JP4001274B2 - 負圧倍力装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブレーキ倍力装置等に用いられる負圧倍力装置の技術分野に属し、特に、通常作動時の作動開始初期に負圧倍力装置の入力軸のストロークを短縮しつつ、緊急ブレーキ作動時等の通常作動時より大きな出力を得ることのできる負圧倍力装置の技術分野に属するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、乗用車等の自動車のブレーキシステムにおいては、ブレーキ倍力装置に負圧を利用した負圧倍力装置が用いられている。このような従来の一般的な負圧倍力装置では、ブレーキペダルの通常の踏み込みによる通常ブレーキ作動時に入力軸が前進すると、この入力軸に連結されているバルブプランジャーも前進し、バルブボディに配設されている制御弁の弁体が同じくバルブボディに形成された真空弁座に着座して真空弁が閉じるとともに、バルブプランジャーに形成された大気弁座が制御弁の弁体から離れて大気弁が開き、非作動時に負圧が導入されている変圧室が常時負圧が導入されている定圧室から遮断されかつ大気に連通される。すると、大気が開いた大気弁を通って変圧室に導入され、変圧室と定圧室との間に差圧が生じてパワーピストンが前進するので、バルブボディおよび出力軸が前進して、負圧倍力装置が入力軸の入力(つまり、ペダル踏力)を所定のサーボ比で倍力して出力する。この負圧倍力装置の出力により、マスタシリンダのピストンが前進して、マスタシリンダがマスタシリンダ圧を発生し、このマスタシリンダ圧でホイールシリンダが作動して通常ブレーキが作動する。
このとき一般に、図6の通常作動時で示すように、負圧倍力装置は、入力が小さいときは出力軸からの反力が入力軸に伝達されず、入力がある程度大きくて反力機構により反力が入力軸に伝達されたときは実質的に所定の出力を発生するという、いわゆるジャンピング(JP)特性を有する)を有する入出力特性を有している。
【0003】
ブレーキペダルが解放されて入力軸が後退すると、大気弁座が制御弁の弁体に当接して大気弁が閉じるとともに真空弁座から弁体が離座して真空弁が開き、変圧室が大気から遮断されかつ定圧室に連通される。すると、変圧室に導入された大気が開いた真空弁および定圧室を通って負圧源に排出されて変圧室に負圧が導入されるので、変圧室と定圧室との間の差圧が消滅する。これにより、パワーピストンが後退するので、バルブボディおよび出力軸が後退してパワーピストン、バルブボディおよび出力軸が非作動位置になり、負圧倍力装置の出力が消滅する。したがって、マスタシリンダのピストンが非作動位置に後退してマスタシリンダ圧が消滅し、ホイールシリンダが非作動となって通常ブレーキが解除する。
【0004】
ところで、マスタシリンダやホイールシリンダ等を含むブレーキシステムにおいては、マスタシリンダが作動して実際にホイールシリンダにブレーキ液を送給開始してホイールシリンダが実際にブレーキ力を発生するまでに、所定量のブレーキ液をマスタシリンダから送給しなければならない。したがって、実際にブレーキ力が発生するまでのマスタシリンダのピストンのストロークはロスストロークとなり、このロスストローク分、マスタシリンダのピストンを長くストロークさせる必要がある。このため、負圧倍力装置の出力軸および入力軸のストロークも長くなり、結果としてペダルストロークが長くなる。
【0005】
そこで、ブレーキシステムにおけるこのようなロスストロークが存在しても、ペダルストロークつまり負圧倍力装置の入力軸のストロークを短くすることのできる負圧倍力装置が特開平5−193486号公報において提案されている。
【0006】
この公開公報に開示されている負圧倍力装置は、バルブボディの内周部に相対摺動可能に嵌合され、その後端部に真空弁の弁座(以下、真空弁座ともいう)を有するスリーブを備えている。このスリーブはばねにより真空弁の閉方向に常時付勢されているとともに、負圧倍力装置の非作動時に、バルブボディの後退限を規制するキー部材でその後退限が規制されている。そして、ブレーキペダルの踏み込みで入力軸が前進すると、前述と同様に真空弁が閉じるとともに大気弁が開き、大気が変圧室に導入されてパワーピストン、バルブボディおよび出力軸が前進して、負圧倍力装置が出力する。
【0007】
その場合、負圧倍力装置の作動開始初期においては、キー部材がバルブボディに形成されたストッパに当接してバルブボディとともに前進するまでは、スリーブはばねにより初期位置に保持されるとともに、真空弁と大気弁とのバランス位置が保持されるので、バルブボディのみが入力軸に対して相対的に前進する。したがって、バルブボディおよび出力軸のストロークが入力軸のストロークより長くなる。換言すると、従来の負圧倍力装置と比較して、出力軸の同じストロークに対して入力軸のストロークが短くなり、結果としてペダルストロークが短くなる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
一方、ブレーキシステムにおいては、緊急ブレーキ等のように、ブレーキペダルの踏み込み開始から通常ブレーキ作動時よりは迅速にかつ大きな所望のブレーキ力を発生させることが必要な場合がある。このため、小さなペダル踏力で大きなブレーキ力を迅速に発生させるブレーキアシスト(以下、BAともいう)制御をブレーキシステムに採用することが従来から望まれている。このため、前述のようにペダルストロークを短くしながら、しかも、BA制御を行うことができるようにすることが、良好なブレーキ倍力制御を行ううえで好ましい。
【0009】
そこで、前述の公開公報に開示されている負圧倍力装置を、緊急ブレーキ作動時等に通常ブレーキ作動時よりは迅速にかつ大きな所望の出力が発生できるようにすることで、通常ブレーキ作動開始初期には入力軸のストロークを短くしつつ、しかも緊急ブレーキ作動時にはBA制御を行うことができるようにすることが考えられる。
【0010】
