JP3856269B2 - 負圧ブースタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のブレーキマスタシリンダの倍力作動のために用いられる負圧ブースタに関し、特に、ブースタシェルに、その内部を負圧源に連なる前側の負圧室と後側の作動室とに区画するブースタピストンを収容し、このブースタピストンに、前記ブースタシェルの後壁に摺動自在に支承される弁筒を連設し、この弁筒内に、前後動可能の入力杆と、この入力杆の前後動に応じて作動室を負圧室と大気とに連通切換えする制御弁とを配設し、前記弁筒及び入力杆と、前記ブースタシェルに摺動可能に支持される出力杆との間に、入力杆に対する入力と、作動室及び負圧室間の気圧差による前記ブースタピストンの推力との合力を該出力杆に伝達する反力機構を介裝したものゝ改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、かゝる負圧ブースタにおいて、例えば特開平９−２２４６号公報に開示されているように、緊急ブレーキ時には、ソレノイド装置の励磁により制御弁の作動量を増加させ、作動室に大量の大気を素早く導入して出力杆に倍力限界の高出力を発揮させるようにしたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に開示された負圧ブースタでは、高価なソレノイド装置のみならず、緊急ブレーキ状態を検知するセンサを必要とするので、構成が複雑の上、コストが高くつく欠点がある。
【０００４】
本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたもので、簡単で安価な構造を付加するだけで、緊急ブレーキ時には、作動室に大量の大気を素早く導入して出力杆に倍力限界の高出力を発揮させる得るようにした、前記負圧ブースタを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、ブースタシェルに、その内部を負圧源に連なる前側の負圧室と後側の作動室とに区画するブースタピストンを収容し、このブースタピストンに、前記ブースタシェルの後壁に摺動自在に支承される弁筒を連設し、この弁筒内に、前後動可能の入力杆と、この入力杆の前後動に応じて作動室を負圧室と大気とに連通切換えする制御弁とを配設し、前記弁筒及び入力杆と、前記ブースタシェルに摺動可能に支持される出力杆との間に、入力杆に対する入力と、作動室及び負圧室間の気圧差による前記ブースタピストンの推力との合力を該出力杆に伝達する反力機構を介裝した負圧ブースタにおいて、前記入力杆に、前記反力機構に連なる入力プランジャを連結すると共に、この入力プランジャの外周に、磁性体製の弁ピストンを一定の軸方向範囲内で摺動自在に嵌合し、この弁ピストンの後端に形成した後向きの大気導入弁座と、この大気導入弁座を環状通路を挟んで囲繞するように前記弁筒に形成した後向きの負圧導入弁座と、前記弁ピストンよりも後側で前記弁筒に前後動可能に取付けられて前記大気導入弁座及び負圧導入弁座に前端の弁部を対向させる環状の弁体と、この弁体の弁部を前記両弁座との着座方向へ付勢するが前記弁ピストンを後方へは付勢しない弁ばねとから前記制御弁を構成すると共に、前記弁体の内側を大気に連通し、前記負圧導入弁座の外周側を前記負圧室に連通する第１ポートと、前記環状通路を前記作動室に連通する第２ポートとを前記弁筒に設け、また前記弁筒には、前記弁ピストンの前端に対向する永久磁石を固着すると共に、該弁ピストンを後方へ付勢して該弁ピストン及び前記永久磁石間に、該磁石の弁ピストンに対する磁力の影響を回避する一定間隙を形成する戻しばねを介裝し、前記入力杆の通常前進時には、前記弁筒の該入力杆への追従前進により前記間隙を殆ど変化させないが、前記入力杆を緊急前進させたときは、前記弁筒の追従遅れに伴う前記間隙の減少により、前記弁ピストンを前記戻しばねの付勢力に抗して前記永久磁石に吸着させて前記入力杆よりも多く前進させ、これにより前記大気導入弁座を前記弁部から大きく離間させる全開状態とするようにしたことを特徴としている。
【０００６】
また請求項２の発明は、ブースタシェルに、その内部を負圧源に連なる前側の負圧室と後側の作動室とに区画するブースタピストンを収容し、このブースタピストンに、前記ブースタシェルの後壁に摺動自在に支承される弁筒を連設し、この弁筒内に、前後動可能の入力杆と、この入力杆の前後動に応じて作動室を負圧室と大気とに連通切換えする制御弁とを配設し、前記弁筒及び入力杆と、前記ブースタシェルに摺動可能に支持される出力杆との間に、入力杆に対する入力と、作動室及び負圧室間の気圧差による前記ブースタピストンの推力との合力を該出力杆に伝達する反力機構を介裝した負圧ブースタにおいて、前記入力杆に、前記反力機構に連なる入力プランジャを連結すると共に、この入力プランジャの外周に、磁性体製の弁ピストンを一定の軸方向範囲内で摺動自在に嵌合し、この弁ピストンの後端に形成した大気導入弁座と、この大気導入弁座を環状通路を挟んで囲繞するように前記弁筒に形成した負圧導入弁座と、前記弁筒に前後動可能に取付けられて前記大気導入弁座及び負圧導入弁座に前端の弁部を対向させる環状の弁体と、この弁体の弁部を前記両弁座との着座方向へ付勢する弁ばねとから前記制御弁を構成すると共に、前記弁体の内側を大気に連通し、前記負圧導入弁座の外周側を前記負圧室に連通する第１ポートと、前記環状通路を前記作動室に連通する第２ポートとを前記弁筒に設けると共に、前記環状通路を形成する前記弁ピストンの外周面を、該第２ポートの内周面に連続させ、また前記弁筒には、前記弁ピストンの前端に対向する永久磁石を固着すると共に、該弁ピストンを後方へ付勢して該弁ピストン及び前記永久磁石間に、該磁石の弁ピストンに対する磁力の影響を回避する一定間隙を形成する戻しばねを介裝し、前記入力杆の通常前進時には、前記弁筒の該入力杆への追従前進により前記間隙を殆ど変化させないが、前記入力杆を緊急前進させたときは、前記弁筒の追従遅れに伴う前記間隙の減少により、前記弁ピストン を前記永久磁石に吸着させて前記入力杆よりも多く前進させ、これにより前記大気導入弁座を前記弁部から大きく離間させる全開状態とするようにしたことを特徴とする。
【０００７】
請求項１，２の特徴によれば、入力杆を急速に前進させる緊急ブレーキ時には、弁筒の作動遅れに伴い、弁筒に対して弁ピストンが入力杆と共に前進して、弁ピストン及び永久磁石間の間隙を詰めるため、弁ピストンが永久磁石に素早く吸着されることにより、入力杆の前進量より大きく前進し、大気導入弁座を弁体から最大に引き離して全開状態とする。その結果、作動室に大量の大気が一挙に導入され、作動室及び負圧室間の気圧差が最大となってブースタピストンの推力、即ち出力杆の出力を倍力限界点まで即座に増大させることができる。このような簡単な構成の採用により、緊急ブレーキに対応し得る負圧ブースタを安価に提供することができる。
【０００８】
また特に請求項２の特徴によれば、前記環状通路を形成する弁ピストンの外周面を、前記第２ポートの内周面に連続させたので、大気導入弁座の全開に伴い、大量の大気が環状通路から第２ポートに流入するとき、その空気の流れが乱れることなくスムーズであり、騒音の発生を抑えることができる。
【０００９】
また請求項３の発明は、請求項１又は２の上記特徴に加えて、前記永久磁石を、これを収容、保持するヨークを介して前記弁筒に固着し、前記永久磁石が前記ヨークの開放端に前記弁ピストンを吸着させるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
