JP4111361B2 - 流体圧倍力装置およびこれを用いたブレーキシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力手段に加えられる入力を、流体圧を用いて倍力して出力する、負圧倍力装置や液圧倍力装置等の流体圧倍力装置の技術分野に属し、特に、入力手段のストロークがきわめて短く設定され、しかも流体圧失陥時には簡単な構造で確実に出力することのできる流体圧倍力装置の技術分野に属するものである。
【０００２】
また本発明は、ブレーキペダル等のブレーキ操作部材のストロークがきわめて短く設定され、しかも流体圧失陥時には簡単な構造で確実にブレーキを作動させることのできるブレーキシステムの技術分野に属するものである。
【０００３】
【従来の技術】
自動車のブレーキシステムにおいては、小さなペダル踏力でも大きなブレーキ力を得ることができるようにするために、従来、ペダル踏力を流体圧で倍力して大きな出力を発生する流体圧倍力装置が多々採用されている。このような流体圧倍力装置の１つとして、負圧でペダル踏力を倍力して大きな出力を得る負圧倍力装置がある。
【０００４】
図１０は、従来のこの負圧倍力装置の一般的な例を示す断面図である。図中、ａは負圧倍力装置、ｂはフロントシェル、ｃはリヤシェル、ｄはパワーピストン部材、ｅはダイヤフラム、ｆはパワーピストン、ｇは負圧室、ｈは作動圧室、ｉはバルブボディ、ｊは入力ロッド、ｋは弁プランジャ、ｍは弁プランジャｋに設けられた大気弁座、ｎはバルブボディｉに設けられた負圧弁座、ｏは制御弁体、ｐは制御弁、ｑ,ｒは通路孔、ｓは出力ロッド、ｔはリターンスプリング、ｕはリアクションディスク、ｖは負圧導入管およびｗは大気導入口である。
【０００５】
この従来の負圧倍力装置ａにおいては、負圧室ｇには負圧導入管ｕを介して常時負圧が導入されている。そして、負圧倍力装置ａの非作動状態では、制御弁ｐの大気弁座ｍが制御弁体ｏに当接しているとともに、制御弁体ｏが負圧弁座ｎからわずか離座しているかまたは負圧弁座ｎに着座し（この図示例では、制御弁体ｏが負圧弁座ｎに着座している）ており、制御弁ｐは非作動状態となっている。したがって、作動圧室ｈは、大気から遮断され、かつ通路孔ｒ、制御弁体ｏと負圧弁座ｎとの間の隙間および通路孔ｑを介して負圧室ｇに連通されていて、この作動圧室ｈには負圧が導入されているか、または作動圧室ｈは大気および負圧室ｇのいずれからも遮断されていて、この作動圧室ｈには、制御弁体ｏが大気弁座ｍおよび負圧弁座ｎにいずれにも着座するように、リタースプリングｔに対向する、負圧室ｇよりわずかに高い圧力が導入されている。
【０００６】
この状態から、図示しないブレーキペダルが踏み込まれると、入力ロッドが前方（図において左方）へストロークして、制御弁体ｏが負圧弁座ｎに着座した後、大気弁座ｍが制御弁体ｏから離れるか、または大気弁座ｍが直ぐに制御弁体ｏから離れる。すなわち、制御弁ｐが切り換えられる。すると、大気導入口ｗから、大気が、制御弁体ｏと大気弁座ｍとの間の隙間および通路孔ｒを介して作動圧室ｈに導入される。これにより、作動圧室ｈと負圧室ｇとの間に所定の差圧が生じるので、パワーピストン部材このｄおよびダイヤフラムｅからなるパワーピストンｆが作動して出力を発生する。この出力は、バルブボディｉ、リアクションディスクｕおよび出力ロッドｓを介して図示しないブレーキのマスタシリンダ（以下、ＭＣＹともいう）に伝達されるので、ＭＣＹが作動してブレーキ圧を発生し、このブレーキ圧によりブレーキが作動する。
【０００７】
作動圧室ｈの圧力が次第に高くなるにつれて、パワーピストンｆの出力が大きくなってバルブボディｉが更に前進するので、大気弁座ｍが負圧弁座ｎに着座している制御弁体ｏに当接するようになる。これにより、作動圧室ｈにはそれ以上大気が導入されなく、作動圧室ｈの圧力は入力ロッドｊに加えられた入力（ペダル踏力に関係した力）に対応した圧力となる。このときのパワーピストンの出力はペダル踏力を倍力した大きな出力となり、その結果、ＭＣＹは大きなブレーキ圧を発生するようになる。このとき、バルブプランジャｋがリアクションディスクｕに当接し、リアクションディスクｕがバルブボディｉと出力ロッドｓとの間に挟圧されるので弾性変形し、このリアクションディスクｕの弾性変形により発生する力がバルブプランジャｋおよび入力ロッドｊを介してブレーキペダルに反力として伝えられる。
【０００８】
ブレーキペダルを解放すると、入力ロッドｊおよびバルブプランジャｋがともに後退し、大気弁座ｍが制御弁体ｏに当接するとともに、制御弁体ｏが負圧弁座ｎから離座する。すると、作動圧室ｈに導入された大気は通路孔ｒ、制御弁体ｏと負圧弁座ｎとの隙間、通路孔ｑおよび負圧室ｇを介して負圧導入管ｖから排出される。これにより、パワーピストンｆ、バルブボディｉおよび出力ロッドｓがともに後退して非作動位置となり、また制御弁ｐが非作動状態となる。
こうして、この負圧倍力装置では、小さなペダル踏力で大きな出力が得られるようになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、ブレーキシステムにおいては、ブレーキペダルのストロークを可能な限り短縮させることが望まれている。しかしながら、前述の従来の負圧倍力装置では、作動時にパワーピストンｆが出力すると、バルブボディｉがパワーピストンｆおよび出力ロッドｓの前進とともに前進してしまう。このため、バルブボディｉの設けられた制御弁ｐも大きく前進するで、入力ロッドｊも必然的に大きくストロークしてしまう。しかも、ＭＣＹより先のブレーキ系におけるロスストローク（ＭＣＹが実際にブレーキ圧を発生するまでのＭＣＹピストンのストローク）により、バルブボディｉ、パワーピストンｆおよび出力ロッドｓが更に大きく前進してしまう。その結果、従来の負圧倍力装置はペダルストロークが大きいものとなっており、ペダルストロークの可能な限りの短縮という前述の要望に応えることができない。
【００１０】
このことは、液圧でペダル踏力を倍力する従来の液圧倍力装置においても、図示しないが制御弁がパワーピストンに設けられているため、同様に作動時に制御弁がパワーピストンとともに大きく前進してしまうので、入力ロッドのストロークつまりペダルストロークが大きくなっている。
【００１１】
特に、低Ｇ域でのブレーキ（低減速度のブレーキ、つまり緩ブレーキ）では、ペダルストロークのうち、ブレーキシリンダ、マスタシリンダおよび倍力装置のアイドルストロークの占める割合が大きく、しかもこのアイドルストロークはブレーキの引きずり防止のために必要不可欠となっているため、ストローク短縮はより一層難しい。
【００１２】
また、制御弁がパワーピストンとは別にハウジング内にパワーピストンと並列に設けられている流体圧倍力装置がある（例えば、特開平０９−１６４９３８号公報等を参照）。この流体圧倍力装置では、入力ロッドに揺動可能に取り付けられたレバーの各端を制御弁およびパワーピストンに揺動可能に連結し、入力ロッドに加えられた入力によってこのレバーを介して制御弁およびパワーピストンが作動されるようになっている。このため、作動時パワーピストンのストロークとともにレバーも前進するので、入力ロッドのストロークがやはり大きくなる。しかも、この流体圧倍力装置では、レバーを入力ロッド、制御弁およびパワーピストンにともに揺動可能にかつ所定のレバー比で取り付けて、入力ロッドからの入力によりこのレバー比で制御弁とパワーピストンとを作動制御させるため、構造が複雑となっている。
【００１３】
一方、ペダルストロークを短くできる従来のブレーキシステムとして、フルパワーブレーキシステムがある。このフルパワーブレーキシステムは、図示しないが、前述の負圧倍力装置や液圧倍力装置のようにパワーピストンの出力でＭＣＹを作動させ、ＭＣＹが発生するブレーキ圧をブレーキアクチュエータに導入することによりブレーキを作動させるものとは異なり、パワーピストンを用いないで、ブレーキペダルにより作動制御されて作動流体の給排を制御するブレーキバルブとブレーキ力を発生するブレーキアクチュエータとを備え、ブレーキバルブの作動で流体圧源の流体圧を直接ブレーキアクチュエータに導入することによりブレーキを作動させるものである。このフルパワーブレーキシステムでは、作動時単にブレーキバルブを作動させるだけであるので、ペダルストロークを比較的小さくできるが、流体圧源の失陥時にブレーキペダルの踏込によるブレ−キ作動を確実にするためのシステムが複雑になるという問題がある。
