JP3885178B2 - 気圧式倍力装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のブレーキ系統に用いられる気圧式倍力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
気圧式倍力装置は、従来一般には、シェル本体内をダイアフラムを備えたパワーピストンにより定圧室と変圧室とに区画し、前記パワーピストンに設けたバルブボデー内に、入力軸と連結されたプランジャと該プランジャの後端に設けた弁座を要素とする弁機構とを配設し、前記プランジャの摺動に応じて前記弁機構を作動させることにより、前記定圧室と前記変圧室とに差圧を発生させ、この差圧により前記パワーピストンに生じた推力をリアクションディスクを介して出力軸に伝達すると共に、出力反力の一部を前記リアクションディスクを介して前記プランジャに伝達する構造となっていた。図７は、その要部構造を示したもので、１はバルブボデー、２は、入力軸３に連結されたプランジャ、４は、プランジャ２の摺動に応じて作動する弁機構、５はリアクションディスク、６は出力軸をそれぞれ表している。
【０００３】
このような気圧式倍力装置において、その入力と出力との関係は、通常図８に示すように、作動初期段階に所定のジャンプイン出力Ａを生じた後、入力の増加に応じて出力が直線的に増大し、全負荷点Ｂまでその関係が継続するようになっている。ここで、前記ジャンプイン出力Ａは、倍力装置の非作動状態におけるリアクションディスク５とプランジャ２との間の隙δ（図７）の存在によって生じる現象で、この隙δが大きいほど大きなジャンプイン出力Ａが得られ、ブレーキ操作力を軽減する上で有利となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ジャンプイン出力Ａを高めに設定すると、軽くブレーキを踏んでも大きな出力が得られるため、通常制動時に不用意に急制動する虞があり、逆にこれを低めに設定すると、緊急制動時に大きなブレーキ操作力を必要とすることになり、車両運転者の技量バラツキも考慮すると、このジャンプイン出力Ａをどの値に設定するかは、かなり面倒な設計事項となっていた。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、ジャンプイン出力を２段階に発生させるようにし、もってブレーキ操作性の向上を図ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、バルブボデーの軸孔に配置したプランジャを、入力軸に連結されたプランジャ本体と、弁機構の弁座を後端に有して大気弁を構成する筒状の弁座部材と、に分割し、該弁座部材の先端を前記バルブボデー内に配置した環状部材に連結し、該環状部材は、圧縮ばねにより所定のセット荷重で保持させた状態で前記プランジャ本体と共に移動し、かつ、前記環状部材の前端に前記定圧室内の圧力を、その後端に前記変圧室内の圧力をそれぞれ作用させ、所定の差圧となったとき、前記圧縮ばねが縮んで前記環状部材および前記弁座部材が前記プランジャ本体に対して前記定圧室側に相対移動して前記弁機構の弁体から前記弁座部材の弁座を離間させるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
上記構成の気圧式倍力装置においては、定圧室と変圧室との差圧が圧縮ばねのセット荷重を越えると、圧縮ばねが縮んで環状部材および弁座部材がプランジャ本体に対して定圧室側に相対移動し、リアクションディスクと反力受けとの間隙が拡大して２次的なジャンプイン出力が生じ、大きな出力を必要とする領域においてブレーキ操作力が軽減される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
【０００９】
