JP2011037349A - ブレーキブースタ - Google Patents

Abstract

【課題】パワーシリンダ内部への水滴の混入を抑制することができるブレーキブースタを提供する。
【解決手段】ブレーキブースタ１は、圧縮空気によってパワーピストン１４を進退させるパワーシリンダ１０と、パワーピストン１４の第２チャンバ１８側の面に固定されたピストンロッド２４と、パワーピストン１４による進退圧力を油圧に変換するハイドロリックシリンダ３０とを有する。このブレーキブースタ１に、第２チャンバ１８と連通する連通口４２と、連通口４２よりも低い位置に配置される吸排口４４とを有するブリーザタンク４０を設けた。これにより、ブレーキ解除時に吸排口４４から吸い込まれた空気に同伴された水滴をブリーザタンク４０内で落下させ、パワーシリンダ１０の第２チャンバ１８への水滴の混入を抑制することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用のブレーキブースタ及びブレーキシステムに係り、特に、圧縮空気による圧力を液圧に変換して倍力を行うブレーキブースタに関する。

従来から、小さな踏力で大きな制動力を得る目的で、圧縮空気による圧力を液圧に変換するとともに倍力を行うブレーキブースタ（ハイドロリックエアサーボ）が用いられている。

この種のブレーキブースタは、シリンダシェルの内部に配置され、圧縮空気により進退するパワーピストンを有するパワーシリンダと、ピストンロッドを介してパワーピストンに連結されたハイドロリックピストンを有するハイドロリックシリンダとにより構成される。このブレーキブースタによれば、パワーピストンとハイドロリックピストンとの面積差を利用して、圧縮空気による圧力を液圧に変換して倍力を行うことができる。

ブレーキブースタでは、ブレーキ解除時にリターンスプリングが作動することによりパワーピストンが戻る際に、通気口からチャンバに空気（外気）が吸い込まれる。このとき、吸い込まれる空気に水滴（例えば、車輪により跳ね上げられた水滴）が同伴され、チャンバに水滴が混入してしまうことがある。そして、チャンバに水滴が混入すると、シリンダシェルが錆びついてしまう場合があった。さらに、チャンバ内に溜まった水滴により、パワーピストンのストロークを検出するために設けられたストロークセンサがショートしてしまう場合もあった。

そこで、パワーシリンダ内部（チャンバ）に混入した水滴を排出することができるブレーキブースタが提案されている。

例えば、特許文献１には、ハイドロリックシリンダ側のチャンバの底部からエアブリーザのエア通路に延びた排水通路を備えるブレーキブースタが記載されている。このブレーキブースタによれば、パワーシリンダ内部に溜まった水は、ブレーキ操作時にパワーピストンがハイドロリックシリンダ側に移動する際に排水通路に押しやられ、エアブリーザのエア通路を介して外部に排出される。

実開平６−３９６５０号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたブレーキブースタは、パワーシリンダ内部に溜まった水を外部に排出することはできるものの、パワーシリンダ内部への水滴の混入を何ら抑制するものではない。このため、ある程度の量の水がパワーシリンダ内部に溜まることは許容されており、依然として、シリンダシェルの錆びつきやストロークセンサのショート等の不具合が発生してしまう可能性があった。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、パワーシリンダ内部への水滴の混入を抑制することができるブレーキブースタを提供することを目的とする。

本発明に係るブレーキブースタは、シリンダシェルと、前記シリンダシェルの内部を第１チャンバ及び第２チャンバに仕切るように配置されるパワーピストンと、前記第１チャンバに圧縮空気を導入する圧縮空気導入口とを有し、前記圧縮空気により前記第１チャンバ及び前記第２チャンバの間に生じる差圧によって前記パワーピストンを進退させるパワーシリンダと、前記パワーピストンの前記第２チャンバ側の面に固定されたピストンロッドと、前記ピストンロッドを介して前記パワーピストンに連結され、前記パワーピストンによる進退圧力を油圧に変換するハイドロリックシリンダと、前記パワーシリンダの前記第２チャンバに連通する連通口と、前記連通口よりも低い位置に配置される吸排口とを有するとともに、前記パワーピストンの進退に応じて、前記連通口と前記吸排口との間に空気流が形成されるブリーザタンクとを備えることを特徴とする。

