決定する手段を含み、
−これらの手段は接触子の横方向オリフィスに取り付けられたピンを含み、
−ピンの端部はピストンの円筒形部分の長円形スロットに収容されており、これらのスロットはピストンに対する接触子の軸線方向最大移動を決定し、
−ピンは、プランジャーに形成された少なくとも一つの長円形スロットを通過し、ブースターピストンに対するプランジャーの休止位置を設定する。

本発明の第１実施例において、接触子は、プランジャーの反対端の軸線方向円筒形通路に収容されており且つこの通路内で軸線方向にプッシュロッドまで摺動案内され、プランジャー自体は、ピストンの円筒形軸線方向通路内で案内され、ピストンは、接触子を通すための軸線方向オリフィスが形成された半径方向壁をプッシュロッドと同じ側に有する。

この実施例では、接触子不動化手段は、ピストンの横方向ハウジングに取り付けられた枢動キーを含み、このキーは、接触子が隙間を伴って通過するオリフィスを有し、弾性戻し手段がキーを常に押圧し、プランジャーに当接させる。

このキーは、緊急制動時に、プランジャーによって、接触子をブロックする位置とブースターのピストンに支承した位置との間で移動でき、この支承位置では、キーは接触子を解放しており、プランジャー−接触子アッセンブリの全長を小さくするため、プランジャーが接触子に沿ってプッシュロッドの方向に摺動できる。

本発明の別の実施例では、プランジャーは接触子に収容されており且つ接触子の軸線方向通路内で摺動案内され、接触子それ自体はブースターピストンの軸線方向通路に収容されており且つこの通路内で摺動案内される。

この実施例では、不動化手段は、プランジャーの円筒形表面と接触子の内部截頭円錐形表面との間に取り付けられた斜面即ち楔手段を含む。
有利には、これらの不動化手段は、プランジャーの円筒形表面の周囲にリングをなして分配されており且つプランジャーに摺動自在に嵌めた二つのリング又はワッシャによって軸線方向で保持された複数のテーパローラーで形成されている。

これらの不動化手段は、プランジャーの肩部に当接した弾性戻し手段によってプッシュロッドに向かって軸線方向に押圧されており、不動化手段は、プランジャー、接触子及びピストンの横方向スロットと係合したピンに押し付けられている。

ピンは、制御ロッドと同じ端部のピストンのスロットの一端に押し付けられたとき、プランジャー及び接触子の休止位置を形成する。
接触子自体が弾性戻し手段によって軸線方向に、プッシュロッドから遠ざかる方向に押圧される。

例として与えられた以下の説明を添付図面を参照して読むことにより、本発明は、更に良く理解されるであろうし、本発明のこの他の特徴、詳細、及び利点が更に明瞭に明らかになるであろう。

以下の説明において、図の左方にあるものを前といい、右方にあるものを後というものとする。
先ず最初に、図１乃至図４を参照し、本発明の第１実施例及びその作動を説明する。

図１のブースター１０は、本質的には剛性ケーシング１２を含み、このケーシングの前チャンバ１４及び後チャンバ１６は、軸線方向ピストン２０を支持する横方向移動隔壁１８によって互いから分離されている。前チャンバ１４が負圧源に連結されるようになっているのに対し、後チャンバ１６は、非制動時に前チャンバ１４と、又は制動時に周囲大気と選択的に連通するように配置される。

ブレーキペダル（図示せず）によって作動する制御ロッド２２と、前端に設けられたブレーキマスターシリンダ（図示せず）のピストンに作用するプッシュロッド２４との間にブースターの軸線方向ピストン２０が配置されている。前チャンバ１４に取り付けられた戻しばね２６は、ピストン２０を図１に示すその後休止位置に常に押圧する。