しかしながら、この負圧倍力装置では、通常ブレーキ作動時であっても緊急ブレーキ作動時であっても、入力軸に加えられる入力が同じであると出力も同じであるため、緊急ブレーキ作動時に、通常ブレーキ作動時より迅速に所望のブレーキ力を発生させること、つまり、BA性能を発揮させることが難しいという問題がある。
【0011】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、入力部材または入力軸のストロークを短くしつつ、しかも、緊急作動時等に小さな入力で通常作動時よりは迅速にかつ大きな出力を発生させて、良好な倍力制御を行うことのできる負圧倍力装置を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、請求項1の発明の負圧倍力装置は、シェルによって形成される空間内に対して進退自在に配設され、前記シェルを気密にかつ摺動自在に貫通するバルブボディと、このバルブボディに連結されるとともに前記空間内を負圧が導入される定圧室と作動時に大気が導入される変圧室とに区画するパワーピストンと、前記バルブボディに移動自在に配設された弁プランジャと、この弁プランジャに連結され前記バルブボディ内に進退自在に配設された入力軸と、前記パワーピストンの作動により前記バルブボディとともに移動して出力を発する出力軸と、前記バルブボディ内に配設され、前記弁プランジャの前進または後退により制御されて前記定圧室と前記変圧室との間を遮断または連通する真空弁と、前記バルブボディ内に配設され、前記弁プランジャの前進または後退により制御されて前記変圧室と大気との間を連通または遮断する大気弁とを少なくとも備えている負圧倍力装置において、作動開始初期に前記入力軸のストロークを前記出力軸のストロークより短くする入力ストローク短縮手段を備えているとともに、前記入力軸が通常作動時より速く作動されたときに前記出力を通常作動時より迅速に増大する迅速出力増大手段を備えており、前記真空弁が、前記バルブボディに設けられた真空弁部材と、前記バルブボディに相対移動可能にかつ後方に常時付勢されて設けられた筒状部材に設けられ、かつ前記真空弁部材が着座可能な真空弁座とからなり、前記大気弁が、前記バルブボディに設けられた大気弁部材と、前記弁プランジャに設けられかつ前記大気弁部材が着座可能な大気弁座とからなり、前記入力ストローク短縮手段が、前記バルブボディに設けられたバルブボディ側係合部と、非作動時にこのバルブボディ側係合部に対して軸方向に所定の間隔が設定されて前記筒状部材に設けられた筒状部材側係合部とを有し、前記バルブボディ側係合部と前記筒状部材側係合部は、作動開始初期に前記バルブボディが前進するとき係合しなく、前記筒状部材を初期位置に保持して前記バルブボディに対して相対移動させることで、前記真空弁座に前記真空弁部材を着座させ、前記バルブボディが前記筒状部材に対して相対移動して前記所定の間隔が消滅したとき前記バルブボディ側係合部と前記筒状部材側係合部とが係合して前記筒状部材を前記バルブボディとともに移動させる手段であり、前記迅速出力増大手段が、前記筒状部材を前記バルブボディに対して後退させて前記真空弁および前記大気弁部材を前記バルブボディに対して後退させる手段を有し、前記真空弁および前記大気弁部材を後退させる当該手段は、前記入力軸が通常作動時より速く作動されたとき前記筒状部材を前記バルブボディに対して機械的に後退させて、少なくとも前記大気弁部材を前記バルブボディに対して通常作動時より大きく後退させる機械式手段であることを特徴としている。
【0013】
また、請求項2の発明は、前記機械式手段が、前記弁プランジャに設けられた押圧部と、前記筒状部材に設けられ、前記弁プランジャに設けられた押圧部によって前記バルブボディ側係合部と前記筒状部材側係合部との係合を解除する方向に押圧される被押圧部とを有し、前記押圧部と前記被押圧部が、前記入力軸が通常作動時より速く作動されたとき、前記押圧部が前記被押圧部を押圧して前記バルブボディ側係合部と前記筒状部材側係合部との係合が解除されることで、前記筒状部材を前記バルブボディに対して後退させて前記真空弁および前記大気弁部材を前記バルブボディに対して通常作動時より大きく後退させる手段であることを特徴としている。
【0014】
更に、請求項3の発明は、前記真空弁部材と前記大気弁部材とが一体に移動可能に設けられていることを特徴としている。
【0015】
更に、請求項4の発明は、前記真空弁が、前記バルブボディに設けられた他の真空弁座を有し、前記入力ストローク短縮手段による前記入力軸のストロークの短縮動作開始時には前記真空弁部材が前記他の真空弁座に着座し、前記入力ストローク短縮手段による前記入力軸のストロークの短縮作動中および短縮作動終了以降では前記真空弁部材が前記筒状部材に設けられた真空弁座に着座するようになっていることを特徴としている。
【0019】
【作用】
このように構成された本発明の負圧倍力装置においては、入力ストローク短縮手段により、作動開始初期に入力部材のストロークが出力部材のストロークより短縮されるとともに、入力部材が通常作動時より速く作動されたときには、機械式の迅速出力増大手段により、出力が通常作動時より迅速に増大する。
【0020】
また、本発明の負圧倍力装置においては、入力ストローク短縮手段により、作動開始初期に入力軸のストロークが出力軸のストロークより短縮されるとともに、入力軸が通常作動時より速く作動されたときには、機械式の迅速出力増大手段により、出力が通常作動時より迅速に増大する。
このようにして、本発明の負圧倍力装置では、良好な倍力制御が行われるようになる。
【0021】
特に、本発明の負圧倍力装置をブレーキ倍力装置として用いることで、ブレーキシステムに前述のようなロスストロークが存在しても、ブレーキ作動開始初期にブレーキペダルのペダルストロークを短縮しながらロスストロークが効果的に解消されるようになる。また、緊急ブレーキ作動時にはブレーキ力が通常ブレーキ作動時より迅速に増大するので、緊急ブレーキが迅速にかつ効果的に作動するようになる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
