JP3704597B2 - ブレーキ倍力装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はブレーキ倍力装置に関し、より詳しくは、ブレーキペダルが急激に踏込まれた際にはブレーキペダルに伝達される反力を小さくして、軽い踏力で大きな制動力を得ることができるようにしたブレーキ倍力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般にブレーキ倍力装置は、シェル内に摺動自在に設けたバルブボデイと、このバルブボデイに設けられてシェル内を前後の定圧室と変圧室とに区画するパワーピストンと、上記バルブボデイに設けられ、定圧室に連通する定圧通路、変圧室に連通する変圧通路および大気に連通する大気通路間の流路を切換える弁機構と、この弁機構を構成する弁プランジャに連動し、ブレーキペダルの踏込みに応じて上記弁機構の流路を切換える入力軸と、上記バルブボデイに進退動可能に設けられて上記弁プランジャに連動し、かつブレーキ倍力装置の非作動時にシェルの内面に当接して上記弁プランジャをバルブボデイに対する前進位置に保持するキー部材と、上記バルブボデイとマスターシリンダのピストンとを連動させる出力軸と、この出力軸に加えられるブレーキ反力を弁プランジャに伝達するリアクションディスクとを備えている。
そしてこの種のブレーキ倍力装置において、上記バルブボデイに電磁石を組み込み、該電磁石により、急制動時に弁プランジャを通常作動時よりもさらに前進させてブレーキ倍力装置による制動力を増大させることができるようにしたものが知られている（特開平７−２５１７３４号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電磁石を用いた上述のブレーキ倍力装置では、電磁石とストロークセンサおよび制御装置を必要とするため構成が複雑でコストが高くなるという欠点がある。また、電磁弁が過熱すると火災になる虞もある。
本発明はそのような事情に鑑み、電磁石を用いることなく急制動時に軽い踏力で制動力を増大させることができるようにしたブレーキ倍力装置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、上述した従来一般のブレーキ倍力装置において、上記バルブボデイにピストンを摺動自在に設けてそのリヤ側に圧力室を形成し、該ピストンのフロント側に出力軸を連動させるとともに、該ピストンのリヤ側にリアクションディスクを介して弁プランジャを連動させ、上記弁機構に連通する定圧通路を、上記圧力室および上記ピストンに形成した第１通路を介して定圧室に連通させるとともに、上記圧力室をバルブボデイに形成した第２通路を介して変圧室に連通させ、さらに上記キー部材に連動され、該キー部材がバルブボデイに対する後退位置に位置されている際には上記第１通路を開放するとともに第２通路を閉鎖し、かつ該キー部材がバルブボデイに対して前進位置に変位された際に上記第１通路を閉鎖するとともに第２通路を開放させる開閉弁手段を設けたものである。
【０００５】
【作用】
上記構成において、通常の作動時つまりブレーキペダルが緩やかに踏込まれた際には、上記弁機構の流路が切換わって変圧室内に大気が導入され、それによってパワーピストン前後の定圧室と変圧室間に差圧が発生して該パワーピストンが前進される。すると、キー部材がシェルの内面から離隔されてバルブボデイに対する後退位置に移動されるので、該キー部材に連動している開閉弁手段は上記第１通路を開放するとともに第２通路を閉鎖する。
この状態では、上記圧力室を変圧室に連通させ第２通路は閉鎖され、また上記弁機構に連通する定圧通路は、上記圧力室および上記ピストンに形成した第１通路を介して定圧室に連通しているので、ピストンの圧力室には大気が導入されることはない。
