JP3721475B2 - 消音作動の空気圧サーボ装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の制動に補助を与えるのに用いられる型式の空気圧サーボ装置に関する。
このようなサーボ装置は、慣例的に、対称軸線を有し、且つ、部分真空源に常時接続される前方室と、軸線方向の制御ロッドで駆動される三方弁により前方室又は外部大気に選択的に接続される後方室とに可動壁構造体によって密封態様で区分されているケーシングを包含し、制御ロッドが、ケーシングから突出する可動壁構造体の後方管状部分と制御ロッドとの間の環状空間内に配置された戻しスプリングの作用を受け、三方弁がこの後方管状部分内に配置されるようになっている。
これらのサーボ装置は車両のエンジン室内でその防火壁に通常設置されているので、サーボ装置を制御するためのロッドは、運転者により駆動され得るように乗員室内に突出している。この結果、三方弁を含む可動壁の後方管状部分も乗員室内に突出している。
結果として、運転者がサーボ装置の制御ロッドに連結されたブレーキペダルを駆動すると、サーボ装置が車両の乗員室から大気圧の空気を吸込む。従って、サーボ装置の作動によって運動せしめられる空気は、騒音を発生し、この騒音は車両の乗員室内へすべて伝えられることとなる。
この問題に対する多数の解決法を提供する試みがなされている。例えば、文献ＦＲ-Ａ-２，５５１，００９は、三方弁の上流及び下流側でこの三方弁のすぐまわりの空気を案内する手段を提供している。
文献ＦＲ−Ａ−２，５１６，８８０は、可動壁構造体の後方中央部分の内部に配置され架橋フォームで作られたサイレンサ装置を提供しており、この装置は、この後方中央部分の内面に対して当接する外面を含み、後方中央部分の内部には、装置を通る空気流れのための通路を与えるように制御ロッドの方向に指向する連続した通路開口を形成されている。
文献ＤＥ−Ａ−３，９２４，６７２は、大気圧の空気のための取入口が車両のエンジン室内に位置されるようにしたサーボ装置を提供している。
しかしながら、これらの従来の解決法は、それでも、不完全であったり、又は複雑すぎるために経済上不適当である装置を提供している。なおその上、これらの装置は作動騒音を低減するために空気の流路内に採用されており、サーボ装置の駆動初期における応答時間を増大させる空気の移動に対する障害物となっている。
それから再び、出願人により行った研究で、サーボ装置の作動によって発生される騒音が２つの主たる源を有することがわかった。第１は小さな通路断面積だけしか空気に与えない三方弁自体にある。第２は制御ロッドを戻すためのスプリングにあり、このスプリングが空気の流通に対する障害物をなしている。
先行文献は、上述した欠点をもちながら第１の騒音源を最小限にしようとしているが、第２の騒音源を軽視し、あるいはこの第２の騒音源により引き起こされる問題をどのように解決するかわからなかったり又は解決することができなかった。
従って、本発明の目的は、作動が全く静かであり、実現方法が簡単、安価且つ信頼性があり、しかも応答時間に悪影響を及ぼさないようにしたサーボ装置を提案することにある。
この目的のため、本発明は、ケーシングと、部分真空源に常時接続される前方室及び後方室をケーシング内に密封態様で区分する可動壁構造体と、ケーシングから突出する可動壁構造体の後方管状部分内に配置され、後方室を前方室又は外部大気に選択的に接続する三方弁と、後方室を外部大気に接続するように三方弁を駆動する制御ロッドと、後方管状部分と制御ロッドとの間の環状空間内に配置され、制御ロッドを戻すように働く戻しスプリングとを包含する、制動を補助するための空気圧サーボ装置において、戻しスプリングを収容するハウジングと、外部大気の空気を三方弁に流通させるための環状容積室とに環状空間を区分するように、スリーブが後方管状部分内に配置されていることを特徴とする空気圧サーボ装置を提案している。
本発明の他の目的、特徴及び利点は、例として与えられた実施例について添付図面を参照して行う下記説明から明らかとなるであろう。
図１は、本発明に従って製作した制動補助用空気圧サーボ装置の後方中央部分を示す縦断側面図である。
図２は、第１変形例の図１と同様の縦断側面図である。
図３は、第２変形例の図１と同様の縦断側面図である。