図1は本発明に係る負圧倍力装置の実施の形態の一例を非作動状態で示す断面図、図2は図1に示す負圧倍力装置における真空弁および大気弁の部分を拡大して示す部分拡大断面図、図3は図1に示す負圧倍力装置における筒状部材の作動状態を部分的に示す図、図4は図1に示す負圧倍力装置におけるフック部の作動を説明し、(a)は両フック部が係合しない非作動状態を部分的に示す図、(b)は作動途中を部分的に示す図、(c)は両フック部が係合した状態を部分的に示す図である。なお、以下の説明において、「前」および「後」はそれぞれ図において「左」および「右」を示す。
【0023】
まず、この例の負圧倍力装置において、従来の一般的な負圧倍力装置と同じ構成部分について簡単に説明する。図1において、1は負圧倍力装置、2はフロントシェル、3はリヤシェル、4はバルブボディ、5はバルブボディ4に取り付けられたパワーピストン部材6とバルブボディ4および両シェル2,3間に設けられたダイヤフラム7とからなるパワーピストン、8は両シェル2,3内の空間をパワーピストン5で区画されて形成され、常時負圧が導入される定圧室、9は両シェル2,3内の空間をパワーピストン5で区画されて形成され、作動時大気圧が導入される変圧室、10は弁プランジャ、11は図示しないブレーキペダルに連結され、かつ弁プランジャ10を作動制御する入力軸(本発明の入力部材に相当)、12はバルブボディ4に設けられた弁体、13はバルブボディ4に形成された環状の真空弁座、14は弁プランジャ10に形成された環状の大気弁座、15は弁体12と真空弁座13(本発明の他の真空弁座に相当)とにより構成される真空弁、16は弁体12と大気弁座14とにより構成される大気弁、17は真空弁15と大気弁16とからなり、変圧室9を定圧室8と大気とに選択的に切り換え制御する制御弁、18は弁体12を真空弁座13に着座する方向に常時付勢する弁ばね、19は大気導入通路、20は真空通路、21はバルブボディ4に形成されたキー溝4aに挿通されてこのバルブボディ4に対する弁プランジャ10の相対移動を、キー溝4aの軸方向幅ににより規定される所定量に規制し、かつバルブボディ4および弁プランジャ10の各後退限を規定するキー部材、22は間隔部材、23はリアクションディスク、24は出力軸(本発明の出力部材に相当)、25はリターンスプリング、26は図示しない負圧源に接続された負圧導入通路である。
【0024】
なお、従来の負圧倍力装置と同様に、出力軸24がフロントシェル2を移動可能に貫通しているとともに、定圧室8がこの貫通部において図示しない適宜のシール手段で大気と気密に遮断されている。また同様に、バルブボディ4がリヤシェル3を移動可能に貫通しているとともに、変圧室9がこの貫通部において図示したカップシール(図には符号は付されていない)で大気と気密に遮断されている。
また、間隔部材22の前端面とこの間隔部材22の前端面に対向するリアクションディスク23の後端面との間には、軸方向の所定の間隙Lからなる円柱状の空間S1が形成されている。
【0025】
次に、この例の負圧倍力装置1の、従来と異なる特徴部分の構成について説明する。
図2に示すように、この例の負圧倍力装置1では、弁体12が大気弁座14に着座可能な大気弁部12a(本発明の大気弁部材に相当)と真空弁座13に着座可能な真空弁部12b(本発明の真空弁部材に相当)とを備えており、これらの大気弁部12aと真空弁部12bとは連結具12cで連結されて、一体に移動するようにされている。
【0026】
バルブボディ4の軸方向の内孔には、筒状部材27がOリング等のシール部材28で気密に摺動可能に嵌合されている。図3に部分的に拡大して示すように、この筒状部材27は、筒状摺動部27aと、この筒状摺動部27aから前方に伸びた曲げ弾性変形可能な係合腕部27bとを有している。係合腕部27bは筒状摺動部27aを基端として曲げ弾性を有する片持ち状に形成され、その自由端にはフック部27c(本発明の筒状部材側係合部に相当)が形成されている。また、筒状摺動部27aとフック部27cとの間の係合腕部27bには、内側に突出する突出部27dが形成されているとともに、この突出部27dの後面は外側に向かって後方に傾斜するテーパ面に形成された被押圧面27eとされている。更に筒状部材27の内周側には、キー部材21に当接可能なストッパ部27f(図2に図示)が形成されている。更に、筒状部材27の後端には、弁体12の真空弁部12bが着座可能な真空弁座27gが形成されている。この例の負圧倍力装置1では、この真空弁座27gも前述の真空弁座13とともに真空弁15を構成している(以下、この例の説明では、バルブボディ4に形成された真空弁座13を第1真空弁座13といい、筒状部材27に形成された真空弁座27gを第2真空弁座27gという。)。
【0027】
バルブボディ4に設けられたばねリテーナ29と筒状部材27の筒状摺動部27aとの間にはばね30が縮設されており、このばね30のばね力により、筒状部材27が常時後方に付勢されている。
【0028】
図2に示すように、バルブボディ4の先端部には、ガイド31がバルブボディ4と一体に固定されており、このガイド31は間隔部材22および係合腕部27bのフック部27cを摺動可能にガイドするようになっている。図4(a)に拡大して示すように、ガイド31の後端部外周にはフック部31a(本発明のバルブボディ側係合部に相当)が設けられており、このフック部31aは係合腕部側のフック部27cと軸方向に係合可能とされている。そして、負圧倍力装置1の非作動時には、図4(a)に示すように、フック部31aの係合面31a1とフック部27cの係合面27c1との間隔が所定の間隔Aに設定されていて、両フック部27c,31aは互いに軸方向に係合しない状態に設定される。
【0029】
また、ガイド31の前端面には、截頭円錐台形状のテーパ面31bが形成されている。このテーパ面31bはガイド31の内周側に向かって後方に傾斜するように形成されている。このテーパ面31bにより、負圧倍力装置1の非作動時にテーパ面31bとこのテーパ面31bに対向するリアクションディスク23の後端面との間に、環状の空間S2が形成されている。