この状態では、従来のブレーキ倍力装置と同様な作動が行なわれる。
これに対し、ブレーキペダルが急激に踏込まれた急制動の場合には、弁プランジャが相対的に大きく前進され、それによってキー部材も該弁プランジャによってバルブボデイに対する前進位置に保持されたままとなる。
するとこの状態では、キー部材に連動された開閉弁手段は上記第１通路を閉鎖するとともに第２通路を開放させるようになり、第１通路の閉鎖により圧力室と定圧室との連通が遮断されるとともに、第２通路の開放により圧力室が変圧室に連通される。この際には、ブレーキペダルの踏込みによって弁機構の流路が切換わって変圧室に大気が導入されているので、この大気は第２通路を介して圧力室内に導入され、ピストンを前進させるようになる。
上記ピストンには、そのフロント側に出力軸を連動させてあり、また該ピストンのリヤ側にリアクションディスクを介して弁プランジャを連動させているので、ピストンが圧力室内の圧力により前進されると、出力軸からピストン、リアクションディスク、弁プランジャおよび入力軸を介してブレーキペダルに伝達されるブレーキ反力が小さくなる。
その結果、通常の作動時に比較して、軽い踏力で大きな制動力を得ることができることになる。
【０００６】
【実施例】
以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において、ブレーキ倍力装置１は、フロントシェル２とリアシェル３とで構成した密封容器内に進退動自在に設けたバルブボデイ４を備えており、このバルブボデイ４の末端筒状部４Ａをリアシェル３の開口から軸方向リヤ側に突出させるとともに、バルブボデイ４の末端筒状部４Ａとリアシェル３との間にシール部材５を設けてその部分をシールしている。
上記バルブボデイ４にはパワーピストン６を連結してあり、このパワーピストン６とこの背面に張設したダイアフラム７とによりパワーピストン６の前後に定圧室Ａと変圧室Ｂとを形成している。上記定圧室Ａはフロントシェル２に設けた負圧導入管８を介して図示しない負圧源に連通してあり、これによって定圧室Ａ内に常時負圧を導入している。
上記バルブボデイ４内には弁機構１１を収容してあり、該弁機構１１は、図２に拡大して示してあるように、バルブボデイ４に形成した環状の第１弁座１２と、この環状の第１弁座１２よりも内側で上記バルブボデイ４に摺動自在に嵌合した弁プランジャ１３のリヤ側端部に形成した環状の第２弁座１４と、さらに両弁座１２、１４に図２の右方からばね１５によって着座される弁体１６とを備えている。
【０００７】
上記第１弁座１２と弁体１６とが接触する環状のシート部よりも外周側の空間は、バルブボデイ４に形成した定圧通路１７を介して、後に詳述するようにして、定圧室Ａに連通させている。また、第１弁座１２と弁体１６とが接触する環状のシート部と、第２弁座１４と弁体１６とが接触する環状のシート部との間の空間は、バルブボデイ４に形成した半径方向の変圧通路１９を介して変圧室Ｂに連通させている。さらに、上記第２弁座１４と弁体１６とが接触する環状のシート部よりも内周側の空間は、バルブボデイ４の末端筒状部４Ａ内の大気通路２０を介して大気に連通させてあり、この大気通路２０内にフィルタ２１を設けている。
上記弁プランジャ１３の右端には、図示しないブレーキペダルに連動する入力軸２２の先端部を枢支連結してあり、この入力軸２２とバルブボデイ４との間に弾装したバルブリターンスプリング２３により該入力軸２２および弁プランジャ１３をリヤ側に向けて付勢している。
【０００８】
他方、弁プランジャ１３の左側にはプレートプランジャ２４とリアクションディスク２６とを順次配設してあり、このリアクションディスク２６はパワーピストン６およびバルブボデイ４に摺動自在に設けたピストン２７のリヤ側凹部２７Ａ内に設けてある。