図は、車両のブレーキペダルとこの車両の流体ブレーキ回路を制御するマスターシリンダとの間に通常の方法で配置されるようにした、制動を補助するための空気圧サーボ装置の後方中央部分を示している。慣例に従い、マスターシリンダに向かって指向するサーボ装置の部分を“前方”と称し、ブレーキペダルに向かって指向するサーボ装置の部分を“後方”と称する。従って図では、前方が左側で、後方が右側である。
図示のサーボ装置は、軸線Ｘ−Ｘ′を中心とする対称回転体を呈するシェルの形状の外部ケーシング１０を包含する。このケーシング１０の後方中央部分だけが図示されている。
可動壁構造体１２がケーシング１０の内部に前方室１４と後方室１６とを画成する。可動壁１２はエラストマー製の撓み可能な転動形隔膜と組合わされ、隔膜の内周端縁は、サーボ装置の軸線Ｘ−Ｘ′に沿って配置された中空ブーストピストン２０内にビード１８を介して密封態様で収容され、隔膜の外周端縁（図示しない）は外部ケーシング１０に密封態様で固定されている。
中空ピストン２０は管状部分２２の形状で後方へ延び、この管状部分はケーシング１０の後方壁を密封態様で貫通する。ピストン２０とケーシング１０の前方壁（図示しない）との間に介装された圧縮スプリング２４は、図示の後方休止位置にピストン２０を通常保持し、この位置では、後方室１６がその最小容積を有するとともに、前方室１４がその最大容積を有する。
後方管状部分２２の前方に位置された可動壁の中央部分において、ピストン２０が孔２６を有し、この孔内には、軸線Ｘ−Ｘ′を中心とする対称回転体を呈するプランジャ２８が摺動可能に収容されている。軸線Ｘ−Ｘ′に沿って配置されていてサーボ装置を制御するロッド３０の前方端部は、プランジャ２８の盲孔内で旋回できるように装架されている。
管状部分２２の外部に突出する制御ロッド３０の後方端部（図示しない）は、車両のブレーキペダル（図示しない）によって直接に制御される。
制御ロッド３０とピストン２０の管状部分２２との間に画成された環状空間３２は、プランジャ２８によって制御される補助装置が駆動された時に、ピストンの中央部分に形成した半径方向通路３４を介して後方室１６に連通することができる。
従来と同様に、この補助装置は、ピストン２０の中央部分の後部及びプランジャ２８の後部に形成した２つの環状弁座と環状シャッター３６とを含む三方弁を包含する。
制御ロッド３０が後方休止位置にある時、シャッター３６はサーボ装置の２つの室１４及び１６間の連通を通常確立する。
車両の運転者がブレーキペダルを駆動すると、制御ロッド３０、プランジャ２８そしてシャッター３６の前方移動を生じさせる結果となり、シャッター３６はまず第１に室１４及び１６を互いに隔離し、第２に後方室１６と環状空間３２との間の連通を開く。
従来の設計のサーボ装置では、環状空間３２は外部大気に軸線方向に、すなわち制御ロッド３０のまわりで連通している。従って、空気は、制御ロッド３０を戻すためのスプリングの巻線の間を通ることにより、そしてプランジャ２８に形成した弁座とシャッター36との間の弁通路を介して後方室１６内に吸込まれる。
このような設計では、弁通路をなす隙間が、戻しスプリングの巻線の間の通路断面積と同様に、騒音源を構成している。慣例的に、フィルタが制御ロッドと管状部分２２の後方端部との間に配置されて、エアフィルタと騒音減衰器との両方の機能を果たしている。この後者の機能において、フィルタは空気の流通に対する大きな抵抗を呈し、従ってサーボ装置の作動に対する障害物であり、サーボ装置の応答時間を悪化させている。
本発明によると、この欠点は、三方弁の上流側の移動空気と制御ロッドを戻すためのスプリングとの間の仕切りを環状空間３２内に設けることによって、回避されている。
図１に示されているように、この仕切り手段は、管状部分２２内に配置されてこの管状部分に固着された円筒形スリーブ４０から成る。スリーブ４０は、例えばシャッター３６を後方管状部分２２に固定するための取付具の後方端部にその前方端部を介して当接し、その後方端部は例えばケーシング１０内での管状部分２２の摺動を保護する撓み可能な管状ゲートル４２に固着され、ゲートル４２は他方ではその前方端部を介してケーシング１０に密封態様で固定されている。
スリーブ４０は管状部分２２の内径よりも明らかに小さい外径を有していて、これらの要素間に環状容積室４４を画成する。開口４６がスリーブ４０の前方端部に形成されて、空間３２と容積室４４とを連通させる。同様に、開口４８がスリーブ４０の後方端部に形成されるか、又は図示のようにゲートル４２の後方端部に形成されて、容積室４４を外部大気に連通させる。
