JP2005145158A - 負圧式倍力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 入力部材に作用する差圧力を軽減する機構を付加して、常態において変圧室に負圧変動があっても、操作力の変動を低減可能な負圧式倍力装置を提供する。
【解決手段】 大気弁座４３ａは入力部材４０の径外方に延びる環状ディスク４３に形成されていて、環状ディスク４３の前方には入力部材４０に組付けた環状のダイアフラム４４によって環状の大気室Ｒ３が形成されている。大気室Ｒ３は環状ディスク４３に形成した通気孔４３ｃを通して大気に連通し、ダイアフラム４４はパワーピストン３０により前方から支承されている。ダイアフラム４４は可撓性部材で構成され、その内周部と外周部には前後方向の移動を湾曲変形にて許容するローリング部４４ａ，４４ｂが形成されている。大気弁座４３ａに着座・離座する大気制御弁部７０ｂとパワーピストン３０に形成した負圧弁座３０ｈに着座・離座する負圧制御弁部７０ａは前後方向にて離れて配置されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば車両用ブレーキ装置に採用される負圧式倍力装置に関するものである。

この種の負圧式倍力装置は、例えば、下記の特許文献１に記載されていて、ハウジング内にて前後方向に移動可能で同ハウジング内を定圧室と変圧室とに区画する可動壁と、この可動壁に結合されて前後方向に移動可能なパワーピストンと、このパワーピストン内にて同パワーピストンに対し前後進可能に設置されかつ外部からの操作力を前方に向けて受ける入力部材と、前記パワーピストンの前方への推進力を外部に出力する出力部材と、前記入力部材に設けた大気弁座に後方から対向して同大気弁座とにより前記変圧室と大気との連通・遮断を制御する大気制御弁部と前記パワーピストンに設けた負圧弁座に後方から対向して同負圧弁座とにより前記変圧室と前記定圧室との連通・遮断を制御する負圧制御弁部を有して前記パワーピストン内に組付けられた制御弁と、この制御弁を前記大気弁座と前記負圧弁座に向けて前方に付勢する第１付勢手段と、前記入力部材を後方に付勢する第２付勢手段と、この第２付勢手段の付勢力による前記入力部材の前記パワーピストンに対する移動量を規定するストッパを備えている。なお、後方とは、負圧式倍力装置が例えば車両用ブレーキ装置に採用される場合、ブレーキペダル側あるいは車両後方側を意味し、前方とは、ブレーキマスタシリンダ側あるいは車両前方側を意味する。
特開平８−３１０３７９号公報

上記した特許文献１に記載されている負圧式倍力装置では、入力部材が、パワーピストンに対して前後方向にて移動可能に組付けたプランジャと、このプランジャに連結された入力ロッドによって構成されていて、プランジャの後端部に大気弁座が形成されている。かかる構成では、大気弁座と大気制御弁部が接触して変圧室と大気との連通が遮断されているとき、変圧室の負圧と大気圧との差圧が大気弁有効径の面積（受圧面積）に作用して、その差圧力にて入力部材を前方に押動するため、常態（非操作時であり、以下においても同じ）において大気弁座を大気制御弁部に接触させておくためには、上記した差圧力より大きな付勢力を第２付勢手段にて得られるように設定する必要がある。

ところで、この種の負圧式倍力装置においては、常態において大気弁座が大気制御弁部に接触しかつ負圧制御弁部が負圧弁座から離間した状態に保持されていても、負圧源での負圧変動等によって変圧室の負圧は変動することがあるため、この変動によって生じる高い負圧に合わせて第２付勢手段の付勢力は設定されている。したがって、常態において変圧室の負圧が低下した場合には、大気弁座を大気制御弁部から離間させる際の操作力、すなわち立ち上がり荷重が大きくなって、操作者（車両の運転者）に操作違和感を与えるおそれがある。かかる問題は、例えば、上記した特許文献１に記載されている負圧式倍力装置のように、高い作動応答性を得るために、大気弁有効径を大きくした場合において顕著に表れ得る。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、大気弁座を設けた入力部材に作用する差圧力（変圧室の負圧と大気圧との差圧による作用力）を軽減する機構を付加して、常態において変圧室に負圧変動があっても、操作力の変動を低減可能な負圧式倍力装置を提供することを目的としている。かかる目的を達成するため、本発明では、上記した形式の負圧式倍力装置において、前記大気弁座は前記入力部材の径外方に延びる環状部に形成されていて、この環状部の前方には前記入力部材に組付けた環状の隔壁によって環状の大気室が形成されており、この大気室は前記環状部または前記入力部材に形成した通気孔を通して大気に連通し、前記隔壁は前記パワーピストンにより前方から支承されていることに特徴がある。