上記ピストン２７は円盤状の本体部分２７Ｂと、該本体部分２７Ｂの中央部分からリヤ側に突出する筒状部分２７Ｃと、この筒状部分２７Ｃの軸方向中央部に設けた隔壁部分２７Ｄとを備えており、隔壁部分２７Ｄよりもリヤ側の筒状部分２７Ｃ内を上記リヤ側凹部２７Ａとするとともに、隔壁部分２７Ｄよりもフロント側の筒状部分２７Ｃ内をフロント側凹部２７Ｅとしている。
そして上記ピストン２７の本体部分２７Ｂをパワーピストン６に形成したシリンダ部分６Ａ内に気密を保って摺動自在に嵌合し、また筒状部分２７Ｃのリヤ側凹部２７Ａ内にバルブボデイ４のフロント側中央部に形成した環状凸部４Ｂを摺動自在に嵌合している。
また、上記筒状部分２７Ｃのフロント側凹部２７Ｅ内には出力軸２８のリヤ側端部を嵌合してあり、この出力軸２８のフロント側端部は、図１に示すように、フロントシェル２にボルト２９とナット３０とで連結したマスターシリンダ３１のピストン３２に連動させている。そしてフロントシェル２とピストン２７との間にリターンスプリング３３を弾装して、通常はバルブボデイ４やピストン２７を図１で示す非作動位置に保持している。
【０００９】
さらに、上記ピストン２７のリヤ側に圧力室Ｃを形成してあり、この圧力室Ｃを上記定圧通路１７に連通させるとともに、上記ピストン２７に穿設した第１通路３４を介して定圧室Ａに連通させている。したがって前述したように、上記定圧通路１７は、圧力室Ｃおよび第１通路３４を介して定圧室Ａに連通することになる。また上記圧力室Ｃは、バルブボデイ４の軸方向に形成した第２通路３５および変圧通路１９を介して変圧室Ｂにも連通させている。
上記圧力室Ｃの内部には開閉弁手段３６を設けてあり、この開閉弁手段３６は後詳するキー部材３７連動して進退動され、図２に示すように、後退位置に位置されている際には上記第１通路３４を開放するとともに第２通路３５を閉鎖して圧力室Ｃを定圧室Ａに連通させ、また図１に示すように、前進位置に移動された際に上記第１通路３４を閉鎖するとともに第２通路３５を開放させて圧力室Ｃを変圧室Ｂに連通させるようになる。
【００１０】
上記キー部材３７は、図示しないが、その先端部分を従来周知のように二股状としてあり、該キー部材３７を上記変圧通路１９内に挿通してその先端部分を弁プランジャ１３の小径部１３Ａに係合させることにより、弁プランジャ１３がバルブボデイ４から抜出るのを防止している。
上記キー部材３７は変圧通路１９内でバルブボデイ４の軸方向に進退動可能となっており、また該キー部材３７と弁プランジャ１３とは、上記小径部１３Ａの軸方向長さの範囲内でバルブボデイ４の軸方向に進退動可能となっている。そして図示非作動状態では、上記キー部材３７をリアシェル３の内周面に当接させてバルブボデイ４に対する前進位置に保持しており、この状態では、該キー部材３７によって弁プランジャ１３をバルブボデイ４に対する後退位置から前進させて、ブレーキ倍力装置１の作動開始時における入力軸２２のロスストロークが減少されるようになっている。
他方、上記開閉弁手段３６は、ピストン２７の筒状部分２７Ｃの外周面に摺動自在に嵌合した薄肉な段付筒状部材３８を備えており、この段付筒状部材３８のフロント側の大径部分３８Ａに、ピストン２７のリヤ側端面またはバルブボデイ４のフロント側端面に選択的に弾接されて第１通路３４または第２通路３５を選択的に閉鎖する弾性素材からなる環状シート部３９を設けている。
そして上記段付筒状部材３８の段部とピストン２７のリヤ側端部との間にばね４０を弾装し、このばね４０によって開閉弁手段３６をリヤ側に向けて付勢している。また上記段付筒状部材３８のリヤ側端部の一部には、上記第２通路３５内を貫通して変圧通路１９に突出する突出部分３８Ｂを連設し、該変圧通路１９内に突出した先端部分に貫通孔３８Ｃを穿設して、この貫通孔３８Ｃ内にキー部材３７を挿通させている。