スリーブ４０はその内面に内方半径方向肩部５０をさらに形成されており、この肩部は開口４６の後方に形成されていて、圧縮スプリング５２のための支持体として働き、この圧縮スプリングは制御ロッド３０の肩部５４にも支持されていて、制御ロッドを戻すためのスプリングとして働く。プラグ５６が制御ロッド30とスリーブ４０との間を密封する。従って、スリーブ４０は環状空間３２を、後部では開口４８を介して外部大気に連通するとともに前部では開口４６を介してシャッター３６に連通する環状容積室４４と、肩部50及び５４から成り制御ロッド３０を戻すスプリング52のためのハウジングとに仕切っている。
従って、制御ロッド３０が駆動されると、大気圧の空気は、図１に示した矢印に沿って、開口４８、環状容積室４４、開口４６及び環状空間３２を通ることによってサーボ装置の後方室１６内に到達することができる。このようにして、移動空気は戻しスプリング52を回避して、スプリングの構成する騒音源を排除し、スプリング５２のまわりに位置する空気は、プラグ56によって静止状態にある。
本発明による特に有益な方法においては、スリーブ４０は、制御ロッドを戻すためのスプリングにより構成されるサーボ装置の騒音源の１つを排除できるばかりでなく、三方弁により構成される他の騒音源をもかなり減衰することを可能にしている。
事実、図２に示されているように、本発明は環状容積室４４内にサイレンサ装置を設置することを可能にしている。図２からわかるように、スリーブ４０はその外面に、開口４８及び４６間での空気の流路を延長するようにするフィン６０を備えている。好ましくは、フィン６０は例えばモールド成形によってスリーブ40とで単一部片として形成される。
フィン６０の外径は空気案内ダクトを形成するように管状部分２２の内径に等しい。フィン６０は、容積室４４内での空気の流通に対するバッフルを呈するようにスリーブ４０に形成されてもよい。
好適な実施例によると、環状容積室４４内には単一のフィン６０が配置され、このフィンは、空気が開口４８及び４６間で円形螺旋流路をとるように螺旋形状を有する。
このように、三方弁によって発生される作動騒音は、フィン６０により容積室４４内に課せられる長い流路によって減衰され、もはや開口４８を介して車両の乗員室内に伝わることはない。
勿論、フィン６０は、サーボ装置の応答時間を低下させることのないように、空気の移動を妨げることなく空気の流路を延長するよう配置されている。１つの円形螺旋フィン６０の場合では、フィンが圧力水頭の微小降下を呈するようにそのピッチを選択することが可能である。また、空気に対して最小の抵抗を備える目的で、形成された空気通路の軸線に対する傾斜とピッチすなわち幅との両方を選択するようにして２つ又はそれ以上の円形螺旋フィンを用いることも可能である。
変形例として、図１のものと同様の円筒形スリーブを用い、且つ管状部分２２の内面に１つ又はそれ以上のフィンを形成することが可能である。同様に、図１のサーボ装置において、バッフル又はフィン６０のような円形螺旋を含む管状部材を管状部分２２とスリーブ４０との間に挿入することが可能である。
図１及び２の実施例において、例えば開口４８に、この開口を通る空気の流れに対して極く僅かな影響しかもたず、従ってサーボ装置の応答時間を阻害することのないダスト捕集フィルタを付設することが可能である。
螺旋フィン６０によって提供される重要な利点は、このフィンが容積室４４を通過する空気に軸線Ｘ-Ｘ′を中心とする接線方向の速度成分を与えていて、空気がプランジャ２８に形成した弁座とシャッター３６との間の弁通路に接近する際に螺旋運動を維持していることである。この結果、この弁通路は移動空気に方向の急激な変化を課すことがないので、空気はより容易にこの弁通路を通り抜けることができる。それ故、サーボ装置の後方室はより急速に且つより小さい騒音で充填できる。
図３は他の変形例を示しており、この例では開口48が省略されている。この変形例によると、ゲートル42は、例えば多孔性弾性材料のような多孔性の変形可能な材料、あるいはゲートルがケーシング１０内での管状部分２２の摺動を妨げるのを防止するために剛性ループでできれば補強した繊維又は織材料で作られている。
ゲートル４２は外部大気にさらされる十分な表面積を有し、従ってサーボ装置が作動している時にゲートルを通過する空気に対して事実上障害物とはならない。このゲートル４２はまたダスト捕集フィルタ機能を同時に果たすという利点を有する。