この特徴によれば、永久磁石の磁力をカップ状のヨークの開放端に集中させて弁ピストンに対する吸着性能を高めることができ、また吸着衝撃による永久磁石の破損を回避して、その耐久性をも高めることができる。
【００１１】
【実施例の形態】
本発明の実施の形態を、添付図面に示す本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施例に係るタンデム型負圧ブースタの縦断面図、図２は図１の２部拡大図、図３は上記負圧ブースタの作用説明図、図４は上記負圧ブースタの倍力特性を示す線図である。
【００１３】
図１及び図２において、負圧ブースタＢのブースタシェル１は、ブースタシェル１は、対向端を相互に結合する前後一対のシェル半体１ａ，１ｂと、両シェル半体１ａ，１ｂ間に挟止されてブースタシェル１内部を前部シェル室２と後部シェル室３とに仕切る隔壁板１ｃとから構成され、その後部シェル半体１ｂが自動車の車室前壁Ｆにボルト８により固定して支持され、前部シェル半体１ａには、該ブースタＢにより作動されるブレーキマスタシリンダＭのシリンダボディＭａがボルト９により固着される。
【００１４】
前部シェル室２は、それに前後往復動可能に収容される前部ブースタピストン４と、その後面に重ねて結着されると共に前部シェル半体１ａと隔壁板１ｃ間に挟着される前部ダイヤフラム５とにより、前側の前部負圧室２ａと後側の前部作動室２ｂとに区画される。そして、前部負圧室２ａは、負圧導入管１４を介して負圧源Ｖ（例えば内燃機関の吸気マニホールド内部）と接続される。
【００１５】
また後部シェル室３は、それに前後往復動可能に収容される後部ブースタピストン６と、その後面に重ねて結着され、且つ隔壁板１ｃと共に両シェル半体１ａ，１ｂ間に固着される後部ダイヤフラム７とにより、前側の後部負圧室３ａと後側の後部作動室３ｂとに区画される。
【００１６】
前、後部ブースタピストン４，６はそれぞれ鋼板により環状に成形されており、これらは中心部に固着される合成樹脂製の弁筒１０を介して一体に連結される。弁筒１０は、隔壁板１ｃにシール部材１１を介して、また後部シェル半体１ｂの中心部に形成された後方延長筒１２にシール部材１３を介して摺動自在に支承される。両ブースタピストン４，６の後退限は、後部ダイヤフラム７の後面に多数隆起させた突起７ａがブースタシェル１の後壁に当接することにより規定される。
【００１７】
弁筒１０の前端部は大径ピストン１５に形成され、この大径ピストン１５の中心部に形成されて、その前面に開口する有底のシリンダ孔１６に、大径ピストン１５より一定の割合で縮径した小径ピストン１７が摺動自在に嵌装され、この小径ピストン１７の後端面に、弁筒１０前部の中心部を摺動自在に貫通する入力プランジャ１８の前端が当接する。
【００１８】
入力プランジャ１８の後端部に形成された連結筒部１９には、弁筒１０の後端から挿入される入力杆２０の前端の球状部２０ａが嵌合されると共に、その抜け止めのために連結筒部１９の一部１９ａが内方へかしめる。こうして入力杆２０は入力プランジャ１８に首振り可能に連結される。
【００１９】
大径ピストン１５の外周にはカップ体２１が摺動自在に嵌合され、このカップ体２１には大径及び小径ピストン１５，１７に対向する偏平な弾性ピストン２２が充填される。
【００２０】
大径ピストン１５及び弾性ピストン２２の対向端面の一方（図示例では大径ピストン１５の前端面）には環状段部２３が凹設される。
【００２１】
以上において、大径ピストン１５、小径ピストン１７、弾性ピストン２２及びカップ体２１は、入力杆２０に対する入力とブースタピストン４，６の推力との合力を出力杆２５に伝達する反力機構２４を構成する。
【００２２】
カップ体２１の前面には出力杆２５が突設され、この出力杆２５は前記ブレーキマスタシリンダＭのピストンＭｂに連接される。またカップ体２１及び弁筒１０の前端面に当接するリテーナ２６が配設され、このリテーナ２６とブースタシェル１の前壁との間に弁筒戻しばね２７が縮設される。
【００２３】
弁筒１０には、前後部の負圧室２ａ，３ａ間を連通する第１連通路２８1 と、前後部の作動室２ｂ，３ｂ間を連通する第２連通路２８2 と、第１連通路２８1 に連なって弁筒１０内周面に開口する第１ポート２９1 と、第２連通路２８2 に連なると共に、第１ポート２９1 より前方で弁筒１０内周面に開口する第２ポート２９2 とが形成される。それら第１及び第２ポート２９1 ，２９2 の前後方向中間の弁筒１０内周面には、後向きの環状の負圧導入弁座３０が形成される。また弁筒１０の前部内周面に円筒状の弁ピストン３３が摺動自在に嵌装され、この弁ピストン３３の後端には、第２ポート２９2 に連なる環状通路３２を挟んで負圧導入弁座３０に囲繞される後向きの環状の大気導入弁座３１が形成されおり、負圧導入弁座３０及び大気導入弁座３１に対向する共通一個の弁体３４が弁筒１０内に配設される。この弁体３４は、負圧導入弁座３０及び大気導入弁座３１に着座可能に対向する環状の弁部３４ａを前端に、環状の取付けビード部３４ｂを後端に、その両部分３４ａ，３４ｂを軸方向相対変位可能に連結するダイヤフラム部３４ｃを中間部にそれぞれ形成してなるもので、取付けビード部３４ｂは、弁筒１０の後部内周面に嵌着される円筒状の弁ホルダ３５の前端部により、弁筒１０内周面に取付けられる。そして、その弁部３４ａを両弁座３０，３１との着座方向へ付勢する弁ばね３６が弁部３４ａと入力杆２０との間に縮設される。
【００２４】
以上において、上記両弁座３０，３１、弁体３４及び弁ばね３６は制御弁３８を構成する。
【００２５】
また上記環状通路３２を構成する弁ピストン３３の外周面３２ａは、第２ポート２９2 の内周面に連続するようテーパ状に形成される。
【００２６】
後方延長筒１２の後端には、中心部に大気導入口３９が開口する内向きフランジ１２ａが一体に形成されており、このフランジ１２ａの内側面に当接して入力杆２０の後退限を規定するストッパ板４０が入力杆２０に前後方向調節可能に固着され、その後退限に向かって入力杆２０は、弁ホルダ３５に支持される入力戻しばね４１により付勢される。
【００２７】
また弁筒１０の後端部内周には、エアフィルタ４２が装着され、それを通して第１弁座３０1 の内周は大気導入口３９と常時連通している。上記エアフィルタ４２は、入力杆２０の弁筒１０に対する前後動を妨げないように柔軟性を有する。
入力プランジャ１８には、円筒状の弁ピストン３３の内周面にシール部材４３を介して摺動自在に嵌合する外向きフランジ１８ａが、また弁ピストン３３には、入力プランジャ１８の連結筒部１９の外周面に摺動自在に嵌合する内向きフランジ３３ａがそれぞれ一体に形成されており、これら両フランジ１８ａ，３３ａ間に、これらを前後に引き離す方向へ付勢する戻しばね４４が縮設されると共に、内向きフランジ３３ａの後端面を受けるストッパ環４５が連結筒部１９に係止される。また弁ピストン３３の内周面には、外向きフランジ１８ａの後端面に所定の間隙ｇ1 を存して対向する当接段部４６が形成される。この間隙ｇ1 の範囲内で入力プランジャ１８及び弁ピストン３３は、軸方向の相対移動が可能である。
【００２８】
尚、戻しばね４４のセット荷重は、前記弁ばね３６のそれより大きく設定される。したがって、入力杆２０による入力プランジャ１８の後退時には、戻しばね４４を圧縮させることなく弁ピストン３３により弁体３４の弁部３４ａを弁ばね３６のセット荷重に抗して後方へ変位させることができる。
【００２９】