上記ブレーキブースタでは、パワーシリンダの第２チャンバに連通する連通口と、この連通口よりも低い位置に配置される吸排口とを有するブリーザタンクが設けられている。このため、ブレーキ解除時にブリーザタンクの吸排口から吸い込まれる空気（外気）に水滴が同伴されている場合であっても、空気よりも比重が大きい水滴はブリーザタンク内で落下することになる。したがって、パワーシリンダ内部（第２チャンバ）への水滴の混入を抑制することができる。

上記ブレーキブースタにおいて、前記ブリーザタンクの前記連通口および前記吸排口は、互いの中心軸がずれるように配置されることが好ましい。

これにより、ブレーキ解除時に形成される吸排口から連通口に向かうブリーザタンク内の空気流がブリーザタンクの壁面に衝突して向きを変える際に、空気流から水滴が分離される。したがって、パワーシリンダ内部（第２チャンバ）への水滴の混入をより確実に抑制することができる。

上記ブレーキブースタにおいて、前記ブリーザタンクの容積Ｖと前記第２チャンバの最大容積Ｖ_Ｃとが、Ｖ≧Ｖ_Ｃの関係を満たすことが好ましい。

このように容積が大きなブリーザタンクを用いることで、空気流に同伴されてブリーザタンク内に流入した水滴が十分に減速され、ブリーザタンク底部に落下するので、シリンダ内部（第２チャンバ）への水滴の混入をより確実に抑制することができる。また、災害発生等の事情でブリーザタンク近くまで車両が水没した場合であっても、パワーピストンの進退に応じた適切な量の空気をパワーシリンダ内部（第２チャンバ）に供給することができる。

本発明によれば、パワーシリンダの内部（第２チャンバ）に連通する連通口と、この連通口よりも低い位置に配置される吸排口とを有するブリーザタンクを設けたので、ブレーキ解除時に吸排口から吸い込まれた空気に同伴された水滴をブリーザタンク内で落下させることができる。したがって、パワーシリンダ内部（第２チャンバ）への水滴の混入を抑制することができる。

ブレーキブースタの構成例を示す断面図である。 ブリーザタンクの連通口および吸排口の配置例を示す図である。 ブリーザタンクの構成例を示す図であり、（ａ）はブリーザタンクの平面図であり、（ｂ）はＩ−Ｉ平面に沿ったブリーザタンクの断面図である。 ユニット化されたブレーキブースタの車両側への取り付け状態を示す斜視図である。 ブレーキシステムの構成例を示す図である。

以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明に係るブレーキブースタの構成例を示す断面図である。図２（ａ）〜（ｃ）は、ブリーザタンクの連通口及び吸排口の配置例を示す図である。図３はブリーザタンクの構成例を示す図であり、（ａ）はブリーザタンクの平面図であり、（ｂ）はＩ−Ｉ平面に沿ったブリーザタンクの断面図である。図４は、ブレーキブースタを車両側に取り付けた様子を示す斜視図である。図５は、ブレーキシステムの構成例を示す図である。

図１に示すように、ブレーキブースタ１は、主として、圧縮空気により作動するパワーシリンダ１０と、パワーシリンダ１０から伝わる圧力を油圧に変換するハイドロリックシリンダ３０と、パワーシリンダ１０に連結されるブリーザタンク４０とにより構成される。以下、これらについて順に説明する。

パワーシリンダ１０は、シリンダシェル１２と、シリンダシェル１２内に設けられたパワーピストン１４とを有する。シリンダシェル１２の内部は、パワーピストン１４によって、第１チャンバ１６と第２チャンバ１８とに仕切られている。

