JP4469316B2 - 車両用負圧ブースタ - Google Patents

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Description

本発明は、合成樹脂で椀状に形成した前部シェル半体と後部シェル半体の開口部同士を連結して構成したブースタシェルを備えた車両用負圧ブースタに係り、特に、シェル半体の内壁に複数のリブを形成することによって、シェル半体を補強する車両用負圧ブースタに関する。
従来、車両用負圧ブースタのブースタシェルは、椀状に形成した前部シェル半体と後部シェル半体の開口部同士を連結して構成されるもので、合成樹脂で形成されるブースタシェルでは、強度を保つためにシェル半体の内壁に、中心側から放射状に延びる複数の補強リブが設けられているものがあった(例えば、特許文献1参照。)。また、シェル半体に形成される、車体取付用のボルトやマスタシリンダ取付用のボルト等を挿通させるボルト挿通孔の強度を確保するために、シェル半体のボルト挿通孔周囲の内壁に、補強材として中央リングフランジを取り付けたものもある(例えば、特許文献2参照。)。
特開昭55−152657号公報 特公平1−26909号公報
しかし、上述の特許文献1のもののように、合成樹脂製のブースタシェルでは、シェル半体の内壁に、中心側から放射状に延びる複数の補強リブを設けただけでは、ブースタ作動時に荷重の掛かる車体取付用のボルトやシェル半体の前後壁を連結するタイロッド等の挿通孔部分の強度を確保し難かった。
そこで本発明は、ブースタシェルを合成樹脂で形成し、軽量化を図りながら、その強度を確保することのできる車両用負圧ブースタを提供することを目的としている。
上記の目的を達成するため第1の本発明では、合成樹脂で椀状に形成した前部シェル半体と後部シェル半体の開口部同士を連結してブースタシェルを形成し、該ブースタシェルの内部をブースタピストンと該ピストンの背面に接合される可撓性のダイヤフラムとによって、負圧源に連通する車体前部側の負圧室と、入力杆に連動する制御弁を介して前記負圧室または大気に選択的に連通される車体後部側の作動室とに仕切る車両用負圧ブースタにおいて、前記シェル半体の内壁に、当該車両用負圧ブースタを車体に取り付ける固定部材の挿通孔を備えたボス部を形成するとともに、前記シェル半体の中心側から放射状に延びる複数の放射リブと、前記中心側から同心円状に設けられる複数の同心リブとを前記ボス部の中心を通る位置に形成し、該ボス部と放射リブと同心リブとの接合部をフィレット形状としたことを特徴としている。
第2の発明では、前記ボス部は、ボス部のシェル半体外周側を通る外周側の同心リブと、ボス部のシェル半体内周側を通る内周側の同心リブと、ボス部の中心を通る中央の同心リブとに交わり、該中央の同心リブと前記外周側の同心リブと前記ボス部との接合部、及び、前記中央の同心リブと前記内周側の同心リブと前記ボス部との接合部を、それぞれ連続するフィレット形状としたことを特徴としている。
第3の発明では、前記ボス部は、該ボス部のシェル半体周方向両側を通る放射リブと、ボス部の中央を通る中央の放射リブとに交わり、該中央の放射リブとボス部一側方の放射リブと前記ボス部との接合部、及び、前記中央の放射リブとボス部他側方の放射リブと前記ボス部との接合部を、それぞれ連続するフィレット形状としたことを特徴としている。
第4の発明では、前記ボス部の上面と、該ボス部で交叉する同心リブ及び放射リブの各上面とを、連続する平面状に形成したことを特徴としている。
第5の発明では、前記ボス部よりもシェル半体外周側の前記放射リブに、該リブの高さを低く形成した絞り部を設け、該絞り部から前記ボス部に向けてリブの高さを漸次高く形成したことを特徴としている。
第6の発明では、前記前部シェル半体に形成する各リブの高さを、前記後部シェル半体に形成する各リブの高さよりも高く形成したことを特徴としている。