このため、このフルパワーブレーキにおける短いペダルストロークの構成を、パワーピストンを有する流体圧倍力装置に単純に適用することはできない。
【００１４】
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、入力手段のストロークを極端に短いストロークに設定することができるとともに、流体圧失陥時にも、簡単な構造で入力手段により確実に出力することのできる流体圧倍力装置を提供することである。
【００１５】
また、ブレーキペダル等のブレーキ操作部材のストロークを極端に短いストロークにすることができるとともに、流体圧失陥時にも、簡単な構造でブレーキ操作部材により確実にブレーキを作動させることのできるブレーキシステムを提供することである。
【００１６】
【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の発明の流体圧倍力装置は、ハウジング内に、作動時作動圧室に供給される流体の流体圧の作用で作動出力する作動ピストンと、前記作動ピストンと直列にかつ少なくとも一部がこの作動ピストンに当接可能に設けられ、前記作動圧室を流体供給側と流体排出側とに切換制御することで、前記作動ピストンに作用させる流体圧の給排を制御する制御手段と、入力が加えられたときストロークして前記制御手段を作動制御するとともに、流体圧失陥時に加えられる入力で前記制御手段を介して前記作動ピストンを押す入力手段と、作動時前記作動ピストンに作用する流体圧が作用することで前記入力手段のストロークを抑制する制御ピストンとをそれぞれ設け、前記制御手段は、非作動時前記作動圧室を前記流体排出側に連通しかつ作動時前記作動圧室を前記流体供給側に連通するとともに、作動時前記作動圧室に供給された流体の流体圧が前記入力手段に加えられた入力に対応した圧力となったとき、前記作動圧室を流体供給側と流体排出側のいずれからも遮断する制御弁を備え、前記制御弁が前記作動圧室を流体供給側と流体排出側とに切換制御する部材を有し、前記制御ピストンが、前記作動ピストンに作用する流体圧が制御ピストンに作用されたとき、作用された流体圧による力を前記制御弁の前記部材に加えることで前記入力手段のストロークを抑制する制御ピストンであることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項２の発明は、作動時前記作動ピストンに作用する流体圧が前記入力手段の入力に対応した圧力となるように、前記流体圧と前記入力とで前記制御手段を制御することを特徴としている。
【００１８】
更に、請求項３の発明は、前記制御手段と前記入力手段との間に、ストローク制御手段を介設したことを特徴としている。
更に、請求項４の発明は、前記ストローク制御手段が前記制御手段と前記入力手段との間に縮設されたスプリングを備えていることを特徴としている。
更に、請求項５の発明は、負圧を用いて入力を倍力する負圧倍力装置または液圧を用いて入力を倍力する液圧倍力装置であることを特徴としている。
【００１９】
更に、請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれか１記載の流体圧倍力装置と、この流体圧倍力装置の出力で作動されてブレーキ圧を発生するブレーキマスタシリンダとを少なくとも備えていることを特徴としている。
【００２０】
【作用】
このような構成をした本発明の流体圧倍力装置においては、作動時、入力手段に加えられた入力によって制御手段の制御弁が作動制御されると、制御弁は作動圧室に圧力流体を供給する。作動圧室に供給された流体の流体圧が作動ピストンに作用することで、作動ピストンが作動して出力を発生する。
このとき、作動ピストンに作用する流体圧は制御ピストンにも作用するので、この制御ピストンが、作用された流体圧による力を制御弁の部材に加えることで、入力手段のストロークを抑制する。作動ピストンに作用する流体圧が制御ピストンに作用開始したときは、作動圧室の流体圧はまだ入力手段に加えられた入力に対応した圧力になっていない。このため、制御弁は作動圧室を流体供給側から遮断していない。したがって、制御ピストンは入力手段のストロークの抑制を、作動圧室を流体供給側と流体排出側のいずれからも遮断する前に開始するようになる。これにより、作動ピストンに必要な流体圧を作用させるために必要な制御手段の作動量が得られる程度のみ、つまり制御手段の流体圧給排の切換のみのほぼ０の極端に短いストロークに抑制する。このように、入力手段のストロークを超ショートストロークに抑制しても、作動ピストンは作用される流体圧でストロークを続け、入力手段の入力を倍力した大きな出力を発生するようになる。
【００２１】
また、作動ピストンと制御手段とを直列に配設し、制御手段が作動ピストンに対して相対移動することによりこの作動ピストンに当接することから、流体圧が失陥したときは、入力手段のストロークで制御手段を介して作動ピストンを作動するようになるので、この流体圧の失陥時にも流体圧倍力装置は入力を倍力しないが確実に出力するようになる。作動ピストンと制御手段とを単に直列に配設するだけで済むので、構造がきわめて簡単になる。
【００２２】
特に、請求項３および４の各発明の流体圧倍力装置においては、制御手段と入力手段との間に介設されたストローク制御手段により、入力手段のストロークを種々の大きさに設定することが可能となる。その場合、請求項４の発明では、ストローク制御手段がスプリングを備えているので、単にスプリングのばね定数を種々変えるだけで、入力手段のストロークを種々の大きさに簡単に設定することが可能となる。
【００２３】
また、請求項６の発明のブレーキシステムにおいては、流体圧倍力装置の入力手段のストロークが超ショートストロークであることから、ブレーキペダル等のブレーキ操作部材のストロークも超ショートストロークに設定されるようになる。
【００２４】
しかも、制御手段と入力手段との間に介設されたストローク制御手段により、ブレーキ操作部材のストロークが、流体圧倍力装置の出力で作動されてブレーキ圧を発生するマスタシリンダから先のブレーキ系に何ら関係せずに自由に設定されるようになる。
【００２５】
【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は本発明に係る流体圧倍力装置の一例の負圧倍力装置を示す、図１０と同様の断面図である。
【００２６】
図１に示すように、この例の流体圧倍力装置は、前述の図１０に示す負圧倍力装置と同様に負圧を用いて入力を倍力して出力する負圧倍力装置１である。この負圧倍力装置１は、第１シェル２と、この第１シェル２にバヨネット結合された第２シェル３と、この第２シェル３にバヨネット結合された第３シェル４とを備えている。これらの第１ないし３シェル２,３,４は本発明のハウジングを構成している。
【００２７】
第３シェル４には筒状の弁座部材５が固定されており、この弁座部材５にはバルブ部材６が気密にかつ摺動自在に貫通されている。また、このバルブ部材６の後端部（図１において右端部）には、本発明の入力手段に相当する入力ロッド７の先端部が摺動自在に嵌合されており、この入力ロッド７の外周面にはフランジ８が形成されている。このフランジ８はバルブ部材６の後端に当接可能となっている。入力ロッド７の後端部には、図示しないが従来の負圧倍力装置と同様にブレ−キペダルが連結されている。
【００２８】
バルブ部材６の後端外周部には筒状ナット部材９が螺合されており、この筒状ナット部材９は入力ロッド７に相対移動可能に貫通されている。この筒状ナット部材９の後端内周部にもフランジ１０が形成されており、入力ロッド７のフランジ８と筒状ナット部材９のフランジ１０とは、入力ロッド７の後退方向（図１位において右方向）に互いに係合するようになっている。したがって、入力ロッド７はバルブ部材６に対して、フランジ８がバルブ部材６の後端に当接する前進限位置とフランジ８がフランジ１０に係合する後退限位置との間で相対移動可能となっている。そして、バルブ部材６と入力ロッド７との間には、スプリング１１が縮設されており、このスプリング１１のばね力により、入力ロッド７はバルブ部材６に対して常時後方へ付勢されていて、負圧倍力装置１の非作動時にはフランジ８がフランジ１０に係合する後退限位置にされている。バルブ部材６と、このバルブ部材６に相対移動可能な入力ロッド７と、これらのバルブ部材６と入力ロッド７との間に縮設されたスプリング１１とで、入力ロッド７のストロークを制御するストローク制御手段１２が構成されている。