【0030】
図2に示すように、弁プランジャ10には、外周に向かって後方に傾斜する截頭円錐台面状のテーパ面からなる押圧面10aが、筒状部材27の被押圧面27eに軸方向に対向して形成されている。そして、弁プランジャ10が筒状部材27に対して前方に相対移動したとき、弁プランジャ10の押圧面10aが筒状部材27の被押圧面27eに当接しこの被押圧面27eを押圧するようにされている。
【0031】
押圧面10aおよび被押圧面27eが前述のようにテーパ面に形成されていることから、押圧面10aによる被押圧面27eの押圧でくさび効果が生じ、このくさび効果により、図3に示すように係合腕部27bが外方(図において下方)に曲げ弾性的に撓むようにされている。そして、この係合腕部27bの撓みにより、係合腕部側のフック部27cとガイド側のフック部31aとの軸方向の係合が外れるようになっている。このように両フック部27c,31aの軸方向の係合が外れると、ばね30のばね力により、筒状部材27がバルブボディ4に対して後方に相対移動して、第2真空弁座27gが弁体12の真空弁部12bに当接して、真空弁部12bおよび大気弁部12aを後方に突き上げるようになっている。
【0032】
また、両フック部27c,31aの間に軸方向に間隔Aが設定されている状態では、筒状部材27の第2真空弁座27gが第1真空弁座13より所定量Bだけ前方に位置するように設定されている。そして、この例では、この所定量Bは前述の所定の間隔Aよりも小さく設定されている(B<A)。また、両フック部27c,31aの間の間隔Aが消滅して両フック部27c,31aが軸方向に係合した状態では、B<Aであることから、筒状部材27の第2真空弁座27gが第1真空弁座13より後方に突出して、真空弁部12bおよび大気弁部12aをともに後方に突き上げるように設定されている。
【0033】
次に、この例の負圧倍力装置1をブレーキシステムに適用して、その作動を説明する。
(負圧倍力装置の非作動時)
負圧倍力装置1の定圧室8には負圧導入通路25を通して常時負圧が導入されている。また、図1および図2に示す負圧倍力装置1の非作動状態では、キー部材21がリヤシェル3に当接して後退限となっている。したがって、このキー部材21によってバルブボディ4および弁プランジャ6が後退限にされ、更にパワーピストン5、入力軸11および出力軸24も後退限となっている。この非作動状態では、弁体12の大気弁部12aが大気弁座14に着座し、かつ弁体12の真空弁部12bが第1真空弁座13および第2真空弁座27gから離座している。したがって、変圧室9は大気から遮断されかつ定圧室8に連通して変圧室9に負圧が導入されており、変圧室9と定圧室8との間に実質的に差圧が生じていない。
【0034】
また、筒状部材27のストッパ部27fがキー部材21に当接して筒状部材27の後方移動が規制され、バルブボディ4に対する筒状部材27の初期位置が規定されている。この状態では、両フック部27c,31aは軸方向の間隔Aが設定されて互いに係合していないとともに、第2真空弁座27gが第1真空弁座13より所定量Bだけ前方に位置している。更に、弁プランジャ10の押圧面10aが係合腕部27bの突出部27dの被押圧面27eと所定間隔を置いて後方に位置し、この被押圧面27eに軸方向に対向している。
【0035】
(通常ブレーキ作動)
通常ブレーキを行うためにブレーキペダルが通常速度で踏み込まれると、入力軸11が前進(前方へ移動)して弁プランジャ10が前進する。これにより、弁体12の真空弁部12bが第1真空弁座13に着座するとともに大気弁座14が弁体12の大気弁部12aから離れ、真空弁15が閉じるとともに、大気弁16が開く。すなわち、変圧室9が定圧室8から遮断されるとともに大気に連通される。したがって、大気が大気導入通路19および開いている大気弁16を通って変圧室9に導入される。その結果、変圧室9と定圧室8との間に差圧が生じてパワーピストン5が前進し、更にバルブボディ4を介して出力軸24が前進して、図示しないマスタシリンダのピストンが前進する。
【0036】
この負圧倍力装置1の作動開始初期では、両フック部27c,31aが軸方向の係合していなく、かつバルブボディ4が前進しても筒状部材27はばね30のばね力とストッパ部27fのキー部材21への当接とにより初期位置に保持されるので、バルブボディ4および出力軸24のみが筒状部材27に対して相対的に前進する。すると、図4(b)に示すようにガイド側のフック部31aが筒状部材側のフック部27cに接近していき、初期に間隔Aであった両係合面27c1,31a1の間隔が小さくなっていく。したがって、負圧倍力装置1の作動開始初期では、バルブボディ4および出力軸24のストロークが入力軸11のストロークより長くなる。換言すると、負圧倍力装置1の作動開始初期では、従来の負圧倍力装置と比較して、出力軸24の同じストロークに対して入力軸11のストロークが短くなり、結果としてペダルストロークが短くなる。これにより、マスタシリンダ以降のブレーキシステムにおける前述のロスストロークが入力軸11の短いストローク(つまり、短いペダルストローク)で効果的に吸収されるようになる。
【0037】
バルブボディ4が筒状部材27に対して所定量相対的に前進する(つまり、バルブボディ4が第2真空弁座27gに対して所定量相対移動する)ことで、図4(c)に示すように両係合面27c1,31a1の間隔が消滅して両フック部27c,31aが係合すると、それ以後は筒状部材27もバルブボディ4とともに一体に前進するようになる。これにより、入力軸11のストローク短縮動作が終了する。このようにして、両フック部27c,31aにより本発明の入力ストローク短縮手段が構成されている。
また、B<Aに設定されていることから、両フック部27c,31aが係合した状態では、第2真空弁座27gが第1真空弁座13より後方に突出するので、真空弁部12bおよび大気弁部12aがともに後方に突き上げられる。この突上げ量Cは、
C = A − B