図１および図２は、本発明の実施の形態としての気圧式倍力装置を示したものである。本気圧式倍力装置は、タンデム型として構成したもので、フロントシェル１１とリヤシェル１２とからなるシェル本体１０内はセンターシェル１３により前・後２室に区画され、この前・後２室はさらに、ダイアフラム１４，１５を備えたパワーピストン１６，１７により定圧室１８，１９と変圧室２０，２１とに区画されている。各パワーピストン１６，１７は、その中央に、大径のカップ部２２ａと小径の筒状部２２ｂとを連接してなるバルブボデー２２を備えており、バルブボデー２２は、センターシェル１３およびリヤシェル１２を気密的にかつ摺動自在に挿通して、その筒状部２２ｂをリヤシェル１２の後方へ延ばしている。
【００１０】
バルブボデー２２には、２つの定圧室１８と１９とを連通しかつ各定圧室１８，１９をバルブボデー２２の筒状部２２ｂ内に連通する定圧通路（負圧通路）２３が設けられる他、２つの変圧室２０と２１とを連通しかつ各変圧室２０，２１をバルブボデー２２の筒状部２２ｂ内に連通する空気通路（大気通路）２４が設けられている。フロント側の定圧室１８には、フロントシェル１１の前部に接続した導入管２５を通じて、例えばエンジン負圧が導入されるようになっており、一方、バルブボデー２２の筒状部２２ｂ内には、該筒状部２２ｂの開口端部に嵌合したフィルタ２６を通じて大気が導入されるようになっている。
【００１１】
バルブボデー２２の軸心には、筒状部２２ｂ内とフロント側定圧室１８とを連通する段付孔２７が設けられており、この段付孔２７内にはプランジャ２８が配設されている。プランジャ２８は、ここではリヤ側に配置されたプランジャ本体２９と、このプランジャ本体２９にシール部材３０を介して摺動可能に嵌合された筒状の弁座部材３１と、フロント側に配置された反力受け３２とから概略構成されており、そのプランジャ本体２９の後端にはブレーキペダル（図示略）と連動する入力軸３３が連結されると共に、その弁座部材３１の後端には、弁機構３４を構成する弁座３５が形成されている。なお、このプランジャ２８については、後にさらに詳述する。
【００１２】
弁機構３４は、バルブボデー２２の筒状部２２ｂの内面に押え部材３６を用いて基端部が固定された弾性変形可能な弁体３７と、この弁体３７の前端の外縁部と負圧通路２３の開口端を含むようにバルブボデー２２の内周に形成された弁座３８とで構成される負圧弁３９と、弁体３７の前端の内縁部と前記弁座部材３１の後端の弁座３５とで構成される大気弁４０と、入力軸３３に一端を係合させて、常時は負圧弁３９および大気弁４０を閉じる方向へ弁体３７を付勢する弁ばね４１とを備えている。なお、入力軸３３は、前記押え部材３７に一端を係合させた戻しばね４２により常時はブレーキペダル側へ付勢されている。また、プランジャ本体２９は、バルブボデー２２に設けた半径方向孔４３に挿入したストップキー４４によりバルブボデー２２との相対移動範囲が規制されている。
【００１３】
一方、バルブボデー２２のカップ部２２ａの内底部にはボス部４５が形成されており、このボス部４５には、中央に貫通孔４６を有するリテーナ４７が嵌合固定されている。リテーナ４７の前面には凹部４７ａが形成されており、この凹部４７ａにはゴム製のリアクションディスク４８と出力軸４９の基端大径部４９ａとが収納されている。出力軸４９は、その先端部をフロントシェル１１を気密的に挿通させて前方へ延ばしており、これにはマスタシリンダ（図示略）が作動連結されるようになっている。また、フロント側定圧室１８には、パワーピストン１６，１７を作動位置から非作動位置（図１に示す位置）に復帰させる戻しばね５０が配設されており、前記出力軸４９の基端大径部４９ａとリアクションディスク４８とは、この戻しばね５０の一端を受けるばね受け５１により、前記リテーナ４７の凹部４７ｂからの抜けが規制されている。リテーナ４７は、前記ボス部４６に嵌合固定された状態において、該ボス部４６の端面との間に所定の間隙５２を形成するようになっており、この間隙５２を通じてフロント側変圧室１８と前記バルブボデー２２の段付孔２７とは相互に連通するようになっている。
【００１４】