ケーシング１２の後部分は軸線方向中空シャフト２８を形成し、このシャフト内には、ピストン２０の後チューブ状円筒形部分３０が収容されている。制御ロッド２２は、このチューブ状部分３０内で軸線方向に延びており、ピストン２０の軸線方向通路３４内で摺動案内されるプランジャー３２にその前端が当接している。プランジャー３２の環状後部分３６は三方弁の環状シャッター３８と協働する。三方弁は、ピストン２０のチューブ状後部分３０内での制御ロッド２２の軸線方向位置に従って、ブースターの後チャンバ１６を前チャンバ１４又は周囲大気のいずれかに選択的に連結できる。

プランジャー３２の前部分には軸線方向通路４０が設けられており、この通路内で接触子４２が摺動案内される。この接触子は前方に延びており、ピストン２０の半径方向前面４６の軸線方向オリフィス４４を通過し、制動時に、例えばプッシュロッド２４の後端のディッシュ５０に取り付けられたゴムやエラストマー等の実質的に非圧縮性の材料でできた反作用ディスク４８と接触する。

接触子４２の後端は、プランジャー３２の長円形スロット５４及びピストン２０の長円形スロット５６を通って延びる横方向ピン５２に当接し、ピストン２０に固定された後ストップ５８にこのピン５２が当たったとき、プランジャー３２及び接触子４２の休止位置即ち最後位置を決定する。

他の方向では、ピン５２は、ピストン２０のスロット５６の前端と接触したとき、ピストン２０に関する接触子４２の最前位置を決定する。
接触子４２がプランジャー３２に対して軸線方向に動かないようにするための手段が、プランジャー３２の前端とピストンの半径方向前面４６との間に設けられており、ピストンの横方向ハウジング６０内に配置される。これらの手段は、接触子４２が少量の隙間を残して通過する中央オリフィスと、枢動によりプランジャー３２の前面に当接する後当接リブ６４と、及び枢動によりハウジング６０の前壁に当接する前当接リブ６６とを持つ平らなキー６２を含む。少なくとも一つの戻しばね６８がハウジング６０にその前壁とキー６２との間に取り付けられており、これによりキー６２を後リブ６４で図１及び図２で反時計廻り方向に枢動させる。図示の例では、キー６２をプランジャー３２の前端に向かって常に押圧する別の戻しばね７０が接触子４２の周囲に取り付けられている。

キー６２が図１及び図２に示す斜め位置にある場合、プランジャー３２が接触子４２上で前方へ摺動しないようにする。このキーがブースターの軸線方向に対して或る程度垂直である場合には、プランジャー３２を接触子４２に沿って並進移動させることができ、及び従って、プランジャー３２を接触子４２に対して前方に移動できる。

ブースターの様々な構成要素が添付図面に示すように休止位置にある場合、接触子４２の前面は、マスターシリンダの出力圧力Ｐｍｃの変化をブレーキペダルに加えられた力Ｆｅの関数として示す曲線である図４の曲線でＳを付したジャンプと対応する距離だけ反作用ディスク４８から離間されている。

当業者に周知のように、この曲線はデッドトラベル（ｄｅａｄ ｔｒａｖｅｌ）をなくす第１相ａ、ジャンプＳと対応し、入力Ｆｅの増大なしにマスターシリンダの出力で圧力が増大する第２相、ブースターによる補助を受ける第３相Ａ、及びブースターの飽和と対応する第４相ｂを含む。

ジャンプ相Ｓ中、反作用ディスク４８はプランジャー３２及び制御ロッド２２に反作用を加えない。このジャンプ相の終了時に接触子４２が反作用ディスク４８と接触し、プランジャー３２及び制御ロッド２２にフィードバックを伝達する。

図１乃至図３に示すブースターは、以下のように作動する。即ち、
通常の制動中、制御ロッド２２及びプランジャー３２はピストン２０と同じ速度で前方に移動し、接触子４２は、図１及び図２に示す斜め位置をとるキー６２によって、プランジャー３２に対してブロックされたままである。

