JP4492459B2 - 負圧式倍力装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用の負圧式倍力装置に関し、特にブレーキペダルを強く踏み込んだときに高い応答性を発揮できる負圧式倍力装置に関するものである。

一般に、負圧式倍力装置においては、ブレーキペダルが踏み込まれて、入力ロッドによりプランジャがバルブピストンに対して相対的に前進されると、負圧弁が負圧弁座に当接して変圧室と定圧室との連通を遮断し、プランジャが更に前進されると、大気弁座と大気弁とが開離され、外気よりサイレンサおよびフィルタを介して変圧室に大気が導入される。これにより、変圧室と定圧室との圧力差によってバルブピストンが前方に移動され、マスタピストンが押動されて、ブレーキペダルの踏力に応じたブレーキ油圧がマスタシリンダに発生される。

バルブピストンは変圧室と定圧室との圧力差に応じた作動力で反力部材を弾性変形してマスタピストンを押動するため、反力部材の弾性変形により、反力部材がプランジャを後方へ押圧する。これにより、プランジャが後退させられ、大気弁座が大気弁に着座して大気と変圧室との連通を遮断し、所望のブレーキ油圧を保持するようになっている。

ところで、ブレーキペダルを強く踏み込んだような場合には、変圧室に遅滞なく大気を導入することが必要であるが、サイレンサの通気抵抗等によって変圧室に十分な大気をすばやく導入することが難しく、ブレーキ作動の応答性を高めるうえでの限界となっている。特に近年、ブレーキ停止時間を短縮する要望に対し、その改善が求められている。

このような要望を満たすものとして、従来、特許文献１に記載されているような負圧式倍力装置が知られている。係る特許文献１に記載されたものは、弁ハウジング（バルブピストン）の外周にスリーブを設け、このスリーブと弁ハウジングとの間に後方チャンバ（変圧室）に開放する付加的な環状の通気路を形成している。スリーブの後端には付加的な弁体が形成され、弁体は第３の弁座に向けて偏倚され、通常は弁体によって第３の弁座が閉止されている。そして、ブレーキペダルが急激に踏み込まれ、弁ハウジングに対して作動部材（入力部材）が所定以上前進作動された場合には、スリーブの後端に形成された弁体が第３の弁座から離間され、その結果、大気がフィルタより内側スペースおよび中間スペースを通って後方チャンバに流入するだけでなく、付加的な通気路を通って後方チャンバ内に流入されるようになるため、後方チャンバ内の圧力が急速に大気と等しくなり、ブレーキの応答性が高められる。
特公平６−２４９２２号公報（公報第４頁右欄、第４図）

しかしながら、上記した特許文献１に記載されたものにおいては、弁ハウジングの外側に付加的な通気路を形成するスリーブが設けられ、このスリーブはブレーキが大きく踏み込まれたとき前進し、弁体の全周囲にわたり開弁して付加的な通気路から大気が導入されるようになる。しかしながら、付加的な通気路には大気をすばやく流入できるようにサイレンサが設けられていないため、弁体が急激に開いて一度に大量の空気が内部の弁機構の絞り部を通過する際の絞り音が外部に洩れる恐れがある。

しかも、特許文献１に記載のものにおいては、弁体が開いた後は、僅かな相対変位の増加で出力が急激に増加することになるので、応答性は実質的に、通常作動状態と応答性向上バルブ作動状態の２種類の作動モードとなり、ブレーキの踏み込み状態に応じた応答性向上特性が得られない問題がある。

本発明は係る従来の不具合を解消するためになされたもので、ブレーキペダルの踏み込みによって生ずる入力部材とバルブピストンとの相対変位の大きさに応じた応答性向上特性を得ることができる負圧式倍力装置を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、ブースタシェルを区画部材により変圧室と定圧室とに区画し、該区画部材にバルブピストンの基端部を固着し、前記変圧室と前記定圧室の圧力差に基づく前記区画部材の出力を前記バルブピストンから出力ロッドに反力部材を介して伝達し、前記反力部材と連携して作用するプランジャとブレーキペダルによって軸動される入力ロッドとを連結して入力部材とし、負圧弁座および大気弁座を前記バルブピストンおよび前記プランジャに形成し、該負圧弁座および大気弁座に接離して前記変圧室を前記定圧室および大気に連通、遮断する負圧弁および大気弁を設け、該大気弁に大気を導入するサイレンサを設けた負圧式倍力装置において、前記バルブピストンの摺動円筒部の内周と前記サイレンサの外周との間に外気に直接連通する副通路を形成し、前記入力部材が前記バルブピストンに対して所定以上前進作動したときにその前進作動量に応じて通路面積が可変的に制御される連通手段を設け、該連通手段を介して前記副通路より前記変圧室に大気を導入可能としたことである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記連通手段は、前記サイレンサの外周に配置した円筒状部材に設けた円周上複数の第１連通穴と、前記円筒状部材に摺動可能に嵌合する弁体に設けられ前記入力部材のバルブピストンに対する相対変位量に応じて前記第１連通穴に連通可能な円周上複数の第２連通穴とによって構成されていることである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項２において、前記弁体は、前記入力部材のバルブピストンに対する相対変位量に応じて作動される作動部材によって摺動され、該作動部材は前記入力部材と前後方向で連動し、かつ揺動方向は相対移動可能に構成されていることである。

