JP2018516202A - 空圧式のブレーキブースタ - Google Patents

Abstract

【課題】空気排出のために短縮された応答時間及び解除時間を有するブレーキブースタを提供すること。
【解決手段】油圧式の原動機付き車両用ブレーキ設備のための空圧式のブレーキブースタであって、ブースタハウジングと、該ブースタハウジング内で中心軸線Ａに沿って制限されてスライド可能な動作壁３とを有し、該動作壁３が、中心軸線Ａに対して径方向に延在しているとともにブースタハウジングに対して密閉するためのローラダイヤフラム４を含んでおり、ブレーキ準備され制動されていないブレーキブースタの初期状態において負圧が動作チャンバ６内に存在し、該動作チャンバ６が最小体積Ｖを有しており、動作チャンバ６が、ブレーキ力のブーストのために、制動時に周囲の大気に接続可能である、前記ブレーキブースタにおいて、後壁５が、動作チャンバ６の最小体積Ｖを低減する形成部を備えている。

Description

本発明は、請求項１の前提部分に基づく、油圧式の原動機付き車両用ブレーキ設備のための空圧式のブレーキブースタに関するものである。

この種のブレーキブースタは、広く普及しているとともに、ブースタハウジングの内部において、スライド可能な動作壁によって分離された負圧チャンバ及び動作チャンバを形成している。このとき、ブースタ作用は、両チャンバの間で調整可能かつ制御可能な差圧力に基づくものであり、この差圧力は、動作壁をスライドさせるとともに、これにつづいて作用方向に後続接続されたマスターブレーキシリンダへ伝達される。

このような同種のブレーキブースタにおいては、慣性が、応答特性において、及びブレーキ準備された状態への復帰時に低減に値するとみなされ、同様により大きな手間及びエネルギー消費が空気の排出時に欠点となる。

したがって、本発明は、低減されたエネルギー消費のほかに空気排出のために短縮された応答時間及び解除時間を有する、冒頭に記載した種類の改善されたブレーキブースタをできる限り安価に提供することという課題に基づくものである。

上記課題は、本発明により、請求項１による特徴の組合せを有するブレーキブースタによって解決される。従属請求項は、本発明による別の実施形態及び有利な発展形成を図面及び明細書と共に記載している。

ブースタハウジングの後壁と軸方向にスライド可能なほぼ皿状に構成された動作壁の間には、その内部に動作チャンバが形成されている。

動作準備されたブレーキブースタの操作されていない初期状態では、動作チャンバは動作壁の他の側に位置する負圧チャンバに接続されているため、両チャンバ内に同一の負圧が生じている。ブレーキブースタの操作時には、この接続が分断され、周囲からの空気が動作チャンバへ導入され、動作チャンバの所定の充填度になって初めてブレーキブースタのブースト（倍力）された作用が用いられる。

制動の完了後のブレーキブースタのいわゆる解除時及びこれに付随する動作壁の復帰時には、大気との動作チャンバの接続が再び分断され、導入された空気が排出される。現代の省エネルギーな車両駆動部は、多くの場合十分な負圧を提供せず、その結果、空気の排出が、別個の負圧ポンプによってエネルギーを消費しつつ、及びこれにより効率を低下しつつ行われる必要がある。

差圧力の受け入れ及び伝達に十分な剛性を備えるために、動作壁は、断面において多くは波状に、又は一種の折り曲げによっていずれにせよ平坦に構成されていないか、若しくは単に円すい状に構成されている。これにより、動作チャンバは、後壁と動作壁の間に、操作されていない初期状態においてもかなりの最小体積（デッドスペース又は損失空間とも呼ばれる）を有している。

好ましくはブースタハウジングの後壁に構成され、動作壁の方向へ向いた変形技術的な形成部によって、この最小体積あるいは損失空間は、非常に効果的かつ低コストで低減され、その結果、動作チャンバに充填及び排気するためによりわずかな大気で済む。これにより、ブレーキブーストの開始のために必要な差圧力がより迅速に発生し、これにより作動時間が短縮される。

同様に、ブレーキ工程後にわずかな空気をブレーキブースタから排気すれば済み、これにより、これに必要なエネルギー需要も低減される。排気工程は、より迅速に進行するか、又は例えばよりわずかな性能を有し、したがってより軽量でより安価な負圧ポンプを用いることが可能である。