第7の発明では、前記前部シェル半体に形成する前記放射リブと前記同心リブの数を、前記後部シェル半体に形成する前記放射リブと前記同心リブの数よりも多くしたことを特徴としている。
本発明は上述のように構成されることにより、第1の発明では、同心リブと放射リブとを有するシェル半体の剛性を確保することができ、また、ボルトやタイロッドの挿通孔を備えたボス部で同心リブと放射リブとを交叉させることで、挿通孔周囲の強度を確保することができる。さらに、ボス部と同心リブと放射リブとの接合部をフィレット状に形成したことにより、挿通孔周囲に掛かる荷重を同心リブや放射リブに分散しやすくなり、挿通孔の周囲に応力が集中することを効果的に防止できる。
第2の発明では、挿通孔周囲に掛かる荷重を、ボス部に接合する中央の同心リブとシェル半体内周側及び外周側の同心リブとに有効に分散させることができる。
第3の発明では、挿通孔周囲に掛かる荷重を、ボス部に接合する中央の放射リブとシェル半体周方向両側の放射リブとに有効に分散させることができる。
第4の発明では、ボス部と同心リブと放射リブとの上面が段差のない連続面となることから、挿通孔周囲に応力が集中することを有効に防止できる。
第5の発明では、ブースタ作動時にシェル半体が変位する際に、絞り部によって挿通孔部分に集中する応力を放射リブに分散させることができる。
第6及び第7の発明では、前部シェル半体の容積を後部シェル半体の容積よりも大きくしつつ、ブースタシェル全体の剛性を確保することができる。
以下、本発明の一形態例を図面に基づいて詳しく説明する。図1乃至図5は本発明の第1形態例を示すもので、図1は負圧ブースタの断面図、図2は後部シェル半体の正面図、図3は後部シェル半体の斜視図、図4は前部シェル半体の正面図、図5は前部シェル半体の斜視図である。
負圧ブースタ1のケーシングとなるブースタシェル2は、合成樹脂で椀状に形成した後部シェル半体3と前部シェル半体4の開口部同士を連結することによって構成されている。ブースタシェル2の前部側中央には、液圧マスタシリンダ(図示せず)が取り付けられ、後部側中央には、大気導入口5を備えた円筒状のバルブハウジング6が突設されている。ブースタシェル2の内部は、前後往復動可能に設けられたブースタピストン7と該ブースタピストン7の背面に接合される可撓性のダイヤフラム8とによって、負圧源(図示せず)に連通する車体前部側の負圧室9と、入力杆10に連動する弁機構11を介して前記負圧室9または大気に選択的に連通される車体後部側の作動室12とに仕切られている。
バルブハウジング6は、後端に入力杆10の挿通孔を備えたフィルタ13,13が嵌着され、内部に、後端をブレーキペダル(図示せず)に連結させた前記入力杆10と、該入力杆10の押動によって車体前後方向へ移動する合成樹脂製のバルブボディ14と、該バルブボディ14の内部に収納された前記弁機構11とを備えている。また、バルブボディ14の先端には、液圧マスタシリンダのピストンを押動させる出力杆15が連接されている。
ブースタピストン7は薄い鋼板で形成され、ブースタピストン7の背面に接合されるダイヤフラム8は、外周側ビード8aが後部シェル半体3と前部シェル半体4との接合部に挟着され、内周側ビード8bがブースタピストン7の内周縁と共に、前記バルブボディ14に取り付けられている。ブースタピストン7とバルブボディ14とは、前部シェル半体4の内壁4aの前部側とバルブボディ14の前面との間に縮設された戻しバネ16によって常時車体後部方向へ付勢されている。
負圧ブースタ1は、後部シェル半体3,ブースタピストン7,前部シェル半体4を前後方向に貫通する固定部材となる2本のタイロッド17と、後部シェル半体3に取り付けられる2本の車体取付用ボルト18によって、例えば自動車の仕切壁に固定される。タイロッド17は、ブースタシェルの前後に突出する両端部に雄ねじ17a,17bが形成され、前方の雄ねじ17aにマスタシリンダの取付フランジを貫通してナットを締結し、後方の雄ねじ17bに車体の仕切壁を貫通してナットを締結することにより、シェル半体3,4が連結されるとともに、負圧ブースタ1が前記仕切壁に取り付けられ、さらに、負圧ブースタ1の前方に液圧マスタシリンダが連結される。