【００２９】
バルブ部材６の前端内周部には、出力ロッド１３の後端部が気密にかつ摺動自在に嵌合されており、この出力ロッド１３の前端部は、従来の一般的な負圧倍力装置と同様に第１シェル２を気密に貫通して図示しないマスタシリンダ（以下、ＭＣＹともいう）を作動するようになっている。
【００３０】
出力ロッド１３にはピストン部材１４が気密に嵌合されていると共に、このピストン部材１４の後方に位置して可撓性のダイヤフラムピストン１５が配設されており、このダイヤフラムピストン１５の内周縁部は支持部材１６に支持されている。また、ピストン部材１４の内周縁部と支持部材１６の内周縁部とが、出力ロッド１３に螺合されたナット１７と出力ロッド１３のフランジ１８との間に挟持されていると共に、ダイヤフラムピストン１５の外周縁部が第１および第２シェル２,３の間に気密に挟持されている。そして、ピストン部材１４とダイヤフラムピストン１５とにより、本発明の作動ピストンに相当するパワーピストン１９が構成されている。
【００３１】
一方、バルブ部材６にはピストン部材２０が気密に嵌合されていると共に、このピストン部材２０の前方に位置して可撓性のダイヤフラムピストン２１が配設されており、このダイヤフラムピストン２１の内周縁部は支持部材２２に支持されている。また、ピストン部材２０の内周縁部と支持部材２２の内周縁部とが、バルブ部材６に螺合されたナット２３とバルブ部材６のフランジ２４との間に挟持されていると共に、ダイヤフラムピストン２１の外周縁部が第２および第３シェル３,４の間に気密に挟持されている。そして、ピストン部材２０とダイヤフラムピストン２１とにより、制御ピストン２５が構成されている。
【００３２】
第１シェル２とパワーピストン１９との間には、リターンスプリング２６が縮設されており、このリターンスプリング２６のばね力でパワーピストン１９および出力ロッド１３が常時後方に付勢されている。また、第３シェル４と制御ピストン２５との間には、制御用リターンスプリング２７が縮設されており、この制御用リターンスプリング２７のばね力で制御ピストン２５およびバルブ部材６が常時前方に付勢されている。そして、非作動時は、バルブ部材６と出力ロッド１３とが軸方向（図１において左右方向）に互いに当接していると共に、ダイヤフラム１５の突部２８が第２シェル３に当接して、バルブ部材６、出力ロッド１３、パワーピストン１９および制御ピストン２５は、ともに図１に示す後退限位置となっている。
【００３３】
第１ないし第３シェル２,３,４および弁座部材５内には、第１シェル２とパワーピストン１９とで画成された第１真空室２９、第２シェル３とパワーピストン１９と制御ピストン２５とで画成された作動圧室３０、および弁座部材５と第３シェル４と制御ピストン２５とで画成された第２真空室３１がそれぞれ設けられている。第１真空室２９は、従来の一般的な負圧倍力装置と同様に、例えばエンジンのインテークマニホールド等の負圧限に接続されていて、常時負圧が導入されている。また、第２真空室３１は、バルブ部材６に形成された通路孔３２、バルブ部材６と出力ロッド１３との間の空間３３、出力ロッド１３に形成された通路孔３４を介して第１真空室２９に常時連通している。
【００３４】
バルブ部材６には大気弁座３５が形成されていると共に、弁座部材５には負圧弁座３６が形成されており、更に、第３シェル４には、これらの大気弁座３５および負圧弁座３６に着座可能な筒状の制御弁体３７が設けられている。制御弁体３７はバルブシートスプリング３８のばね力によって、大気弁座３５および負圧弁座３６の方に常時付勢されている。そして、制御弁体３７が大気弁座３５に着座しかつ負圧弁座３６から離座しているときは、作動圧室３０は、バルブ部材６に穿設された通路孔３９、制御弁体３７と負圧弁座３６との間の隙間、および弁座部材５に形成された切り欠き溝４０を介して第２真空室３１に連通し、更に、第２真空室３１から前述のように第１真空室２９に連通すると共に真空源に連通し、また大気から遮断されるようになっている。また、制御弁体３７が負圧弁座３６に着座しかつ大気弁座３５から離座しているときは、作動圧室３０は、バルブ部材６に穿設された通路孔３９、制御弁体３７と大気弁座３５との間の隙間、およびバルブ部材６の外周面と制御弁体３７の内周面との間の空間を介して大気に連通し、また、第１および第２真空室２９,３１から遮断されるようになっている。
【００３５】
非作動時は、バルブ部材６が図示の後退限位置にあり、制御弁体３７が大気弁座３５に着座しかつ負圧弁座３６から離座しているので、作動圧室３０は、第１および第２真空室２９,３１連通しかつ大気から遮断されている。このように、大気弁座３５および負圧弁座３６と制御弁体３７とによって、作動圧室３０と第２真空室３１または大気との連通、遮断を切換制御する制御弁４１が構成されている。そして、弁座部材５、バルブ部材６および制御弁体３７により本発明の制御手段が構成されている。
【００３６】
このように構成されたこの例の負圧倍力装置１の作用について説明する。
負圧倍力装置１の非作動時では、負圧倍力装置１の各構成部材は図示に状態にあり、前述のように制御弁４１によって作動圧室３０が第１および第２真空室２９,３１連通しかつ大気から遮断されているので、第１および第２真空室２９,３０はもちろん作動圧室３０も負圧が導入されている。したがって、パワーピストン１９および制御ピストン２５はともに図示の非作動位置となっており、負圧倍力装置１は出力しない。
【００３７】
ブレーキ作動のためブレーキペダルを踏み込むと、ペダル踏力に基づく入力が入力ロッド７に加えられ、入力ロッド７は前方にストロークし、スプリング１１を介してバルブ部材６を押す。すると、バルブ部材６も弁座部材５に対して相対摺動して前方へストロークし、制御弁体３７が負圧弁座３６に着座し、作動圧室３０が第２真空室３１から遮断され、作動圧室３０への負圧の導入が停止する。更に、バルブ部材６が前方へストロークすると、大気弁座３５が制御弁体３７から離れ、大気が大気弁座３５と制御弁体３７との間の隙間および通路孔３９を介して作動圧室３０に導入され、作動圧室３０と第１真空室２９との間に差圧が生じてパワーピストン１９に前方に向けて作用する。これにより、パワーピストン１９が作動して、負圧倍力装置１は出力ロッド１３から出力を発生する。この負圧倍力装置１の出力により、出力ロッド１３はＭＣＹのピストンを押すので、ＭＣＹはブレーキ圧を発生し、ブレーキが作動する。
【００３８】
このとき、作動圧室３０に導入された大気により、作動圧室３０と第２真空室３１との間にも差圧が生じて制御ピストン２５に後方に向けて作用する。このため、バルブ部材６はそれ以上ストロークしなくなり、出力軸１３（つまり、パワーピストン１９）がバルブ部材６に対して相対移動し、前方へストロークするようになる。すなわち、入力ロッド７は、バルブ部材６が制御弁４１を切り換える分（非作動時の第２弁座３６と制御弁体３７との間の隙間と作動時に作動圧室３０に所定の圧力を得るために必要な、第１弁座３５と制御弁体３７との間の所定量の隙間との和の距離）だけストロークし、それ以上ストロークしないことになる。こうして、入力ロッド７のストロークの抑制が、作動圧室３０が大気と第２真空室３１のいずれからも遮断される前に開始される。
そして、導入された大気による作動圧室３０の圧力が上昇し、この上昇した圧力が制御ピストン２５を介してバルブ部材６を後方に押す力が大きくなると、バルブ部材６がスプリング１１を縮小しながら後退して、第１弁座３５が制御弁体３７に着座し、作動圧室３０は大気と第２真空室３１のいずれからも遮断される。このため、作動圧室３０にはそれ以上大気が導入されなくなり、作動圧室３０の圧力は入力ロッド７に加えられた入力に応じた圧力となる。
すなわち、制御弁４１は、制御ピストン２５に作用する大気による力と入力ロッド７の入力とがバランスするように作動圧室３０の圧力を制御するようになる。
【００３９】
このようにして、負圧倍力装置１はブレーキペダルのペダル踏力を倍力した大きな出力を発生するサーボ制御を行うようになる。
なお、このとき、制御ピストン２５に作用する前述の差圧によって生じる力がバルブ部材６に加えられ、この力がスプリング１１および入力ロッド７を介してブレーキペダルに反力として伝えられる。
【００４０】