シリンダシェル１２には圧縮空気導入口２０が設けられており、ブレーキ動作時に圧縮空気が不図示のコンプレッサから圧縮空気導入口２０を介して第１チャンバ１６に導入されるようになっている。これにより、第１チャンバ１６と第２チャンバ１８との間に差圧が生じることで、パワーピストン１４がシリンダシェル１２内を進退する。

パワーピストン１４の第２チャンバ１８側には、パワーピストン１４を第１チャンバ１６側に付勢するリターンスプリング２２が設けられている。このリターンスプリング２２により、第１チャンバ１６に圧縮空気が導入されていない状態（すなわち、ブレーキ解除時）において、パワーピストン１４が第１チャンバ１６側のシリンダシェル１２の壁面１２Ａに接触するようになっている（すなわち、第１チャンバ１６の体積が実質的にゼロになっている）。

またパワーピストン１４の第２チャンバ１８側の面にはピストンロッド２４が固定されており、このピストンロッド２４を介して、パワーピストン１４がハイドロリックシリンダ３０側に連結される。これにより、パワーピストン１４の進退圧力がピストンロッド２４を通じてハイドロリックシリンダ３０側に伝えられる。

また第２チャンバ１８には、パワーピストン１４のストロークを検出するストロークセンサ２６が設けられている。ストロークセンサ２６は、パワーピストン１４により押圧されるロッド２６Ａと、ロッド２６Ａの押圧状態を検出するセンサ２６Ｂとにより構成される。そして、油圧系統の液漏れ発生等によりパワーピストン１４のストロークが許容値を超えた場合にパワーピストン１４によってロッド２６Ａが押圧され、センサ２６Ｂによって押圧状態が検出される。なお、センサ２６Ｂによる検出結果は不図示の警告灯に表示され、車両の操縦者に油圧系統等の点検を促すことができるようになっている。

ハイドロリックシリンダ３０は、シリンダシェル３２と、シリンダシェル３２内に設けられたハイドロリックピストン３４とを有する。

ハイドロリックピストン３４は、ピストンロッド２４を介して、パワーシリンダ１０のパワーピストン１４に連結されている。またシリンダシェル３２内のチャンバ３６はブレーキ液で充填されている。

上記構成のハイドロリックシリンダ３０により、パワーピストン１４の進退圧力を油圧に変換して、ハイドロリックシリンダ３０に連結されたブレーキ装置（不図示）を作動させることができる。

ブリーザタンク４０は、パワーシリンダ１０の第２チャンバ１８に連通する連通口４２と、連通口４２よりも低い位置に配置される吸排口４４とを有する中空のタンクである。

ブリーザタンク４０は、連通口４２を介して第２チャンバ１８に連結されているので、パワーピストン１４の進退に応じて、連通口４２と吸排口４４との間に空気流が形成される。具体的には、ブレーキ作動時には、パワーピストン１４が第２チャンバ１８側に移動するので、ブリーザタンク４０の内部に、連通口４２から吸排口４４に沿って空気流（図１の矢印ａ）が形成される。一方、ブレーキ解除時には、パワーピストン１４が第１チャンバ１６側に移動するので、ブリーザタンク４０の内部に、吸排口４４から連通口４２に沿って空気流（図１の矢印ｂ）が形成される。

ところで、ブレーキ解除時にブリーザタンク４０の吸排口４４から吸い込まれる空気（外気）には、例えば、車輪により跳ね上げられた水滴等が同伴されている場合がある。このような場合であっても、ブリーザタンク４０では、連通口４２よりも低い位置に吸排口４４が設けられているので、空気よりも比重が大きい水滴はブリーザタンク４０内で落下することになる。したがって、パワーシリンダ１０の第２チャンバ１８への水滴の混入を抑制することができる。

ブリーザタンク４０の容積Ｖと第２チャンバ１８の最大容積Ｖ_Ｃとは、Ｖ≧Ｖ_Ｃの関係を満たすことが好ましい。ここで、第２チャンバ１８の最大容積Ｖ_Ｃは、シリンダシェル１２の壁面１２Ａにパワーピストン１４が接触した状態における第２チャンバ１８の容積を指す。