この負圧式倍力装置においては、大気弁座を設けた入力部材に差圧（変圧室の負圧と大気圧との差圧）が作用する面積を、大気弁有効径の面積から環状の大気室に相当する環状面積を引いた面積とすることができて、環状の大気室に相当する環状面積だけ小さくすることができる。このため、大気弁座を設けた入力部材に作用する差圧力（変圧室の負圧と大気圧との差圧による作用力）を軽減することが可能であり、常態において変圧室に負圧変動があっても、操作力の変動を低減することが可能である。したがって、常態において変圧室の負圧が変動しても、大気弁座を大気制御弁部から離間させる際の操作力の変化、すなわち立ち上がり荷重値およびその変化は小さく、操作者（車両の運転者）に操作違和感を与えないレベルとすることが可能である。

また、本発明の実施に際して、前記隔壁は可撓性部材（例えば、ゴム製のダイアフラム）で構成され、この可撓性部材の内周部または外周部は前後方向の移動を湾曲変形にて許容するローリング構造とされていることも可能である。この場合には、入力部材の作動時に可撓性部材の内周部または外周部が湾曲変形して入力部材の前後方向の移動を許容するため、可撓性部材を組付けた入力部材の作動を円滑とすることが可能である。

また、本発明の実施に際して、前記制御弁の前記大気制御弁部と前記負圧制御弁部が前後方向にて離れて配置されていることも可能である。この場合には、制御弁の負圧制御弁部に制約されることなく、大気弁座と大気制御弁部からなる大気弁の有効径を大きくすることが可能であり、大気の通路面積を十分に確保して当該負圧式倍力装置の作動応答性を高めることが可能である。

以下に、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。図１および図２は本発明による負圧式倍力装置の一実施形態を示していて、この負圧式倍力装置は、ハウジング１０に組付けられた可動壁２０とパワーピストン３０を備えるとともに、パワーピストン３０に組付けられた入力部材４０と出力部材５０とキー部材６０と制御弁７０等を備えている。

ハウジング１０は、図１に示したように、前方シェル１１と後方シェル１２を備えていて、内部が可動壁２０によって負圧導入管１３を通して負圧源（例えば、図示省略のエンジンの吸気マニホールド）に常時連通する定圧室Ｒ１と、この定圧室Ｒ１と大気にそれぞれ連通・遮断する変圧室Ｒ２とに区画されている。このハウジング１０は、ハウジング１０と可動壁２０を気密的に貫通する複数本（図１では１本が示されている）のタイロッド１４の後端部に設けられたねじ部にて車体（図示省略）に固定されるように構成されている。なお、タイロッド１４の前端部に設けられたねじ部には、ブレーキマスタシリンダＭＣが組付けられている。

可動壁２０は、金属製のプレート２１とゴム製のダイアフラム２２からなり、ハウジング１０に対して前後方向へ移動可能に設置されている。ダイアフラム２２は、その外周縁に形成されたビード部にて、後方シェル１２の外周縁に設けられた折り返し部と前方シェル１１とにより気密的に挟持されている。また、ダイアフラム２２は、その内周縁に形成されたビード部にて、パワーピストン３０の前方フランジ部外周に設けられた溝に、プレート２１とともに気密的に固定されている。

図１に示したブレーキマスタシリンダＭＣは、そのシリンダ本体ＭＣ１の後端部ＭＣ１ａが前方シェル１１に形成された中心筒部を貫通して定圧室Ｒ１内に気密的に突入し、またシリンダ本体ＭＣ１に形成されたフランジ部ＭＣ１ｂの後面が前方シェル１１の前面に当接している。また、ブレーキマスタシリンダＭＣのピストンＭＣ２は、シリンダ本体ＭＣ１から後方に突出して定圧室Ｒ１内に突入しており、出力部材５０の先端によって前方に押動されるように構成されている。