特に有利かつ効率的には、形成部は、特に変形技術により製造可能な、動作壁へ向いた後壁における少なくとも１つの刻設部として構成されることが可能である。これにより、別個の付加部材及び追加的なプロセスステップがブースタハウジングの製造時に不要となる。なぜなら、後壁の製造にまとめられた工具のみを偏向すれば済むためである。

加えて、後壁における本発明による刻設部は、驚くべきことにブースタハウジングの有利な補強を生じさせる。ブースタハウジングの壁厚及び重量を低減することができ、ブレーキブースタの動作時に後壁の後方へ湾曲することが低減されるか、又は回避され、これにより、エンジンルームにおける周辺の部材に対してわずかな間隔を保持すればよく、空間要求が低減される。

さらに、刻設部によりブースタハウジングの製造もより効果的に構成されることが可能である。なぜなら、刻設部は、例えば一義的な位置決めのために、ストッパ又は係合式の回転止め及びこれに類するものとして使用されることが可能であるためである。

ブースタハウジングにおける特に好都合な力の経過と、特に単純な製造性のために、有利な発展形態において、刻設部は、円形軌道の少なくとも１つの範囲に沿って、中心軸線に対して同心状に延在するように構成されることが可能である。

本発明による第１の実施形態では、形成部は容易に製造可能であり、体積低減に関して特に効率的に個々に連続する円形状の刻設部として形成されることが可能である。

しかし、本発明による別の実施形態によれば、互いに分離された複数の刻設部が中心軸線周りに互いに所定の角度のずれをもって円形軌道に沿って配置されることが可能である。これにより、個々の刻設部の間でウェブ状のものが形成され、これにより、後壁がより大きな規模で補強されるとともに、力の伝達が更に最適化される。

本発明の一発展形成では、刻設部は、径方向に互いに離間した２つ以上の同心状の円形軌道に沿って形成されることが可能である。これにより、後壁は、その断面プロファイルにおいて特に効率的に動作壁の断面プロファイルに近づけることができ、これにより体積低減が促進される。剛性も更に改善され、後壁の湾曲勾配が低減される。

本発明による特に好ましい実施形態では、各円形軌道上に、互いに分離され、均等に、特に対称に互いに角度のずれをもったそれぞれ４つの刻設部を形成することができる。これにより得られる均等な力の経過によって、構造上特に効果的に結合要素の位置に適合可能であり、これにより、剛性の損失を伴うことなく、ブースタハウジングの壁厚及び重量を低減させることが可能である。

特に有利な実施形態では、本発明による形成部を有さない実施形態と比較して、動作チャンバの最小体積の低減が少なくとも２５％、好ましくは３３〜５０％であるように、形成部が設定及び構成されている。これにより、動作チャンバ内での流れ特性と、例えば構造要素のために必要な動作間隔及び空間要求に関するブレーキブースタの構造上の構成がネガティブに影響されることなく、ブレーキブースタの慣性を効果的に低減することが可能である。

本発明による他の実施形態では、形成部が、動作チャンバ内に配置され、後壁に固定された、少なくとも１つの別個の分離された部材として形成されるように構成されている。これにより、既に存在するブレーキブースタモデルを、容易かつ安価に、工具の変更なしに、又は最小の工具の変更のみによって変更又は増備することが可能である。

以下に、本発明を詳細に説明する。ここでは、同種のブレーキブースタの一般的に知られた態様及び機能を大幅に省略し、本発明に関連する詳細についてのみ言及する。さらに、本発明は、シングルブレーキブースタにおいても、またタンデムブレーキブースタにおいても応用可能であることに留意すべきである。

滑らかで円すい状に形成されたブースタハウジングの後壁を有する公知の空圧式のブレーキブースタの後ろ側の部分的な斜視図である。 滑らかで円すい状に形成されたブースタハウジングの後壁を有する公知の空圧式のブレーキブースタの後ろ側の切断線Ｘ−Ｘにおける部分的な図示である。 図１ａ及び図１ｂに相当する、改善されたブレーキブースタの本発明による実施形態を示す図である。 ブレーキブースタの本発明による別の実施形態の例えば後ろからの視点を大きく単純化して示す図である。 ブレーキブースタの本発明による別の実施形態の例えば後ろからの視点を大きく単純化して示す図である。 ブレーキブースタの本発明による別の実施形態の例えば後ろからの視点を大きく単純化して示す図である。 ブレーキブースタの本発明による別の実施形態の例えば後ろからの視点を大きく単純化して示す図である。 動作チャンバの内部に配置され、後壁に固定された別個の部材を有する本発明による他の実施形態を示す図である。

