JP3774870B2 - 空気圧ブレーキブースタ - Google Patents

Description

本発明は、自動車の制動を増強するのに用いられる型式の空気圧ブースタに関する。
このようなブースタはよく知られており、自動車分野において広く採用されている。ブースタは、エンジン室を乗員室から分離する防火壁に固定されたケーシングを含んでいて、乗員室内に配置されたブレーキペダルによって駆動され、エンジン室内に配置され車両のブレーキに流体回路を介して接続されているマスターシリンダの主ピストンを駆動することができる。
これらのブースタの作動、そしてまた運転者がブレーキペダルを押した時に受ける“感覚”を最適化する目的のために、作用力と称するもの、すなわちブースタを駆動するのに必要な力を減少させることが長年にわたって求められている。
ところで、この作用力が低下することのできない物理的下限値があることがわかっている。作用において、ブースタは、駆動された後その休止位置に戻る時に、戻し力と称する幾分かの力を回復する。作用力は戻し力よりも小さくできないことが容易に理解できる。
例えば、文献ＷＯ９４／０４４０３は、ブースタの三方弁を構成する閉止要素の後面にブースタの後方室内の圧力を作用させるようにする手段を設けることによって、作用力が低減されるようにした主請求項の前文に相当するブースタを知らしめている。
この周知のブースタは、低圧力源に常時接続される前方室と、制御ロッドにより駆動される三方弁によって前方室又は高圧力源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、対称軸線を有するケーシングを包含しており、制御ロッドが、反動ディスクに固着されたプッシュロッドの後面にプランジャの前面を介して圧接することができ、プランジャが可動壁の孔内を摺動し、三方弁が、可動壁の後方管状部分内に配置され、プランジャに形成した第１環状弁座と可動壁に形成した第２環状弁座とに環状前面を介して相互作用する弁要素を含んでおり、第１環状弁座が第２環状弁座と同心で小径のものであり、弁要素の環状前面が可動壁の後方管状部分内を移動することができ、その外方端縁及び内方端縁を介してこの後方管状部分内に密封され、且つ、この弁要素の環状前面の後方に位置する室を、第１環状弁座と第２環状弁座との間に位置する空間に連通させるなくとも１つの開口を含んでいる。
このような構成は、三方弁を作っている多数の要素にわたる圧力差を分配し、そして休止時及び三方弁の作動に用いられる多数の戻しスプリングの作動位置において応力を低減させることを可能にしている。結果として、これらのスプリングを圧縮し始めるのに必要な作用力は減少できる。
しかしながら、この公知のブースタは、自動車製造業者の現在の要求に関して未だ相当の作用力を有しており、従ってこの力を減少させることが適切である。
従って、本発明の目的は、作用力をできるだけ小さくするようにしたブースタを提供することにあり、そしてこのために、本発明は、ブースタの戻し力をさらに低減することを提案している。
この目的のため、本発明によると、低圧力により発生された力とプランジャに発揮される高圧力により発生された力との合力は、常時ゼロ又は無視できる程度のものである。
本発明の他の目的、特徴及び利点は、例として添付図面を参照して行う一実施例の下記説明から明らかとなるである。
単一の図は、本発明に従って製作した空気圧ブレーキブースタの後方中央部分を表す縦断側面図である。
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態様で配置されるように設計されている空気圧ブレーキブースタの後方中央部分を示している。慣例により、マスターシリンダに向かって指向するブースタの部分を“前方”と称し、ブレーキペダルに向かって指向する部分を“後方”と称する。従って図においては、前方が左側で、後方が右側である。
図示のブースタは、軸線Ｘ−Ｘ′を中心とする対称回転体をなす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の後方中央部分のみが図に示されている。
可動壁構造体１２がケーシング１０の内部を前方室１４と後方室１６とに画定する。可動壁１２はエラストマー製の撓み可能な転動形ダイヤフラムと組合わされており、ダイヤフラムの内周端縁は、ブースタの軸線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、その外周端縁（図示しない）は外部ケーシング１０に密封態様で締着されている。
中空ピストン２０は管状部分２２の形状で後方に向かって延びており、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、通常図に示した後方休止位置にピストン２０を保っており、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は、プランジャ２８が摺動するように収容されている孔２６を有する。軸線Ｘ−Ｘ′に沿って配置されたブースタの制御ロッド３０の前方端部は、プランジャ２８の盲孔内を枢動す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、戻しスプリング３１によってその休止位置に戻される。
制御ロッド３０のまわりの環状空間３２は、プランジャ２８によって制御される増圧手段が駆動された時にピストン２０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に連通できる。
周知の方法において、例えば前記文献によると、この増圧手段は、環状弁３６と、ピストン２０の中央部分の後部及びプランジャ２８の後部にそれぞれ形成された２つの同心の環状弁座２０ａ及び２８ａとを包含する。弁座２８ａは弁座２０ａの径よりも小さい径を有しており、これら２つの弁座の間には空間３５が存在して、半径方向通路３４に連通する。
弁３６は環状の全体形状のもので、管状部分２２に密封態様で固定された後方部分３８と、軸線Ｘ−Ｘ′に沿って移動できる環状前面４０とを有しており、この前面はスプリング４２によって前方に押圧されている。