パワーピストン３０は、可動壁２０に結合された中空状のピストンであって、円筒状に形成された部位にてハウジング１０の後方シェル１２に気密的かつ前後方向へ移動可能に組付けられており、ハウジング１０の前方シェル１１との間に介装されたスプリング３１によって後方に付勢されている。また、パワーピストン３０の軸心には、図２に示したように、前端面から後端面に向けて、反力室孔３０ａ、反力室孔３０ａより小径で段付のプランジャ収納孔３０ｂ、プランジャ収納孔３０ｂより大径の支持体・制御弁収納孔３０ｃ、フィルタ収納孔３０ｄ等が順次設けられていて、反力室孔３０ａに対して連続的でプランジャ収納孔３０ｂに対して同心的に環状凹溝３０ｅが設けられている。

また、パワーピストン３０には、プランジャ収納孔３０ｂに対応してキー部材挿通孔３０ｆが径方向に設けられている。また、パワーピストン３０には、定圧室Ｒ１と支持体・制御弁収納孔３０ｃを連通可能な連通孔３０ｇが設けられていて、この連通孔３０ｇの後端部には制御弁７０の負圧制御弁部７０ａが着座可能な環状の負圧弁座３０ｈが形成されている。

入力部材４０は、パワーピストン３０内にて同パワーピストン３０に対し前後進可能に設置されかつ外部からの操作力を受ける部材であり、パワーピストン３０のプランジャ収納孔３０ｂから支承体・制御弁収納孔３０ｃに収容されてパワーピストン３０に対して軸方向（前後方向）に移動可能でパワーピストン３０に組付けたキー部材６０により移動量を規定されるプランジャ４１と、このプランジャ４１に球状先端部４２ａにて関節状に連結されて後端部４２ｂにてブレーキペダルＢＰに連結される入力ロッド４２を備えている。

プランジャ４１は、その先端にてパワーピストン３０の反力室孔３０ａに収容された反力部材８０に係合可能であって、その後端には環状ディスク４３が一体的に組付けられており、このディスク４３の外周部後側には制御弁７０の大気制御弁部７０ｂに離座可能に着座する環状の大気弁座４３ａが形成されている。反力部材８０は、リアクションゴムディスクであり、出力部材５０における後方部材５１の円筒部５１ａ内に収容された状態にてパワーピストン３０の反力受け面に当接するとともに、プランジャ４１の前面に当接可能となっている。

出力部材５０は、反力部材８０とともにパワーピストン３０の反力室孔３０ａと環状凹溝３０ｅに軸方向へ移動可能に組付けられた後方部材５１と、この後方部材５１の先端部に一体的に組付けられた出力ロッド５２（図１参照）によって構成されていて、出力ロッド５２の先端はブレーキマスタシリンダＭＣにおけるピストンＭＣ２の係合部に押動可能に当接している。

キー部材６０は、パワーピストン３０に対するプランジャ４１の軸方向移動を規定するとともにパワーピストン３０のハウジング１０に対する後方移動を規定するストッパであり、パワーピストン３０に形成された径方向のキー部材挿通孔３０ｆに挿通されている。キー部材６０の前後方向の肉厚寸法は、キー部材挿通孔３０ｆの前後方向寸法よりも小さく、キー部材６０は、パワーピストン３０に対して所定量だけ前後方向に移動可能である。

このキー部材６０は、パワーピストン３０から径外方に突出した両端部の後端面にて後方シェル１２に当接可能であり、ハウジング１０に対するパワーピストン３０の後方への移動限界位置は、図２に示すように、キー部材挿通孔３０ｆの前方壁がキー部材６０の前端面に当接しかつキー部材６０の両端部の後端面が後方シェル１２に当接した位置である。また、キー部材６０は、その中央部にて、プランジャ４１の中央部に形成された環状溝の前後両端面４１ａ，４１ｂに当接可能であり、パワーピストン３０に対するプランジャ４１の後方への移動限界位置は、環状溝の前端面４１ａがキー部材６０の前端面に当接しかつキー部材６０の後端面がキー部材挿通孔３０ｆの後方壁に当接した位置である。また、パワーピストン３０に対するプランジャ４１の前方への移動限界位置は、環状溝の後端面４１ｂがキー部材６０の後端面に当接しかつキー部材６０の前端面がキー部材挿通孔３０ｆの前方壁に当接した位置である。