このように容積が大きなブリーザタンク４０を用いることで、空気流ｂに同伴されてブリーザタンク４０内に流入した水滴が十分に減速され、ブリーザタンク４０の底部に落下するので、第２チャンバ１８への水滴の混入をより確実に抑制することができる。また、災害発生等の事情でブリーザタンク４０近くまで車両が水没した場合であっても、パワーピストン１４の進退に応じた適切な量の空気を第２チャンバ１８に供給することができる。

連通口４２と吸排口４４とは、図２に示すように、互いの中心軸（４２Ａ、４４Ａ）がずれるように配置されることが好ましい。

具体的には、図２（ａ）に示す例では、連通口４２がブリーザタンク４０の側面に設けられ、吸排口４４がブリーザタンク４０の底面に設けられており、連通口４２の中心軸４２Ａと吸排口４４の中心軸４４Ａとは互いにずれている。また図２（ｂ）に示す例では、連通口４２がブリーザタンク４０の上面に設けられ、吸排口４４がブリーザタンク４０の底面に設けられており、連通口４２の中心軸４２Ａと吸排口４４の中心軸４４Ａとは互いにずれている。また図２（ｃ）に示す例では、連通口４２及び吸排口４４がブリーザタンク４０の側面に設けられており、連通口４２の中心軸４２Ａと吸排口４４の中心軸４４Ａとは互いにずれている。

これにより、ブレーキ解除時に形成される吸排口４４から連通口４４に向かうブリーザタンク内の空気流（図１の矢印ｂ）が、ブリーザタンク４０の壁面に衝突して向きを変える際に空気流から水滴が分離される。したがって、パワーシリンダ１０の第２チャンバ１８への水滴の混入をより確実に抑制することができる。

ブリーザタンク４０には、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、ブリーザタンク４０内の空気流を偏向する邪魔板部４６が形成されていることが好ましい。これにより、ブレーキ解除時におけるブリーザタンク４０内の空気流が邪魔板部４６に衝突して向きを変える際に空気流から水滴が分離される。したがって、第２チャンバ１８への水滴の混入をより確実に抑制することができる。

特に、図３（ａ）に示すように、邪魔板部４６が上方向に凸形状となるように屈曲しており、ブリーザタンク４０の底部が吸排口４４に向かって下方向に傾斜していることが好ましい。

これにより、ブリーザタンク４０内で分離された水滴は邪魔板部４６をつたって、ブリーザタンク４０の底部に落下し、さらにブリーザタンク４０の底部の傾斜面をつたって吸排口４４に導かれる。したがって、ブリーザタンク４０内で空気流から分離された水滴を吸排口４４から外部に排出することができる。

また、図４に示すように、ブリーザタンク４０の吸排口４４は、パワーシリンダ１０及びハイドロリックシリンダ３０の少なくとも一方の上方に位置するように配置されることが好ましい。

このようにブリーザタンク４０の吸排口４４を、パワーシリンダ１０及びハイドロリックシリンダ３０の少なくとも一方によって覆われるように配置することで、車輪により跳ね上げられた水滴等がブリーザタンク４０内に直接混入してしまうことを防止することができる。したがって、パワーシリンダ１０の第２チャンバ１８への水滴の混入をより確実に抑制することができる。

また、図４に示すように、ブリーザタンク４０と、パワーシリンダ１０及びハイドロリックシリンダ３０とが締結部材５０により一体化（ユニット化）されていることが好ましい。なお、図４には、締結手段５０としてブラケットを用いた例を示している。

このように、ブリーザタンク４０と、パワーシリンダ１０及びハイドロリックシリンダ３０とを締結部材５０によりユニット化することで、ブレーキブースタ１の車両への取り付け作業を簡略化することができる。