弁ピストン３３において、外向きフランジ１８ａが嵌合する内周面の内径ｄ1 と、弁体３４が着座する大気導入弁座３１の有効径ｄ2 とは、互いに等しく設定される。こうすると、弁体３４が大気導入弁座３１に着座しているとき、負圧室２ａ，３ａの負圧が第１ポート２９1 から弁ピストン３３の前後に作用した場合でも、弁ピストン３３の前端部及び後端部に働く負圧による推力を互いに相殺させることができる。
【００３０】
また弁筒１０に形成されて弁ピストン３３の前端に向かって開口する環状凹部４７には、環状の永久磁石４８を収容、保持して開放端を弁ピストン３３の前端に対向させるカップ状のヨーク４９が圧入される。永久磁石４８は、ヨーク４９の底壁に接着により固着される。
【００３１】
弁ピストン３３は磁性体製であり、通常、ヨーク４９及び弁ピストン３３間には、永久磁石４８の磁力を弁ピストン３３に影響させない程度の間隙ｇ2 が設定されており、弁筒１０に対して入力杆２０が大きく前進して、上記間隙ｇ2 が減少すると、永久磁石４８の磁力により、戻しばね４４のセット荷重に抗して弁ピストン３３をヨーク４９に吸着させ、大気導入弁座３１を全開させるようになっている。その際、上記間隙ｇ2 は、入力プランジャ１８及び弁ピストン３３間の軸方向間隙ｇ1 と略等しく設定される。
【００３２】
次にこの実施例の作用について説明する。
〈負圧ブースタの休止〉
負圧ブースタＢの休止状態では、図１に示すように、入力杆２０は後退限に位置し、制御弁３８は、弁体３４を大気導入弁座３１及び負圧導入弁座３０に着座させて前、後部両作動室２ｂ，３ｂを両負圧室２ａ，３ａ及び大気導入口３９のいずれとも不通にした中立状態にあり、このような制御弁３８により、両負圧室２ａ，３ａには、負圧導入管１４を通して供給される負圧源の負圧が蓄えられ、両作動室２ｂ，３ｂには、大気により適当に希釈された負圧が保持される。こうして前、後部ブースタピストン４，６には、前部の負圧室２ａと作動室２ｂ、後部の負圧室３ａと作動室３ｂの各間に生じる僅かな気圧差により小さな前進力が与えられるが、これらの前進力と弁筒戻しばね２７の力とが釣合って、両ブースタピストン４，６は後退限から僅かに前進したところで停止している。
〈通常ブレーキ〉
車両を制動すべくブレーキペダルＰを通常の速度で踏込み、入力杆２０、入力プランジャ１８及び弁ピストン３３を介して大気導入弁座３１を前進させれば、当初、両ブースタピストン４，６は不動であるから、大気導入弁座３１が弁体３４から直ちに離れて、第２ポート２９2 を環状通路３２を介して大気導入口３９に連通させる。その結果、大気導入口３９から弁筒１０内に流入した大気は大気導入弁座３１を通過し、第２ポート２９2 を経て両作動室２ｂ，３ｂに素早く導入され、該室２ｂ，３ｂを両負圧室２ａ，３ａより高圧にするので、それらの気圧差に基づく大きな前方推力を得て両ブースタピストン４，６は、弁筒１０及び大径ピストン１５を伴いながら弁筒戻しばね２７の力に抗して入力杆２０の動きに追従するように前進するので、永久磁石４８のヨーク４９及び弁ピストン３３間の間隙ｇ2 は殆ど変化せず、したがって永久磁石４８が弁ピストン３３を吸着することなく、大径ピストン１５が弾性ピストン２２を介してカップ体２１、即ち出力杆２５を前方へ押動してブレーキマスタシリンダＭのピストンＭｂを駆動する。こうして、ブレーキマスタシリンダＭをブレーキペダルＰの踏込みに遅れなく作動させ、車両に制動かけることができる。
【００３３】
ところで、このような制動中、弾性ピストン２２の後端面には、大径ピストン１５に加わる両ブースタピストン４，６の推力と、入力杆２０から小径ピストン１７に加わる操縦者の踏力とが作用し、またその前端面には、出力杆２５の作動反力が作用し、これによって弾性ピストン２２は前後に圧縮される。その結果、出力杆２５の作動反力の一部が弾性ピストン２２を介して入力杆２０に伝達されることになり、操縦者は出力杆２５の出力、即ち制動力の大きさを感受することができる。
【００３４】
而して、出力杆２５の出力が倍力限界点に達するまでは（図３の線ａ−ｂ参照）、ブースタピストン４，６と一体の弁筒１０は、入力杆２０の前進量だけ前進するもので、入力杆２０が前進を止めると、弁筒１０と共に前進してきた弁体３４が大気導入弁座３１に再び着座して、作動室２ｂ，３ｂへの大気のそれ以上の導入を阻止するので、ブースタピストン４，６の前進も停止し、入力に対応した倍力出力が得られることになる。ところで、大径ピストン１５は、当初、環状段部２３を除く前端面を弾性ピストン２２に当接させているが、出力杆２５の出力が所定値を超えると、環状段部２３をも弾性ピストン２２に当接させるようになるため、大径ピストン１５及び小径ピストン１７の弾性ピストン２２に対する受圧面積比の変化により、図３に線ａ−ｂ−ｃで示すように倍力比が途中から増加する。
【００３５】
そして、出力杆２５の出力が倍力限界点を超えると、ブースタピストン４，６の気圧差による推力が最大となり、大気導入弁座３１は弁体３４から離間したまゝとなるので、出力杆２５の出力は、ブースタピストン４，６の気圧差による最大推力と、ブレーキペダルＰへの踏力による入力杆２０の推力との和となる（図３の線ｃ−ｄ参照）。
〈緊急ブレーキ〉
ブレーキペダルＰを急速に踏み込む緊急ブレーキ時には、弁筒１０の作動遅れに伴い、弁筒１０に対して弁ピストン３３が入力杆２０と共に前進して、ヨーク４９及び弁ピストン３３間の間隙ｇ2 が減少するや否や、図３に示すように、永久磁石４８の磁力により、弁ピストン３３は、戻しばね４４のセット荷重に抗してヨーク４９に素早く吸着されて入力杆２０より大きく前進し、大気導入弁座３１は弁体３４から最大に引き離されて全開状態となる。その結果、大気導入口３９から両作動室２ｂ，３ｂに大量の大気が一挙に導入されることになるので、作動室２ｂ，３ｂ及び負圧室２ａ，３ａ間の気圧差によるブレーキピストン４，６推力、即ち出力杆２５の出力が倍力限界点まで即座に増大し、ブレーキマスタシリンダＭを急速且つ強力に作動させることができる。このような緊急ブレーキ操作は、図４にｐ1 、ｐ2 、ｐ3 で示すように、ブレーキ開始と同時であろうと、通常ブレーキ時の途中であろうと、また通常ブレーキ時において倍力比が変化した後であろうと、これを行えば、常に、そのときから出力を倍力限界点まで直ちに増大させることができる。
【００３６】
この場合、永久磁石４８をカップ状のヨーク４９に収容、保持し、そのヨーク４９の開放端を弁ピストン３３に対向させたので、永久磁石４８の磁力をヨーク４９の端面に集中させて弁ピストン３３に対する吸着性能を高めることができ、また吸着衝撃による永久磁石４８の破損を回避して、その耐久性をも高めることができる。
【００３７】
また負圧導入弁座３０及び大気導入弁座３１間に挟まれる環状通路３２を構成する弁ピストン３３の外周面３２ａは、第２ポート２９2 の内周面に連続するテーパ面に形成されているので、大気導入弁座３１の全開に伴い、大量の大気が環状通路３２から第２ポート２９2 に流入するとき、その空気の流れが乱れることなくスムーズであり、騒音の発生を抑えることができる。
【００３８】
このように、ブレーキペダルＰによる入力杆２０の急速前進時には、弁ピストン３３を永久磁石４８に吸着させて大気導入弁座３１を全開状態にさせるようにした簡単な構成を採用することにより、緊急ブレーキに対応し得る負圧ブースタＢを安価に提供することができる。
〈緊急ブレーキの解除〉