制御弁７０は、上記した負圧制御弁部７０ａおよび大気制御弁部７０ｂを有する環状の可動部７０Ａと、パワーピストン３０の支持体・制御弁収納孔３０ｃに形成された段部に気密的に嵌合固定された環状の固定部７０Ｂと、環状の可動部７０Ａと環状の固定部７０Ｂを連結する円筒状の蛇腹部７０Ｃによって構成されている。環状の可動部７０Ａは、入力ロッド４２間に介装したスプリング７１によって前方に向けて付勢されていて、前後方向に移動可能である。環状の固定部７０Ｂは、入力ロッド４２間に介装したスプリング７２によって前方に向けて付勢されていて、パワーピストン３０に固定されている。

負圧制御弁部７０ａは、パワーピストン３０に形成された環状の負圧弁座３０ｈに着座・離座可能であり、負圧弁座３０ｈへの着座によって定圧室Ｒ１と変圧室Ｒ２の連通を遮断し、負圧弁座３０ｈからの離座によって定圧室Ｒ１と変圧室Ｒ２を連通させる。大気制御弁部７０ｂは、環状ディスク４３に形成された環状の大気弁座４３ａに着座・離座可能であり、大気弁座４３ａへの着座によって変圧室Ｒ２と大気の連通を遮断し、大気弁座４３ａからの離座によって変圧室Ｒ２と大気を連通させる。

スプリング７１は、制御弁７０の可動部７０Ａを上記した大気弁座４３ａと負圧弁座３０ｈに向けて前方に付勢するとともに入力部材４０を後方に付勢する付勢手段である。スプリング７２は、常態において大気弁座４３ａを大気制御弁部７０ｂに接触（当接）させかつ負圧制御弁部７０ａを負圧弁座３０ｈから離間させるべく入力部材４０を後方に付勢する付勢手段である。これらのスプリング７１，７２の付勢力は、制御弁７０における蛇腹部７０Ｃの有効径、或いは大気弁座４３ａと大気制御弁部７０ｂからなる大気弁の有効径（シール径）から決定される差圧力に基づいて決定されている。なお、制御弁７０における蛇腹部７０Ｃの有効径は、大気弁座４３ａと大気制御弁部７０ｂからなる大気弁の有効径（シール径）に略等しくされている。

フィルタ９１，９２は、パワーピストン３０のフィルタ収容孔３０ｄ内にて入力ロッド４２間に装着されていて、これらのフィルタ９１，９２にはパワーピストン３０の摺動部を外周から保護するブーツ９３に形成された通気孔９３ａを通して大気が流入可能である。ブーツ９３は、前端部にてハウジング１０における後方シェル１２の後端筒部に嵌合固定され、後端部にて入力ロッド４２の中間部外周に嵌合固定されている。

ところで、この実施形態においては、プランジャ４１に組付けた環状ディスク４３の前方に環状のダイアフラム４４が組付けられている。ダイアフラム４４は、環状ディスク４３の前方に環状の大気室Ｒ３を形成する環状の隔壁であり、ゴム等の可撓性素材によって形成されていて、内周縁に形成されたビード部にてプランジャ４１に気密的に結合されている。また、ダイアフラム４４は、外側に金属環４５が接着されている外周端部にて、環状ディスク４３の外周部に形成した円筒部４３ｂに気密的に圧入固定されている。

ダイアフラム４４によって形成された環状の大気室Ｒ３は、環状ディスク４３に形成した通気孔４３ｃ（この通気孔はプランジャ４１またはプランジャ４１と環状ディスク４３との嵌合部に設けて実施することも可能である）を通して大気に連通している。また、ダイアフラム４４は、内周部と外周部にそれぞれローリング部４４ａ，４４ｂを有していて、これら両ローリング部４４ａ，４４ｂ間の前方には筒状支持体４６の後端部が当接している。各ローリング部４４ａ，４４ｂは、前方に向けて突出するように形成されていて、ダイアフラム４４の前後方向の移動を湾曲変形にて許容するものである。なお、外周部に設けたローリング部４４ｂの有効径は、大気弁座４３ａと大気制御弁部７０ｂからなる大気弁の有効径（シール径）に略等しくされている。