ブレーキの作動状態から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、従来に負圧倍力装置と同様にこのブレーキペダルが図示しないペダルスプリングのばね力で非作動位置方向に戻る。このため、入力ロッド７に加えられていた入力が低下するので、入力ロッド７もブレーキペダルの戻り動作とともに後退し、バルブ部材６に作用していた入力も低下する。すると、制御ピストン２５に作用している作動圧室３０の大気の力によりバルブ部材６も後退し、第１弁座３５が制御弁体３７を後方に押すので、制御弁体３７が第２弁座３６から離座する。これにより、前述のように作動圧室３０が第２真空室３１および第１真空室２９を介して負圧源に連通するので、作動圧室３０に導入された大気はこれらの第２および第１真空室３１,２９を介して負圧源の方に排出される。その結果、作動圧室３０の圧力が低下するので、リターンスプリング２６のばね力によりパワーピストン１９および出力ロッド１３がともに後退し、非作動位置に戻り、負圧倍力装置１は出力しなくなる。したがって、ＭＣＹのピストンも非作動位置となるので、ＭＣＹはブレーキ圧を発生しなくなり、ブレーキが解除する。
【００４１】
負圧源の負圧が失陥すると、第１および第２作動圧室２９,３２には負圧が導入されなく、これらの第１および第２作動圧室２９,３２は大気圧となるので、前述のようにブレーキペダルの踏み込みにより、バルブ部材６が前方へストロークして制御弁４１が切り換わっても、作動圧室３０と第１および第２作動圧室２９,３２との間には差圧が生じない。このため、パワーピストン１９が作動しなく、負圧倍力装置１は出力しない。しかし、このときは、ブレーキペダルを更に踏み込むことにより、入力ロッド７のフランジ８がバルブ部材６の後端に当接し、入力ロッド７、バルブ部材６および出力ロッド１３が一体的に前方へストロークするので、入力ロッド７に加えられたペダル踏力による入力でＭＣＹのピストンを直接押すようになる。したがって、ＭＣＹはブレーキ圧を発生し、負圧の失陥時にも確実にブレーキが作動するようになる。
【００４２】
ところで、この例の負圧倍力装置１では、作動時、作動圧室３０と第２真空室３１との間の差圧で制御ピストン２５を介してバルブ部材６のストロークを規制し、パワーピストン１９および出力ロッド１３のみをストロークするようにしているので、負圧倍力装置１の同じ出力に対して、バルブ部材６のストロークが従来のバルブボディのストロークに比べてかなり小さくなる。このバルブ部材６のストローク規制は、制御ピストン２５の受圧面積および制御用リターンスプリング２７のばね力によって決定される。更に、弁座部材５が第３シェル４の固定されていることから、作動時にも第２弁座３６が移動しないので、バルブ部材６は、作動時に第２弁座３６に着座している制御弁体３７から第１弁座３５が所定量の隙間が形成されるだけストロークすればよい。すなわち、バルブ部材６は、作動時にも移動しない第２弁座３６に対して、非作動時の第２弁座３６と制御弁体３７との間の隙間と作動時における前述の所定量の隙間との和の距離だけストロークすればよいので、バルブ部材６のストロークは、作動時に第２弁座が前進する従来のバルブボディのストロークに比べて更に一層大幅に短縮される。したがって、負圧倍力装置１の同じ出力に対して、入力ロッド７のストロークが従来の入力ロッドのストロークに比べて大幅に小さくなる、換言すれば、ペダルストロークが従来のペダルストロークに比べて大幅に短縮（例えば、ストローク１０ｍｍ以下等に短縮）されるようになる。
【００４３】
そして、これにより、同じペダル踏力に対しても、ペダルストロークが従来のペダルストロークに比べてかなり小さくなる。こうして、図２（ａ）ないし（ｃ）に示すように、この例の負圧倍力装置１では、ペダルストロークに対するペダル踏力の特性、ペダルストロークに対する減速度（つまり、ブレーキ圧あるいは負圧倍力装置１の出力）の特性、およびペダル踏力に対する減速度（つまり、ブレーキ圧あるいは負圧倍力装置１の出力）の特性が得られるようになる。
【００４４】
また、作動時に入力ロッド７とバルブ部材６との間に介設されているストローク制御手段１２のスプリング１１が入力ロッド７の入力により縮小するので、入力ロッド７はバルブ部材６よりこのスプリング１１の縮小分だけ余分にストロークするようになる。すなわち、入力ロッド７のストロークつまりブレーキペダルのペダルストロークは、スプリング１１の予め設定されたばね定数に応じて変化するようになる。したがって、ストローク制御手段１２におけるスプリング１１のばね定数を任意に設定することにより、ペダルストロークが自由に設定されるようになる。
【００４５】
そして、このようにペダルストロークはスプリング１１のばね定数によって決定されることから、ＭＣＹから先の図示しないブレーキ系には何ら関係しない。すなわち、例えばＭＣＹのピストンストロークが大きくなっても、このピストンストロークの増大はただ負圧倍力装置１のパワーピストン１９のストロークが大きくなって作動圧室３０に導入される大気の量が単に増えるだけであり、ペダルストロークが増大することはない。
【００４６】
なお、入力ロッド７のストロークがバルブ部材６よりスプリング１１の縮小分だけ多くなるが、その増加量はバルブ部材６のストロークの大幅な短縮量に比べてはるかに小さいことから、入力ロッド７のストロークは、トータル的には従来の負圧倍力装置１の入力ロッド７のストロークに比べて大幅に短縮される。
【００４７】
このように、この例の負圧倍力装置１は、入力ロッド７が制御弁４１の切換に必要なストローク量のみをストロークするだけであり、しかもストローク制御手段１２によってＭＣＹから先のブレーキ系に関係せずにペダルストロークを自由に設定できるようになり、作動時ほとんどストロークしない超ショートストロークの負圧倍力装置となる。
【００４８】
図３は、本発明の実施の形態の他の例を示す、図１と同様の断面図である。なお、図１に示す例と同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、その詳細な説明は省略する。
【００４９】
前述の図１に示す例では、制御用リターンスプリング２７が制御ピストン２５と第３シェル４との間に配設され、この制御用リターンスプリング２７のばね力により、非作動時にバルブ部材６と出力ロッド１３とが軸方向に当接しているとともに第３シェル４に固定された弁座部材５から離れているようになっているが、この例の負圧倍力装置１では、図３に示すように制御用リターンスプリング２７がパワーピストン１９と制御ピストン２５との間に配設されている。そして、制御用リターンスプリング２７のばね力により、バルブ部材６は、非作動時に出力ロッド１３から軸方向に離れているとともに弁座部材５に当接するようになっている。
この例の負圧倍力装置の他の構成は、図１に示す例と同じである。
【００５０】
次に、この例の負圧倍力装置の作用効果について説明する。
図１に示す例では、作動開始時の倍力開始前（つまり、制御弁４１の切換前）において入力ロッド７の前方へのストロークに対して、バルブ部材６、パワーピストン１９および出力ロッド１３がともにストロークするようになっているが、この例の負圧倍力装置１では、作動開始時の倍力開始前において入力ロッド７の前方へのストロークに対して、バルブ部材６のみがストロークするだけで、パワーピストン１９および出力ロッド１３はともにストロークしなく、非作動位置に保持されるようになっている。したがって、この例の負圧倍力装置１では、倍力開始前に大きなパワーピストン１９および出力軸１３を動かさなくて済むので、作動開始時のペダルフィーリングが図１に示す例より良好になる。
この例の負圧倍力装置の他の作用および効果は、図１に示す例と同じである。
【００５１】
図４は、本発明の実施の形態の他の例を示す、図１と同様の断面図である。図１および図３に示す各例と同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、その詳細な説明は省略する。
【００５２】
前述の図１および図３に示す各例のストローク制御手段１２では、いずれもバルブ部材６と入力ロッド７との間に１個のスプリング１１のみが縮設されているが、この例の負圧倍力装置１におけるストローク制御手段１２では、図４に示すようにバルブ部材６と入力ロッド７との間に、スプリング１１に加えて更にもう１個のスプリング４２が縮設されている。
【００５３】