緊急ブレーキ状態を解除すべく、ブレーキペダルＰから踏力を解放すると、先ず入力杆２０及び入力プランジャ１８が入力戻しばね４１の力をもって後退する。そのとき入力プランジャ１８の外向きフランジ１８ａが弁ピストン３３の当接段部４６に当接してこれを後方へ押圧するので、弁ピストン３３をヨーク４９から強制的に引き離すことになる。すると、弁ピストン３３は戻しばね４４の付勢力でストッパ環４５との当接位置まで後退して、大気導入弁座３１を弁体３４に着座させると共に、その弁体３４を負圧導入弁座３０から大きく離間させるので、それ以後は通常ブレーキの解除時と同様に、両作動室２ｂ，３ｂは、第２ポート２９2 、環状通路３２及び第１ポート２９1 を介して両負圧室２ａ，３ａと連通する。その結果、両作動室２ｂ，３ｂへの大気の導入が阻止される一方、両作動室２ｂ，３ｂの空気が両負圧室２ａ，３ａを経て負圧限Ｖに吸入され、それらの気圧差が無くなるため、ブースタピストン４，６も、弁筒戻しばね２７の力をもって後退し、マスタシリンダＭの作動を解除していく。
【００３９】
入力杆２０がストッパ板４０を後方延長筒１２の内向きフランジ１２ａに当接させる後退限まで後退すると、後部ブースタピストン６は、一旦、後部ダイヤフラム７の突起７ａをブースタシェル１の後壁に当接させる後退限まで戻り、今度は負圧導入弁座３０を弁体３４に着座させると共に、弁体３４を大気導入弁座３１から離間させるので、再び両作動室２ｂ，３ｂに大気が導入されるが、それにより生ずる気圧差により両ブースタピストン４，６が僅かに前進すれば、負圧導入弁座３０にも弁体３４が着座し、制御弁３８を当初の中立状態にする。こうして両作動室２ｂ，３ｂには、大気に希釈された負圧が保持され、負圧ブースタＢは、図１及び図２の休止状態となる。
【００４０】
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、負圧ブースタＢを、ブースタピストンを単一とするシングル型に構成することもできる。また入力杆２０のストッパ板４０及び後方延長筒１２の内向きフランジ１２ａを廃止し、負圧ブースタＢの休止時には、負圧導入弁座３０を開放したまゝにして、作動室２ｂ，３ｂを負圧室２ａ，３ａとの連通状態に保持するようにしてもよい。また、環状段部２３を廃止して弾性ピストン２２の受圧面積を一定にし、倍力比を一定にしておくこともできる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ブレーキペダルによる入力杆の急速前進時には、弁ピストンを永久磁石に吸着させて大気導入弁座を全開状態にさせるようにした簡単な構成を採用することにより、緊急ブレーキに対応し得る負圧ブースタを安価に提供することができる。
【００４２】
また特に請求項２の発明によれば、大気導入弁座及び負圧導入弁座間の環状通路を形成する弁ピストンの外周面を、作動室に連なる第２ポートの内周面に連続させたので、大気導入弁座の全開に伴い、大量の大気が環状通路から第２ポートに流入するとき、その空気の流れが乱れることなくスムーズであり、騒音の発生を抑えることができる。
【００４３】
また特に請求項３の発明によれば、永久磁石を、これを収容、保持するヨークを介して弁筒に固着し、永久磁石がヨークの開放端に弁ピストンを吸着させるようにしたので、永久磁石の磁力をカップ状のヨークの開放端に集中させて弁ピストンに対する吸着性能を高めることができ、また吸着衝撃による永久磁石の破損を回避して、その耐久性をも高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例に係るタンデム型負圧ブースタの縦断面図。
【図２】 図１の２部拡大図。
【図３】 上記負圧ブースタの作用説明図。
【図４】 上記負圧ブースタの倍力特性を示す線図。
【符号の説明】
Ｂ・・・・負圧ブースタ
Ｖ・・・・負圧源
ｇ1 ・・・入力プランジャ及び弁ピストンの相対軸方向変位の範囲
ｇ2 ・・・間隙
１・・・・ブースタシェル
２ａ・・・負圧室（前部負圧室）
３ａ・・・負圧室（後部負圧室）
２ｂ・・・作動室（前部作動室）
３ｂ・・・作動室（後部作動室）
４・・・・ブースタピストン（前部ブースタピストン）
６・・・・ブースタピストン（後部ブースタピストン）
１０・・・弁筒
１６・・・ソレノイド
１８・・・入力プランジャ
２０・・・入力杆
２４・・・反力機構
２５・・・出力杆
２９1 ・・第１ポート
２９2 ・・第２ポート
３０・・・負圧導入弁座
３１・・・大気導入弁座
３３・・・環状通路
３２ａ・・弁ピストンの外周面
３３・・・弁ピストン
３４・・・弁体
３４ａ・・弁部
３６・・・弁ばね
３８・・・制御弁
４４・・・戻しばね
４８・・・永久磁石
４９・・・ヨーク
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のブレーキマスタシリンダの倍力作動のために用いられる負圧ブースタに関し、特に、ブースタシェルに、その内部を負圧源に連なる前側の負圧室と後側の作動室とに区画するブースタピストンを収容し、このブースタピストンに、前記ブースタシェルの後壁に摺動自在に支承される弁筒を連設し、この弁筒内に、前後動可能の入力杆と、この入力杆の前後動に応じて作動室を負圧室と大気とに連通切換えする制御弁とを配設し、前記弁筒及び入力杆と、前記ブースタシェルに摺動可能に支持される出力杆との間に、入力杆に対する入力と、作動室及び負圧室間の気圧差による前記ブースタピストンの推力との合力を該出力杆に伝達する反力機構を介裝したものゝ改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、かゝる負圧ブースタにおいて、例えば特開平９−２２４６号公報に開示されているように、緊急ブレーキ時には、ソレノイド装置の励磁により制御弁の作動量を増加させ、作動室に大量の大気を素早く導入して出力杆に倍力限界の高出力を発揮させるようにしたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に開示された負圧ブースタでは、高価なソレノイド装置のみならず、緊急ブレーキ状態を検知するセンサを必要とするので、構成が複雑の上、コストが高くつく欠点がある。
【０００４】
本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたもので、簡単で安価な構造を付加するだけで、緊急ブレーキ時には、作動室に大量の大気を素早く導入して出力杆に倍力限界の高出力を発揮させる得るようにした、前記負圧ブースタを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、ブースタシェルに、その内部を負圧源に連なる前側の負圧室と後側の作動室とに区画するブースタピストンを収容し、このブースタピストンに、前記ブースタシェルの後壁に摺動自在に支承される弁筒を連設し、この弁筒内に、前後動可能の入力杆と、この入力杆の前後動に応じて作動室を負圧室と大気とに連通切換えする制御弁とを配設し、前記弁筒及び入力杆と、前記ブースタシェルに摺動可能に支持される出力杆との間に、入力杆に対する入力と、作動室及び負圧室間の気圧差による前記ブースタピストンの推力との合力を該出力杆に伝達する反力機構を介裝した負圧ブースタにおいて、前記入力杆に、前記反力機構に連なる入力プランジャを連結すると共に、この入力プランジャの外周に、磁性体製の弁ピストンを一定の軸方向範囲内で摺動自在に嵌合し、この弁ピストンの後端に形成した後向きの大気導入弁座と、この大気導入弁座を環状通路を挟んで囲繞するように前記弁筒に形成した後向きの負圧導入弁座と、前記弁ピストンよりも後側で前記弁筒に前後動可能に取付けられて前記大気導入弁座及び負圧導入弁座に前端の弁部を対向させる環状の弁体と、この弁体の弁部を前記両弁座との着座方向へ付勢するが前記弁ピストンを後方へは付勢しない弁ばねとから前記制御弁を構成すると共に、前記弁体の内側を大気に連通し、前記負圧導入弁座の外周側を前記負圧室に連通する第１ポートと、前記環状通路を前記作動室に連通する第２ポートとを前記弁筒に設け、また前記弁筒には、前記弁ピストンの前端に対向する永久磁石を固着すると共に、該弁ピストンを後方へ付勢して該弁ピストン及び前記永久磁石間に、該磁石の弁ピストンに対する磁力の影響を回避する一定間隙を形成する戻しばねを介裝し、前記入力杆の通常前進時には、前記弁筒の該入力杆への追従前進により前記間隙を殆ど変化させないが、前記入力杆を緊急前進させたときは、前記弁筒の追従遅れに伴う前記間隙の減少により、前記弁ピストンを前記戻しばねの付勢力に抗して前記永久磁石に吸着させて前記入力杆よりも多く前進させ、これにより前記大気導入弁座を前記弁部から大きく離間させる全開状態とするようにしたことを特徴としている。