上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、バルブピストンの摺動円筒部の内周とサイレンサの外周との間に外気に直接連通する副通路を形成し、入力部材がバルブピストンに対して所定以上前進作動したときにその前進作動量に応じて通路面積が可変的に制御される連通手段を介して副通路より変圧室に大気を導入可能としたので、急なブレーキペダルの踏み込み時においては、サイレンサを介さずに副通路より大気を導入することができ、ブレーキの応答性を高めることができる。

しかも、バルブピストンに対する入力部材の前進作動量に応じて連通手段の通路面積が可変的に制御されるので、バルブピストンに対する入力部材の前進作動量に応じて大気を導入することができ、ブレーキペダルの踏み込みに応じた応答性向上特性を得ることができるとともに、内部の弁機構に急激に空気が流入することによる音の発生を抑制することができる。

上記のように構成した請求項２に係る発明によれば、連通手段は、サイレンサの外周に配置した円筒状部材に設けた円周上複数の第１連通穴と、円筒状部材に摺動可能に嵌合する弁体に設けられ入力部材のバルブピストンに対する相対変位量に応じて第１連通穴に連通可能な円周上複数の第２連通穴とによって構成されているので、第１および第２連通穴の大きさおよび形状等によって、入力部材とバルブピストンとの相対変位に対する連通手段の通路面積を任意に設定でき、応答性特性を適切に設定することができる。

上記のように構成した請求項３に係る発明によれば、弁体は、入力部材のバルブピストンに対する相対変位量に応じて作動される作動部材によって摺動され、作動部材は入力部材と前後方向で連動し、かつ揺動方向は相対移動可能に構成されているので、ブレーキペダルの操作に伴う入力部材の揺動を確実かつ安定的に許容でき、負圧弁および大気弁の開閉を長期にわたって安定して行うことができる。

以下、本発明に係る負圧式倍力装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、ブースタシェル１は、フロントシェル２およびリアシェル３から構成され、両シェル２，３間には、区画部材としてのフレキシブルなダイヤフラム４が外周縁のビードで気密的に挟着され、ブースタシェル１の内部を定圧室５と変圧室６とに区画している。ダイヤフラム４には円盤状のプレート７が定圧室５側で重合されている。ダイヤフラム４およびプレート７には円筒状のバルブピストン８の基端部８ａの外周面が気密的に固着され、基端部８ａの前端面が定圧室５に露出している。フロントシェル２には負圧導入管１０が取付けられ、定圧室５は負圧導入管１０を介してエンジンの吸気マニホールドに連通されてエンジン作動中は常に負圧に維持されている。

図２に示すように、リアシェル３の中心部は、外方に屈曲されて円筒状の突出部３ａが後方に向けて突設され、軸線上に貫通孔３ｂが形成されている。バルブピストン８には基端部８ａから摺動円筒部８ｂが後方に突設され、摺動円筒部８ｂが貫通孔３ｂを貫通してリアシェル３の突出部３ａから後方に突出されている。貫通穴３ｂの内周面と摺動円筒部８ｂの外周面との間にはシール９が介在され、変圧室６を大気から遮断している。

１１はマスタシリンダで、マスタシリンダ１１は図１に示すように、後端部１１ａがフロントシェル２に形成された中心孔を貫通して定圧室５内に気密的に突出し、フランジ部１１ｂがフロントシェル２の前面に当接している。フロントシェル２とリアシェル３とは、両シェルで構成されるブースタシェル１の軸線と外周との略中間位置で軸線と平行に延在する複数本、例えば２本のタイロッド１２で結合されてマスタシリンダ１１に固定されている。各タイロッド１２にはダイヤフラム４に設けた各シール部の摺動穴が気密を保ってそれぞれ摺動自在に嵌合され、定圧室５と変圧室６との間の気密的な区画を維持している。

