JP4449040B2 - 気圧式倍力装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両のブレーキ装置に利用することができる気圧式倍力装置に関するものである。

一般的に、自動車のブレーキ装置には、制動力を高めるために気圧式倍力装置が装着されている。一般的な気圧式倍力装置は、例えば特許文献１に記載されているように、ハウジング内をパワーピストンによって定圧室(エンジン吸気負圧によって常時負圧に維持されている)と変圧室とに画成し、パワーピストンに連結されたバルブボディ内に設けられたプランジャを入力ロッドによって移動させることにより、変圧室に大気(正圧)を導入して、定圧室と変圧室との間に差圧を発生させ、この差圧によってパワーピストンに生じた推力をリアクション部材を介して出力ロッドに作用させるとともに、出力ロッドからリアクション部材に作用する反力の一部を入力ロッドにフィードバックするようになっている。
特開２００４−００１６３２号公報

そして、自動車のブレーキ装置は、上述の気圧式倍力装置の出力ロッドによって、マスタシリンダのピストンを作動させてブレーキ液圧を発生させ、この液圧をブレーキ配管を介して、ホイールシリンダに供給し、そのピストンを作動させて、ブレーキパッド等をディスクロータ等に押圧して制動力を発生させる。

このとき、マスタシリンダで発生したブレーキ液圧がホイールシリンダに供給され、そのピストンが作動して、実際に制動力が立ち上るまでには、マスタシリンダからホイールシリンダへ一定量のブレーキ液が供給される必要があるため、これがロスストロークとなって、その分だけ気圧式倍力装置の入力ロッド（すなわち、ブレーキペダル）のストローク量が大きくなる。そこで、上述の気圧式倍力装置では、リアクション部材と、これを押圧するプランジャとの間に隙間（ジャンプインクリアランス）を設けて、制動初期において、出力ロッドからの反力が入力ロッドに作用しないようにして、ブレーキ操作力を軽減することにより、制動力が迅速に立ち上るようにしている（ジャンプイン特性）。

しかしながら、従来の気圧式倍力装置では、図６中に破線で示すように、入力ロッドのストロークと出力ロッドのストロークとが直線的に比例するため、依然として、上述のブレーキ装置のロスストロークの分だけ入力ロッドのストロークを大きくする必要があり、ブレーキ装置の応答性の点で問題がある。

本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、入力ロッドのストロークに対して、出力ロッドのストロークを大きくすることができる気圧式倍力装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、ハウジング内をパワーピストンによって定圧室と変圧室とに画成し、前記パワーピストンに連結したバルブボディ内に配置したプランジャを入力ロッドによって移動させることにより、弁手段によって前記変圧室に大気を導入して、前記定圧室と変圧室との間に差圧を発生させ、この差圧によって前記パワーピストンに推力を発生させて前記バルブボディを前進させ、前記推力をリアクション部材を介して出力ロッドに作用させると共に、該出力ロッドから前記リアクション部材に作用する反力の一部を前記
入力ロッドに伝達し、また、前記バルブボディの前進によって前記弁手段による前記変圧室への大気導入を停止するようにした気圧式倍力装置において、
前記弁手段は、前記バルブボディに移動可能に取り付けられたポペット弁と、前記プランジャに形成され前記ポペット弁に離着座することで前記変圧室と大気とを連通、遮断する第１のシート部と、前記バルブボディに移動可能に案内され前記ポペット弁に離着座することで前記変圧室と前記定圧室とを連通、遮断する第２のシート部とを有し、
前記リアクション部材からの反力の一部によって、前記第２のシート部を介して前記ポペット弁を移動させて前記ポペット弁と第１のシート部とを離座させ前記変圧室と大気とを連通させる開弁手段を設けたことを特徴とする。
請求項２の発明に係る気圧式倍力装置は、上記請求項１の構成において、前記開弁手段は、前記リアクション部材と前記弁手段との間に介装された所定の移動範囲を有するロッドを含むことを特徴とする。

請求項１の発明に係る気圧式倍力装置によれば、制動時に、開弁手段により、リアクション部材からの反力の一部によって弁手段の第１のシート部が開弁するので、弁手段の第１のシート部が閉弁されるまでのバルブボディの移動距離が大きくなり、入力ロッドに対して出力ロッドのストロークを大きくすることができる。
請求項２の発明に係る気圧式倍力装置によれば、リアクション部材からの反力の一部によって、ロッドを介して弁手段を開弁させることができ、ロッドの移動範囲によって弁手段の開弁を制御することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る気圧式倍力装置１は、フロントシェル２とリアシェル３とが結合されてハウジング４が形成され、このハウジング４内がパワーピストン５及びダイアフラム６によって定圧室７と変圧室８との２室に画成されている。パワーピストン５には、略円筒状のバルブボディ９の前端部が気密的に挿入、連結され、バルブボディ４の後端側は、変圧室６を通り、リアシェル３の円筒部３Ａに気密的かつ摺動可能に挿通されて外部へ延出されている。円筒部３Ａとバルブボディ９との間には、シール部材１０及びダストカバー１１が設けられている。フロントシェル２には、接続パイプ１２が取付けられており、接続パイプ１２がエンジンの吸気管等の負圧源（図示せず）に接続されて、定圧室７が常時所定の負圧に維持される。