【０００６】
また請求項２の発明は、ブースタシェルに、その内部を負圧源に連なる前側の負圧室と後側の作動室とに区画するブースタピストンを収容し、このブースタピストンに、前記ブースタシェルの後壁に摺動自在に支承される弁筒を連設し、この弁筒内に、前後動可能の入力杆と、この入力杆の前後動に応じて作動室を負圧室と大気とに連通切換えする制御弁とを配設し、前記弁筒及び入力杆と、前記ブースタシェルに摺動可能に支持される出力杆との間に、入力杆に対する入力と、作動室及び負圧室間の気圧差による前記ブースタピストンの推力との合力を該出力杆に伝達する反力機構を介裝した負圧ブースタにおいて、前記入力杆に、前記反力機構に連なる入力プランジャを連結すると共に、この入力プランジャの外周に、磁性体製の弁ピストンを一定の軸方向範囲内で摺動自在に嵌合し、この弁ピストンの後端に形成した大気導入弁座と、この大気導入弁座を環状通路を挟んで囲繞するように前記弁筒に形成した負圧導入弁座と、前記弁筒に前後動可能に取付けられて前記大気導入弁座及び負圧導入弁座に前端の弁部を対向させる環状の弁体と、この弁体の弁部を前記両弁座との着座方向へ付勢する弁ばねとから前記制御弁を構成すると共に、前記弁体の内側を大気に連通し、前記負圧導入弁座の外周側を前記負圧室に連通する第１ポートと、前記環状通路を前記作動室に連通する第２ポートとを前記弁筒に設けると共に、前記環状通路を形成する前記弁ピストンの外周面を、該第２ポートの内周面に連続させ、また前記弁筒には、前記弁ピストンの前端に対向する永久磁石を固着すると共に、該弁ピストンを後方へ付勢して該弁ピストン及び前記永久磁石間に、該磁石の弁ピストンに対する磁力の影響を回避する一定間隙を形成する戻しばねを介裝し、前記入力杆の通常前進時には、前記弁筒の該入力杆への追従前進により前記間隙を殆ど変化させないが、前記入力杆を緊急前進させたときは、前記弁筒の追従遅れに伴う前記間隙の減少により、前記弁ピストン を前記永久磁石に吸着させて前記入力杆よりも多く前進させ、これにより前記大気導入弁座を前記弁部から大きく離間させる全開状態とするようにしたことを特徴とする。
【０００７】
請求項１，２の特徴によれば、入力杆を急速に前進させる緊急ブレーキ時には、弁筒の作動遅れに伴い、弁筒に対して弁ピストンが入力杆と共に前進して、弁ピストン及び永久磁石間の間隙を詰めるため、弁ピストンが永久磁石に素早く吸着されることにより、入力杆の前進量より大きく前進し、大気導入弁座を弁体から最大に引き離して全開状態とする。その結果、作動室に大量の大気が一挙に導入され、作動室及び負圧室間の気圧差が最大となってブースタピストンの推力、即ち出力杆の出力を倍力限界点まで即座に増大させることができる。このような簡単な構成の採用により、緊急ブレーキに対応し得る負圧ブースタを安価に提供することができる。
【０００８】
また特に請求項２の特徴によれば、前記環状通路を形成する弁ピストンの外周面を、前記第２ポートの内周面に連続させたので、大気導入弁座の全開に伴い、大量の大気が環状通路から第２ポートに流入するとき、その空気の流れが乱れることなくスムーズであり、騒音の発生を抑えることができる。
【０００９】
また請求項３の発明は、請求項１又は２の上記特徴に加えて、前記永久磁石を、これを収容、保持するヨークを介して前記弁筒に固着し、前記永久磁石が前記ヨークの開放端に前記弁ピストンを吸着させるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
この特徴によれば、永久磁石の磁力をカップ状のヨークの開放端に集中させて弁ピストンに対する吸着性能を高めることができ、また吸着衝撃による永久磁石の破損を回避して、その耐久性をも高めることができる。
【００１１】
【実施例の形態】
本発明の実施の形態を、添付図面に示す本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施例に係るタンデム型負圧ブースタの縦断面図、図２は図１の２部拡大図、図３は上記負圧ブースタの作用説明図、図４は上記負圧ブースタの倍力特性を示す線図である。
【００１３】
図１及び図２において、負圧ブースタＢのブースタシェル１は、ブースタシェル１は、対向端を相互に結合する前後一対のシェル半体１ａ，１ｂと、両シェル半体１ａ，１ｂ間に挟止されてブースタシェル１内部を前部シェル室２と後部シェル室３とに仕切る隔壁板１ｃとから構成され、その後部シェル半体１ｂが自動車の車室前壁Ｆにボルト８により固定して支持され、前部シェル半体１ａには、該ブースタＢにより作動されるブレーキマスタシリンダＭのシリンダボディＭａがボルト９により固着される。
【００１４】
前部シェル室２は、それに前後往復動可能に収容される前部ブースタピストン４と、その後面に重ねて結着されると共に前部シェル半体１ａと隔壁板１ｃ間に挟着される前部ダイヤフラム５とにより、前側の前部負圧室２ａと後側の前部作動室２ｂとに区画される。そして、前部負圧室２ａは、負圧導入管１４を介して負圧源Ｖ（例えば内燃機関の吸気マニホールド内部）と接続される。
【００１５】
また後部シェル室３は、それに前後往復動可能に収容される後部ブースタピストン６と、その後面に重ねて結着され、且つ隔壁板１ｃと共に両シェル半体１ａ，１ｂ間に固着される後部ダイヤフラム７とにより、前側の後部負圧室３ａと後側の後部作動室３ｂとに区画される。
【００１６】
前、後部ブースタピストン４，６はそれぞれ鋼板により環状に成形されており、これらは中心部に固着される合成樹脂製の弁筒１０を介して一体に連結される。弁筒１０は、隔壁板１ｃにシール部材１１を介して、また後部シェル半体１ｂの中心部に形成された後方延長筒１２にシール部材１３を介して摺動自在に支承される。両ブースタピストン４，６の後退限は、後部ダイヤフラム７の後面に多数隆起させた突起７ａがブースタシェル１の後壁に当接することにより規定される。
【００１７】
弁筒１０の前端部は大径ピストン１５に形成され、この大径ピストン１５の中心部に形成されて、その前面に開口する有底のシリンダ孔１６に、大径ピストン１５より一定の割合で縮径した小径ピストン１７が摺動自在に嵌装され、この小径ピストン１７の後端面に、弁筒１０前部の中心部を摺動自在に貫通する入力プランジャ１８の前端が当接する。
【００１８】
入力プランジャ１８の後端部に形成された連結筒部１９には、弁筒１０の後端から挿入される入力杆２０の前端の球状部２０ａが嵌合されると共に、その抜け止めのために連結筒部１９の一部１９ａが内方へかしめる。こうして入力杆２０は入力プランジャ１８に首振り可能に連結される。
【００１９】
大径ピストン１５の外周にはカップ体２１が摺動自在に嵌合され、このカップ体２１には大径及び小径ピストン１５，１７に対向する偏平な弾性ピストン２２が充填される。
【００２０】