マスタシリンダ１１に前後方向に摺動可能に嵌合されたマスタピストン１３は、マスタシリンダ１１の後端部から定圧室５内に突出し、バルブピストン８の前端面近傍まで延在している。バルブピストン８とマスタピストン１３との間には出力ロッド１４が介在されている。バルブピストン８は定圧室５と変圧室６との圧力差に基づくダイヤフラム４の出力を反力部材１７を介して出力ロッド１４に伝達し、出力ロッド１４がマスタピストン１３を前方に押動する。フロントシェル２とバルブピストン８の前端面との間にはリターンスプリング１６が介在され、バルブピストン８を後方に付勢している。

図２に示すように、バルブピストン８には、前端面から後端面に向けて反力室孔８ｃ、反力室孔８ｃに開口する反力室孔８ｃより小径の反力穴８ｄ、プランジャ収納孔８ｅ、プランジャ収納孔８ｅより大径の弁体収納孔８ｆが軸線上に順次穿設されている。反力室孔８ｃには環状凹溝８ｎが軸線方向に形成され、環状凹溝８ｎに出力ロッド１４の後端に形成された環状突起１４ａが軸線方向に相対移動可能に嵌合されている。環状突起１４ａと基端部８ａの底面との間で反力室１５が形成され、反力室１５内に弾性材料で形成された円盤状の反力部材１７が収納されている。

２１は先端軸部２１ａが反力穴８ｄ内に摺動可能に延在されたプランジャで、先端軸部２１ａの先端面は反力穴８ｄに摺動自在に嵌合された当接部材１９の後端面に当接している。プランジャ２１の後端面には大気弁座２１ｂが形成されている。

２２はＨ字状のキー部材で、このキー部材２２によってバルブピストン８に対するプランジャ２１の相対移動量が規制される。キー部材２２の両側の直線部の内側がプランジャ２１に形成された環状の係合溝２１ｃ内に前後方向に所定量相対移動可能に侵入し、両端部は基端部８ａとプランジャ収納孔８ｅとの間に半径方向に穿設された矩形穴８ｉに両直線部の外側面で摺接して外部に延在している。キー部材２２の前後方向の肉厚寸法は、矩形穴８ｉの前後方向寸法より小さく、キー部材２２はバルブピストン８に対しても前後方向に所定量だけ相対移動可能である。また、キー部材２２は、バルブピストン８の外周側に突出した両端部にてリアシェル３の突出部３ａの端面に当接可能である。これにより、バルブピストン８とプランジャ２１とは、矩形穴８ｉおよび係合溝２１ｃの幅を加算した距離からキー部材２２の厚さを２倍した距離を減じた距離だけ軸線方向に相対移動することができる。

プランジャ２１の後端には入力ロッド２３が回動可能に連結され、入力ロッド２３は塵芥等の通過を防止するフィルタ２４および吸音機能を有するサイレンサ２７を貫通して摺動円筒部８ｂより後方に延在し、ブレーキペダル２５（図１参照）に連結されている。かかるプランジャ２１と入力ロッド２３とにより、ブレーキペダル２５によって軸動される入力部材２０を構成している。

入力ロッド２３とリアシェル３の突出部３ａとの間には蛇腹２６が固定され、バルブピストン８の摺動円筒部８ｂの外周を覆っている。蛇腹２６の端面には円周上複数の通気穴２６ａが開口され、この通気穴２６ａよりサイレンサ２７およびフィルタ２４を介してバルブピストン８内に外気が導入されるようになっている。

変圧室６を定圧室５または大気に切換えて連通する弁機構３０は、バルブピストン８の弁体収納孔８ｆの断面部とプランジャ収納孔８ｅの後方延長部が湾曲長円状の平面８ｊを形成し、２個の湾曲長円状の平面８ｊに第１負圧弁座８ｋが２個軸線に対して対称に突設されている。第１負圧弁座８ｋは平面８ｊに凸条が軸線を中心とする円弧に沿って彎曲した長円の周囲に突設して形成され、第１負圧弁座８ｋに取囲まれた通路８ｍはバルブピストン８の側壁を貫通して定圧室５に開口している。弁体収納孔８ｆには円盤状の弁体３１が前後方向に移動可能に遊嵌されている。弁体３１の前端面には第１負圧弁座８ｋに接離して変圧室６と定圧室５とを連通、遮断する平面の第１負圧弁３１ａが形成されている。弁体３１の前端面の第１負圧弁３１ａより小径側には大気弁３１ｂが環状に突設され、大気弁３１ｂが大気弁座２１ｂに接離して変圧室６と大気とを連通、遮断する。