さらに、上記ピストン２７の本体部分２７Ｂの外周に環状のシール部材４１を設け、これによってピストン２７とパワーピストン６との間をシールし、また筒状部分２７Ｃの外周にもシール部材４１を設けて該筒状部分２７Ｃと段付筒状部材３８との間をシールしている。
【００１１】
ところで本実施例では、図１に示すように、キー部材３７がバルブボデイ４に対して相対的に進退動することができる間隔Ｌ１と、非作動時における開閉弁手段３６のシート部３９のリヤ側端面とバルブボデイ４のフロント側端面との間の間隔Ｌ２と、同じく非作動時における弁体１６のフロント側端部と第１弁座１２のフロント側の間隔Ｌ３とを、Ｌ１−Ｌ２＞Ｌ３の式を満足するように設定してある。それによって、ブレーキペダルが踏み込まれて弁機構１１が切換わって倍力作用が始まるよりも以前に、ばね４０の弾発力が弁プランジャ１３および入力軸２２に作用することが防止できる。
【００１２】
以上の構成において、図１に示すようにブレーキペダルが踏込まれていない非作動状態では、キー部材３７がリアシェル３の内周に当接しており、バルブボデイ４はこのキー部材３７に当接してその後退が規制されている。
この状態では、キー部材３７はバルブボデイ４に対して相対的に前進されており、このキー部材３７に連動している弁プランジャ１３も前進されて弁機構１１の流路を切換える直前の状態となっている。また開閉弁手段３６の段付筒状部材３８は、その突出部分３８Ｂがキー部材３７に連動して前進されているので、上記第１通路３４が閉鎖されるとともに第２通路３５が開放されて、圧力室Ｃは変圧室Ｂに連通されている。
このとき上記変圧室Ｂおよび圧力室Ｃは、後述するブレーキ倍力装置の後退作動による非作動状態への復帰時に定圧室Ａと同圧の負圧が導入されているので、パワーピストン６およびピストン２７の前後には圧力差が生じておらず、したがってそれらは図１に示す非作動状態に保持されている。
【００１３】
この状態から、図２に示すように、ブレーキペダルが緩やかに踏込まれると入力軸２２および弁プランジャ１３が前進され、弁プランジャ１３の第２弁座１４に着座していた弁体１６がバルブボデイ４の第１弁座１２に着座して圧力室Ｃと変圧室Ｂとの連通を遮断するとともに、第２弁座１４から離座して変圧室Ｂを大気に連通させる。これにより、パワーピストン６の前後の定圧室Ａと変圧室Ｂとに圧力差が生じるので、パワーピストン６およびバルブボデイ４が前進されるようになる。
そしてバルブボデイ４が前進されると、キー部材３７はリアシェル３の内面から離隔されるようになり、キー部材３７がリアシェル３の内面から離隔されると、該キー部材３７は前進している弁プランジャ１３およびバルブボデイ４に対して後退することができる状態となる。その結果、開閉弁手段３６はばね４０の弾発力によってバルブボデイ４に対する前進位置から後退され、第１通路３４を開いて定圧室Ａと圧力室Ｃとを連通させ、かつ第２通路３５を閉じて圧力室Ｃと変圧室Ｂとの連通を遮断する。
この状態では、ピストン２７の前後の定圧室Ａと圧力室Ｃは共に負圧となっているので、ピストン２７が作動することはない。そしてこの状態では、通常のブレーキ倍力装置と同様に踏力に応じた制動力が得られることになる。
【００１４】
これに対し、図３に示すように、ブレーキペダルが急激に踏込まれると、上述と同様にしてキー部材３７がリアシェル３から離隔されるが、この際には弁プランジャ１３がバルブボデイ４に対して通常の制動作動時よりも前進されるので、キー部材３７は弁プランジャ１３の前進によって前進され、バルブボデイ４に対して後退することができない。