定圧室７内のバルブボディ９の前端部には、リアクションディスク１３（リアクション部材）を介して出力ロッド１４の基端部が連結され、出力ロッド１４の先端部は、フロントシェル２に気密的かつ摺動可能に挿通されて外部へ延出されている。出力ロッド１４の先端部は、フロントシェル２側に取付けられるマスタシリンダ（図示せず）のピストンに連結される。

バルブボディ９内の前部に形成された小径部には、リアクションディスク１３に当接するリアクションロッド１５及びこのリアクションロッド１５に当接するプランジャ１６が摺動可能に案内されている。バルブボディ９内の後部に形成された大径部には、円筒状の可動シート部材１７がシール１８によって気密的かつ摺動可能に案内されている。更に、バルブボディ９の大径部の内壁には、ポペットバルブ２１（ポペット弁）が取付けられており、ポペットバルブ２１がプランジャ１６の後端部に形成されたシート部１９（第１のシート部）及び可動シート部材１７の後端部に形成されたシート部２０（第２のシート部）に離着座するようになっている。プランジャ１６には、入力ロッド２２の先端部が連結され、入力ロッド２２の基端部は、バルブボディ９の後端部に装着された通気性のダストシール２３に挿通されて外部へ延出されている。入力ロッド２２の基端部には、ブレーキペダル（図示せず）が連結される。

バルブボディ９の側壁には、定圧室７に連通する定圧通路２４及び変圧室８に連通する大気通路２５、２６が設けられており、プランジャ１６及び可動シート部材１７の移動によって、プランジャ１６のシート部１９とポペットバルブ２１とが離着座することにより、大気通路２５、２６と大気とが連通、遮断され、また、可動シート部材１７のシート部２０とポペットバルブ２１とが離着座することにより、定圧通路２４と大気通路２５、２６との間が連通、遮断される。これにより、プランジャ１６のシート部１９、可動シート部材１７のシート部２０及びポペットバルブ２１によって、変圧室８に作動気体として大気を導入する弁手段が構成されている。

バルブボディ９の大気通路２５には、ストップキー２７が挿入されており、ストップキー２７がリアシェル３の段部２８に係合して、バルブボディ９の後退位置を制限し、また、ストップキー２７がプランジャ１６の外周溝２９に係合して、バルブボディ９とプランジャ１６との相対的な移動範囲を制限している。

フロントシェル２とバルブボディ９との間には、バルブボディ９を後退位置へ付勢する戻しばね３０が設けられている。バルブボディ９の内周面に取付けられてポペットバルブ２１を固定するリテーナ３１と入力ロッド２２との間には、入力ロッド２２を後退位置へ付勢する戻しばね３２が設けられている。ポペットバルブ２１の芯金２１Ａと入力ロッド２２との間には、ポペットバルブ２１をプランジャ１６及び可動シート部材１７側へ付勢するバルブスプリング３３が設けられている。また、プランジャ１６のシート部１９と可動シート部材１７との間には、可動シート部材１７をバルブボディ９の大径部と小径部との間の肩部３４へ押圧するばね３５が設けられている。バルブボディ９及び入力ロッド２２が後退位置にあるとき、リアクションディスク１３とリアクションロッド１５との間に所定の隙間Ｃ（ジャンプインクリアランス）が形成されている。

バルブボディ９の大径部の側壁には、リアクションディスク１３に当接する端部から可動シート部材１７に当接する肩部３４まで、軸方向に沿って延びる案内穴３６が設けられており、案内穴３６には、両端部がそれぞれリアクションディスク１３及び可動シート部材１７に当接するロッド３７（開弁手段）が摺動可能に挿入されている。案内穴３６及びロッド３７のリアクションディスク１３側の端部が拡径されて、段部３６Ａ、３７Ａが形成され、これらの段部３６Ａ、３７Ａ間に隙間Ｌが設けられており、ロッド３７は、その移動範囲が制限されて、リアクションディスク１３側の位置から隙間Ｌの分だけ可動シート部材１７側へ移動できるようになっている。

以上のように構成した本実施形態の作用について、次に説明する。
非制動状態においては、図２に示すように、可動シート部材１７が肩部３４に当接し、また、ポペットバルブ２１がプランジャ１６のシート部１９及び可動シート部材１７のシート部２０に着座して、大気通路２５、２６が負圧通路２４及び大気から遮断されるので、定圧室７と変圧室８との圧力は、バランスした状態で維持され、パワーピストン５には推力が生じない。

ブレーキペダルによって入力ロッド２２を前進させると、図３に示すように、プランジャ１６が前進して、シート部１９がポペットバルブ２１から離間して、大気通路２５、２６が大気に連通して、変圧室８に大気が導入される。これにより、常時負圧に維持された定圧室７と変圧室８との間に差圧が生じ、この差圧によってパワーピストン５に推力が発生し、バルブボディ９が前進して、リアクションディスク１３を介して、出力ロッド１４を前進させてマスタシリンダのピストンを押圧して制動力を発生させる。バルブボディ９が前進すると、ポペットバルブ２１がプランジャ１６のシート部１９に着座して、大気通路２５、２６を遮断し、定圧室７と変圧室８との差圧が維持される。