図１における視点ａ）には、同種の空圧式のブレーキブースタ１の公知の実施形態の後方の範囲が図示されている。

中央におけるほぼ円筒状の形成物１４は、本質的に、ブレーキブースタ１の操作及び制御のための不図示の装置を含んでいる。ブースタハウジング２の径方向内方において、及び中心軸線Ａに対して直交して形成された平坦な壁部分１５には、４つの固定手段が、中心軸線Ａ周りに径方向に互いに対してそれぞれ９０°ずらして配置されている。これら固定手段は、車両におけるブレーキブースタ１の固定に用いられるとともに、図示の実施形態においては、それぞれ２つのボルト１６によって、及びそれぞれ２つの、ブースタハウジング２を両側で貫通するテンションロッドボルト１７によって代表されている。しかしながら、異なる数又は異なる種類の固定手段が本発明の範囲内において同様に許容されている。

公知のブレーキブースタ１のブースタハウジング２は、やや円すい形に形成された、滑らかで平坦な面を有する後壁５を備えている。

視点ｂ）には、視点ａ）に基づくブースタハウジング２を通る部分断面Ｘ−Ｘが、後壁５の範囲において、動作準備されたブレーキブースタ１の操作されていない初期状態で示されている。

ブースタハウジング２の内部には、動作壁４が、軸方向に中心軸線Ａに沿って制限されてスライド可能に配置されている。動作壁４は、本質的に、リング状あるいは皿状に中央の貫通部を有して形成されているとともに、径方向内方で制御ハウジング１９に気密に結合されている。ローラダイヤフラム４が後壁５に対向する側で動作壁３に接触しているとともに、径方向外方において、不図示の箇所でブースタハウジング２に対して密封している。

これにより、ブースタハウジング２内で、動作壁３と後壁５の間における動作チャンバ６と、動作壁３の対向する側で負圧チャンバ１８とが画成されている。両チャンバ６，１８は、不図示の通路システムを介して制御ハウジング１９の内部で接続されており、この接続は、ここでも不図示の少なくとも１つの弁装置を用いて開閉される。

動作において負圧チャンバ１８と動作チャンバ６の間で調整可能な差圧力の損傷のない受け入れ及び損失のない伝達の目的で、動作壁３が、その曲げ剛性を大きくするために、その断面において波形状に構成されている。

ここに図示されている操作されていない初期状態では、動作壁３が後壁５の方向へ当接するまでスライドされている。この動作状態では、動作チャンバ６は、その最小限の最小体積Ｖを有している。

制動時には、動作壁３がチャンバ６，１８間で生じる差圧力によって動かされ、後壁５から離れるようにスライドする。その結果、動作チャンバ６の体積は、変化し、最小体積Ｖよりも大きくなる。このような工程では、大気が、制動の終了後再び排出される必要がある動作チャンバ６内へ導入される。動作壁がブースト（倍力）された作用によって負圧チャンバ１８の方向へスライドを開始するには、チャンバ６，１８間の差圧において、最小閾値を上回る必要がある。このとき、最小体積Ｖが大きくなればなるほど、上述の最小閾値に達するようにより多くの大気を動作チャンバ内へ導入する必要があるとともに、より長い時間がかかる上、ブレーキブースタ１の応答特性がより緩慢となることがいえる。同様に、ブレーキの解除後に再び排出される必要がある空気が多ければ多いほど、ブレーキ準備された初期状態へ到達するまでにより長い時間がかかることがいえる。

図２において図１とそれぞれ同様の視点で図示された本発明によるブレーキブースタ１は、上述した公知の実施形態とは異なり、その後壁５に、動作チャンバ６の最小体積Ｖの低減に用いられる形成部７を備えている。