環状前面４０はその内周端縁で後方部分３８に接続され、その外周端縁を介して管状部分２２内を密封態様で摺動するので、この前面は後方部分３８とで室44を画成する。
環状前面は、弁座２０ａ及び２８ａの間に位置された空間３５にこの室４４を連通させる開口４６を含んでいる。
本発明によると、プランジャ２８は、プランジャの外周溝内に配置され孔２６の壁と相互作用するシール５０を介して、孔２６内に密封摺動するように嵌装されており、このシールは、代案として、孔２６の溝内に収容されプランジャの外面と相互作用することができる。
こうして、シール５０は孔２６内でプランジャ２８の前方に、略軸線方向の穿孔５４を介して環状空間32に常時連通する容積室５２を画定する。
ブースタ全体が休止位置にある時、制御ロッド３０とプランジャ２８は後方に押圧され、そしてプランジャは弁座２８ａを介して面４０に当接し、この面を弁座２０ａから僅かに離すので、三方弁は、半径方向通路３４及びピストン２０の中央部分に形成した略軸線方向の通路４８を介してブースタの２つの室１４及び１６の間の連通を通常確立する。
これらの条件のもとでは、室４４内の圧力はブースタの後方室１６内の低圧力に等しく、弁３６の前面40は環状空間３２内の高圧力によって弁座２８ａに対して押圧される。従って、前面４０を前方に押圧しようとするスプリング４２は、非常に小さい力を発揮するだけでよい。
その上、容積室５２は、穿孔５４を介して、高圧力源の圧力が流通する環状空間３２に連通している。従って、プランジャ２８は、一方において、弁３６の前面４０が弁座２８ａに発揮する力を受け、他方において、容積室５２内の圧力によって発生され孔２６内を摺動するプランジャの断面積に発揮される力を受けるのである。
本発明は、これらの力を完全に制御することを可能にし、特に孔２６の径を弁座２８ａの径に等しくしたことによってこれらの合力をゼロにさせるようにすることを極めて容易に可能にしている。従って、実際上、高圧力はプランジャ２８に、その前面では容積室５２内で、すなわち孔２６内を摺動する部分Ｓの表面積にわたって、またその後面では弁座２８ａによって画定された表面積にわたって発揮されるのである。これら２つの表面積は等しく、あるいは製造公差を考慮した場合でも殆ど差がないので、プランジャに発揮される高圧力及び低圧力によって発生される力の合力は、ゼロ又は無視できる程度のものとなる。
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及び弁３６の前方移動を生じさせる結果となり、弁は最初に弁通路２０ａ−40を閉鎖することによって室１４及び１６を互いに隔離し、そして次に弁通路２８ａ−４０を開いて空間３５及び通路３４を介して後方室１６と環状空間３２との間の連通を許容する。
この作動位相において、ブースタの後方室１６内の圧力は、最大として環状空間３２内の高圧力の値に達するまで、室４４内で増大すると同様に増大し、それからはブースタは飽和位相と称する状態にある。
ブースタの後方室１６内で増大する圧力は、可動壁１２上に圧力差を生起して、この可動壁を前方に移動させようとするブースト力を発生し、この力は、反動ディスク５８に作用するピストン２０の環状前面によってプッシュロッド５６に伝達され、この反動ディスクの中央部分にはプランジャ２８の前面が当接する。
この発生位相中、プランジャ２８の外周部の圧力は、ブースタの前方室１４内に存在する低圧力と、環状空間３２内に存在する高圧力との間で変化する。しかしながら、以前の状態と同じように、高圧力はプランジャ２８に、孔２６内を摺動する部分Ｓによって画定されたその前面で、またその後面では弁座２８ａによって画定された表面積にわたって発揮されるのである。ここでもまた、高圧力によって発生された力及びプランジャに発揮される可変の圧力によって発生された力の合力は、ゼロ又は無視できる程度のものとなる。
その上、反動ディスク５８は、プランジャ２８と、低圧力が流通するブースタの前方室内に位置されたプッシュロッド５６との間に配置され、プランジャの前面は、高圧力が流通する容積室５２内に位置されていることがわかる。有益的には、本発明は、ブースタの前方室と容積室５２との間の密封を単に反動ディスク５８によって達成するようにしている。例えば、反動ディスク５８はプッシュロッド５６と一体のハウジング６０内に圧入されていてよい。
車両の運転者がブレーキペダ上の力を釈放すると、制御ロッド３０とプランジャ２８が戻しスプリング31によってそれらの休止位置に戻される。それから、プランジャ２８の弁座２８ａが弁３６の前面４０に対して当接しこの弁を十分に後退させるので、弁通路２０ａ−４０が大きく開く。この作動位相において、ブースタの後方室１６内の圧力は、前方室１４との確立された連通のために急激に低下する。
従って、プランジャ２８の外周部の圧力は、ブースタの前方室１４内に常時存在する低圧力まで低下する。以前の作動位相と同じように、高圧力はプランジャ28に、孔２６内を摺動する部分Ｓによって画定されたその前面で、またその後面では弁座２８ａによって画定された表面積にわたって発揮されるのである。ここでもまた、高圧力によって発生された力及びプランジャに発揮される可変の圧力によって発生された力の合力は、ゼロ又は無視できる程度のものとなる。
従って、ブースタの作動位相に続く休止位置へのこの戻り位相中、戻しスプリング３１は、前記文献に示したような先行技術では必要としていたような、プランジャを取り囲む可変の圧力によって発生される可変の力をもはや克服する必要がないことが理解できる。結果として、このスプリング３１は休止状態において非常に小さい予負荷を有していればよく、こうしてブースタの戻し力が大きな割合で低減されることとなる。従って、自動車製造業者の現在の要求を満たすことができるようにブースタの作用力を同じ割合で低減することが可能となるのである。
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、当業者には請求の範囲から逸脱することなしに幾多の変更を受け入れ得ることが明らかである。