このとき、バルブボディ９からリアクションディスク１３を介して出力ロッド１４に作用する力の反力の一部がリアクションロッド１５、プランジャ１６及び入力ロッド２２を介してブレーキペダルにフィードバックされる。これにより、ブレーキペダルの操作力に応じて制動力を発生させることができる。

なお、制動初期においては、リアクションデスク１３とリアクションロッド１５との間の隙間Ｃによって、リアクションロッド１５、プランジャ１６及び入力ロッド２２は、リアクションディスク１３からの反力を受けることなく前進することができるので、制動力を迅速に立ち上げることができる（ジャンプイン作用）。

マスタシリンダからの反力によって、リアクションディスク１３が圧縮されると、図４に示すように、リアクションディスク１３が案内穴３６内のロッド３７を押圧して後退させる。これにより、ロッド３７が肩部３４から突出して、可動シート部材１７を後退させ、ポペットバルブ２１がプランジャ１６のシート部１９から離間される。これにより、大気通路２５、２６が大気に連通して、変圧室８に大気が導入され、パワーピストン５に推力が発生し、バルブボディ９は、図５に示すように、ポペットバルブ２１がプランジャ１６のシート部１９に着座するまで前進することになる。その結果、図６中に実線で示すように、入力ロッド２２のストロークに対して出力ロッド１４のストロークが大きくなるので、ブレーキ装置のロスストロークを解消して、ブレーキ装置の応答性を向上させることができる。図５に示すように、ロッド３７が隙間Ｌの分だけ後退して段部３７Ａが案内穴３６の段部３６Ａに当接した後は、ロッド３７の後退が停止するので、入力ロッド２２に対する出力ロッド１４のストロークの増大は解除される（図６中の点Ｐ参照）。

入力ロッド２２への入力を解除すると、戻しばね３２及びばね３５によって、入力ロッド２２及びプランジャ１６が後退し、プランジャ１６のシート部１９がポペットバルブ２１を押圧して可動シート部材１７のシート部２０から離間させる。これにより、定圧通路２４と大気通路２５、２６とが連通されて、定圧室７と変圧室８との差圧が解消され、パワーピストン５の推力が消失し、戻しばねに３０によってバルブボディ９が後退して制動が解除される。ロッド３７は、制動解除によって、リアクションディスク１３の変形が解消されることにより、ばね３５によって原位置に復帰する。

本発明の一実施形態に係る気圧式倍力装置の縦断面図である。 図１の装置において、非制動状態を示す要部の拡大縦断面図である。 図１の装置において、制動初期状態を示す要部の拡大縦断面図である。 図１の装置において、可動シート部材が後退してポペットバルブがプランジャのシート部から離間した状態を示す要部の拡大縦断面図である。 図１の装置において、可動シート部材の後退が停止してポペットバルブがプランジャのシート部に着座した状態を示す要部の拡大縦断面図である。 図１の装置の入力ロッドのストロークと出力ロッドのストロークとの関係を示すグラフ図である。

符号の説明

１ 気圧式倍力装置、４ ハウジング、５ パワーピストン、７ 定圧室、８ 変圧室、９ バルブボディ、１３ リアクションディスク（リアクション部材）、１４ 出力ロッド、１６ プランジャ、１９ シート部（弁手段）、２０ シート部（弁手段）、２１ ポペットバルブ（弁手段）、２２ 入力ロッド、３７ ロッド（開弁手段）

Claims (2)

1. ハウジング内をパワーピストンによって定圧室と変圧室とに画成し、前記パワーピストンに連結したバルブボディ内に配置したプランジャを入力ロッドによって移動させることにより、弁手段によって前記変圧室に大気を導入して、前記定圧室と変圧室との間に差圧を発生させ、この差圧によって前記パワーピストンに推力を発生させて前記バルブボディを前進させ、前記推力をリアクション部材を介して出力ロッドに作用させると共に、該出力ロッドから前記リアクション部材に作用する反力の一部を前記入力ロッドに伝達し、また、前記バルブボディの前進によって前記弁手段による前記変圧室への大気導入を停止するようにした気圧式倍力装置において、
   前記弁手段は、前記バルブボディに移動可能に取り付けられたポペット弁と、前記プランジャに形成され前記ポペット弁に離着座することで前記変圧室と大気とを連通、遮断する第１のシート部と、前記バルブボディに移動可能に案内され前記ポペット弁に離着座することで前記変圧室と前記定圧室とを連通、遮断する第２のシート部とを有し、
   前記リアクション部材からの反力の一部によって、前記第２のシート部を介して前記ポペット弁を移動させて前記ポペット弁と第１のシート部とを離座させ前記変圧室と大気とを連通させる開弁手段を設けたことを特徴とする気圧式倍力装置。
2. 前記開弁手段は、前記リアクション部材と前記弁手段との間に介装された所定の移動範囲を有するロッドを含む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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