後壁５は、もはや滑らかに構成されておらず、動作壁３の方向へ向けられて形成された複数の刻設部８，８’・・・あるいは９，９’・・・を備えている。図示の本発明による第１の実施形態では、後壁５において、それぞれ４つの刻設部８，８’，８’’，８’’’あるいは９，９’，９’’，９’’’がそれぞれ径方向に互いに離間した２つの同軸な円形軌道に沿って配置されている。刻設部の異なる配置及び数は、本発明の範囲内で許容されている。このために、特に図３〜図６が参照され、これら図では、様々な配置原理が明らかにされている。刻設部８，・・・９，・・・により、後壁５の曲げ剛性が高められる。刻設部、例えば８，８’，８’’，８’’’が互いに分離されているとともに、互いに角度をずらして配置されているため、それぞれ隣り合う２つの刻設部、例えば８’’’と８’’の間にそれぞれ一種のウェブ１２が形成されている。これにより、後壁５の曲げ剛性が更に高められる。

例えば力作用点における応力を低減するために、後壁５における刻設部及びウェブの適切なパターンによって、後壁における力の経過が意図をもって影響を受けることが可能である。

刻設部８，・・・９，・・・の作用は、視点ｂ）における断面図Ｙ−Ｙにおいて明らかにされている。このとき、破線２０は、改善されていない、形成部７あるいは刻設部８，・・・９，・・・を除いて同一のブレーキブースタ１の仮想的な輪郭部が比較して示されている。

刻設部８，９によって、後壁５は、その断面において部分的に動作壁３の断面に近似して形成されている。これにより、最小体積Ｖは、公知の構成に比して大幅に低減されている。しかしながら、動作壁３の表面全体ができる限り迅速かつ均等に差圧力で負荷されるように、大気ができる限り後壁５と動作壁５の間で阻害されることなく流入し、分配されることが可能であることに留意する必要がある。

同様に、動作中に、動作による振動及び変形による動作壁３との互いの衝突による追加的な騒音発生に至らないように、一般的に、動作壁３とブースタハウジング２の間の十分な間隔に留意する必要がある。このような背景から、（線２０に対応する後壁５の線形な断面経過を有する比較実施形態に対する）最小体積Ｖの低減が、好ましくは少なくとも２５％、特に好ましくは３３〜５０％であるべきである。

図３〜図６には、後壁５における刻設部８，・・・，９，・・・の異なる配置が簡略化された図示において示されている。このとき、ブレーキブースタ１は、それぞれ背面図において示されている。このとき、本発明による形成部７の適切な設定は、本質的に、動作壁３の断面輪郭によりそれぞれ具体的なブレーキブースタアプリケーションに存在する。

図３の本発明による実施形態では、形成部７は、径方向に周設された関連する刻設部８として後壁５に形成されている。刻設部８は、円形軌道１０上で中心軸線Ａに対して同心状に延びている。

図４の本発明による実施形態は、図３の実施形態とは異なり、１つのみの刻設部の代わりに径方向に周設された２つの刻設部８，９を備えている。刻設部８，９は、径方向に互いに離間した２つの同心状の円形軌道１０，１１上で延びている。同様に、本発明の範囲内では、２つより多くの同心状の円形軌道をその上で延びる刻設部も備えることが可能である。

図５の本発明による実施形態では、個々の円形軌道１０上に、ウェブ１２，１２’によって互いに分離されているか、あるいは互いに対して角度をずらして配置された２つの刻設部８，８’が設けられている。図示の実施形態では、後壁５によって均等な力の経路を実現するために、刻設部８，８’は鏡面対称に構成されている。

図６の本発明による実施形態では、径方向に離間した２つの同心状の円形軌道１０，１１上に、ウェブ１２，１３で分断された、あるいは互いに角度をずらして配置されたそれぞれ５つの刻設部８，８’・・・，９，９’・・・が形成されている。

換言すれば、示された実施形態は図４の実施形態の発展形成であり、この発展形成では、周設された８，９が、ウェブ１２，１３によって、分離された複数の刻設部８，８’・・・，９，９’・・・に分断されている。

ここで、１つの円形軌道上の５つという刻設部の数は、単なる例示であり、本発明の範囲内では、各円形軌道上に異なる数の刻設部を設けることが可能である。

図７には、ブレーキブースタ１の本発明による他の実施形態が断面において（図２ｂの視点に相当する）示されている。形成部７は、ここでは後壁５に形成された刻設部としてではなく、個別の、分離されたほぼリング状の部材２１，２２によって構成されている。これら部材２１，２２は、動作チャンバ６内で径方向に互いに離間して配置されているとともに、後壁５において単に固定されている。その断面では、部材２１，２２が、それぞれ動作壁３あるいは後壁５の相補的な断面部分に対応して適合されている。具体的な前提に応じて、本発明の範囲内では、１つのみ、又は２つより多くの部材２１，２２を用いることも可能である。