で与えられる。その場合、図2に示すように間隔Aはストローク短縮時の筒状部材27の総ストローク量となっている。なお、図2に記載されている可動真空弁および可動弁は、いずれも筒状部材27のことであり、また可動真空弁段差は前述の所定量Bのことである。
【0038】
一方、大気弁部12aが後方に突き上げられることで、大気弁部12aと大気弁座14との間隙、つまり大気弁16が従来の負圧倍力装置の場合と同様に開弁する。
【0039】
また、弁プランジャ10の前進で間隔部材22も前進するが、まだ間隔部材22はリアクションディスク23に当接しない。したがって、出力軸24から反力がリアクションディスク23、間隔部材22、弁プランジャ10および入力軸11を介してブレーキペダルに伝達されない。入力軸11が更に前進すると、パワーピストン5も更に前進し、バルブボディ4および出力軸24を介してマスタシリンダのピストンが更に前進する。
【0040】
前述のロスストロークが消滅すると、負圧倍力装置1は実質的に出力を発生し、この出力でマスタシリンダがマスタシリンダ圧を発生し、このマスタシリンダ圧でホイールシリンダが作動してブレーキ力を発生する。
【0041】
このとき、マスタシリンダから出力軸24に加えられるブレーキ反力によって、リアクションディスク23が後方に大きく膨出して、間隔部材22がリアクションディスク23に当接する。これにより、出力軸24から反力がリアクションディスク23、間隔部材22、弁プランジャ10および入力軸11を介してブレーキペダルに伝達されるようになる。すなわち、負圧倍力装置1は入力に対応した出力を発生し、図6に示す通常作動時のジャンピング特性が発揮される。
【0042】
その場合、バルブボディ4が弁プランジャ10および間隔部材22に対して相対的に前進することで、リアクションディスク23と間隔部材22との間隙Lが大きくなるが、ガイド31のテーパ面31bによって空間S2が確保されているので、リアクションディスク23はこの空間S2内に容易に大きく膨出して、開いた間隙Lを効果的に吸収するようになる。これにより、この例の負圧倍力装置1のジャンピング特性は、従来の一般的な負圧倍力装置のジャンピング特性とほぼ同じになり、入力軸11のストロークが短縮されても、ジャンピング特性の大きな変化が防止され、従来の負圧倍力装置と同様のブレーキフィーリングを得ることができる。
【0043】
負圧倍力装置1の出力がペダル踏力による入力軸11の入力のサーボ比で倍力された所定の出力になると、大気弁部12aが大気弁座14に着座して大気弁16も閉じて中間負荷のバランス状態となる(真空弁15は、真空弁部12bが第2真空弁座27gに着座して既に閉じている)。これにより、ホイールシリンダがペダル踏力を倍力した比較的大きなブレーキ力を発生し、このブレーキ力で通常ブレーキが作動する。
【0044】
図3に示す負圧倍力装置1の大気弁16および真空弁15がともに閉じている状態から、通常ブレーキを解除するために、ブレーキペダルを解放すると、入力軸11および弁プランジャ10がともに後退(後方へ移動)するが、バルブボディ4および筒状部材27は変圧室9に空気(大気)が導入されているので、直ぐには後退しない。これにより、弁プランジャ10の大気弁座14が弁体12の大気弁部12aを後方に押圧するので、真空弁部12bが第2真空弁座27gから離座し、真空弁15が開く。すると、変圧室9が開いた真空弁15および真空通路20を介して定圧室8に連通するので、変圧室9に導入された空気は、開いた真空弁15、真空通路20、定圧室8および負圧導入通路26を介して真空源に排出される。
【0045】
これにより、変圧室9の圧力が低くなって変圧室9と定圧室8との差圧が小さくなるので、リターンスプリング25のばね力により、パワーピストン5、バルブボディ4および出力軸24が後退する。バルブボディ4の後退に伴い、マスタシリンダのピストンのリターンスプリングのばね力によってマスタシリンダのピストンおよび出力軸24も後退し、通常ブレーキが解除開始される。
【0046】
キー部材21が図2に示すようにリヤシェル3に当接すると、キー部材21は停止してそれ以上後退しなくなる。しかし、バルブボディ4、筒状部材27、弁プランジャ10および入力軸11が更に後退するので、まず筒状部材27のストッパ部27fが図2に示すようにキー部材21に当接してそれ以上後退しなくなる。しかし、バルブボディ4、弁プランジャ10および入力軸11が更に後退するので、筒状部材27はバルブボディ4に対して相対的に前方に移動する。これにより、第2真空弁座27gが第1真空弁座13より前方に位置するようになる。
【0047】
そして、弁プランジャ10が図2に示すようにキー部材21に当接してそれ以上後退しなくなり、更に、バルブボディ4のキー溝4aの前端4a1が図2に示すようにキー部材21に当接して、バルブボディ4がそれ以上後退しなくなる。こうして、負圧倍力装置1は図1および図2に示す初期の非作動状態になる。したがって、マスタシリンダが非作動状態になってマスタシリンダ圧が消滅するとともに、ホイールシリンダも非作動状態になってブレーキ力が消滅して、通常ブレーキが解除される。
【0048】
(緊急ブレーキ作動)
緊急ブレーキを行うためにブレーキペダルが通常速度より大きな速度で急激に踏み込まれると、BA制御が行われる。すなわち、ブレーキペダルの急激な踏込みで、入力軸11および弁プランジャ10がバルブボディ4、筒状部材27およびガイド31に対して通常ブレーキ時よりも大きく相対的に前進する。これにより、まず、前述の通常ブレーキ作動と同様に真空弁部12bが第1真空弁座13に着座して真空弁15が閉じ、かつ大気弁座14が大気弁部12aから離れて大気弁16が開く。これにより、通常ブレーキ作動と同様にバルブボディ4および出力軸24が前進して、前述のロスストロークが解消されるが、このとき、筒状部材27は前進しないので、バルブボディ4は筒状部材27に対して相対的に前進して、ガイド側のフック部31aが係合腕部側のフック部27cに軸方向に係合し、以後、筒状部材27はバルブボディ4と一体に前進する。