Claims (2)

1. 低圧力源に常時接続される前方室（１４）と、制御ロッド（３０）により駆動される三方弁（３６）によって前方室（１４）又は高圧力源に選択的に接続される後方室（１６）とに可動壁構造体（１２）によって密封態様で区分され、対称軸線（Ｘ−Ｘ′）を有するケーシング（１０）を包含しており、制御ロッド（３０）が、反動ディスク（５８）に固着されたプッシュロッド（５６）の後面にプランジャ（２８）の前面を介して圧接することができ、プランジャが可動壁（１２）の孔（２６）内を摺動し、三方弁（３６）が、可動壁（１２）の後方環状部分（２２）内に配置され、プランジャ（２８）に形成した第１環状弁座（２８ａ）と可動壁（１２）に形成した第２環状弁座（２０ａ）とに環状前面（４０）を介して相互作用する弁要素（３６）を含んでおり、第１環状弁座（２８ａ）が第２環状弁座（２０ａ）と同心で小径のものであり、弁要素（３６）の環状前面（４０）が可動壁（１２）の後方管状部分（２２）内を移動することができ、その外方端縁及び内方端縁を介してこの後方管状部分内に密封され、且つ、この弁要素（３６）の環状前面（４０）の後方に位置する室（４４）を、第１環状弁座（２８ａ）と第２環状弁座（２０ａ）との間に位置する空間（３５）に連通させる少なくとも１つの開口（４６）を含んでいる空気圧ブレーキブースタにおいて、プランジャ（２８）がシール（５０）を介して可動壁（１２）の孔（２６）内を密封態様で摺動し、シール（５０）が可動壁（１２）の孔（２６）内に、プランジャ（２８）の前面が摺動する容積室（５２）を画定し、前記容積室（５２）がプランジャ（２８）に形成した軸線方向の穿孔（５４）を介して高圧力源に連通し、可動壁（１２）の孔（２６）の径がプランジャ（２８）に形成した第１環状弁座（２８ａ）の径に等しいことにより、プランジャ（２８）に発揮される高圧力により発生された力と低圧力により発生された力との合力が常時ゼロ又は無視できる程度のものとなることを特徴とする空気圧ブレーキブースタ。
2. 請求項１記載の空気圧ブレーキブースタにおいて、反動ディスク（５８）が、プランジャ（２８）の前面が移動する容積室（５２）と、ブースタの前方室（１４）との間を密封することを特徴とする空気圧ブレーキブースタ。

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