１ ブレーキブースタ
２ ブースタハウジング
３ 動作壁
４ ローラダイヤフラム
５ 後壁
６ 動作チャンバ
７ 形成部
８ 刻設部
９ 刻設部
１０ 円形軌道
１１ 円形軌道
１２ ウェブ
１３ ウェブ
１４ 形成物
１５ 壁部分
１６ ボルト
１７ テンションロッドボルト
１８ 負圧チャンバ
１９ 制御ハウジング
２０ 線
Ａ 中心軸線
Ｖ 最小体積

ブースタハウジング２の内部には、動作壁３が、軸方向に中心軸線Ａに沿って制限されてスライド可能に配置されている。動作壁３は、本質的に、リング状あるいは皿状に中央の貫通部を有して形成されているとともに、径方向内方で制御ハウジング１９に気密に結合されている。ローラダイヤフラム４が後壁５に対向する側で動作壁３に接触しているとともに、径方向外方において、不図示の箇所でブースタハウジング２に対して密封している。

刻設部８，９によって、後壁５は、その断面において部分的に動作壁３の断面に近似して形成されている。これにより、最小体積Ｖは、公知の構成に比して大幅に低減されている。しかしながら、動作壁３の表面全体ができる限り迅速かつ均等に差圧力で負荷されるように、大気ができる限り後壁５と動作壁３の間で阻害されることなく流入し、分配されることが可能であることに留意する必要がある。

Claims (9)

1. 油圧式の原動機付き車両用ブレーキ設備のための空圧式のブレーキブースタ（１）であって、ブースタハウジング（２）と、該ブースタハウジング（２）内で中心軸線（Ａ）に沿って制限されてスライド可能な少なくとも１つの動作壁（３）とを有し、該動作壁（３）が、本質的に前記中心軸線（Ａ）に対して径方向に延在しているとともに前記ブースタハウジング（２）に対して密閉するためのローラダイヤフラム（４）を含んでおり、前記動作壁（３）と前記ブースタハウジング（２）の後壁（５）の間で動作チャンバ（６）が画成されており、ブレーキ準備され制動されていない前記ブレーキブースタ（１）の初期状態において負圧が動作チャンバ（６）内に存在し、このとき、該動作チャンバ（６）が最小体積（Ｖ）を有しており、前記動作チャンバ（６）が、制動時におけるブレーキ力のブーストのために周囲の大気に接続可能である、前記ブレーキブースタにおいて、
   後壁（５）が、前記動作チャンバ（６）の前記最小体積（Ｖ）を低減するための少なくとも１つの形成部（７）を備えていることを特徴とするブレーキブースタ。
2. 前記形成部（７）が、前記動作壁（６）へ向いた前記後壁（５）における少なくとも１つの刻設部（８）として構成されてい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（１）。
3. 前記刻設部（８）が、円形軌道（１０）の少なくとも１つの範囲に沿って、前記中心軸線（Ａ）に対して同心状に延在していることを特徴とする請求項２に記載のブレーキブースタ（１）。
4. 少なくとも２つの刻設部（８，９）が、径方向に互いに離間した同心状の少なくとも２つの円形軌道（１０，１１）上に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のブレーキブースタ（１）。
5. 前記形成部（７）が個々の連続する刻設部（８）として構成されていることを特徴とする請求項３に記載のブレーキブースタ（１）。
6. 少なくとも１つの円形軌道（１０，１１）上に、前記中心軸線（Ａ）周りに互いに角度のずれをもって互いに分離された少なくとも２つの刻設部（８，８’及び／又は９，９’）が配置されていることを特徴とする請求項３又は４に記載のブレーキブースタ（１）。
7. 各円形軌道（１０，１１）上に、互いに分離されたそれぞれ４つの刻設部（８，８’，８’’，８’’’，９，９’，９’’，９’’’）が配置されていることを特徴とする請求項６に記載のブレーキブースタ（１）。
8. 前記形成部（７）による前記最小体積（Ｖ）の低減が、形成部（７）を有さず滑らかな後壁（５）を有する比較実施形態に対して、少なくとも２５％であ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（１）。
9. 前記形成部（７）が、前記動作チャンバ（６）に配置され前記後壁（５）に固定された、少なくとも１つの別個の部材（２１，２２）として形成されてい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（１）。

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