後部シェル半体3は、図2及び図3に示されるように、内壁3aの中心部に前記バルブボディ14を移動可能に挿通させるバルブボディ挿通孔3bが形成され、該バルブボディ挿通孔3bの外周側に、前記タイロッド17,17を挿通させるタイロッド挿通孔3c,3cを備えたタイロッド用ボス部3d,3dと、前記車体取付用ボルト18,18のボルト挿通孔3e,3eを備えたボルト用ボス部3f,3fとが対向してそれぞれ突設されている。バルブボディ挿通孔3bの外周側には、バルブボディ挿通孔3bと同心円状の内周側同心リブ3gと外周側同心リブ3hとが設けられ、内周側同心リブ3gは、前記タイロッド用ボス部3d,3dの中心とボルト用ボス部3f,3fの中心を通るように配置されている。
さらに、内壁3aには、内周側同心リブ3gから外周側へ放射状に延び、前記タイロッド用ボス部3d,3dとボルト用ボス部3f,3fの中心をそれぞれ通る中央放射リブ3iと、タイロッド用ボス部3d,3dとボルト用ボス部3f,3fのシェル半体周方向両側をそれぞれ通る側部放射リブ3jと、前記タイロッド用ボス部3dとボルト用ボス部3fが設けられていない位置に形成される複数の中間放射リブ3kとを備えている。また、タイロッド用ボス部3d,3dとボルト用ボス部3f,3fの、中央放射リブ3iの接続部分と内周側同心リブ3gの接続部分との中間部には、側部放射リブ3jと外周側同心リブ3hとの交点に向けて延びる補助リブ3mがそれぞれ形成されている。
さらに、各ボス部3d,3fと内周側同心リブ3gと側部放射リブ3jと補助リブ3mとの接合部J1と、各ボス部3d,3fと補助リブ3mと中央放射リブ3iとの接合部J2とはそれぞれ連続する円弧面からなるフィレット形状に形成され、各ボス部3d,3fの上面と、各ボス部3d,3fに接合する内周側同心リブ3gと側部放射リブ3j,中央放射リブ3kと補助リブ3mの上面とは、連続する平面状に形成されている。
また、各放射リブ3i,3j,3kは、外周側同心リブ3hよりも外側部分に絞り部3nが形成されている。各放射状リブ3i,3j,3kは、各ボス部3d,3fの上面に連なる部位の高さが最も高く、そこから絞り部3nに向けて漸次低く形成され、絞り部3nから外周側に向けて、一旦高く形成された後、さらに外周側に向けて漸次低くなるように形成され、外縁部分で、なだらかにシェル半体3の内壁3aに連なるように形成されている。或いは、各放射状リブ3i,3j,3kは、各ボス部3d,3fの上面からシェル半体3の内壁3aに向けて漸次高さが低くなり、絞り部3nの部分で局部的に低くなるように形成される。
前部シェル半体4は、図4及び図5に示されるように、内壁4aの中心部に液圧マスタシリンダを作動させる出力杆15の挿通孔4bを備えた中央ボス部4cが突設され、該中央ボス部4cの外周側にタイロッド17,17を挿通させるタイロッド挿通孔4d,4dを備えたタイロッド用ボス部4e,4eが対向して突設されている。内壁4aには、挿通孔4bと同心円状の複数の同心リブ4fが形成され、1本の同心リブ4fは、前記タイロッド用ボス部4e,4eの中心部を通るように形成され、2本の同心リブ4fは、前記タイロッド用ボス部4e,4eのシェル半体内周側の外面と、シェル半体外周側の外面とに接続するように形成されている。さらに、内壁4aには、中央ボス部4cから放射状に延びる複数の放射リブ4gが形成され、2本の放射リブ4gは、前記タイロッド用ボス部4e,4eの中心部をそれぞれ通るように形成されている。また、中央ボス部4cとタイロッド用ボス部4e,4eの近傍には、これらボス部4c,4e,4eから、同心リブ4fと放射リブ4gとの交点に向けて延びる補助リブ4hが適宜形成されている。