筒状支持体４６は、前端部にてパワーピストン３０のボス部３０ｉに嵌合固定されていて、ダイアフラム４４を前方から支承している。このため、変圧室Ｒ２と大気室Ｒ３間に差圧が発生している状態、すなわち大気弁座４３ａが大気制御弁部７０ｂに接触（当接）しかつ負圧制御弁部７０ａが負圧弁座３０ｈから離間している状態でダイアフラム４４に作用する差圧力は筒状支持体４６を介してパワーピストン３０にて支承される。

上記のように構成したこの実施形態の負圧式倍力装置においては、その使用時のブレーキ操作時、入力部材４０がスプリング７１，７２の付勢力に抗してパワーピストン３０に対して前方に相対移動するため、大気弁座４３ａが大気制御弁部７０ｂから離間しかつ負圧制御弁部７０ａが負圧弁座３０ｈに接触（当接）し、またプランジャ４１の前面が反力部材８０に当接して、一般的に知られているブレーキ作動が得られる。

ところで、この実施形態の負圧式倍力装置においては、環状ディスク４３の前方に入力部材４０に組付けた環状のダイアフラム４４によって環状の大気室Ｒ３が形成されている。また、環状の大気室Ｒ３が環状ディス４３に形成した通気孔４３ｃを通して大気に連通し、ダイアフラム４４のローリング部４４ａ，４４ｂ間が筒状支持体４６を介してパワーピストン３０により前方から支承されている。

このため、大気弁座４３ａを設けた環状ディスク４３に差圧（変圧室Ｒ２の負圧と大気圧との差圧）が作用する面積を、大気弁有効径の面積から環状の大気室Ｒ３に相当する環状面積を引いた面積とすることができて、環状の大気室Ｒ３に相当する環状面積だけ小さくすることができる。これにより、大気弁座４３ａを設けた環状ディスク４３に作用する差圧力（変圧室Ｒ２の負圧と大気圧との差圧による作用力）を軽減することが可能であり、常態（大気弁座４３ａが大気制御弁部７０ｂに接触（当接）しかつ負圧制御弁部７０ａが負圧弁座３０ｈから離間している状態）において変圧室Ｒ２に負圧変動があっても、操作力の変動を低減することが可能である。したがって、常態において変圧室Ｒ２の負圧が変動しても、大気弁座４３ａを大気制御弁部７０ｂから離間させる際の操作力の変化、すなわち立ち上がり荷重値およびその変化は小さく、操作者（車両の運転者）に操作違和感を与えないレベルとすることが可能である。

また、この実施形態の負圧式倍力装置においては、環状ディスク４３の前方に環状の大気室Ｒ３を形成する隔壁がゴム製のダイアフラム４４で構成され、このダイアフラム４４の内周部および外周部には入力部材４０の前後方向の移動を湾曲変形にて許容するローリング部４４ａ，４４ｂが形成されている。このため、ブレーキ操作時すなわち入力部材４０の作動時には、ダイアフラム４４の内周部と外周部が湾曲変形して、入力部材４０の前後方向の移動を許容し、ダイアフラム４４を組付けた入力部材４０の作動を円滑とする。

また、この実施形態の負圧式倍力装置においては、制御弁７０の大気制御弁部７０ｂと負圧制御弁部７０ａが前後方向にて離れて配置されている。このため、制御弁７０の負圧制御弁部７０ａに制約されることなく、大気弁座４３ａと大気制御弁部７０ｂからなる大気弁の有効径を大きくすることが可能であり、大気の通路面積を十分に確保して当該負圧式倍力装置の作動応答性を高めることが可能である。

図３は本発明による負圧式倍力装置の他の実施形態を示していて、この負圧式倍力装置では、パワーピストン１３０を大径のパワーピストン１３０Ａと小径のパワーピストン１３０Ｂで構成することで大気弁座１４３ａの大径化が図られるとともに、大気弁座１４３ａがプランジャ１４１に一体的に形成された環状ディスク部１４３に形成されている。また、大気弁座１４３ａと大気制御弁部１７０ｂからなる大気弁を変圧室Ｒ２に近接配置することで、大気の流入抵抗低減が図られている。このため、この実施形態の負圧式倍力装置においては、上記実施形態に比して作動応答性を高めることが可能である。