図２および図３において、弁体３１の後端は、弁体３１の軸線方向の移動を許容するベローズ３４を介して環状の保持体３５に連結されている。保持体３５は弁体収納孔８ｆの内周に嵌合され、入力ロッド２３の中央部に係止されたリテーナ３７との間に介在された圧縮スプリング３８のバネ力によりプランジャ収納孔８ｅの肩部に押圧され、摩擦力によってバルブピストン８に対し実質的に回り止めされている。保持体３５には、後方に延びるスカート部３５ａが形成され、このスカート部３５ａに係合穴３５ｂが例えば円周上２個所に形成されている。

弁体３１の後端面とリテーナ３７との間には圧縮スプリング３９が介在され、入力ロッド２３に対して弁体３１を前方に付勢している。これにより、通常時（ブレーキの非作動時）は、大気弁３１ｂを大気弁座２１ｂに接触させて変圧室６と大気との連通を遮断するとともに、負圧弁３１ａを第１負圧弁座８ｋに対して僅かに離れた位置に保持して変圧室６と定圧室５とを互いに連通している。

４０はプランジャ２１を取囲む弁座部材で、後方の円筒部４０ａはバルブピストン８のプランジャ収納孔８ｅの内周面にシール４１よって気密的にシールされて軸線方向に摺動可能に嵌合されている。弁座部材４０の円筒部４０ａの後端には大気弁座２１ｂを包囲する第２負圧弁座４０ｂが設けられ、第２負圧弁座４０ｂは通常状態においては、第１負圧弁座８ｋより僅かに前方に位置していて、弁体３１に当接していない。弁座部材４０の円筒部４０ａの後端は、第１負圧弁座８ｋと円周方向にずれた位置、例えば２個の第１負圧弁座８ｋの間で部分的に大径側に拡大され、拡大した部分の第２負圧弁座４０ｂが主な大気導入部４０ｃとなっている。弁座部材４０を後方に付勢する圧縮スプリング４３が弁座部材４０の円筒部４０ａの外周面に突設された環状突起４０ｈとプランジャ収納孔８ｅの内周面に形成された環状段部８ｈとの間に介在されている。

弁座部材４０の先端部にはプランジャ２１の先端軸部２１ａの大径部に摺動可能に嵌合する環状の係合部４０ｄが設けられ、係合部４０ｄと円筒部４０ａとの間は２本の連結部４０ｅで連結されている。２本の連結部４０ｅは先端軸部２１ａの両側でＨ字状のキー部材２２の両直線部に挟まれ、キー部材２２の横棒部が一方の連結部４０ｅの外周に当接し両直線部の内側面に形成された係止部が他方の連結部４０ｅの外周に係合して抜け止めされている。これにより、弁座部材４０はキー部材２２によって回り止めされ、一対の大気導入部４０ｃがキー部材２２と同位相に保持され、２個の第１負圧弁座８ｋの間に位置される。２本の連結部４０ｅは、環状段部８ｈに設けられた切欠き部、および環状段部８ｈに嵌合するプランジャ２１の嵌合部に軸線方向に設けられた連通溝を通ってプランジャ収納孔８ｅから矩形穴８ｉに延在している。

バルブピストン８内には、矩形穴８ｉの前方に２面幅の係止部材収納溝８ｐが円周上２個所に形成され、係止部材収納溝８ｐに係止部材４５が半径方向に移動可能に保持されている。係止部材４５には弁座部材４０の先端に形成された係合突起４０ｆに係合する爪部４５ａが設けられ、係止部材４５と弁座部材４０の係合によって、第２負圧弁座４０ｂが弁体３１に対し前方に離れるように弁座部材４０を圧縮スプリング４３のバネ力に抗して通常位置に保持するようになっている。係止部材４５の半径方向外端には、バルブピストン８に形成された環状溝８ｑに装着されたガータースプリング４７が係合され、ガータースプリング４７によって係止部材４５を爪部４５ａが係合突起４０ｆに係合する内側方向に付勢している。

係止部材４５の内周面にはカム面４５ｂが形成され、プランジャ２１がバルブピストン８に対して所定量以上相対前進すると、プランジャ２１がカム面４５ｂに係合して係止部材４５をガータースプリング４７の付勢力に抗して半径方向外方に押動し、爪部４５ａを係合突起４０ｆから離脱させるようになっている。

なお、係止部材４５より離脱された弁座部材４０は、プランジャ２１がバルブピストン８に対して所定量以上相対前進していない状態で弁座部材４０がバルブピストン８に対して相対的に前進されると、再び係合されて、弁座部材４０を通常位置に保持する。弁座部材４０の係合部４０ｄの後端がキー部材２２に当接した状態で、キー部材２２がリアシェル３の突出部３ａの段部内面に当接した後に、バルブピストン８がリターンスプリング１６のバネ力によって後退されると、弁座部材４０がバルブピストン８に対して相対的に前進され、係合突起４０ｆの先端面が爪部４５ａの端面に係合して爪部４５ａをガータースプリング４７のバネ力に抗して押し広げて通過し、係合突起４０ｆが再び爪部４５ａと係合して弁座部材４０を通常位置に保持する。