ここで、上記プランジャ２８の分割要素であるプランジャ本体２９は、バルブボデー２２の段付孔２７の一部に摺動可能に嵌挿され、入力軸３３の動きに応じてバルブボデー２２の軸心上を進退動できるようになっている。一方、反力受け３２は、前記リテーナ４７の貫通孔４６に摺動可能に嵌挿された受け本体５３と、この受け本体５３の後部のねじ部に螺合連結された受けロッド５４とからなっており、受けロッド５４は、その後端の凹部にプランジャ本体２９の前端の突起５５を嵌合させてプランジャ本体２９に係合させられている。
【００１５】
バルブボデー２２の段付孔２７は、上記反力受け３２の受けロッド５４の外径より十分大きな口径を有しており、この段付孔２７の内面と受けロッド５４の外周面との間は、環状シリンダ５６として提供されている。そして、この環状シリンダ５６には、環状ピストン（環状部材）５７が内外シール部材５８を介して摺動可能に配設されており、その後端部には、前記プランジャ２８の分割要素である弁座部材３１の前端部が連結されている。しかして環状ピストン５７は、受けロッド５４に設けた段差部５４ａによりリヤ側（後方）への移動が規制され、かつ、前記受け本体５３に設けたフランジ５３ａに一端を係合させた圧縮ばね５９により、常時は所定のセット荷重で前記段差部５４ａに押えられている。
【００１６】
なお、プランジャ２８の分割要素である反力受け３２および弁座部材３１は、環状ピストン５７および圧縮ばね５９と共にサブアセンブリ体として供され、その全長は、倍力装置の非作動状態で確保されるところの、プランジャ本体２９とリアクションディスク４８の間の距離よりも小さく設定されている。したがって、非作動状態では、反力受け３２の受け本体５３とリアクションディスク４８との間に所定の隙δが確保されるようになる。
【００１７】
以下、上記のように構成した気圧式倍力装置の作用を図３〜図６も参照して説明する。
気圧式倍力装置は、そのリヤシェル１２の後面に植立した複数のスタッドボルト６０を用いて車体に取付けられ、この取付状態で入力軸３３に図示を略すブレーキペダルが連結される。そして、この取付状態でブレーキペダルを踏込むと、入力軸３３とプランジャ本体２９および反力受け３２とが、図１および図２の左方向へ一体的に前進する。この時、環状ピストン５７に圧縮ばね５９の所定のセット荷重がかかっているので、反力受け３３と環状ピストン５７および弁座部材３１とが一体的に前進し、大気弁４０が開いてフィルタ２６を通じてバルブボデー２２内に大気が流入し、この大気は大気通路２４を通って２つの変圧室２１，２０に導入される。この結果、負圧が導入されている定圧室１８，１９と変圧室２０，２１との間に差圧が発生し、前・後のパワーピストン１６，１７が前進して、その推力（出力）がバルブボデー２２およびリアクションディスク４８を介して出力軸４９に伝達され、倍力作用が行われる。
【００１８】
この倍力作用の開始に際しては、先ずリアクションディスク４８と反力受け３２の受け部材５３との間の隙δが解消され、この間、図５に示すように所定のジャンプイン出力Ａが発生し、続いて、出力反力によりリアクションディスク４８がリテーナ４７の貫通孔４６内に膨出変形することで、出力反力の一部が反力受け３２およびプランジャ本体２９を介して入力軸３３に伝達され、入力に応じて出力が直線的に増大する倍力作用が行われる。
【００１９】
その後、さらに入力（踏力）が増大すると、定圧室１８，１９と変圧室２０，２１との間の差圧が大きくなり、これに応じて環状ピストン５７の前・後の差圧も大きくなる。そして、この差圧が圧縮ばね５９のセット荷重を越えると、圧縮ばね５９が縮んで環状ピストン５７が反力受け３２と相対に前進し、図３に示すように、プランジャ２８の全長が短縮して弁座部材３１の弁座３５が弁体３７から大きく離間、すなわち大気弁４０の開弁量Ｓが拡大する。すると、変圧室２０，２１に導入される大気の量が急増してバルブボデー２２が大きく前進し、図４に示すように、反力受け３２、プランジャ本体２９、環状ピストン５７および弁座部材３１がバルブボデー２２と相対に後退する。すなわち、前記相対移動によって反力受け３２とリアクションディスク４８との間隙が実質的に拡大し、図５に示すように、２次的なジャンプイン出力Ｃが生じ、大きな出力を必要とする領域においてブレーキ操作力が軽減されるようになる。
【００２０】