次に、上述のブレーキブースタ１を用いたブレーキシステムについて説明する。

図５は、図１に示すブレーキブースタ１を用いたブレーキシステムの構成例を示す図である。同図に示すブレーキシステム２は、主として、ブレーキブースタ１と、圧縮空気を生成するコンプレッサ６０と、圧縮空気を貯留するエアタンク６２と、ブレーキペダル６４の踏力に応じてパワーシリンダ１０への圧縮空気の供給量を調節するブレーキバルブ６６と、ハイドロリックシリンダ３０の油圧により作動するブレーキ６８とにより構成される。なお、図５には説明の簡単のため、一対の車輪に対する１系統のブレーキシステムを示したが、本発明を二対の車輪に対する２系統のブレーキシステムに適用してもよいのはいうまでもない。

コンプレッサ６０は、エアタンク６２に接続されており、所定範囲の圧力の圧縮空気を生成してエアタンク６２に供給する。

エアタンク６２は、ブレーキバルブ６６を介して、ブレーキシステム１のパワーシリンダ１０に接続されている。エアタンク６２からパワーシリンダ１０への圧縮空気の供給量はブレーキバルブ６６により調節される。

ブレーキ６８は、ハイドロリックシリンダ３０の油圧により作動可能な構成であれば特に限定されず、例えば、ドラム式ブレーキであってもよいし、ディスク式ブレーキであってもよい。

上記構成のブレーキシステム２によれば、ブレーキブースタ１には、パワーシリンダ１０の内部（第２チャンバ１８）に連通する連通口４２と、この連通口４２よりも低い位置に配置される吸排口４４とを有するブリーザタンク４０が設けられている。このため、ブレーキ解除時にブリーザタンク４０の吸排口４４から吸い込まれる空気（外気）に水滴が同伴されている場合であっても、空気よりも比重が大きい水滴はブリーザタンク４０内で落下することになる。したがって、ブレーキブースタ１のパワーシリンダ内部（第２チャンバ１８）への水滴の混入を抑制することができる。

以上、本発明の一例について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。

１ ブレーキブースタ
２ ブレーキシステム
１０ パワーシリンダ
１２ シリンダシェル
１４ パワーピストン
１６ 第１チャンバ
１８ 第２チャンバ
２０ 圧縮空気導入口
２２ リターンスプリング
２４ ピストンロッド
２６ ストロークセンサ
３０ ハイドロリックシリンダ
３２ シリンダシェル
３４ ハイドロリックピストン
３６ チャンバ
４０ ブリーザタンク
４２ 連通口
４４ 吸排口
５０ ブラケット
６０ コンプレッサ
６２ エアタンク
６４ ブレーキペダル
６６ ブレーキバルブ
６８ ブレーキ

Claims (3)

1. シリンダシェルと、前記シリンダシェルの内部を第１チャンバ及び第２チャンバに仕切るように配置されるパワーピストンと、前記第１チャンバに圧縮空気を導入する圧縮空気導入口とを有し、前記圧縮空気により前記第１チャンバ及び前記第２チャンバの間に生じる差圧によって前記パワーピストンを進退させるパワーシリンダと、
   前記パワーピストンの前記第２チャンバ側の面に固定されたピストンロッドと、
   前記ピストンロッドを介して前記パワーピストンに連結され、前記パワーピストンによる進退圧力を油圧に変換するハイドロリックシリンダと、
   前記パワーシリンダの前記第２チャンバに連通する連通口と、前記連通口よりも低い位置に配置される吸排口とを有するとともに、前記パワーピストンの進退に応じて、前記連通口と前記吸排口との間に空気流が形成されるブリーザタンクとを備えることを特徴とするブレーキブースタ。
2. 前記ブリーザタンクの前記連通口および前記吸排口は、互いの中心軸がずれるように配置されることを特徴とする請求項１に記載のブレーキブースタ。
3. 前記ブリーザタンクの容積Ｖと前記第２チャンバの最大容積Ｖ_Ｃとが、Ｖ≧Ｖ_Ｃの関係を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載のブレーキブースタ。

Images