【0049】
次いで、弁プランジャ10が大きく前進することで、押圧面10aが係合腕部27bの被押圧面27eに当接し、この被押圧面27eを前方に押圧するようになる。すると、押圧面10aおよび被押圧面27eがテーパー面に形成されていることから、前述のように押圧面10aと被押圧面27eとの間に生じるくさび効果で、図3に示すように係合腕部27bが外方に撓む。この係合腕部27bの撓みにより、フック部27cとフック部31aとの係合が外れることから、ばね30のばね力により、筒状部材27がバルブボディ4に対して後方に大きく相対移動する。このとき、キー部材21はその後端面がバルブボディ4のキー溝4aの後端4a2に当接してバルブボディ4に対する相対的な後方移動が阻止されているが、このキー部材21に筒状部材27のストッパ部27fが当接すると、筒状部材27はバルブボディ4に対して停止し、それ以上後方に相対的に移動するのを阻止される。この状態では、係合腕部27bの突出部27dが弁プランジャ10の押圧面10aあるいはこの押圧面10aに連続する弁プランジャ10の外周面に当接しているので、フック部27cはフック部31aに係合しない位置に保持される。
【0050】
そして、筒状部材27のこの後方移動で、第2真空弁座27gが弁体12の真空弁部12bに当接して、真空弁部12bおよび大気弁部12aを後方に突き上げる。このときの突上げ量をDとすると、バルブボディ4に対する筒状部材27の総ストローク量Eは、
E = A + D
で与えられる。
【0051】
この真空弁部12bの後方への突き上げにより、真空弁部12bは第1真空弁座13から離座するが、第2真空弁座27gが真空弁部12bに当接しているので、真空弁15は閉じたままとなる。また、大気弁部12aの後方への突き上げにより、大気弁部12aは、大気弁座14から通常ブレーキ時に比して迅速に離座して大気弁16が開弁して大気が変圧室に導入される。そして、これによりバルブボディ4が前進するので、再び大気弁部12aが大気弁座14に着座して大気弁16が閉じて、制御弁17は真空弁15と大気弁16がともに閉じたバランス状態となって、負圧倍力装置1は中間負荷状態となる。
【0052】
したがって、このBA作動時は、真空弁15と大気弁16のバランス位置が通常作動時より後退するが、これにより、間隔部材22とリアクションディスク23との間に通常作動時より大きな間隙Lが生じる。この間隙Lが負圧倍力装置1のジャンピング量(JP量)を増加させるための間隙となる。
【0053】
これにより、図6に示すように負圧倍力装置1のジャンピング量(JP量)が通常作動時より増大し、負圧倍力装置1は通常ブレーキ時より大きな出力を迅速に発生し、緊急ブレーキが迅速にかつ効果的に作動するようになる。
このようにして、本発明の迅速出力増大手段は、摺動部27a、係合腕部27b、両フック部27c,31a、突出部27dの被押圧面27e、弁プランジャ10の押圧面10a、およびばね30を含み構成されている。
【0054】
緊急ブレーキを解除するために、ブレーキペダルを解放すると、前述の通常ブレーキと同様に入力軸11および弁プランジャ10がともに後退するが、バルブディ4および筒状部材27は変圧室9に空気(大気)が導入されているので、直ぐには後退しない。これにより、弁プランジャ10の大気弁座14が弁体12の大気弁部12aを後方に押圧するので、真空弁部12bが第2真空弁座27gから離座し、真空弁15が開く。すると、変圧室9が開いた真空弁15および真空通路20を介して定圧室8に連通するので、変圧室9に導入された空気は、開いた真空弁15、真空通路20、定圧室8および負圧導入通路26を介して真空源に排出される。
また、弁プランジャ10の押圧面10aが係合腕部27bの被押圧面27eを押圧する力が小さくなり、係合腕部27bはその弾性で撓みが小さくなる。
【0055】
一方、変圧室9の圧力が低くなって変圧室9と定圧室8との差圧が小さくなるので、リターンスプリング25のばね力により、パワーピストン5、バルブボディ4および出力軸24が後退する。バルブボディ4の後退に伴い、マスタシリンダのピストンのリターンスプリングのばね力によってマスタシリンダのピストンおよび出力軸24も後退し、緊急ブレーキが解除開始される。
【0056】
キー部材21が図2に示すようにリヤシェル3に当接すると、キー部材21は停止してそれ以上後退しなくなるとともに、ストッパ部27fがキー部材21に当接しているので、筒状部材27も停止してそれ以上後退しない。しかし、バルブボディ4、弁プランジャ10および入力軸11が更に後退するので、筒状部材27はバルブボディ4に対して相対的に前方に移動する。これにより、第2真空弁座27gが第1真空弁座13より前方に位置するようになる。また、押圧面10aが被押圧面27eから離れてこの被押圧面27eを押圧しなくなるとともに、フック部31aがフック部27cに対して軸方向に後方に相対移動してフック部31aとフック部27cとの径方向のオーバーラップが解消されるので、係合腕部27はその弾性で初期状態に復元する。
【0057】
そして、弁プランジャ10が図2に示すようにキー部材21に当接してそれ以上後退しなくなり、更に、バルブボディ4のキー溝4aの前端4a1が図2に示すようにキー部材21に当接してバルブボディ4がそれ以上後退しなくなる。こうして、負圧倍力装置1は図1および図2に示す初期の非作動状態になる。したがって、マスタシリンダが非作動状態になってマスタシリンダ圧が消滅するとともに、ホイールシリンダも非作動状態になってブレーキ力が消滅して、緊急ブレーキが解除される。
【0058】
このようにブレーキシステムに適用したこの例の負圧倍力装置1によれば、入力軸11のストロークを短縮しつつ出力軸24の大きなストロークを得ることができる。したがって、ブレーキ作動開始初期に小さいペダルストロークで、マスタシリンダ以降のブレーキシステムのロスストロークを効果的に解消することができる。
【0059】