バルブピストン８の摺動円筒部８ｂの開口部には、中間段差部５１ａを有する円筒状部材５１が、摺動円筒部８ｂの内周とフィルタ２４およびサイレンサ２７の外周との間に配置されている。円筒状部材５１の前方には半径方向外方に弾性力を付与された弾性変形部５１ｂが円周上複数形成され、弾性変形部５１ｂの先端に保持体３５のスカート部３５ａに形成した係合穴３５ｂに弾性力で係合するフック５１ｃが設けられている。これらフック５１ｃと係合穴３５ｂとの係合により、円筒状部材５１は保持体３５に対して円周方向移動および軸方向移動が規制されている。

円筒状部材５１の中間段差部５１ａの後方には環状壁５１ｄが延在され、環状壁５１ｄはフィルタ２４およびサイレンサ２７の外周に嵌合されている。環状壁５１ｄの外周には摺動円筒部８ｂの内周に当接する外周リブ５１ｅが円周上複数設けられ、これら外周リブ５１ｅ間で通気穴２６ａを介して外気と直接連通する副通路５３を構成している。

環状壁５１ｄの外周と摺動円筒部８ｂの内周との間にはフィルタ５４が装着されている。フィルタ５４はサイレンサ２７より通気抵抗が小さいため、副通路５３より容易に大気を導入でき、しかも塵芥等の侵入を確実に防止できる。

環状壁５１ｄには半径方向に貫通する複数の第１連通穴５５が、図５に示すように円周上等角度間隔に形成され、第１連通穴５５は副通路５３に常時連通されている。環状壁５１ｄの内周には弁体５６の円筒部５６ａが突部とスリットとの係合によって摺動のみ可能に嵌合され、円筒部５６ａには第１連通穴４６に連通可能な円周上複数の第２連通穴５７が第１連通穴５５と同位相に半径方向に貫通されている。弁体５６の先端部には中間段差部５１ａに係合可能な係合突部５６ｂが形成され、弁体５６は通常、保持体３５との間に介在した圧縮スプリング５８のバネ力によって、その係合突部５６ｂが中間段差部５１ａに当接する位置に保持されている。この状態、すなわち、弁体５６の係合突部５６ｂが中間段差部５１ａに当接する状態においては、第２連通穴５７が第１連通穴５５に対して軸線方向に離間され、第１連通穴５５と第２連通穴５７との連通が遮断されている。しかして、弁体５６が圧縮スプリング５８のバネ力に抗して前進されることにより、その前進作動量に応じた連通面積で第１連通穴５５と第２連通穴５７が連通されるようになる。

上記した第１連通穴５５および第２連通穴５７によって、バルブピストン８に対する入力ロッド２３の前進作動量に応じて通路面積が可変的に制御される連通手段６０を構成している。

弁体５６を作動する作動部材７０が、入力ロッド２３上に係止されたスナップリング７１とリテーナ３７の後面との間に介挿されている。作動部材７０とリテーナ３７の後面との間には、ウェーブワッシャ７２が介挿され、このウェーブワッシャ７２のばね力によって作動部材７０はワッシャ７３を介してスナップリング７１に当接され、後方位置が規制されるようになっている。作動部材７０には、図４に示すように、ブレーキペダル２５による入力ロッド２３の揺動方向（図４の上下方向）に細長く延び、かつ左右方向は入力ロッド２３の径とほぼ同じ寸法の楕円状の案内穴７０ａが形成され、これによって入力ロッド２３の揺動を許容するとともに、揺動方向と直角な方向の移動を規制するようにしている。

また、作動部材７０には、先端が前方に向けて突出した作動部７０ｂが形成され、作動部７０ｂはブレーキの非作動時および通常作動時において、弁体５６の後面に所定の隙間を存して対向している。作動部７０ｂは入力ロッド２３の揺動方向に対して直角方向に延在し、その外端が弁体５６の後面に向けて屈曲され、弁体５６の後面に対向されている。弁体５６の内周には、直径方向の幅が狭くなった受け部５６ｃが円周上２個所に形成され、これら受け部５６ｃに作動部７０ｂの屈曲された外端が係合するようになっている。