その結果、開閉弁手段３６も前進され、第１通路３４を閉じて定圧室Ａと圧力室Ｃとの連通を遮断するとともに、第２通路３５を開いて圧力室Ｃを変圧室Ｂに連通させる。この際には、既に上記弁機構１１の流路が切換わって変圧室Ｂに大気が導入されているので、この大気が圧力室Ｃにも導入される。これによりピストン２７の前後の定圧室Ａと圧力室Ｃとに圧力差が生じるので、ピストン２７が前進されてバルブボデイ４に対して出力軸２８をフロント側に向けて押し返すようになる。
マスターシリンダ３１およびピストン３２に作用するブレーキ反力は、上記出力軸２８からピストン２７、リアクションディスク２６、弁プランジャ１３および入力軸２２を介してブレーキペダルに伝達されているが、上記ピストン２７が前進されるとその分、ブレーキペダルに伝達されるブレーキ反力が小さくなる。
これにより、上述した通常の作動時に比較して、急制動時には軽い踏力で大きな制動力を得ることができることになる。
この急制動時において、中間負荷状態でブレーキペダルの踏力の増大を停止させた際には、上記段付筒状部材３８に作用する圧力差により、開閉弁手段３６がばね４０の弾発力に抗して第１通路３４を閉じた状態で保持されるため、圧力室Ｃと定圧室Ａとの連通は遮断された状態のままとなる。またこの状態では、段付筒状部材３８の突出部分３８Ｂに穿設した貫通孔３８Ｃ内に挿通されているキー部材３７も前進位置に保持されている。
これに対し、弁プランジャ１３は上記キー部材３７に対して後退することができ、やがて弁プランジャ１３の第２弁座１４が第１弁座１２に着座している弁体１６に当接して、サーボバランス状態となる。このとき、上述したように圧力室Ｃと定圧室Ａとの連通が遮断され、かつ圧力室Ｃ内に変圧室Ｂ内の大気が導入された状態のままなので、ブレーキペダルに伝達されるブレーキ反力は小さいままに維持される。
【００１５】
さらに上述した急制動時のサーボバランス状態からブレーキペダルの踏込みが解除されると、バルブリターンスプリング２３の弾発力により弁プランジャ１３が後退され、第２弁座１４に弁体１６が着座して変圧室Ｂと大気との連通を遮断した状態から、さらに弁体１６が第１弁座１２から離座されて定圧通路１７と変圧通路１９とを連通させる。
これにより変圧室Ｂ内に導入されていた大気は、上記変圧通路１９、定圧通路１７、圧力室Ｃおよび第１通路３４を介して定圧室Ａに逃げるようになり、定圧室Ａと変圧室Ｂとの差圧が小さくなる。
これと同時に、上記弁プランジャ１３はその後退に伴ってキー部材３７を後退させるので、該キー部材３７と上記貫通孔３８Ｃで係合している段付筒状部材３８も後退され、それによって圧力室Ｃと定圧室Ａとが連通されるとともに、圧力室Ｃと変圧室Ｂとの連通が遮断される。
上記定圧室Ａと変圧室Ｂとの圧力差が小さくなってバルブボデイ４がリターンスプリング４６によって非作動位置に復帰されると、先ずキー部材３７がリアシェル３の内壁面に当接してその後退が規制される。他方、バルブボデイ４の後退は継続し、それによってキー部材３７はバルブボデイ４に対して相対的に前進される。そしてバルブボデイ４がキー部材３７に当接すると、その後退が規制される。
この状態では、キー部材３７に係合した弁プランジャ１３もキー部材３７によってバルブボデイ４に対して前進され、弁機構１１の流路を切り換える寸前の状態となっている。また、キー部材３７に連動する開閉弁部材４０も前進されて圧力室Ｃが変圧室Ｂに連通されているが、ブレーキペダルの踏込みが解除されたブレーキ倍力装置の後退作動時には変圧室Ｂに導入されていた大気は定圧室Ａに逃げ、該変圧室Ｂの圧力は実質的に定圧室Ａの圧力と同圧の負圧となっているので、前述したようにパワーピストン６およびピストン２７の前後には圧力差が生じておらず、したがってそれらは図１に示す非作動状態に保持されている。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、従来のように電磁石を用いることなく、ブレーキペダルが急激に踏込まれた急制動時には、通常作動時よりもブレーキペダルに伝達されるブレーキ反力を低減することができるので、軽い踏力で大きな制動力を得ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す断面図。