ここで、ブレーキペダルから踏力がなくなると、戻しばね４２によって入力軸３３がプランジャ本体２９と一体に後退すると共に、リアクションディスク４８からの反力で反力受け３２、環状ピストン５７および弁座部材３１が一体的に後退し、図６に示すように、弁体３７が持上げられて負圧弁３９が開く。この結果、定圧室１８、１９内の負圧が変圧室２０、２１に導入され、上記した差圧が解消されて、フロント側の定圧室１８内の戻しばね３６のばね力により各パワーピストン１６、１７が、図１および２に示した非作動状態に復帰すると共に、環状ピストン５７も元の位置に復帰する。
【００２１】
なお、上記実施の形態では、タンデム型として構成した例を示したが、本発明は、定圧室および変圧室をそれぞれ一つずつ設けたシングル型として構成したものも含むことは、もちろんである。
【００２２】
【発明の効果】
本発明に係る気圧式倍力装置によれば、ジャンプイン出力を２段階に発生させて、高出力側におけるブレーキ操作力を軽減し得るようにしたので、通常制動はもとより緊急制動にも円滑かつ安定して対処できるようになり、装置に対する信頼性の向上に大きく寄与するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るタンデム型気圧式倍力装置の全体的構造を示す断面図である。
【図２】 図１に示した気圧式倍力装置の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】 本気圧式倍力装置の作動状態を示す断面図である。
【図４】 本気圧式倍力装置の作動状態を示す断面図である。
【図５】 本気圧式倍力装置の入出力特性を示すグラフである。
【図６】 本気圧式倍力装置の作動状態を示す断面図である。
【図７】 従来の気圧式倍力装置の要部構造を示す断面図である。
【図８】 従来の気圧式倍力装置の入出力特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ シェル本体
１４，１５ ダイアフラム
１６，１７ パワーピストン
１８，１９ 定圧室
２０，２１ 変圧室
２２ バルブボデー
２８ プランジャ
２９ プランジャ本体
３１ 弁座部材
３２ 反力受け
３３ 入力軸
３４ 弁機構
４７ リテーナ
４８ リアクションディスク
４９ 出力軸
５３ 反力受けの受け本体
５４ 反力受けの受けロッド
５６ 環状シリンダ
５７ 環状ピストン（環状部材）
５９ 圧縮ばね

Claims (2)

1. シェル本体内をダイアフラムを備えたパワーピストンにより定圧室と変圧室とに区画し、前記パワーピストンに設けたバルブボデー内に、入力軸と連結されたプランジャと該プランジャの後端に設けた弁座を要素とする弁機構とを配設し、前記プランジャの摺動に応じて前記弁機構を作動させることにより、前記定圧室と前記変圧室とに差圧を発生させ、この差圧により前記パワーピストンに生じた推力をリアクションディスクを介して出力軸に伝達すると共に、出力反力の一部を前記リアクションディスクを介して前記プランジャに伝達するようにした気圧式倍力装置において、前記プランジャを、前記入力軸に連結されたプランジャ本体と、前記弁機構の弁座を後端に有して大気弁を構成する筒状の弁座部材と、に分割し、該弁座部材の先端を前記バルブボデー内に配置した環状部材に連結し、該環状部材は、圧縮ばねにより所定のセット荷重で保持させた状態で前記プランジャ本体と共に移動し、かつ、前記環状部材の前端に前記定圧室内の圧力を、その後端に前記変圧室内の圧力をそれぞれ作用させ、所定の差圧となったとき、前記圧縮ばねが縮んで前記環状部材および前記弁座部材が前記プランジャ本体に対して前記定圧室側に相対移動して前記弁機構の弁体から前記弁座部材の弁座を離間させるようにしたことを特徴とする気圧式倍力装置。
2. 前記プランジャは前記プランジャ本体の前端側に前記リアクションディスクからの反力を受ける反力受けを有し、前記環状部材は前記反力受けに圧縮ばねにより所定のセット荷重で保持されていることを特徴とする請求項１に記載の気圧式倍力装置。

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