また、図1に示されるように、前部シェル半体4に形成される各ボス部4c,4eの高さH1は、後部シェル半体3に形成される各ボス部3d,3fの高さH2よりも高く形成され、前部シェル半体4に形成される各リブ4f,4g,4hの高さH3は、後部シェル半体3に形成される各リブ3g,3h,3i,3j,3kの高さH4よりも全体的に高く形成される。
上述のように形成された負圧ブースタ1は、ブレーキペダルに踏力を加えて入力杆10で前記弁機構11を操作すると、作動室12が大気導入口5に連通し、負圧室9との間に圧力差が発生し、その圧力差によってブースタピストン7が前進し、出力杆15を介して液圧マスタシリンダのピストンを作動させる。一方、ブレーキペダルの踏力を解除すると、弁機構11を介して作動室12と大気導入口5との連通が遮断されるとともに該作動室12が負圧室9と連通し、作動室12と負圧室9間の圧力差が減少して、ブースタピストン7は、戻しバネ16の弾発力で後退し、初期位置に復帰する。
このように負圧ブースタ1が作動する際に、前部シェル半体4では、負圧室9に高い負圧が蓄えられて、その負圧による大きな吸引力が作用するが、タイロッド挿通孔4d,4dの周囲には、タイロッド用ボス部4e,4eが設けられるとともに、複数の放射リブ4gと同心リブ4fとが、タイロッド用ボス部4e,4eと交叉して形成され、さらに、中央ボス部4c及びタイロッド用ボス部4e,4eから、同心リブ4fと放射リブ4gとの交点に向けて延びる補助リブ4hが形成されていることから、タイロッド挿通孔4d,4dの周囲が補強されるとともに、タイロッド挿通孔4d,4dの周囲に応力が集中することを防止でき、前部シェル半体4の強度を良好に保つことができる。
後部シェル半体3では、負圧ブースタ1が作動する際に、タイロッド挿通孔3c,3cの周囲やボルト挿通孔3e,3eの周囲に荷重が掛かるが、これら挿通孔3c,3eの周囲には、タイロッド用ボス部3d,3dやボルト用ボス部3f,3fがそれぞれ形成され、さらに、前記各ボス部3d,3fの中心を通る中央放射リブ3iと、各ボス部3d,3fのシェル半体周方向両側をそれぞれ通る側部放射リブ3jと、各ボス部3d,3fの中心を通る内周側同心リブ3gとを設けたことにより、剛性を確保することができる。さらに、各ボス部3d,3fの、中央放射リブ3iの接続部分と内周側同心リブ3gの接続部分との中間部に側部放射リブ3jと外周側同心リブ3hとの交点に向けて延びる補助リブ3mを形成し、各ボス部3d,3fと内周側同心リブ3gと側部放射リブ3jと補助リブ3mとの接合部J1と、各ボス部3d,3fと補助リブ3mと中央放射リブ3iとの接合部J2とをそれぞれ連続するフィレット形状に形成することから、各挿通孔3c,3eの周囲に掛かる荷重を、同心リブ3g,3hや放射リブ3i,3jに分散でき、挿通孔3c,3eの周囲に応力が集中することを効果的に防止することができる。
さらに、各ボス部3d,3fの上面と、該ボス部3d,3fに接合する内周側同心リブ3gと放射リブ3i,3jと補助リブ3mの上面とを、段差のない連続面とすることにより、挿通孔3c,3e部分に応力が集中することを有効に防止できる。また、各放射リブ3i,3j,3kは、外周側同心リブ3hの外側部分の高さを低くして絞り部3nを形成し、該絞り部3nからボス部3d,3fに向けてリブの高さを漸次高く形成していることから、絞り部3nによって挿通孔3c,3eに集中する応力を各放射リブ3i,3j,3kに有効に分散させることができる。
また、後部シェル半体3は、補助リブ3mが形成されるとともに、各ボス部3d,3fと内周側同心リブ3gと側部放射リブ3jと補助リブ3mとの接合部J1と、各ボス部3d,3fと補助リブ3mと中央放射リブ3iとの接合部J2とをそれぞれ連続するフィレット形状に形成することから、有効に剛性を確保することができ、前部シェル半体4の各ボス部4c,4eの高さH1や各リブ4f,4g,4hの高さH3に比べて、各ボス部3d,3fの高さH2や各リブ3g,3h,3i,3j,3kの高さH4を低くすることができるとともに、リブ3g,3h,3i,3j,3kの数も全体的に少なくすることができる。これにより、前部シェル半体4の容積を後部シェル半体3の容積よりも大きくしつつ、ブースタシェル2全体の剛性を確保することができる。