円筒状部材５１の内周には、作動部７０ｂの外端を両側から隙間を有して挟み込む一対の内周リブ５１ｆが円周上２個所に形成され、これら一対の内周リブ５１ｆにより、作動部材７０を円筒状部材５１に対して、軸方向には摺動案内し、円周方向には位置規制する位置規制部を構成している。従って、圧縮スプリング５８によって作動部材７０に回転モーメントが作用されても作動部材７０は円周方向の移動を阻止され、入力ロッド２３の揺動を安定的に維持できるようになる。

このようにして、作動部材７０は、円筒状部材５１を介して保持体３５に対し回り止めされ、保持体３５はバルブピストン８に対して摩擦力によって実質的に回り止めされているので、結局、作動部材７０は、バルブピストン８に対して円周方向に位置決めされて組付けられることになる。

次に、上記した実施の形態に係る負圧式倍力装置の作動について説明する。ブレーキペダル２５の通常の作動時においては、ブレーキペダル２５が踏まれて、入力ロッド２３とともにプランジャ２１が圧縮スプリング３８のバネ力に抗して前進されると、弁体３１が圧縮スプリング３９のバネ力により前進され、第１負圧弁３１ａが第１負圧弁座８ｋに当接して変圧室６と定圧室５との連通を遮断する。プランジャ２１が更に前進されると、大気弁座２１ｂと大気弁３１ｂとが開離され、サイレンサ２７およびフィルタ２４を介してバルブピストン８内に導入された大気が、大気弁３１ｂを介して変圧室６に流入する。

これにより、変圧室６と低圧室５との間で圧力差が発生し、この圧力差によりダイヤフラム４、プレート７およびバルブピストン８が前方に移動され、出力ロッド１４が反力部材１７を介して前進される。従って、マスタピストン１３が出力ロッド１４により押動され、ブレーキペダル２５の踏力に応じたブレーキ油圧がマスタシリンダ１１に発生される。

なお、上記したブレーキペダル２５の通常の作動時においては、バルブピストン８に対する入力部材２０の相対移動量が小さいため、作動部材７０の作動部７０ｂによって弁体５６が作動されることはなく、第１連通穴５５と第２連通穴５７の連通は遮断されている。また、弁座部材４０と係止部材４５は図２に示す係合状態に維持され、第２負圧弁座４０ｂは弁体３１より離間されている。

バルブピストン８はダイヤフラム４に作用する両室５，６内の圧力差に応じた作動力で反力部材１７を弾性変形して出力ロッド１４を介してマスタピストン１３を押動する。反力部材１７の弾性変形により、反力部材１７が反力穴８ｄに流入して当接部材１９を介してプランジャ２１の先端軸部２１ａの先端部を後方へ押圧する。このため、プランジャ２１が後退され、大気弁座２１ｂが大気弁３１ｂに着座して大気と変圧室６との連通を遮断し、所望のブレーキ油圧を保持する。このとき、ブレーキペダル２５を踏む力は、入力ロッド２３を介してプランジャ２１の先端軸部２１ａから反力部材１７に伝達され、反力部材１７が踏力に応じて弾性変形するので、運転者は反力を感じることができる。

ブレーキ作動後、ブレーキペダル２５が開放されると、入力ロッド２３とともにプランジャ２１が圧縮スプリング３８のバネ力によりバルブピストン８に対して後方に移動されるため、大気弁座２１ｂが大気弁３１ｂに当接して弁体３１がバルブピストン８に対して相対的に後方に移動され、第１負圧弁３１ａが第１負圧弁座８ｋから開離される。これにより、定圧室５内の負圧が通路８ｍを通って変圧室６に導入され、変圧室６と定圧室５との圧力差が無くなる。従って、バルブピストン８、プレート７およびダイヤフラム４がリターンスプリング１６のバネ力により後方に移動されるとともに、マスタピストン１３が後方に移動されてマスタシリンダ１１内の油圧が無くなる。

プランジャ２１はキー部材２２がリアシェル３の突出部３ａの段部内面に当接するのと同時に停止し、バルブピストン８はキー部材２２に当接して停止する。これにより、ブレーキの非作動時に第１負圧弁３１ａが第１負圧弁座８ｋに極めて接近した状態となり、ブレーキが掛けられたとき弁体３１の前方移動により第１負圧弁３１ａが第１負圧弁座８ｋに迅速に当接することができる。

ところで、ブレーキペダル２５が強くないしは急激に踏み込まれた場合には、入力ロッド２３が通常作動時よりもバルブピストン８に対してより多く前進される。入力ロッド２３がバルブピストン８に対して所定以上前進作動すると、作動部材７０の作動部７０ｂによって弁体５６が圧縮スプリング５８のバネ力に抗して押動され、弁体５６の円筒部５６ａが円筒状部材５１の環状壁５１ｄに対して摺動される。これにより、第２連通穴５７が第１連通穴５５に連通し始め、かかる連通手段６０の通路面積は、バルブピストン８に対する入力ロッド２３の前進作動量に応じて可変的に制御される。