具体的に説明すると、この例のストローク制御手段１２では、バルブ部材６に摺動自在に嵌合された入力ロッド７の前端部に縮径部４３が形成され、この縮径部４３には環状ディスク状のリテーナ４４が摺動自在に嵌合されている。その場合、このリテーナ４４が縮径部４３に取り付けられたストッパリング４５によってそれ以上の入力ロッド７の前方（図４において左方）への移動が規制されている。
【００５４】
また、入力ロッド７の前端部が摺動自在に嵌合されるバルブ部材６の孔に連続して、縮径された孔４６が設けられているとともに、この孔４６により段部４７がバルブ部材６に形成されている。孔４６内には、入力ロッド６が前方へストロークしたとき、入力ロッド７の縮径部４３およびストッパリング４５が進入可能となっているが、リテーナ４４は段部４７に当接して進入不能となっている。そして、前述のもう１個のスプリング４２は、縮径部４３による入力ロッド７の段部４８とリテーナ４４との間に配設され、このスプリング４２は、図示の非作動時において段部４８とストッパリング４５に当接したリテーナ４４との間に、所定のばね力が生じるように縮設されている。更に、この非作動時において、リテーナ４４と段部４７との間に、所定の間隔が設定されている。
この例の負圧倍力装置１の他の構成は、図１または図２に示す例と同じである。
【００５５】
このように構成されたこの例の負圧倍力装置１のストローク制御手段１２においては、作動時、入力ロッド７が前方へストロークする際、まず最初にスプリング１１を縮小させながら前進する。このとき、リテーナ４４と段部４７との間に所定の間隔が設定されているので、リテーナ４４も一緒に前進する。そして、ストッパリング４５が孔４６内に進入し、リテーナ４４が段部４７に当接すると、リテーナ４４はそれ以上前進しなくなる。このため、入力ロッド７はスプリング１１に加えてスプリング４２も縮小させながら前進するようになる。これにより、ストローク制御手段１２のばね定数が変わり、ペダルストロークに対するペダル踏力および発生する減速度（ブレーキ圧）が二段特性を呈するようになる。この場合の、ペダルストロークに対するペダル踏力の特性、ペダルストロークに対する減速度（ブレーキ圧）の特性、およびペダル踏力に対する減速度（ブレーキ圧）の特性は、それぞれ図５（ａ）ないし（ｃ）に示すようになる。
【００５６】
そして、この例の負圧倍力装置１によれば、各スプリング１１,４２のばね定数、種々のスプリングの組合せ、およびリテーナ４４と段部４７との間の間隔等を適宜設定することにより、種々の特性を得ることができるようになる。
【００５７】
図６は本発明に係る流体圧倍力装置の実施の形態の更に他の例を模式的に示す断面図である。前述の各例と同じ構成要素には同じ符号を付すことによりその詳細な説明は省略する。
【００５８】
前述の各例は、いずれも本発明の流体圧倍力装置を負圧倍力装置１に適用しているが、この例の流体圧倍力装置は、図６に示すように液圧を用いて入力を倍力して出力する液圧倍力装置５０である。この例の液圧倍力装置５０は、クローズドセンタ型の液圧倍力装置であり、ハウジング５１の段付孔５２内に液密に摺動可能に設けられたパワーピストン１９とこのパワーピストン１９に一体に形成された出力ロッド１３とを備えている。また、ハウジング５１の段付孔５２の後端部側には、筒状部材５３が液密に嵌合されてナット５４により軸方向に移動不能にされている。
【００５９】
この筒状部材３の内孔の内周面には、第１環状溝５５が設けられているとともに、ハウジング５１および筒状部材５３には、ハウジング５１の外面から筒状部材３の内孔の内周面にまで延びる供給孔５６および排出孔５７がそれぞれ穿設されている。
【００６０】
また、筒状部材３の内孔には、バルブ部材６が摺動自在に嵌合されている。このバルブ部材６の前部側には、前端に開口する軸方向孔５８が穿設されているとともに、バルブ部材６の外周面には、第２および第３環状溝５９,６０が形成されている。また、バルブ部材６には、バルブ部材６の外周面から軸方向孔５８の内周面に延びる径方向孔６１が穿設されている。更に、バルブ部材６の前端部には、制御ピストン部２５′が設けられているとともに、この制御ピストン部２５′とパワーピストン１９との間には、制御用リターンスプリング２７が縮設されている。バルブ部材６の後端部には、前述の各例と同様のストローク制御手段１２が設けられている。
【００６１】
パワーピストン１９と制御ピストン部２５′との間には、作動流体である圧液が供給される作動室３０が設けられている。そして、筒状部材５３の第１環状溝５５をバルブ部材６の第２または第３環状溝５９,６０に選択的に切り換えて連通させることにより、作動室３０と供給孔５６または排出孔５７との連通、遮断が選択的に切換制御されるようになっている。すなわち、第１ないし第３環状溝５５,５９,６０は制御弁４１を構成している。その場合、非作動時は第１環状溝５５は第２環状溝５９に連通し、第３環状溝６０から遮断されている。
【００６２】
供給孔５６はアキュムレータ６２に接続されており、このアキュムレータ６２にはポンプ６３から吐出されるリザーバ６４の作動液によって所定の液圧が蓄圧されている。したがって、供給孔５６には常時アキュムレータ６２の蓄圧が導入されている。一方、排出孔５７はリザーバ６４に常時接続されている。
この液圧倍力装置５０の他の構成は、前述の各例の負圧倍力装置１と具体的な構造は異なるが、機能的には同じである。
【００６３】
このように構成されたこの例の液圧倍力装置５０においては、図示の非作動時は、第１環状溝５５が第２環状溝５９に連通し、第３環状溝６０から遮断されていることから、作動室３０は、軸方向孔５８、径方向孔６１、第１環状溝５５、第３環状溝５９および排出孔５７を介してリザーバ６４に連通しているとともに、供給孔５６から遮断されている。このため、作動圧室３０には供給孔５６からの圧液が導入されなく、パワーピストン１９は非作動位置となっていて、液圧倍力装置５０は出力しない。また、この場合は、図３に示す例と同様にパワーピストン１９と制御ピストン部２５′との間に、制御用リターンスプリング２７が縮設されているので、パワーピストン１９の後端とバルブ部材６の前端とは離れている。
【００６４】
図示しないブレーキペダルの踏込でブレーキ作動が行われると、前述の各例と同様に入力ロッド７がスプリング１１を縮小させながら前方へストロークし、入力ロッド７に加えられた入力をバルブ部材６に伝達する。そして、バルブ部材６が前進し、第２環状溝５９が第１環状溝５５から遮断されるとともに、第３環状溝６０が第１環状溝５５に連通するようになる。すると、供給孔５６に導入されていた圧液が、供給孔５６、第３環状溝６０、第１環状溝５５、径方向孔６１いおよび軸方向孔５８を介して作動圧室３０に導入される。これにより、パワーピストン１９が作動して、液圧倍力装置５０は出力ロッド１３から出力する。この出力により、図示しないＭＣＹが作動してブレーキ圧を発生するので、ブレーキが作動する。
【００６５】
一方、作動圧室３０に導入された圧液の液圧は、前述の各例と同様に制御ピストン部２５′にも作用する（前述の各例の場合は、大気圧が制御ピストン２５に作用する）ので、バルブ部材６はそれ以上ストロークしなくなり、パワーピストン１９および出力軸１３のみが前進するようになる。すなわち、この例の液圧倍力装置５０においても、入力ロッド７は、バルブ部材６が制御弁４１を切り換える分（第１環状溝５５が第２環状溝５９から遮断されて作動圧室３０に所定の圧力を得るために必要な程度に第３環状溝６０に連通するための距離）だけストロークし、それ以上ストロークしないことになる。そして、導入された圧液による作動圧室３０の圧力が上昇し、この上昇した圧力が制御ピストン部２５′を介してバルブ部材６を後方に押す力が大きくなると、バルブ部材６がスプリング１１を縮小しながら後退して、第３環状溝６０が第１環状溝５５から遮断され、作動圧室３０は供給孔５６と排出孔５７とのいずれからも遮断される。
このため、作動圧室３０にはそれ以上圧液が導入されなくなり、作動圧室３０の圧力は入力ロッド７に加えられた入力に応じた圧力となる。すなわち、制御弁４１は、制御ピストン部２５′に作用する圧液による力と入力ロッド７の入力とがバランスするように作動圧室３０の圧力を制御するようになる。
【００６６】