大径ピストン１５及び弾性ピストン２２の対向端面の一方（図示例では大径ピストン１５の前端面）には環状段部２３が凹設される。
【００２１】
以上において、大径ピストン１５、小径ピストン１７、弾性ピストン２２及びカップ体２１は、入力杆２０に対する入力とブースタピストン４，６の推力との合力を出力杆２５に伝達する反力機構２４を構成する。
【００２２】
カップ体２１の前面には出力杆２５が突設され、この出力杆２５は前記ブレーキマスタシリンダＭのピストンＭｂに連接される。またカップ体２１及び弁筒１０の前端面に当接するリテーナ２６が配設され、このリテーナ２６とブースタシェル１の前壁との間に弁筒戻しばね２７が縮設される。
【００２３】
弁筒１０には、前後部の負圧室２ａ，３ａ間を連通する第１連通路２８1 と、前後部の作動室２ｂ，３ｂ間を連通する第２連通路２８2 と、第１連通路２８1 に連なって弁筒１０内周面に開口する第１ポート２９1 と、第２連通路２８2 に連なると共に、第１ポート２９1 より前方で弁筒１０内周面に開口する第２ポート２９2 とが形成される。それら第１及び第２ポート２９1 ，２９2 の前後方向中間の弁筒１０内周面には、後向きの環状の負圧導入弁座３０が形成される。また弁筒１０の前部内周面に円筒状の弁ピストン３３が摺動自在に嵌装され、この弁ピストン３３の後端には、第２ポート２９2 に連なる環状通路３２を挟んで負圧導入弁座３０に囲繞される後向きの環状の大気導入弁座３１が形成されおり、負圧導入弁座３０及び大気導入弁座３１に対向する共通一個の弁体３４が弁筒１０内に配設される。この弁体３４は、負圧導入弁座３０及び大気導入弁座３１に着座可能に対向する環状の弁部３４ａを前端に、環状の取付けビード部３４ｂを後端に、その両部分３４ａ，３４ｂを軸方向相対変位可能に連結するダイヤフラム部３４ｃを中間部にそれぞれ形成してなるもので、取付けビード部３４ｂは、弁筒１０の後部内周面に嵌着される円筒状の弁ホルダ３５の前端部により、弁筒１０内周面に取付けられる。そして、その弁部３４ａを両弁座３０，３１との着座方向へ付勢する弁ばね３６が弁部３４ａと入力杆２０との間に縮設される。
【００２４】
以上において、上記両弁座３０，３１、弁体３４及び弁ばね３６は制御弁３８を構成する。
【００２５】
また上記環状通路３２を構成する弁ピストン３３の外周面３２ａは、第２ポート２９2 の内周面に連続するようテーパ状に形成される。
【００２６】
後方延長筒１２の後端には、中心部に大気導入口３９が開口する内向きフランジ１２ａが一体に形成されており、このフランジ１２ａの内側面に当接して入力杆２０の後退限を規定するストッパ板４０が入力杆２０に前後方向調節可能に固着され、その後退限に向かって入力杆２０は、弁ホルダ３５に支持される入力戻しばね４１により付勢される。
【００２７】
また弁筒１０の後端部内周には、エアフィルタ４２が装着され、それを通して第１弁座３０1 の内周は大気導入口３９と常時連通している。上記エアフィルタ４２は、入力杆２０の弁筒１０に対する前後動を妨げないように柔軟性を有する。
入力プランジャ１８には、円筒状の弁ピストン３３の内周面にシール部材４３を介して摺動自在に嵌合する外向きフランジ１８ａが、また弁ピストン３３には、入力プランジャ１８の連結筒部１９の外周面に摺動自在に嵌合する内向きフランジ３３ａがそれぞれ一体に形成されており、これら両フランジ１８ａ，３３ａ間に、これらを前後に引き離す方向へ付勢する戻しばね４４が縮設されると共に、内向きフランジ３３ａの後端面を受けるストッパ環４５が連結筒部１９に係止される。また弁ピストン３３の内周面には、外向きフランジ１８ａの後端面に所定の間隙ｇ1 を存して対向する当接段部４６が形成される。この間隙ｇ1 の範囲内で入力プランジャ１８及び弁ピストン３３は、軸方向の相対移動が可能である。
【００２８】
尚、戻しばね４４のセット荷重は、前記弁ばね３６のそれより大きく設定される。したがって、入力杆２０による入力プランジャ１８の後退時には、戻しばね４４を圧縮させることなく弁ピストン３３により弁体３４の弁部３４ａを弁ばね３６のセット荷重に抗して後方へ変位させることができる。
【００２９】
弁ピストン３３において、外向きフランジ１８ａが嵌合する内周面の内径ｄ1 と、弁体３４が着座する大気導入弁座３１の有効径ｄ2 とは、互いに等しく設定される。こうすると、弁体３４が大気導入弁座３１に着座しているとき、負圧室２ａ，３ａの負圧が第１ポート２９1 から弁ピストン３３の前後に作用した場合でも、弁ピストン３３の前端部及び後端部に働く負圧による推力を互いに相殺させることができる。
【００３０】
また弁筒１０に形成されて弁ピストン３３の前端に向かって開口する環状凹部４７には、環状の永久磁石４８を収容、保持して開放端を弁ピストン３３の前端に対向させるカップ状のヨーク４９が圧入される。永久磁石４８は、ヨーク４９の底壁に接着により固着される。
【００３１】
弁ピストン３３は磁性体製であり、通常、ヨーク４９及び弁ピストン３３間には、永久磁石４８の磁力を弁ピストン３３に影響させない程度の間隙ｇ2 が設定されており、弁筒１０に対して入力杆２０が大きく前進して、上記間隙ｇ2 が減少すると、永久磁石４８の磁力により、戻しばね４４のセット荷重に抗して弁ピストン３３をヨーク４９に吸着させ、大気導入弁座３１を全開させるようになっている。その際、上記間隙ｇ2 は、入力プランジャ１８及び弁ピストン３３間の軸方向間隙ｇ1 と略等しく設定される。
【００３２】
次にこの実施例の作用について説明する。
〈負圧ブースタの休止〉
負圧ブースタＢの休止状態では、図１に示すように、入力杆２０は後退限に位置し、制御弁３８は、弁体３４を大気導入弁座３１及び負圧導入弁座３０に着座させて前、後部両作動室２ｂ，３ｂを両負圧室２ａ，３ａ及び大気導入口３９のいずれとも不通にした中立状態にあり、このような制御弁３８により、両負圧室２ａ，３ａには、負圧導入管１４を通して供給される負圧源の負圧が蓄えられ、両作動室２ｂ，３ｂには、大気により適当に希釈された負圧が保持される。こうして前、後部ブースタピストン４，６には、前部の負圧室２ａと作動室２ｂ、後部の負圧室３ａと作動室３ｂの各間に生じる僅かな気圧差により小さな前進力が与えられるが、これらの前進力と弁筒戻しばね２７の力とが釣合って、両ブースタピストン４，６は後退限から僅かに前進したところで停止している。
〈通常ブレーキ〉
車両を制動すべくブレーキペダルＰを通常の速度で踏込み、入力杆２０、入力プランジャ１８及び弁ピストン３３を介して大気導入弁座３１を前進させれば、当初、両ブースタピストン４，６は不動であるから、大気導入弁座３１が弁体３４から直ちに離れて、第２ポート２９2 を環状通路３２を介して大気導入口３９に連通させる。その結果、大気導入口３９から弁筒１０内に流入した大気は大気導入弁座３１を通過し、第２ポート２９2 を経て両作動室２ｂ，３ｂに素早く導入され、該室２ｂ，３ｂを両負圧室２ａ，３ａより高圧にするので、それらの気圧差に基づく大きな前方推力を得て両ブースタピストン４，６は、弁筒１０及び大径ピストン１５を伴いながら弁筒戻しばね２７の力に抗して入力杆２０の動きに追従するように前進するので、永久磁石４８のヨーク４９及び弁ピストン３３間の間隙ｇ2 は殆ど変化せず、したがって永久磁石４８が弁ピストン３３を吸着することなく、大径ピストン１５が弾性ピストン２２を介してカップ体２１、即ち出力杆２５を前方へ押動してブレーキマスタシリンダＭのピストンＭｂを駆動する。こうして、ブレーキマスタシリンダＭをブレーキペダルＰの踏込みに遅れなく作動させ、車両に制動かけることができる。
【００３３】