この場合、マスターシリンダの出力圧力Ｐｍｃの変化を入力Ｆｅの関数として示す曲線は、図４に実線で示す曲線である。
緊急制動中、制御ロッド２２及びプランジャー３２をピストン２０よりも急速に前方に移動する。このことは、プランジャー３２がキー６２を前方に押すということを意味する。このキーは、その前リブ６６を介してピストンの前面４６に当接したとき、時計廻り方向に枢動し、ブースターの軸線に対して実質的に垂直な位置をとり、かくしてプランジャー３２を接触子４２に対して前方に摺動させることができる。これにより、プランジャー３２及び接触子４２で形成されたアッセンブリの全長が減少する。次いで、ブレーキペダルに加えられた力を運転者が僅かに緩めると、制御ロッド２２及びプランジャー３２が制御ロッド２２の戻しばね７２によって僅かに後方に戻り、キー６２がリブ６４でプランジャー３２に向かって枢動し、プランジャー及び接触子を互いに対して軸線方向でブロックする斜め位置を再度とる。プランジャー−接触子アッセンブリの全長を短くすることによって、接触子前面と反作用ディスク４８との間の距離が長くなる。

運転者がブレーキペダルに大きな力を再び加えたとき、制御ロッド２２及びプランジャー３２が再び前方に移動し、プランジャーに当接したキー６２によってブロックされた接触子４２に沿って駆動する。これは、図４の曲線上でＳからＳ’まで延びるジャンプの増大と対応し、マスターシリンダの出力圧力Ｐｍｃは、破線で示す曲線が示す入力Ｆｅに従って変化する。従って、ブースターによって提供される補助は、同じ入力について以前に提供された補助よりも大きく、これにより、緊急制動が高められる。

運転者がブレーキペダルに加える力を緩めると、制御ロッド２２及びプランジャー３２が後方に移動し、ピン５２をピストンの後ストップ５８に当接した状態に戻し、ピン５２それ自体が接触子４２を図１乃至図３に示す休止位置に戻す。

図５及び図６の実施例の変形例の形態は、図１乃至図３の実施例とは、プランジャー及び接触子を互いに関して相対的に動かないようにする手段が本質的に異なっている。
実施例のこの変形例の形態では、制御ロッド２２の前端に取り付けられたプランジャー３２’は、接触子４２’の軸線方向盲通路内に収容されており且つこの通路内で案内される。接触子の前端は、プッシュロッド２４の端部でディッシュ５０に取り付けられた反作用ディスク４８に当接できるように、ピストン２０の前面４６の円筒形通路４４内で軸線方向並進で案内される。

戻しばね７４がピストンの前面４６と接触子４２’の前面との間に取り付けられており、接触子を常に後方に押圧する。
横方向ピン５２がプランジャー３２’の長円形のスロット、接触子４２’の長円形のスロット、及びピストン２０の長円形のスロットに取り付けられており、プランジャー３２’及び接触子４２’の休止位置を形成する。この位置は添付図面に示してある。

接触子及びプランジャーを互いに対して軸線方向に動かないようにするための手段は、斜面型又は楔型であり、図７で最もよくわかるように一連のテーパローラー７６を含む。これらのローラーはプランジャー３２’を取り囲んでおり、接触子４２’の後部分の内側に、プランジャー３２’に属する円形断面の円筒形表面７８と接触子４２’に属する内部截頭円錐形表面８０との間に収容されている。これらのローラー７６は、それらの大きなベースを後方に且つ小さなベースを前方にして配向されており、プランジャー３２’上で摺動する二つのリング８２と８４との間で軸線方向に保持されている。アッセンブリは、後リング８４とプランジャー３２’の円筒形表面の肩部との間に取り付けられた戻しばね８６によって常に前方に押圧されている。かくして、前リング８２は横方向ピン５２に押し付けられたままである。

この変形例は以下のように作動する。
通常の制動時には、制御ロッド２２及びプランジャー３２’をブースターのピストン２０と同じ速度で前方に移動し、図５及び図６に示す位置を維持する。図４の曲線のジャンプ相Ｓは、休止時に接触子４２’の前面を反作用ディスク４８から離間する距離で決まる。