ブレーキの作動状態から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、従来に液圧倍力装置および前述の各例と同様に入力ロッド７が後退し、バルブ部材６に作用していた入力も低下する。すると、作動圧室３０の圧液の力でバルブ部材６も後退し、第１環状溝５５が第２環状溝５９に連通するようになる。これにより、作動圧室３０に導入された圧液はリザーバ６４に排出され、リターンスプリング２６のばね力でパワーピストン１９および出力ロッド１３がともに後退し、非作動位置に戻り、液圧倍力装置５０は出力しなくなる。したがって、ＭＣＹのピストンも非作動位置となるので、ＭＣＹはブレーキ圧を発生しなくなり、ブレーキが解除する。
【００６７】
アキュムレータ６２やポンプ６３等の液圧源が故障すると、供給孔５６には液圧が導入されない。このため、前述のようにブレーキペダルの踏み込みにより、バルブ部材６が前方へストロークして制御弁４１が切り換わっても、作動圧室３０には液圧が導入されないので、パワーピストン１９が作動しなく、液圧倍力装置５０は出力しない。しかし、このときはブレーキペダルを更に踏み込むことにより、前述の各例と同様に、入力ロッド７のフランジ８がバルブ部材６の後端に当接し、かつバルブ部材６の前端がパワーピストン１９に当接するので、入力ロッド７に加えられたペダル踏力による入力でＭＣＹのピストンを直接押すようになる。したがって、ＭＣＹはブレーキ圧を発生し、液圧の失陥時にも確実にブレーキが作動するようになる。
【００６８】
この例の液圧倍力装置５０の他の作用効果は、前述の図４に示す例と同じであり、液圧倍力装置５０の各特性は、図５（ａ）ないし（ｃ）に示す特性と同じになる。
【００６９】
図７は本発明に係る流体圧倍力装置の実施の形態の更に他の例を模式的に示す断面図である。なお、前述の各例の流体圧倍力装置と同じ構成要素には同じ符号を付すことによりその詳細な説明は省略する。
【００７０】
図６に示す例の液圧倍力装置５０はクローズドセンタ型であるが、この例の液圧倍力装置５０は、図７に示すようにオープンセンタ型の液圧倍力装置である。また、図６に示す液圧倍力装置５０では、筒状部材５３が軸方向に移動不能となっているが、この例の液圧倍力装置５０では、筒状部材５３は液密に摺動可能となっている。更に、この例の液圧倍力装置５０では、パワーピストン１９が段付孔５２の段部６５に当接可能となっている。そして、パワーピストン１９がこの段部６５に当接したときは、パワーピストン１９はそれ以上の後方への移動が規制されている。更に、筒状部材５３も段付孔５２の段部６６に当接可能となっている。そして、筒状部材５３がこの段部６６に当接したときは、筒状部材５３はそれ以上の後方への移動が規制されている。また、筒状部材５３がパワーピストン１９に対して相対的に前方に移動すると、筒状部材５３はパワーピストン１９に当接するようになっている。
【００７１】
更に、この例の液圧倍力装置５０の供給孔５６および排出孔５７は、それぞれ、ハウジング５１に穿設された部分５６ａ,５７ａと、これらの部分５６ａ,５７ａに対して軸方向に相対移動はするがこれらの部分５６ａ,５７ａと常時連通している、筒状部材５３に穿設された部分５６ｂ,５７ｂとから構成されている。
【００７２】
更に、筒状部材５３の段付孔６７の内周面には、第１環状溝５５に加えて第４環状溝６８が設けられているとともに、第４環状溝６８と排出孔５７とを常時連通させる通路孔６９が穿設されている。
【００７３】
更に、バルブ部材６に設けられた軸方向孔５８は、バルブ部材６の両端に開口する貫通孔とされている。更に、バルブ部材６の前端部には、図６に示す液圧倍力装置５０の制御ピストン部２５′に代えて大径部７０が設けられているとともに、この大径部７０が筒状部材５３の段付孔６７の段部７１に当接することにより、バルブ部材６のそれ以上の後方の移動が規制されている。
【００７４】
バルブ部材６の後端には入力ロッド７が直接連結されており、前述の各例のストローク制御手段１２が省略されている。この入力ロッド７は連結ロッド７２を介して図示しないブレーキペダルに連結されている。
【００７５】
筒状部材５３の第４環状溝６８とバルブ部材６の第３環状溝６０とが連通すると、供給孔５６は第３環状溝６０、第４環状溝６８および通路孔６９を介して排出孔５７に連通するようになる。また、第１環状溝５５と第３環状溝６０とが連通すると、供給孔５６は第３環状溝６０、第１環状溝５５、径方向孔６１および軸方向孔５８を介して作動圧室３０に連通するようになる。更に、第１環状溝５５と第２環状溝５９とが連通すると、排出孔５７は第２環状溝５９、第１環状溝５５、径方向孔６１および軸方向孔５８を介して作動圧室３０に連通するようになる。
【００７６】
そして、図６に示す例と同様に、バルブ部材６を筒状部材５３に対して相対摺動させることにより、前述の各環状溝の連通を選択的に切り換えることにより、作動圧室３０と供給孔５６または排出孔５７との連通、遮断が選択的に切換制御されるようになっている。すなわち、第１ないし第４環状溝５５,５９,６０,６８は、作動圧室３０に対する圧液の給排を制御する制御弁を構成している。その場合、図７に示すように非作動時は第３環状溝６０は第４環状溝６８に連通されるとともに第１環状溝５５から遮断され、また、第２環状溝５９は第１環状溝５５に連通されている。そして、この制御弁を含む筒状部材５３およびバルブ部材６により本発明の制御手段が構成され、この制御手段はパワーピストン１９に所定間隔を置いて直列に配置されている。
この例の液圧倍力装置５０の他の構成は図６に示す例と同じである。
【００７７】
次に、このように構成されたこの例の液圧倍力装置５０の作用について説明する。
まず、図７に示す非作動時では、第３環状溝６０が第４環状溝６８に連通しているとともに第１環状溝５５から遮断していることから、ポンプ６３から吐出されたリザーバ６４の作動液が供給孔５６、第３環状溝６０、第４環状溝６８、通路孔６９および排出孔５７を通って流動した後再びリザーバ６４へ戻る。このとき、作動流体は何ら絞られないので圧力を発生しない。すなわち、リザーバ６４の作動流体は液圧倍力装置５０内を通って、再びリザーバ６４へ還流している。また、第２環状溝５９が第１環状溝５５に連通していることから、作動室３０は、軸方向孔５８、径方向孔６１、第１環状溝５５、第２環状溝５９および排出孔５７を介してリザーバ６４に連通しているので、作動室３０には液圧が導入されない。したがって、パワーピストン１９は作動して出力を発生しない。
【００７８】
また、この非作動時では、パワーピストン１９がリターンスプリング２６のばね力で段部６５に当接した非作動位置に保持されるとともに、制御用リターンスプリング２７のばね力でバルブ部材６が段部７１に当接した非作動位置に、また筒状部材５３が段部６６に当接した非作動位置にそれぞれ保持されている。
【００７９】
ブレーキペダルの踏込でブレーキ作動が行われると、入力ロッド７はバルブ部材６を前進させながら前方へストロークする。このバルブ部材６の前進により、第３環状溝６０と第４環状溝６８との連通が次第に絞られるようになり、また、第１環状溝５５と第２環状溝５９とが遮断されるとともに第１環状溝５５と第３環状溝６０とが連通するようになる。第４環状溝６８と第３環状溝６０との連通が絞られることにより、第３環状溝６０内には液圧が発生し、この液圧が第３環状溝６０から第１環状溝５５、径方向孔６１および軸方向孔５８を介して作動圧室３０に導入される。作動圧室３０に導入された液圧がパワーピストン１９に作用することにより、パワーピストン１９が作動して前方へストロークし、出力を発生する。このパワーピストン１９の出力は出力ロッド１３を介して図示しないＭＣＹが作動してブレーキ圧を発生するので、ブレーキが作動する。
【００８０】
このとき、筒状部材５３はストロークしなく、図示の非作動位置に保持されるので、バルブ部材６も各環状溝の連通、遮断の切換に必要な量だけきわめてわずかにストロークするだけであり、入力ロッド７もきわめてわずかにストロークするだけである。したがって、パワーピストン１９および出力ロッド１３のみが前進するようになる。
【００８１】
一方、作動圧室３０に導入された液圧はバルブ部材６に作用するので、バルブ部材６は、入力ロッド７を介して伝えられるペダル踏力による入力と作動圧室３０の液圧により加えられる力とが釣り合うように制御されて、作動圧室３０の液圧はペダル踏力による入力にバランスするように制御される。
【００８２】