【図２】ブレーキ倍力装置の通常作動時の状態を示した断面図。
【図３】ブレーキ倍力装置の急制動時の状態を示した断面図。
【図４】ブレーキ倍力装置の後退作動時の状態を示した断面図。
【符号の説明】
１…ブレーキ倍力装置 ４…バルブボデイ
１１…弁機構 １２…第１弁座
１３…弁プランジャ １４…第２弁座
１６…弁体 １７…定圧通路
１９…変圧通路 ２２…入力軸
２３…バルブリターンスプリング ２７…ピストン
２７Ａ…リヤ側凹部 ２８Ｂ…本体部分
２７Ｃ…筒状部分 ２７Ｄ…隔壁部分
２７Ｅ…フロント側凹部 ３４…第１通路
３５…第２通路 ３６…開閉弁手段
３７…キー部材 ３８…段付筒状部材
Ａ…定圧室 Ｂ…変圧室 Ｃ…圧力室

Claims (4)

1. シェル内に摺動自在に設けたバルブボデイと、このバルブボデイに設けられてシェル内を前後の定圧室と変圧室とに区画するパワーピストンと、上記バルブボデイに設けられ、定圧室に連通する定圧通路、変圧室に連通する変圧通路および大気に連通する大気通路間の流路を切換える弁機構と、この弁機構を構成する弁プランジャに連動し、ブレーキペダルの踏込みに応じて上記弁機構の流路を切換える入力軸と、上記バルブボデイに進退動可能に設けられて上記弁プランジャに連動し、かつブレーキ倍力装置の非作動時にシェルの内面に当接して上記弁プランジャをバルブボデイに対する前進位置に保持するキー部材と、上記バルブボデイとマスターシリンダのピストンとを連動させる出力軸と、この出力軸に加えられるブレーキ反力を弁プランジャに伝達するリアクションディスクとを備えたブレーキ倍力装置において、
   上記パワーピストン又はバルブボデイにピストンを摺動自在に設けてそのリヤ側に圧力室を形成し、該ピストンのフロント側に出力軸を連動させるとともに、該ピストンのリヤ側にリアクションディスクを介して弁プランジャを連動させ、上記弁機構に連通する定圧通路を、上記圧力室および上記ピストンに形成した第１通路を介して定圧室に連通させるとともに、上記圧力室をバルブボデイに形成した第２通路を介して変圧室に連通させ、さらに上記キー部材に連動され、該キー部材がバルブボデイに対する後退位置に位置されている際には上記第１通路を開放するとともに第２通路を閉鎖し、かつ該キー部材がバルブボデイに対して前進位置に変位された際に上記第１通路を閉鎖するとともに第２通路を開放させる開閉弁手段を設けたことを特徴とするブレーキ倍力装置。
2. 上記ピストンは、円盤状の本体部分と、この本体部分に連設した筒状部分と、この筒状部分の軸方向中央部分に設けた隔壁部分とを備えており、上記隔壁部分よりもリヤ側の筒状部分内に上記リアクションディスクを収容するとともに、上記隔壁部分よりもフロント側の筒状部分内に上記出力軸のリヤ側端部を嵌合したことを特徴とする請求項１に記載のブレーキ倍力装置。
3. 上記開閉弁手段は、上記ピストンの筒状部分の外周面に摺動自在に嵌合した筒状部材と、この筒状部材のフロント側に設けたシート部と、上記筒状部材のリヤ側端部からリヤ側に突出してキー部材に連動する突出部分と、上記筒状部材をリヤ側に付勢するばねとを備えており、上記シート部が上記第１通路と第２通路とを選択的に閉鎖することを特徴とする請求項２に記載のブレーキ倍力装置。
4. 上記第２通路はバルブボデイの軸方向に形成されており、上記突出部分は該第２通路内を摺動自在に貫通していることを特徴とする請求項３に記載のブレーキ倍力装置。

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