緊急制動時には、制御ロッド２２及びプランジャー３２’をブースターのピストン２０よりも急速に前方に移動し、接触子４２’を、この接触子４２’がピン５２と衝合し、ピンそれ自体がピストン２０に当接するまでこれらとともに移動する。かくして、プランジャー３２’をその移動速度に従って接触子４２’に対して大きく又は小さく前進できる。これには、プランジャー−接触子アッセンブリの全長を大きくしたり小さくしたりする効果がある。その後、運転者がブレーキペダルに及ぼす力を僅かに緩めると、接触子４２’、プランジャー３２’、及び制御ロッド２２が僅かに後方に移動し、プランジャー３２上での接触子４２’の位置をテーパローラー７６によってブロックする。これに続いて運転者がブレーキペダルに大きな力を再度加えると、制御ロッド２２、プランジャー３２’、及び接触子４２’が前方に移動する。この相中、図４の曲線のジャンプＳが図４の破線の曲線で示すようにＳ’まで増大する。これは、緊急制動補助の増大と対応する。この増大は、緊急制動作用の初期相中のプランジャー及び制御ロッドの移動速度で決まる。

本発明によるブースターの概略軸線方向断面図である。 図１のブースターのピストンを示す軸線方向概略拡大断面図である。 図１のブースターのピストンを示す軸線方向概略拡大断面図である。 マスターシリンダの出力圧力の変化をペダルに加えられた入力の関数として示す曲線のグラフである。 本発明の変形例の形態の軸線方向概略拡大断面図である。 本発明の変形例の形態の軸線方向概略拡大断面図である。 図５及び図６に示す不動化手段の概略拡大斜視図である。

符号の説明

１０ ブースター
１２ 剛性ケーシング
１４ 前チャンバ
１６ 後チャンバ
１８ 横方向移動隔壁
２０ 軸線方向ピストン
２２ 制御ロッド
２４ プッシュロッド
２６ 戻しばね
２８ 軸線方向中空シャフト
３０ 後チューブ状円筒形部分
３２ プランジャー
３４ 軸線方向通路
３６ 環状後部分
３８ 環状シャッター
４０ 軸線方向通路
４２ 接触子
４４ 軸線方向オリフィス
４６ 半径方向前面
４８ 反作用ディスク
５０ ディッシュ
５２ 横方向ピン
５４ 長円形スロット
５６ 長円形スロット
５８ 後ストップ
６０ 横方向ハウジング
６２ キー
６４ 後当接リブ
６６ 前当接リブ
６８、７０ 戻しばね

Claims (14)