これにより、前述したようにサイレンサ２７、フィルタ２４、大気弁３１ｂを介して変圧室６に流入される大気とは別に、サイレンサ２７を介することなく、副通路５３より連通手段６０を介してバルブピストン８内に大気が直接導入され、導入された大気は大気弁３１ｂを介して変圧室６に流入される。この際、連通手段６０の通路面積は、入力部材２０とバルブピストン８との相対変位量に応じて制御されるため、連通手段６０より導入される大気は、入力部材２０とバルブピストン８との相対変位量の増大に応じて徐々に増加されるようになる。

このように、ブレーキペダル２５を強く、急激に踏み込んだ場合には、通気抵抗のあるサイレンサ２７を通らずに、しかも、入力部材２０とバルブピストン８との相対変位量に応じた通路面積で大気を導入できるため、ブレーキペダル２５の踏み込み量に応じた大気を遅滞なく導入することができる。従って、急ブレーキ時の作動の応答性を高めることができるとともに、大気が急激に導入されることによる音の発生を防止できるようになる。また、入力ロッド２３の作用力によって圧縮スプリング５８を介してバルブピストン８が押されるため、初期の大気導入による作動振動を抑制することができる。

なお、作動部材７０は、バルブピストン８に対して円周方向に位置決めされている円筒状部材５１に設けた内周リブ（位置規制部）５１ｆにより、円周方向に回り止めされているので、ブレーキペダル２５の操作による入力ロッド２３の揺動を確実かつ安定的に許容できる。従って、第１負圧弁３１ａおよび大気弁３１ｂの開閉を長期にわたって安定して行えるようになり、安定したブレーキ性能を維持することができる。

次に、運転者がブレーキペダル２５を急速に踏み込んだ緊急ブレーキ時の作動について説明する。緊急ブレーキ特性は、ジャンピング特性を変化させて、通常ブレーキ時より大きな推進力が出力部材１４に印加されることによって達成される。ジャンピング特性を変化させるためには、当接部材１９と反力部材１７との間の隙間を大きくすればよい。すなわち、大気弁３１ｂを後方に移動させることによって、隙間を拡大し、当接部材１９が反力部材１７から反力を受けるまでの出力を大きくして、入力に対する出力の比率が無限大になるいわゆるジャンピング状態での出力を通常状態よりも大きくするようにしている。

入力に対する出力の比率が無限大になるジャンピング特性は、第１負圧弁３１ａが第１負圧弁座８ｋに当接し、大気弁３１ｂが大気弁座２１ｂから開離し始めてから当接部材１９が反力部材１７に当接するまでのプランジャ２１の前進距離によって決まる。緊急ブレーキ時には、第２負圧弁座４０ｂが弁体３１に形成された第２負圧弁３１ｃに当接して弁体３１を後方に移動するので、大気弁３１ｂが大気弁座２１ｂから開離し始めてから当接部材１９が反力部材１７に当接するまでのプランジャ２１の前進距離が通常ブレーキ時より大きくなって、その間に大気弁３１ｂが大気弁座２１ｂから開離される距離が大きくなり、変圧室６が急速かつ強制的に大気に連通され、通常ブレーキ時より大きい推力が出力部材１４に出力されてジャンピング特性が高くなる。

運転者がブレーキペダル２５を急速に踏み込んだ緊急ブレーキ時には、前述したようにプランジャ２１がバルブピストン８に対して所定量以上相対前進されるため、プランジャ２１の先端軸部２１ａの大径部が係止部材４５のカム面４５ｂを押圧して爪部４５ａが係合突起４０ｆから離脱するように係止部材４５がガータースプリング４７のバネ力に抗して押動され、係止部材４５より弁座部材４０が解放される。これにより、弁座部材４０は圧縮スプリング４３のバネ力によってバルブピストン８に対して所定量後退され、第２負圧弁座４０ｂが弁体３１に当接して弁体３１を後退させ、大気弁３１ｂを大気弁座２１ｂから開離させる。弁座部材４０のバルブピストン８に対する後退は、矩形穴８ｉの後端面に当接したキー部材２２に係合部４０ｄの後端が当接することによって規制される。これにより、変圧室６が急速かつ強制的に大気と連通され、通常ブレーキ時より大きい推力が出力部材１４に出力され、大きな液圧がマスタシリンダから送出される。出力が増大されると反力部材１７が反力穴８ｄ内に流入して当接部材１９を介してプランジャ２１を後方に押し戻すため、大気弁座２１ｂが大気弁３１ｂと当接して大気の流入を阻止し、緊急ブレーキ時の出力が決定される。