また、緊急ブレーキ時には、大気弁16を迅速に開弁させて、ジャンピング量を通常時より増大させることにより、負圧倍力装置の出力を迅速に大きくすることができる。これにより、BA制御を行うことができ、緊急ブレーキを迅速にかつ効果的に作動させることができる。
このようにして、入力軸11のストロークを短くしながら、しかも、BA制御を行うことができるので、ブレーキ制御を良好にできる。
【0060】
更に、入力軸11のストローク短縮制御およびBA制御に共通の筒状部材27を用いているので、これらの両制御を行うことができるようにしても、部品点数を削減できるとともに、コストを低減できる。しかも、筒状部材27による機械式構造を採用していることから、これらの制御を簡単な構造でより確実に行うことができ、信頼性を高くできるとともにコンパクトに構成することができる。
【0061】
図5は本発明に係る負圧倍力装置の実施の形態の他の例を非作動状態で示す、図2と同様の部分拡大断面図である。なお、前述の例と同じ構成要素には同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略する。
【0062】
前述の例では、バルブボディ4に第1真空弁座13を設けて、負圧倍力装置1の非作動時にこの第1真空弁座13を筒状部材27の第2真空弁座27gより後方に位置させているが、図5に示すようにこの例の負圧倍力装置1では、バルブボディ4に第1真空弁座13が設けられていなく、バルブボディ4のこの部分4bは前述の例の第1真空弁座13の位置より前方に位置して設けられている。したがって、この例の負圧倍力装置1では、真空弁15の真空弁座は筒状部材27に設けられた第2真空弁座27gの1つのみであり、この第2真空弁座27gは部分4bより後方に突出している。
この例の負圧倍力装置1の他の構成は、前述の例の負圧倍力装置1と同じである。
【0063】
このように構成されたこの例の負圧倍力装置1をブレーキシステムに適用して、その作動を説明する。
前述の例の負圧倍力装置1では、ブレーキ作動時に入力軸11が前進すると、真空弁部12bが最初にバルブボディ4の第1真空弁座13に着座するが、この例の負圧倍力装置1では、入力軸11が前進すると、真空弁部12bが筒状部材27の第2真空弁座27gに直接着座するようになる。
【0064】
この例の負圧倍力装置1のストローク短縮時の突上げ量Cは、B=0であるから、
C = A
で与えられる。
この例の負圧倍力装置1の他の作動は、第1真空弁座13に関する部分がないだけで前述の例と実質的に同じである。
【0065】
この例の負圧倍力装置1においては、筒状部材27の無効ストロークとなっている前述の例の所定量Bがないので、その分、負圧倍力装置1の軸長を短くできる。
この例の負圧倍力装置1の他の作用効果も、前述の例と実質的に同じである。
【0066】
なお、前述の例では、入力ストローク短縮手段を両フック部27cおよび31aで構成しているが、本発明はこれに限定されることなく、作動開始初期に入力軸11のストロークを短縮でき、かつ負圧倍力装置に適用できるものであれば、どのような構造でもよい。また、迅速出力増大手段を、係合腕部27b、フック部27c、突出部27d、被押圧面27e、可動弁座である第2真空弁座27g、ガイド31に設けられたフック部31a、およびばね30で構成しているが、本発明はこれに限定されることなく、緊急ブレーキ作動時に出力を迅速に増大でき、かつ負圧倍力装置に適用できるものであれば、どのような構造でもよい。
【0067】
更に、前述の例では、本発明を1つのパワーピストン5を有するシングル型の負圧倍力装置に適用しているが、本発明は複数のパワーピストン5を有するタンデム型の負圧倍力装置に適用することもできる。
更に、前述の例では、本発明の負圧倍力装置をブレーキシステムに適用しているが、負圧倍力装置を用いる他のシステムや装置に適用することができる。
【0068】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の負圧倍力装置によれば、入力ストローク短縮手段で、作動開始初期に入力部材のストロークを出力部材のストロークより効果的に短縮できるとともに、入力部材が通常作動時より速く作動されたときには、機械式の迅速出力増大手段により、出力を通常作動時より迅速に増大することができる。これにより、この発明の負圧倍力装置では、良好な倍力制御を行うことができるようになる。
【0069】
また、本発明の負圧倍力装置によれば、入力ストローク短縮手段により、作動開始初期に入力軸のストロークを出力軸のストロークより効果的に短縮できるとともに、入力軸が通常作動時より速く作動されたときには、機械式の迅速出力増大手段により、出力を通常作動時より迅速に増大することができる。これにより、これらの発明の負圧倍力装置では、良好な倍力制御を行うことができるようになる。
【0070】
更に、入力軸のストローク短縮制御および迅速出力増大制御に共通の筒状部材を用いているので、これらの両制御を行うことができるようにしても、部品点数を削減できるとともに、コストを低減できる。しかも、筒状部材による機械式構造を採用していることから、これらの制御を簡単な構造でより確実に行うことができ、信頼性を高くできるとともにコンパクトに構成することができる。
【0071】
特に、本発明の負圧倍力装置をブレーキ倍力装置として用いることで、ブレーキシステムに前述のようなロスストロークが存在しても、ブレーキ作動開始初期にブレーキペダルのペダルストロークを短縮しながらロスストロークが効果的に解消できるようになるとともに、緊急ブレーキ作動時にはブレーキ力が通常ブレーキ作動時より迅速に増大するので、緊急ブレーキを迅速にかつ効果的に作動できる。このようにして、ブレーキペダルのペダルストロークを短くしながら、しかも、BA制御を行うことができるので、ブレーキ制御を良好にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る負圧倍力装置の実施の形態の一例を非作動状態で示す断面図である。
【図2】 図1に示す負圧倍力装置における真空弁および大気弁の部分を拡大して示す部分拡大断面図である。