ところで、このような制動中、弾性ピストン２２の後端面には、大径ピストン１５に加わる両ブースタピストン４，６の推力と、入力杆２０から小径ピストン１７に加わる操縦者の踏力とが作用し、またその前端面には、出力杆２５の作動反力が作用し、これによって弾性ピストン２２は前後に圧縮される。その結果、出力杆２５の作動反力の一部が弾性ピストン２２を介して入力杆２０に伝達されることになり、操縦者は出力杆２５の出力、即ち制動力の大きさを感受することができる。
【００３４】
而して、出力杆２５の出力が倍力限界点に達するまでは（図３の線ａ−ｂ参照）、ブースタピストン４，６と一体の弁筒１０は、入力杆２０の前進量だけ前進するもので、入力杆２０が前進を止めると、弁筒１０と共に前進してきた弁体３４が大気導入弁座３１に再び着座して、作動室２ｂ，３ｂへの大気のそれ以上の導入を阻止するので、ブースタピストン４，６の前進も停止し、入力に対応した倍力出力が得られることになる。ところで、大径ピストン１５は、当初、環状段部２３を除く前端面を弾性ピストン２２に当接させているが、出力杆２５の出力が所定値を超えると、環状段部２３をも弾性ピストン２２に当接させるようになるため、大径ピストン１５及び小径ピストン１７の弾性ピストン２２に対する受圧面積比の変化により、図３に線ａ−ｂ−ｃで示すように倍力比が途中から増加する。
【００３５】
そして、出力杆２５の出力が倍力限界点を超えると、ブースタピストン４，６の気圧差による推力が最大となり、大気導入弁座３１は弁体３４から離間したまゝとなるので、出力杆２５の出力は、ブースタピストン４，６の気圧差による最大推力と、ブレーキペダルＰへの踏力による入力杆２０の推力との和となる（図３の線ｃ−ｄ参照）。
〈緊急ブレーキ〉
ブレーキペダルＰを急速に踏み込む緊急ブレーキ時には、弁筒１０の作動遅れに伴い、弁筒１０に対して弁ピストン３３が入力杆２０と共に前進して、ヨーク４９及び弁ピストン３３間の間隙ｇ2 が減少するや否や、図３に示すように、永久磁石４８の磁力により、弁ピストン３３は、戻しばね４４のセット荷重に抗してヨーク４９に素早く吸着されて入力杆２０より大きく前進し、大気導入弁座３１は弁体３４から最大に引き離されて全開状態となる。その結果、大気導入口３９から両作動室２ｂ，３ｂに大量の大気が一挙に導入されることになるので、作動室２ｂ，３ｂ及び負圧室２ａ，３ａ間の気圧差によるブレーキピストン４，６推力、即ち出力杆２５の出力が倍力限界点まで即座に増大し、ブレーキマスタシリンダＭを急速且つ強力に作動させることができる。このような緊急ブレーキ操作は、図４にｐ1 、ｐ2 、ｐ3 で示すように、ブレーキ開始と同時であろうと、通常ブレーキ時の途中であろうと、また通常ブレーキ時において倍力比が変化した後であろうと、これを行えば、常に、そのときから出力を倍力限界点まで直ちに増大させることができる。
【００３６】
この場合、永久磁石４８をカップ状のヨーク４９に収容、保持し、そのヨーク４９の開放端を弁ピストン３３に対向させたので、永久磁石４８の磁力をヨーク４９の端面に集中させて弁ピストン３３に対する吸着性能を高めることができ、また吸着衝撃による永久磁石４８の破損を回避して、その耐久性をも高めることができる。
【００３７】
また負圧導入弁座３０及び大気導入弁座３１間に挟まれる環状通路３２を構成する弁ピストン３３の外周面３２ａは、第２ポート２９2 の内周面に連続するテーパ面に形成されているので、大気導入弁座３１の全開に伴い、大量の大気が環状通路３２から第２ポート２９2 に流入するとき、その空気の流れが乱れることなくスムーズであり、騒音の発生を抑えることができる。
【００３８】
このように、ブレーキペダルＰによる入力杆２０の急速前進時には、弁ピストン３３を永久磁石４８に吸着させて大気導入弁座３１を全開状態にさせるようにした簡単な構成を採用することにより、緊急ブレーキに対応し得る負圧ブースタＢを安価に提供することができる。
〈緊急ブレーキの解除〉
緊急ブレーキ状態を解除すべく、ブレーキペダルＰから踏力を解放すると、先ず入力杆２０及び入力プランジャ１８が入力戻しばね４１の力をもって後退する。そのとき入力プランジャ１８の外向きフランジ１８ａが弁ピストン３３の当接段部４６に当接してこれを後方へ押圧するので、弁ピストン３３をヨーク４９から強制的に引き離すことになる。すると、弁ピストン３３は戻しばね４４の付勢力でストッパ環４５との当接位置まで後退して、大気導入弁座３１を弁体３４に着座させると共に、その弁体３４を負圧導入弁座３０から大きく離間させるので、それ以後は通常ブレーキの解除時と同様に、両作動室２ｂ，３ｂは、第２ポート２９2 、環状通路３２及び第１ポート２９1 を介して両負圧室２ａ，３ａと連通する。その結果、両作動室２ｂ，３ｂへの大気の導入が阻止される一方、両作動室２ｂ，３ｂの空気が両負圧室２ａ，３ａを経て負圧限Ｖに吸入され、それらの気圧差が無くなるため、ブースタピストン４，６も、弁筒戻しばね２７の力をもって後退し、マスタシリンダＭの作動を解除していく。
【００３９】
入力杆２０がストッパ板４０を後方延長筒１２の内向きフランジ１２ａに当接させる後退限まで後退すると、後部ブースタピストン６は、一旦、後部ダイヤフラム７の突起７ａをブースタシェル１の後壁に当接させる後退限まで戻り、今度は負圧導入弁座３０を弁体３４に着座させると共に、弁体３４を大気導入弁座３１から離間させるので、再び両作動室２ｂ，３ｂに大気が導入されるが、それにより生ずる気圧差により両ブースタピストン４，６が僅かに前進すれば、負圧導入弁座３０にも弁体３４が着座し、制御弁３８を当初の中立状態にする。こうして両作動室２ｂ，３ｂには、大気に希釈された負圧が保持され、負圧ブースタＢは、図１及び図２の休止状態となる。
【００４０】
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、負圧ブースタＢを、ブースタピストンを単一とするシングル型に構成することもできる。また入力杆２０のストッパ板４０及び後方延長筒１２の内向きフランジ１２ａを廃止し、負圧ブースタＢの休止時には、負圧導入弁座３０を開放したまゝにして、作動室２ｂ，３ｂを負圧室２ａ，３ａとの連通状態に保持するようにしてもよい。また、環状段部２３を廃止して弾性ピストン２２の受圧面積を一定にし、倍力比を一定にしておくこともできる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ブレーキペダルによる入力杆の急速前進時には、弁ピストンを永久磁石に吸着させて大気導入弁座を全開状態にさせるようにした簡単な構成を採用することにより、緊急ブレーキに対応し得る負圧ブースタを安価に提供することができる。
【００４２】
また特に請求項２の発明によれば、大気導入弁座及び負圧導入弁座間の環状通路を形成する弁ピストンの外周面を、作動室に連なる第２ポートの内周面に連続させたので、大気導入弁座の全開に伴い、大量の大気が環状通路から第２ポートに流入するとき、その空気の流れが乱れることなくスムーズであり、騒音の発生を抑えることができる。
【００４３】
また特に請求項３の発明によれば、永久磁石を、これを収容、保持するヨークを介して弁筒に固着し、永久磁石がヨークの開放端に弁ピストンを吸着させるようにしたので、永久磁石の磁力をカップ状のヨークの開放端に集中させて弁ピストンに対する吸着性能を高めることができ、また吸着衝撃による永久磁石の破損を回避して、その耐久性をも高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例に係るタンデム型負圧ブースタの縦断面図。
【図２】 図１の２部拡大図。
【図３】 上記負圧ブースタの作用説明図。