なお、このとき、作動圧室３０の液圧によって生じる力がバルブ部材６に加えられ、この力が入力ロッド７を介してブレーキペダルに反力として伝えられる。また、第３環状溝６０と第４環状溝６８との連通が絞られるが、第３環状溝６０と第４環状溝６８とが遮断される場合もある。
【００８３】
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、入力ロッド７が非作動位置に後退するのでバルブ部材６も非作動位置に後退し、第３環状溝６０が第１環状溝５５から遮断し、再び第４環状溝６８との連通が大きくなるとともに、第２環状溝５９が第１環状溝５５に連通する。これにより、前述の非作動状態と同じように、ポンプ６３から吐出された作動液は第３環状溝６０と第４環状溝６８との間で何ら絞られることなく、再びリザーバ６４へ還流するようになる。そして、作動液は絞られないので、第３環状溝６０には液圧が発生しない。一方、作動室３０に導入された圧液は、軸方向孔５８、径方向孔６１、第１環状溝５５、第２環状溝５９および排出孔５７を介してリザーバ６４に排出されるので、パワーピストン１９は図示の非作動位置に戻る。これにより、液圧倍力装置５０は出力を発生しない。こうしてブレーキは解除される。
【００８４】
ポンプ６３等の液圧源が失陥すると、作動時に制御弁が切り換わっても液圧が発生しないので、パワーピストン１９は液圧によっては作動しなくなる。この場合は、更にブレーキペダルを踏み込むと、入力ロッド７が更に前進して、入力ロッド７の前端が筒状部材５３に当接し、入力ロッド７と筒状部材５３とが一体的に前進する。すると、筒状部材５３がパワーピストン１９に当接し、結局、入力ロッド７、筒状部材５３、パワーピストン１９および出力ロッド１３とが一体に前進する。これにより、ＭＣＹが作動してブレーキ圧を発生するので、液圧源の失陥時にもブレーキが確実に作動する。
【００８５】
なお、筒状部材５３が前進することによりハウジング５１の段付孔５２の入力ロッド側の空間Ａの容積が増加するが、このときには第３環状溝６０と第１環状溝５５とが連通しているので、リザーバ６４の作動液がポンプ６３、供給孔５６，第３環状溝６０、第１環状溝５５、径方向孔６１および軸方向孔５８を介して空間Ａに供給されるので、筒状部材５３はスムーズに前進するようになる。
【００８６】
ブレーキの解除時には、入力ロッド７が後退するので、バルブ部材６が後退して、図示のように大径部７０が筒状部材５３の段部７１に当接する。これにより、第２環状溝５９と第１環状溝５５とが再び連通するので、パワーピストン１９および筒状部材５３は、空間Ａに供給された作動液を軸方向孔５８、径方向孔６１、第１環状溝５５、第２環状溝５９および排出孔５７を介してリザーバ６４に排出させながら、図示の非作動位置まで後退する。
この例の液圧倍力装置５０の他の作用および効果は、図６に示す例の液圧倍力装置５０と同じである。
【００８７】
なお、この例の液圧倍力装置５０においても、ストローク制御手段１２を設けてもよいことは言うまでもない。その場合は、非作動時に入力ロッド７をハウジング５１外に延出するように設け、その延出部において入力ロッド７を２分割して、それらの間にストローク制御手段１２を設けるようにすればよい。
【００８８】
図８は本発明に係る流体圧倍力装置の実施の形態の更に他の例を模式的に示す図７と同様の断面図である。なお、前述の各例の流体圧倍力装置と同じ構成要素には同じ符号を付すことによりその詳細な説明は省略する。
【００８９】
図７に示す例の液圧倍力装置５０はオープンセンタ型の液圧倍力装置であるが、図８に示すように、この例の液圧倍力装置５０は、図６に示す例と同様にクローズドセンタ型の液圧倍力装置である。したがって、この例の液圧倍力装置５０では、液圧を作動圧室３０に供給する部分の構成は図６に示す例と同じであり、他の構成は図７に示す例と同じである。すなわち、図７に示す液圧倍力装置５０に対して、図６に示す例と同様に第４環状溝６８および通路孔６９が省略されているとともに、アキュムレータ６２が設けられている。
【００９０】
この例の液圧倍力装置５０の作用も、液圧を作動圧室３０に供給するための作用は図６に示す例と同じであり、他の作用は図７に示す例と同じである。また、この例の液圧倍力装置５０の作用も、図７に示す例と同じである。
【００９１】
図９は本発明に係る流体圧倍力装置の実施の形態の更に他の例を模式的に示す断面図である。なお、前述の各例の流体圧倍力装置と同じ構成要素には同じ符号を付すことによりその詳細な説明は省略する。
【００９２】
図９に示すように、この例の液圧倍力装置５０は、図６および図８に示す例と同様のクローズドセンタ型の液圧倍力装置である。また、図６ないし図８に示す例の液圧倍力装置５０は、いずれも制御弁にスプール弁のバルブ部材が用いられているが、この例の液圧倍力装置５０は、制御弁にボール弁と弁座からなる制御弁が用いられている。
【００９３】
すなわち、図８に示す例に対して、筒状部材５３に代えて、ハウジングの段付孔５２内を液密にかつ摺動可能に制御ピストン７３が設けられている。この制御ピストン７３には、ボール弁７４を有する弁体７５が摺動可能に設けられるとともに、このボール弁７４が着座可能な第１弁座７６が固定されている。また入力ロッド７の前端部には、筒状の第２弁座７７が設けられており、入力ロッド７が前方へストロークしたとき、この第２弁座７７はボール弁７４に着座するようになっている。そして、非作動時は、ボール弁７４はバルブスプリング７８のばね力により第１弁座７６に着座しているとともに、第２弁座７７がボール弁７４から離座している。
【００９４】
前述の供給孔５６の部分５６ｂは制御ピストン７３に径方向に穿設されているとともに、第１弁座７６に関してボール弁７４側に開口されている。また、前述の空間Ａは、第１弁座７６に関して第２弁座７７側に設けられている。
【００９５】
更に、制御ピストン７３には、作動圧室３０と空間Ａとを連通する軸方向孔７９が穿設されている。更に、入力ロッド７には、前述の排出孔５７の部分５７ｂが穿設されており、この部分５７ｂは、第２弁座７７がボール弁７４から離座しているときは筒状の第２弁座７７の内孔７７ａを介して空間Ａに連通されるとともに、第２弁座７７がボール弁７４に着座しているときは空間Ａから遮断されるようになっている。この例の液圧倍力装置５０では、ボール弁７４、第１および第２弁座７６,７７により制御弁が構成されているとともに、この制御弁を含む制御ピストン７３により本発明の制御手段が構成され、この制御手段はパワーピストン１９に所定間隔を置いて直列に配置されている。
この例の液圧倍力装置５０の他の構成は、図８に示す例と同じである。
【００９６】
このように構成されたこの例の液圧倍力装置５０においては、図示の非作動時は、入力ロッド７が、その前端のフランジ部７ａがハウジング５１のストッパ部５１ａに当接し、前述の各例と同様に後退限の非作動位置になっている。この非作動状態では、ボール弁７４が第１弁座７６に着座していることから、供給孔５６は空間Ａから遮断されている。つまり、供給孔５６は作動圧室３０から遮断されている。また、第２弁座７７がボール弁７４から離座していることから、排出孔５７は第２弁座７７６の内孔７７ａを介して空間Ａに連通されている。つまり、排出孔５７は作動圧室３０に連通されている。
【００９７】
ブレーキ作動時、入力ロッド７が前方へストロークすると、第２弁座７７も前進してボール弁７４に着座し、排出孔５７と空間Ａとが遮断される。入力ロッド７が更に前進すると、第２弁座７７はボール弁７４を含む弁体７５を前方へ移動させるので、ボール弁７４が第１弁座７６から離座する。すると、供給孔５６と空間Ａとが連通し、供給孔５６に導入されている圧液がボール弁７４と第１弁座７６との隙間を通って空間Ａに導入されるとともに、更に通路孔７９を介して作動圧室３０に導入され、前述の各例の液圧倍力装置５０と同様にパワーピストン１９作動して出力する。これにより、ＭＣＹがブレーキ圧を発生し、ブレーキが作動する。
【００９８】
このとき、作動圧室３０の液圧は制御ピストン７３にも作用するが、この制御ピストン７３は前述の各例の液圧倍力装置５０の筒状部材５３と同様に移動しなく、非作動位置に保持される。したがって、前述の各例の液圧倍力装置５０と同様に入力ロッド７のストロークはきわめて短いストロークに抑制される。
また、作動圧室３０の液圧は弁体７５の前端にも作用するので、この液圧により弁体７５に加えられる力が反力としてブレーキペダルに伝えられる。
【００９９】