図6及び図7は、本発明の第2形態例を示すもので、図6は前部シェル半体の正面図、図7は前部シェル半体の斜視図であり、第1形態例と同一形態のものには同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
本形態例の前部シェル半体20は、タイロッド挿通孔4dを備えたタイロッド用ボス部20aと、出力杆の挿通孔4bを備えた中央ボス部4cとを備えている。タイロッド用ボス部20aは、該ボス部20aのシェル半体外周側を通る外周側の同心リブ20bと、ボス部20aのシェル半体内周側を通る内周側の同心リブ20cと、ボス部20aの中心を通る中央の同心リブ20dとに交わり、中央の同心リブ20dと外周側の同心リブ20bとボス部20aとの接合部J3と、中央の同心リブ20dと内周側の同心リブ20cとボス部20aとの接合部J4とを、それぞれ連続する円弧面からなるフィレット形状とし、ボス部20aの上面と接合面J3,J4の上面とは同一高さに形成されている。また、接合面J3,J4は、隣り合う同心リブ20b,20c,20d間の距離を直径とする円弧面からなるフィレット形状とすると好適である。このように形成することにより、タイロッド挿通孔4dの周囲に掛かる荷重を、中央の同心リブ20dと外周側の同心リブ20bと内周側の同心リブ20cとに有効に分散させることができる。
図8及び図9は、本発明の第3形態例を示すもので、図8は前部シェル半体の正面図、図9は前部シェル半体の斜視図であり、第1,第2形態例と同一の部分には同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
本形態例の前部シェル半体30は、タイロッド用ボス部20aの周囲に、該タイロッド用ボス部20aの両側部を通る放射リブ30a,30aと、タイロッド用ボス部20aの中心を通る放射リブ30bとが形成され、タイロッド用ボス部20aのシェル半体内周側と放射リブ30a,30bとの接合部J5,J5と、タイロッド用ボス部20aのシェル半体外周側と放射リブ30a,30bとの接合部J6,J6とを、それぞれ連続する円弧面からなるフィレット形状としている。
尚、本発明は上述の各形態例に限るものではなく、同心リブや放射リブや補助リブの数や、これらリブとボス部との交わり方は任意であり、リブとボス部とが接合する部分をフィレット形状とするものに限らず、同心リブや放射リブや補助リブが交わる部分も円弧面からなるフィレット形状としても良く、また、隣接する同心リブにそれぞれ接する接合面を円弧面からなるフィレット形状としても良い。さらに、上述の第2,第3形態例の放射リブに絞り部を設けても良い。
また、前部シェル半体と後部シェル半体とに、同一の形状的特徴を有するリブや接合面を形成することもでき、上述の各形態例で示した形状的特徴を有するリブや接合面を適宜組み合わせて設けても良い。例えば、前部シェル半体、後部シェル半体ともに、図6及び図7に示されるような第2形態例の形状的特徴を有するリブや接合面を備えてたものでも良い。さらに、リブや接合面の形状的特徴は同一であっても、前部シェル半体のリブの高さを後部シェル半体のリブの高さよりも高くすると好適である。
本発明の第1形態例を示す負圧ブースタの断面図である。 同じく後部シェル半体の正面図である。 同じく後部シェル半体の斜視図である。 同じく前部シェル半体の正面図である。 同じく前部シェル半体の斜視図である。 本発明の第2形態例を示す前部シェル半体の正面図である。 同じく前部シェル半体の斜視図である。 本発明の第3形態例を示す前部シェル半体の正面図である。 同じく前部シェル半体の斜視図である。
符号の説明