【図４】 上記負圧ブースタの倍力特性を示す線図。
【符号の説明】
Ｂ・・・・負圧ブースタ
Ｖ・・・・負圧源
ｇ1 ・・・入力プランジャ及び弁ピストンの相対軸方向変位の範囲
ｇ2 ・・・間隙
１・・・・ブースタシェル
２ａ・・・負圧室（前部負圧室）
３ａ・・・負圧室（後部負圧室）
２ｂ・・・作動室（前部作動室）
３ｂ・・・作動室（後部作動室）
４・・・・ブースタピストン（前部ブースタピストン）
６・・・・ブースタピストン（後部ブースタピストン）
１０・・・弁筒
１６・・・ソレノイド
１８・・・入力プランジャ
２０・・・入力杆
２４・・・反力機構
２５・・・出力杆
２９1 ・・第１ポート
２９2 ・・第２ポート
３０・・・負圧導入弁座
３１・・・大気導入弁座
３３・・・環状通路
３２ａ・・弁ピストンの外周面
３３・・・弁ピストン
３４・・・弁体
３４ａ・・弁部
３６・・・弁ばね
３８・・・制御弁
４４・・・戻しばね
４８・・・永久磁石
４９・・・ヨーク
Claims (3)
- ブースタシェル（１）に、その内部を負圧源（Ｖ）に連なる前側の負圧室（２ａ，３ａ）と後側の作動室（２ｂ，３ｂ）とに区画するブースタピストン（４，６）を収容し、このブースタピストン（４，６）に、前記ブースタシェル（１）の後壁に摺動自在に支承される弁筒（１０）を連設し、この弁筒（１０）内に、前後動可能の入力杆（２０）と、この入力杆（２０）の前後動に応じて作動室（２ｂ，３ｂ）を負圧室（２ａ，３ａ）と大気とに連通切換えする制御弁（３８）とを配設し、前記弁筒（１０）及び入力杆（２０）と、前記ブースタシェル（１）に摺動可能に支持される出力杆（２５）との間に、入力杆（２０）に対する入力と、作動室（２ｂ，３ｂ）及び負圧室（２ａ，３ａ）間の気圧差による前記ブースタピストン（４，６）の推力との合力を該出力杆（２５）に伝達する反力機構（２４）を介裝した負圧ブースタにおいて、
前記入力杆（２０）に、前記反力機構（２４）に連なる入力プランジャ（１８）を連結すると共に、この入力プランジャ（１８）の外周に、磁性体製の弁ピストン（３３）を一定の軸方向範囲（ｇ1 ）内で摺動自在に嵌合し、
この弁ピストン（３３）の後端に形成した後向きの大気導入弁座（３１）と、この大気導入弁座（３１）を環状通路（３２）を挟んで囲繞するように前記弁筒（１０）に形成した後向きの負圧導入弁座（３０）と、前記弁ピストン（３３）よりも後側で前記弁筒（１０）に前後動可能に取付けられて前記大気導入弁座（３１）及び負圧導入弁座（３０）に前端の弁部（３４ａ）を対向させる環状の弁体（３４）と、この弁体（３４）の弁部（３４ａ）を前記両弁座（３０，３１）との着座方向へ付勢するが前記弁ピストン（３３）を後方へは付勢しない弁ばね（３６）とから前記制御弁（３８）を構成すると共に、前記弁体（３４）の内側を大気に連通し、
前記負圧導入弁座（３０）の外周側を前記負圧室（２ａ，３ａ）に連通する第１ポート（２９1 ）と、前記環状通路（３２）を前記作動室（２ｂ，３ｂ）に連通する第２ポート（２９2 ）とを前記弁筒（１０）に設け、
また前記弁筒（１０）には、前記弁ピストン（３３）の前端に対向する永久磁石（４８）を固着すると共に、該弁ピストン（３３）を後方へ付勢して該弁ピストン（３３）及び前記永久磁石（４８）間に、該磁石（４８）の弁ピストン（３３）に対する磁力の影響を回避する一定間隙（ｇ2 ）を形成する戻しばね（４４）を介裝し、
前記入力杆（２０）の通常前進時には、前記弁筒（１０）の該入力杆（２０）への追従前進により前記間隙（ｇ2 ）を殆ど変化させないが、前記入力杆（２０）を緊急前進させたときは、前記弁筒（１０）の追従遅れに伴う前記間隙（ｇ2 ）の減少により、前記弁ピストン（３３）を前記戻しばね（４４）の付勢力に抗して前記永久磁石（４８）に吸着させて前記入力杆（２０）よりも多く前進させ、これにより前記大気導入弁座（３１）を前記弁部（３４ａ）から大きく離間させる全開状態とするようにしたことを特徴とする、負圧ブースタ。 - ブースタシェル（１）に、その内部を負圧源（Ｖ）に連なる前側の負圧室（２ａ，３ａ）と後側の作動室（２ｂ，３ｂ）とに区画するブースタピストン（４，６）を収容し、このブースタピストン（４，６）に、前記ブースタシェル（１）の後壁に摺動自在に支承される弁筒（１０）を連設し、この弁筒（１０）内に、前後動可能の入力杆（２０）と、この入力杆（２０）の前後動に応じて作動室（２ｂ，３ｂ）を負圧室（２ａ，３ａ）と大気とに連通切換えする制御弁（３８）とを配設し、前記弁筒（１０）及び入力杆（２０）と、前記ブースタシェル（１）に摺動可能に支持される出力杆（２５）との間に、入力杆（２０）に対する入力と、作動室（２ｂ，３ｂ）及び負圧室（２ａ，３ａ）間の気圧差による前記ブースタピストン（４，６）の推力との合力を該出力杆（２５）に伝達する反力機構（２４）を介裝した負圧ブースタにおいて、
前記入力杆（２０）に、前記反力機構（２４）に連なる入力プランジャ（１８）を連結すると共に、この入力プランジャ（１８）の外周に、磁性体製の弁ピストン（３３）を一定の軸方向範囲（ｇ1 ）内で摺動自在に嵌合し、
この弁ピストン（３３）の後端に形成した大気導入弁座（３１）と、この大気導入弁座（３１）を環状通路（３２）を挟んで囲繞するように前記弁筒（１０）に形成した負圧導入弁座（３０）と、前記弁筒（１０）に前後動可能に取付けられて前記大気導入弁座（３１）及び負圧導入弁座（３０）に前端の弁部（３４ａ）を対向させる環状の弁体（３４）と、この弁体（３４）の弁部（３４ａ）を前記両弁座（３０，３１）との着座方向へ付勢する弁ばね（３６）とから前記制御弁（３８）を構成すると共に、前記弁体（３４）の内側を大気に連通し、
前記負圧導入弁座（３０）の外周側を前記負圧室（２ａ，３ａ）に連通する第１ポート（２９1 ）と、前記環状通路（３２）を前記作動室（２ｂ，３ｂ）に連通する第２ポート（２９2 ）とを前記弁筒（１０）に設けると共に、前記環状通路（３２）を形成する前記弁ピストン（３３）の外周面を、該第２ポート（２９ 2 ）の内周面に連続させ、
また前記弁筒（１０）には、前記弁ピストン（３３）の前端に対向する永久磁石（４８）を固着すると共に、該弁ピストン（３３）を後方へ付勢して該弁ピストン（３３）及び前記永久磁石（４８）間に、該磁石（４８）の弁ピストン（３３）に対する磁力の影響を回避する一定間隙（ｇ2 ）を形成する戻しばね（４４）を介裝し、
前記入力杆（２０）の通常前進時には、前記弁筒（１０）の該入力杆（２０）への追従前進により前記間隙（ｇ2 ）を殆ど変化させないが、前記入力杆（２０）を緊急前進させたときは、前記弁筒（１０）の追従遅れに伴う前記間隙（ｇ2 ）の減少により、前記弁ピストン（３３）を前記永久磁石（４８）に吸着させて前記入力杆（２０）よりも多く前進させ、これにより前記大気導入弁座（３１）を前記弁部（３４ａ）から大きく離間させる全開状態とするようにしたことを特徴とする、負圧ブースタ。 - 請求項１又は２記載のものにおいて、
前記永久磁石（４８）を、これを収容、保持するカップ状のヨーク（４９）を介して前記弁筒（１０）に固着し、前記永久磁石（４８）が前記ヨーク（４９）の開放端に前記弁ピストン（３３）を吸着させるようにしたことを特徴とする、負圧ブースタ。
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| CN112829735A (zh) * | 2021-02-23 | 2021-05-25 | 浙江东星科技有限公司 | 一种紧急继动阀 |
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