ブレーキ解除時は、入力ロッド７が後退するので、第２弁座７７も後退し、ボール弁７４が第１弁座７６に着座するので、供給孔５６が空間Ａから遮断される。入力ロッド７が更に後退すると、第２弁座７７も更に後退し、この第２弁座７７はボール弁７４から離れるので、排出孔５７が空間Ａに連通する。これにより、作動圧室３０の圧液は、通路孔７９、空間Ａ、ボール弁７４と第２弁座７７との隙間、第２弁座７７の内孔７７ａおよび排出孔５７を介してリザーバ６４に排出される。これにより、ブレーキが解除される。
【０１００】
液圧源の失陥時は、ブレーキペダルの踏込で入力ロッド７が前進すると、その前端のフランジ部７ａが第１弁座７６を介して制御ピストン７３に当接し、この制御ピストン７３を前方へ押す。すると、制御ピストン７３が前進し、パワーピストン１９に当接してこの制御ピストン７３を前方へ押すので、パワーピストン１９は入力ロッド７および制御ピストン７３と一体的に前進し、出力するようになる。これにより、前述の各例の液圧倍力装置５０と同様に液圧源の失陥時にもブレーキを確実に作動させることができるようになる。
この例の液圧倍力装置５０の他の作用効果は、図８に示す例と同じである。
【０１０１】
なお、前述の各例では、流体圧倍力装置を負圧倍力装置あるいは液圧倍力装置としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、圧縮空気を用いた倍力装置を始め、少なくとも、流体圧が作用することにより作動出力するパワーピストン等の作動ピストンとこの流体圧を制御する制御弁等の制御手段とこの制御手段を操作する入力ロッド等の入力手段とを備えた流体圧倍力装置であれば、どのような流体圧倍力装置にも適用できる。
【０１０２】
また、本発明の流体圧倍力装置は、ブレーキシステム以外に、入力を倍力して得られる大きな出力を必要とするシステムであればどのようなシステムにも適用できる。
【０１０３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の流体倍力装置によれば、作動時入力手段のストロークの抑制を、作動圧室を流体供給側と流体排出側のいずれからも遮断する前に開始するようにしているので、入力手段のストロークをほぼ０の極端に短いストロークに設定することができる。しかも、入力手段のストロークを超ショートストロークに設定しても、作動ピストンがストロークを続けることができるようにしているので、入力手段の入力を倍力した大きな出力を発生させることができる。
【０１０４】
また、流体圧の失陥時には、入力手段のストロークで制御手段を介して作動ピストンを作動するようにしているので、流体圧の失陥時にも流体圧倍力装置に入力を倍力しないが確実に出力させることができる。しかも、作動ピストンと制御手段とを単に直列に配設しているだけで済むので、構造をきわめて簡単にできる。
【０１０５】
特に、請求項３および４の各発明の流体圧倍力装置によれば、制御手段と入力手段との間に介設されたストローク制御手段により、入力手段のストロークを種々の大きさに設定することができる。その場合、請求項４の発明によれば、ストローク制御手段のスプリングのばね定数を単に種々変えるだけで、入力手段のストロークを種々の大きさに簡単に設定することができる。
【０１０６】
また、請求項６の発明のブレーキシステムによれば、ブレーキペダル等のブレーキ操作部材のストロークを超ショートストロークに設定できる。これにより、ブレーキ操作が楽になるとともに、緊急ブレーキ時等の強いブレーキ操作力が必要なときでも、ブレーキ操作部材のストローク位置がほとんど変化しないので、大きなブレーキ力を発生させることができる。
【０１０７】
特に、緩ブレーキ等の低Ｇ域のブレーキ作動時で、流体圧倍力装置の作動ピストン、マスタシリンダおよびブレーキシリンダ等のブレーキ系に必要不可欠なアイドルストロークを十分確保しながら、しかもブレーキ操作部材のストロークを簡単に短縮できるようになる。更に、ストローク制御手段により、ブレーキ操作部材のストロークをマスタシリンダから先のブレーキ系に何ら関係せずに自由に設定できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る流体圧倍力装置の実施の形態の一例である負圧倍力装置を示す断面図である。
【図２】 図１に示す負圧倍力装置の各特性を示す図である。
【図３】 本発明の実施の形態の他の例である負圧倍力装置を示す、図１と同様の断面図である。
【図４】 本発明の実施の形態の更に他の例を示す図である。
【図５】 図４に示す例の負圧倍力装置の各特性を示す図である。
【図６】 本発明の実施の形態の他の例である液圧倍力装置を示す断面図である。
【図７】 本発明の実施の形態の更に他の例である液圧倍力装置を示す断面図である。
【図８】 本発明の実施の形態の更に他の例である液圧倍力装置を示す断面図である。
【図９】 本発明の実施の形態の更に他の例である液圧倍力装置を示す断面図である。
【図１０】 従来の負圧倍力装置を示す、図１と同様の断面図である。
【符号の説明】
１…負圧倍力装置、２…第１シェル、３…第２シェル、４…第３シェル、５…弁座部材、６…バルブ部材、７…入力ロッド、８…フランジ、９…筒状ナット部材、１０…フランジ、１１…スプリング、１２…ストローク制御手段、１３…出力ロッド、１９…パワーピストン、２５…制御ピストン、２５′…制御ピストン部、２６…リターンスプリング、２７…制御用リターンスプリング、２９…第１真空室、３０…作動圧室、３１…第２真空室、３５…大気弁座、３６…負圧弁座、３７…制御弁体、４１…制御弁、４２…スプリング、５０…液圧倍力装置、５１…ハウジング、５３…筒状部材、５５…第１環状溝、５６…供給孔、５７…排出孔、６３…ポンプ、６４…リザーバ、７３…制御ピストン、７４…ボール弁、７６…第１弁座、７７…第２弁座

Claims (6)

1. ハウジング内に、作動時作動圧室に供給される流体の流体圧の作用で作動出力する作動ピストンと、前記作動ピストンと直列にかつ少なくとも一部がこの作動ピストンに当接可能に設けられ、前記作動圧室を流体供給側と流体排出側とに切換制御することで、前記作動ピストンに作用させる流体圧の給排を制御する制御手段と、入力が加えられたときストロークして前記制御手段を作動制御するとともに、流体圧失陥時に加えられる入力で前記制御手段を介して前記作動ピストンを押す入力手段と、作動時前記作動ピストンに作用する流体圧が作用することで前記入力手段のストロークを抑制する制御ピストンとをそれぞれ設け、
   前記制御手段は、非作動時前記作動圧室を前記流体排出側に連通しかつ作動時前記作動圧室を前記流体供給側に連通するとともに、作動時前記作動圧室に供給された流体の流体圧が前記入力手段に加えられた入力に対応した圧力となったとき、前記作動圧室を流体供給側と流体排出側のいずれからも遮断する制御弁を備え、
   前記制御弁は前記作動圧室を流体供給側と流体排出側とに切換制御する部材を有し、
   前記制御ピストンは、前記作動ピストンに作用する流体圧が制御ピストンに作用されたとき、作用された流体圧による力を前記制御弁の前記部材に加えることで前記入力手段のストロークを抑制する制御ピストンであることを特徴とする流体圧倍力装置。
2. 作動時前記作動ピストンに作用する流体圧が前記入力手段の入力に対応した圧力となるように、前記流体圧と前記入力とで前記制御手段を制御することを特徴とする請求項１記載の流体圧倍力装置。
3. 前記制御手段と前記入力手段との間に、ストローク制御手段を介設したことを特徴とする請求項１または２記載の流体圧倍力装置。
4. 前記ストローク制御手段は前記制御手段と前記入力手段との間に縮設されたスプリングを備えていることを特徴とする請求項３記載の流体圧倍力装置。
5. 負圧を用いて入力を倍力する負圧倍力装置または液圧を用いて入力を倍力する液圧倍力装置であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１記載の流体圧倍力装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１記載の流体圧倍力装置と、この流体圧倍力装置の出力で作動されてブレーキ圧を発生するブレーキマスタシリンダとを少なくとも備えていることを特徴とするブレーキシステム。

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