【図3】 図1に示す負圧倍力装置における筒状部材の作動状態を部分的に示す図である。
【図4】 図1に示す負圧倍力装置におけるフック部の作動を説明し、(a)は両フック部が係合しない非作動状態を部分的に示す図、(b)は作動途中を部分的に示す図、(c)は両フック部が係合した状態を部分的に示す図である。
【図5】 本発明に係る負圧倍力装置の実施の形態の他の例を非作動状態で示す、図2と同様の部分拡大断面図である。
【図6】 本発明に係る負圧倍力装置およびジャンピング特性を有する従来の負圧倍力装置の入出力特性を示す図である。
【符号の説明】
1…負圧倍力装置、2…フロントシェル、3…リヤシェル、4…バルブボディ、5…パワーピストン、8…定圧室、9…変圧室、10…弁プランジャ、10a…押圧面、11…入力軸、12…弁体、12a…大気弁部、12b…真空弁部、13…第1真空弁座、14…大気弁座、15…真空弁、16…大気弁、17…制御弁、19…大気導入通路、20…真空通路、21…キー部材、22…間隔部材、23…リアクションディスク、24…出力軸、26…負圧導入通路、27…筒状部材、27b…係合腕部、27c…フック部、27c1…係合面、27d…突出部、27e…被押圧面、27f…ストッパ部、27g…第2真空弁座、30…ばね、31…ガイド、31a…フック部、31a1…係合面、31b…テーパ面、A…フック部31aの係合面31a1とフック部27cの係合面27c1との間隔(ストローク短縮時の筒状部材27の総ストローク)、B…非作動時の第1真空弁座13と第2真空弁座27gとの間隔、C…ストローク短縮時の大気弁部12aおよび真空弁部12bの突上げ量、D…BA制御時の大気弁部12aおよび真空弁部12bの突上げ量、E…BA制御時の筒状部材27の総ストローク
Claims (4)
- シェルによって形成される空間内に対して進退自在に配設され、前記シェルを気密にかつ摺動自在に貫通するバルブボディと、
このバルブボディに連結されるとともに前記空間内を負圧が導入される定圧室と作動時に大気が導入される変圧室とに区画するパワーピストンと、
前記バルブボディに移動自在に配設された弁プランジャと、
この弁プランジャに連結され前記バルブボディ内に進退自在に配設された入力軸と、
前記パワーピストンの作動により前記バルブボディとともに移動して出力を発する出力軸と、
前記バルブボディ内に配設され、前記弁プランジャの前進または後退により制御されて前記定圧室と前記変圧室との間を遮断または連通する真空弁と、
前記バルブボディ内に配設され、前記弁プランジャの前進または後退により制御されて前記変圧室と大気との間を連通または遮断する大気弁と
を少なくとも備えている負圧倍力装置において、
作動開始初期に前記入力軸のストロークを前記出力軸のストロークより短くする入力ストローク短縮手段を備えているとともに、前記入力軸が通常作動時より速く作動されたときに前記出力を通常作動時より迅速に増大する迅速出力増大手段を備えており、
前記真空弁は、前記バルブボディに設けられた真空弁部材と、前記バルブボディに相対移動可能にかつ後方に常時付勢されて設けられた筒状部材に設けられ、かつ前記真空弁部材が着座可能な真空弁座とからなり、
前記大気弁は、前記バルブボディに設けられた大気弁部材と、前記弁プランジャに設けられかつ前記大気弁部材が着座可能な大気弁座とからなり、
前記入力ストローク短縮手段は、前記バルブボディに設けられたバルブボディ側係合部と、非作動時にこのバルブボディ側係合部に対して軸方向に所定の間隔が設定されて前記筒状部材に設けられた筒状部材側係合部とを有し、
前記バルブボディ側係合部と前記筒状部材側係合部は、作動開始初期に前記バルブボディが前進するとき係合しなく、前記筒状部材を初期位置に保持して前記バルブボディに対して相対移動させることで、前記真空弁座に前記真空弁部材を着座させ、前記バルブボディが前記筒状部材に対して相対移動して前記所定の間隔が消滅したとき前記バルブボディ側係合部と前記筒状部材側係合部とが係合して前記筒状部材を前記バルブボディとともに移動させる手段であり、
前記迅速出力増大手段は、前記筒状部材を前記バルブボディに対して後退させて前記真空弁および前記大気弁部材を前記バルブボディに対して後退させる手段を有し、前記真空弁および前記大気弁部材を後退させる当該手段は、前記入力軸が通常作動時より速く作動されたとき前記筒状部材を前記バルブボディに対して機械的に後退させて、少なくとも前記大気弁部材を前記バルブボディに対して通常作動時より大きく後退させる機械式手段であることを特徴とする負圧倍力装置。 - 前記機械式手段は、前記弁プランジャに設けられた押圧部と、前記筒状部材に設けられ、前記弁プランジャに設けられた押圧部によって前記バルブボディ側係合部と前記筒状部材側係合部との係合を解除する方向に押圧される被押圧部とを有し、
前記押圧部と前記被押圧部は、前記入力軸が通常作動時より速く作動されたとき、前記押圧部が前記被押圧部を押圧して前記バルブボディ側係合部と前記筒状部材側係合部との係合が解除されることで、前記筒状部材を前記バルブボディに対して後退させて前記真空弁および前記大気弁部材を前記バルブボディに対して通常作動時より大きく後退させる手段であることを特徴とする請求項1負圧倍力装置。 - 前記真空弁部材と前記大気弁部材とが一体に移動可能に設けられていることを特徴とする請求項1または2記載の負圧倍力装置。
- 前記真空弁は、前記バルブボディに設けられた他の真空弁座を有し、
前記入力ストローク短縮手段による前記入力軸のストロークの短縮動作開始時には前記真空弁部材は前記他の真空弁座に着座し、前記入力ストローク短縮手段による前記入力軸のストロークの短縮作動中および短縮作動終了以降では前記真空弁部材は前記筒状部材に設けられた真空弁座に着座するようになっていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1記載の負圧倍力装置。
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