1. 特に自動車用の空気式ブレーキブースターであって、プッシュロッド（２４）と制御ロッド（２２）の端部に取り付けられたプランジャー（３２、３２’）との間に配置された軸線方向ピストン（２０）、及び前記プランジャーによって支持され、このプランジャーに関して軸線方向摺動で移動できる接触子（４２、４２’）を含む緊急制動補助手段、及び前記接触子（４２、４２’）が軸線方向に移動しないようにする不動化手段を含み、これらの不動化手段は、前記制御ロッド（２２）及び前記プランジャー（３２、３２’）の移動速度が制限値よりも低い場合、休止時及び制動時に、前記接触子（４２、４２’）をプランジャー（３２、３２’）に対してブロックでき、前記制御ロッド及び前記接触子の移動速度が前記制限値よりも高い場合、緊急制動時に、前記プランジャー（３２、３２’）を、前記接触子に対し、プランジャー−接触子アッセンブリの軸線方向長さを減少する方向で摺動でき、前記接触子（４２、４２’）は前記ピストン（２０）と協働して前記接触子の休止位置を形成する手段を含む、ブースターにおいて、
   前記接触子の休止位置を形成する手段は、前記接触子の横方向オリフィスに取り付けられたピン（５２）を含む、ことを特徴とするブースター。
2. 請求項１に記載のブースターにおいて、前記ピン（５２）の前記端部は前記ピストン（２０）の円筒形部分の長円形スロット（５６）に収容されており、これらのスロットは、前記ピストンに対する前記接触子の軸線方向最大移動量を設定する、ことを特徴とするブースター。
3. 請求項１又は２に記載のブースターにおいて、前記ピン（５２）は、前記プランジャー（３２、３２’）に形成された少なくとも一つの長円形スロット（５４）を通過し、前記ピストン（２０）に関対する前記プランジャーの休止位置を設定する、ことを特徴とするブースター。
4. 請求項３に記載のブースターにおいて、前記接触子（４２）は、前記プランジャー（３２）の軸線方向円筒形通路（４０）に収容されており且つこの通路内で摺動案内される、ことを特徴とするブースター。
5. 請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載のブースターにおいて、前記プランジャー（３２）は、前記ピストン（２０）の円筒形軸線方向通路（３４）内で案内され、前記ピストンは、前記接触子（４２）を通すための軸線方向オリフィス（４４）が形成された半径方向壁（４６）を前記プッシュロッドと同じ側に有する、ことを特徴とするブースター。
6. 請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のブースターにおいて、前記不動化手段は、前記ピストン（２０）の横方向ハウジング（６０）に取り付けられた枢動キー（６２）を含み、このキーは、前記接触子が隙間を伴って通過するオリフィスを有し、弾性戻し手段（７０）がキーを常に押圧し、前記プランジャー（３２）に当接させる、ことを特徴とするブースター。
7. 請求項６に記載のブースターにおいて、前記キー（６２）は、緊急制動時に、前記プランジャーによって、前記接触子（４２）をブロックする位置と前記ブースターの前記ピストン（２０）に支承した位置との間で移動でき、この支承位置では、キーは接触子を解放しており、前記プランジャー（３２）が前記接触子に沿って前記プッシュロッド（２４）の方向に摺動できる、ことを特徴とするブースター。
8. 請求項１、２、又は３に記載のブースターにおいて、前記プランジャー（３２’）は前記接触子（４２’）に収容されており且つ前記接触子（４２’）の軸線方向通路内で摺動案内され、前記接触子それ自体は前記ブースターピストン（２０）の軸線方向通路（４４）に収容されており且つこの通路内で案内される、ことを特徴とするブースター。
9. 請求項８に記載のブースターにおいて、前記不動化手段は、前記プランジャー（３２’）の円筒形表面（７８）と前記接触子（４２’）の内部截頭円錐形表面（８１）との間に取り付けられた斜面即ち楔手段を含む、ことを特徴とするブースター。
10. 請求項８又は９に記載のブースターにおいて、前記不動化手段は、前記プランジャー（３２’）の円筒形表面（７８）の周囲にリングをなして分配されており且つ前記プランジャー（３２’）に摺動自在に嵌めた二つのリング（８２、８４）によって軸線方向で保持されている複数のテーパローラー（７６）を含む、ことを特徴とするブースター。
11. 請求項８、９、又は１０に記載のブースターにおいて、前記不動化手段は、前記プランジャー（３２’）の肩部に当接した弾性戻し手段（８６）によってプッシュロッド（２４）に向かって軸線方向に押圧されている、ことを特徴とするブースター。
12. 請求項１１に記載のブースターにおいて、前記不動化手段は、前記弾性戻し手段（８６）によって、前記プランジャー（３２’）、前記接触子（４２’）及び前記ピストン（２０）の横方向スロットと係合したピン（５２）に押し付けられる、ことを特徴とするブースター。
13. 請求項１２に記載のブースターにおいて、前記ピン（５２）は、前記ピストン（２０）の前記スロットの一端に前記制御ロッド（２２）と同じ端部で当接し、前記プランジャー（３２’）及び前記接触子（４２’）の休止位置を形成する、ことを特徴とするブースター。
14. 請求項８乃至１３のうちのいずれか一項に記載のブースターにおいて、前記接触子（４２’）は、弾性戻し手段（７４）によって軸線方向に、前記プッシュロッド（２４）から遠ざかる方向に押圧されている、ことを特徴とするブースター。

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