なお、図３に示した負圧式倍力装置においては、大径のパワーピストン１３０Ａに設けた連通孔１３０ｇの後端部に形成した負圧弁座１３０ｈが円弧形状に形成されている、ダイアフラム１４４のローリング部１４４ａ，１４４ｂ間に環状の支持プレート１４６が貼着されていてパワーピストン１３０Ａに支承されている、制御弁１７０の可動部１７０Ａを前方に付勢するスプリング１７１が小径のパワーピストン１３０Ｂに固定された制御弁１７０の固定部１７０Ｂ間に設けられている、入力ロッド１４２を後方に付勢するスプリング１７２が小径のパワーピストン１３０Ｂ間に設けられている、フィルタ１９１，１９２が入力ロッド１４２と一体的に移動可能に組付けられている、等で図１および図２に示した上記実施形態と構成が異なるものの、図１および図２に示した上記実施形態と実質的には同じであるため、同一または類似構成には１００番台の同一符号を付して説明は省略する。

上記した各実施形態においては、シングル型の負圧式倍力装置に本発明を実施したが、本発明はタンデム型やトリプル型の負圧式倍力装置にも同様に実施可能であることは勿論のこと、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更して実施することが可能である。

本発明による負圧式倍力装置の一実施形態を示す断面図である。 図１の要部拡大図である。 本発明による負圧式倍力装置の他の実施形態を示す要部拡大図である。

符号の説明

１０…ハウジング、２０…可動壁、３０…パワーピストン、４０…入力部材、４１…プランジャ、４３…環状ディスク、４３ａ…、大気弁部、４３ｃ…連通孔、４４…ダイアフラム、４４ａ，４４ｂ…ローリング部、４６…支持体、５０…出力部材、６０…キー部材、７０…制御弁、７０ａ…負圧制御弁部、７０ｂ…大気制御弁部、７１，７２…スプリング、Ｒ１…定圧室、Ｒ２…変圧室、Ｒ３…大気室

Claims (3)

1. ハウジング内にて前後方向に移動可能で同ハウジング内を定圧室と変圧室とに区画する可動壁と、この可動壁に結合されて前後方向に移動可能なパワーピストンと、このパワーピストン内にて同パワーピストンに対し前後進可能に設置されかつ外部からの操作力を前方に向けて受ける入力部材と、前記パワーピストンの前方への推進力を外部に出力する出力部材と、前記入力部材に設けた大気弁座に後方から対向して同大気弁座とにより前記変圧室と大気との連通・遮断を制御する大気制御弁部と前記パワーピストンに設けた負圧弁座に後方から対向して同負圧弁座とにより前記変圧室と前記定圧室との連通・遮断を制御する負圧制御弁部を有して前記パワーピストン内に組付けられた制御弁と、この制御弁を前記大気弁座と前記負圧弁座に向けて前方に付勢する第１付勢手段と、前記入力部材を後方に付勢する第２付勢手段と、この第２付勢手段の付勢力による前記入力部材の前記パワーピストンに対する移動量を規定するストッパを備えた負圧式倍力装置において、
   前記大気弁座は前記入力部材の径外方に延びる環状部に形成されていて、この環状部の前方には前記入力部材に組付けた環状の隔壁によって環状の大気室が形成されており、この大気室は前記環状部または前記入力部材に形成した通気孔を通して大気に連通し、前記隔壁は前記パワーピストンにより前方から支承されていることを特徴とする負圧式倍力装置。
2. 請求項１に記載の負圧式倍力装置において、前記隔壁は可撓性部材で構成され、この可撓性部材の内周部または外周部は前後方向の移動を湾曲変形にて許容するローリング構造とされていることを特徴とする負圧式倍力装置。
3. 請求項１または２に記載の負圧式倍力装置において、前記制御弁の前記大気制御弁部と前記負圧制御弁部が前後方向にて離れて配置されていることを特徴とする負圧式倍力装置。
   

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