1…負圧ブースタ、2…ブースタシェル、3…後部シェル半体、3a…内壁、3b…バルブボディ挿通孔、3c…タイロッド挿通孔、3d…タイロッド用ボス部、3e…ボルト挿通孔、3f…ボルト用ボス部、3g…内周側同心リブ、3h…外周側同心リブ、3i…中央放射リブ、3j…側部放射リブ、3k…中間放射リブ、3m…補助リブ、3n…絞り部、4…前部シェル半体、4a…内壁、4b…挿通孔、4c…中央ボス部、4d…タイロッド挿通孔、4e…タイロッド用ボス部、4f…同心リブ、4g…放射リブ、4h…補助リブ、5…大気導入口、6…バルブハウジング、7…ブースタピストン、8…ダイヤフラム、8a…外周側ビード、8b…内周側ビード、9…負圧室、10…入力杆、11…弁機構、12…作動室、13…フィルタ、14…バルブボディ、15…出力杆、16…戻しバネ、17…タイロッド、18…車体取付用ボルト、20…前部シェル半体、20a…タイロッド用ボス部、20b,20c,20d…同心リブ、30a,30b…放射リブ、J1,J2,J3,J4,J5,J6…接合部

Claims (7)

  1. 合成樹脂で椀状に形成した前部シェル半体と後部シェル半体の開口部同士を連結してブースタシェルを形成し、該ブースタシェルの内部をブースタピストンと該ピストンの背面に接合される可撓性のダイヤフラムとによって、負圧源に連通する車体前部側の負圧室と、入力杆に連動する制御弁を介して前記負圧室または大気に選択的に連通される車体後部側の作動室とに仕切る車両用負圧ブースタにおいて、前記シェル半体の内壁に、当該車両用負圧ブースタを車体に取り付ける固定部材の挿通孔を備えたボス部を形成するとともに、前記シェル半体の中心側から放射状に延びる複数の放射リブと、前記中心側から同心円状に設けられる複数の同心リブとを前記ボス部の中心を通る位置に形成し、該ボス部と放射リブと同心リブとの接合部をフィレット形状としたことを特徴とする車両用負圧ブースタ。
  2. 前記ボス部は、ボス部のシェル半体外周側を通る外周側の同心リブと、ボス部のシェル半体内周側を通る内周側の同心リブと、ボス部の中心を通る中央の同心リブとに交わり、該中央の同心リブと前記外周側の同心リブと前記ボス部との接合部、及び、前記中央の同心リブと前記内周側の同心リブと前記ボス部との接合部を、それぞれ連続するフィレット形状としたことを特徴とする請求項1記載の車両用負圧ブースタ。
  3. 前記ボス部は、該ボス部のシェル半体周方向両側を通る放射リブと、ボス部の中央を通る中央の放射リブとに交わり、該中央の放射リブとボス部一側方の放射リブと前記ボス部との接合部、及び、前記中央の放射リブとボス部他側方の放射リブと前記ボス部との接合部を、それぞれ連続するフィレット形状としたことを特徴とする請求項1記載の車両用負圧ブースタ。
  4. 前記ボス部の上面と、該ボス部で交叉する同心リブ及び放射リブの各上面とを、連続する平面状に形成したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の車両用負圧ブースタ。
  5. 前記ボス部よりもシェル半体外周側の前記放射リブに、該リブの高さを低く形成した絞り部を設け、該絞り部から前記ボス部に向けてリブの高さを漸次高く形成したことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の車両用負圧ブースタ。
  6. 前記前部シェル半体に形成する各リブの高さを、前記後部シェル半体に形成する各リブの高さよりも高く形成したことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の車両用負圧ブースタ。
  7. 前記前部シェル半体に形成する前記放射リブと前記同心リブの数を、前記後部シェル半体に形成する前記放射リブと前記同心リブの数よりも多くしたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載の車両用負圧ブースタ。
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