図２及び３の実施例において、プラグ５６は、気密であるが或る程度の弾性を有する材料、例えば独立気泡をもつ多孔性材料で作られていて、プランジャ２８との旋回連結部を中心とする制御ロッド３０の僅かな角運動を許容することが有益である。
勿論、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、当業者には明白な幾多の変更を受け入れることができる。従って、例えば図１の実施例において、環状容積室４４内に不織繊維材料を配設して、この容積室４４内での空気の移動をあまり妨げることなしに、三方弁により発生される騒音を吸収することが可能である。また、図１の上半分に破線で示したように、スリーブ４０に、開口４６の上流側でスリーブに固着した前方管状延長部を備えて、これらの開口を出た空気をさらに三方弁近傍まで案内するようにすることもできる。

Claims (12)

1. ケーシング（１０）と、部分真空源に常時接続される前方室（１４）及び後方室（１６）をケーシング（１０）内に密封態様で区分する可動壁構造体（１２）と、ケーシング（１０）から突出する可動壁構造体（１２）の後方管状部分（２２）内に配置され、後方室（１６）を前方室（１４）又は外部大気に選択的に接続する三方弁（３６）と、後方室（１６）を外部大気に接続するように三方弁（３６）を駆動する制御ロッド（３０）と、後方管状部分（２２）と制御ロッド（３０）との間の環状空間（３２）内に配置され、制御ロッド（３０）を戻すように働く戻しスプリング（５２）とを包含する、制動を補助するための空気圧サーボ装置において、戻しスプリング（５２）を収容するハウジングと、外部大気の空気を三方弁（３６）に流通させるための環状容積室（４４）とに環状空間（３２）を区分するように、スリーブ（４０）が後方管状部分（２２）内に配置されていることを特徴とする空気圧サーボ装置。
2. 請求項１記載のサーボ装置において、スリーブ（４０）が内方半径方向肩部（５０）を形成され、この内方半径方向肩部が制御ロッド（３０）に形成した肩部（５４）とで戻しスプリング（５２）のためのハウジングを構成していることを特徴とするサーボ装置。
3. 請求項１記載のサーボ装置において、少なくとも１つのフィン（６０）が環状容積室（４４）内に形成されていることを特徴とするサーボ装置。
4. 請求項１記載のサーボ装置において、複数のフィン（６０）が環状容積室（４４）内に形成され、この環状容積室（４４）内での空気の流通に対するバッフルを有することを特徴とするサーボ装置。
5. 請求項３記載のサーボ装置において、フィン（６０）が螺旋形状を有することを特徴とするサーボ装置。
6. 請求項５記載のサーボ装置において、複数のフィン（６０）が環状容積室（４４）内に形成され、それぞれ螺旋形状を有することを特徴とするサーボ装置。
7. 請求項３記載のサーボ装置において、フィン（６０）がスリーブ（４０）の外面に形成されていることを特徴とするサーボ装置。
8. 請求項３記載のサーボ装置において、フィン（６０）が後方管状部分（２２）の内面に形成されていることを特徴とするサーボ装置。
9. 請求項３記載のサーボ装置において、フィン（６０）がスリーブ（４０）と後方管状部分（２２）との間に挿入される管状部材に形成されていることを特徴とするサーボ装置。
10. 請求項２記載のサーボ装置において、環状容積室（４４）が、戻しスプリング（５２）のための支持体として働く肩部（５０）の前方でスリーブ（４０）に形成した開口（４６）を介して環状空間（３２）に連通することを特徴とするサーボ装置。
11. 請求項２記載のサーボ装置において、環状容積室（４４）が、スリーブ（４０）の後方端部に形成されるか又は撓み可能な管状ゲートル（４２）に形成された開口（４８）を介して外部大気に連通し、このゲートルの後方端部がスリーブ（４０）に固定されるとともに、その前方端部がケーシング（１０）に固定されていることを特徴とするサーボ装置。
12. 請求項２記載のサーボ装置において、環状容積室（４４）が撓み可能な管状ゲートル（４２）を介して外部大気連通し、このゲートルの後方端部がスリーブ（４０）に固定されるとともに、その前方端部がケーシング（１０）に固定され、撓み可能な管状ゲートル（４２）が多孔性の変形可能な材料で作られていることを特徴とするサーボ装置。

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