かかる緊急ブレーキ時においては、前述したようにバルブピストン８内にサイレンサ２７を介することなく大気が遅滞なく導入されるので、緊急ブレーキ時の大きなブレーキ力を高感度に出力できるようになる。

ブレーキペダル２５が解放されると、圧縮スプリング３６のバネ力によりプランジャ２１がバルブピストン８および弁体３１に対して相対的に後方に移動され、第２負圧弁３１ｃが第２負圧弁座４０ｂから開離されて変圧室６と定圧室５とが連通されるため出力が低下し、バルブピストン８がリターンスプリング１６によって後方に移動される。キー部材２２がリアシェル３の突出部３ａの段部内面に当接した後に、バルブピストン８がリターンスプリング１６のバネ力によって後退されると、キー部材２２に係合部４０ｄの後端で当接していた弁座部材４０がバルブピストン８に対して相対的に前進される。これにより、係合突起４０ｆの先端面が爪部４５ａの端面に係合し、係止部材４５をガータースプリング４７のバネ力に抗して押し広げて爪部４５ａを通過し、通過後にガータースプリング４７のバネ力によって係止部材４５が戻されて爪部４５ａが環状の係合突起４０ｆと係合して弁座部材４０を通常位置に係止する。

上記した実施の形態によれば、作動部材７０は、バルブピストン８に対して円周方向に位置決めされた円筒状部材５１に設けた内周リブ（位置規制部）５１ｆにより、円周方向に回り止めされ、かつその案内穴７０ａによって入力部材２０の揺動を許容するようになっているので、ブレーキペダル２５の操作による入力ロッド２３の揺動を確実かつ安定的に許容できる。従って、負圧弁３１ａおよび大気弁３１ｂの開閉を長期にわたって的確に制御できるようになり、安定したブレーキ性能を維持することができる。

上記した実施の形態においては、緊急ブレーキ時にジャンピング特性を変化させて通常ブレーキ時より大きなブレーキ力を出力できる緊急ブレーキ機能を備えた負圧式倍力装置について説明したが、本発明にとって、緊急ブレーキ機能は必ずしも必要な要件ではなく、緊急ブレーキ機能を持たない負圧式倍力装置に適用できることは勿論である。そして、緊急ブレーキ機能を持たない負圧式倍力装置における負圧弁座および負圧弁ならびに大気弁座および大気弁とは、図２における第１負圧弁座８ｋおよび第１負圧弁３１ａならびに大気弁座２１ｂおよび大気弁３１ｂを指す。

また、上記した実施の形態においては、連通手段６０を構成する第１連通路５５および第２連通路５７を円周上複数の丸穴にて構成した例について述べたが、連通路５５，５７の大きさや形状および個数等は、入力部材２０とバルブピストン８との相対変位に対する連通手段６０の通路面積をどのように制御するかに応じて、任意に設定できるものである。

本発明の第１の実施の形態を示す負圧式倍力装置の断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿って矢視した弁機構部分の拡大断面図である。 図２の要部を拡大した断面図である。 図３のＢ−Ｂ線に沿って矢視した断面図である。 図３のＣ−Ｃ線に沿って矢視した断面図である。

符号の説明

１…ブースタシェル、２…フロントシェル、３…リアシェル、４…区画部材（ダイヤフラム）、５…定圧室、６…変圧室、８…バルブピストン、８ｂ…摺動円筒部、８ｋ…第１負圧弁座、１１…マスタシリンダ、１３…マスタピストン、１４…出力ロッド、１５・・・反力室、１６…リターンスプリング、１７…反力部材、２０…入力部材、２１…プランジャ、２１ｂ…大気弁座、２２…キー部材、２３…入力ロッド、２４…フィルタ、２５…ブレーキペダル、２７…サイレンサ、３０…弁機構、３１…弁体、３１ａ…第１負圧弁、３１ｂ…大気弁、３５…保持体、３８，３９…スプリング、４０…弁座部材、５１…円筒状部材、５１ａ…中間段差部、５１ｄ…環状壁、５１ｅ…外周リブ、５１ｆ…位置規制部（内周リブ）、５３…副通路、５５…第１連通穴、５６…弁体、５７…第２連通穴、５８…スプリング、６０…連通手段、７０…作動部材、７０ａ…案内穴、７０ｂ…作動部、７１…スナップリング、７２…ウェーブワッシャ。

Claims (3)

1. ブースタシェル（１）を区画部材（４）により変圧室（６）と定圧室（５）とに区画し、該区画部材にバルブピストン（８）の基端部（８ａ）を固着し、前記変圧室と前記定圧室の圧力差に基づく前記区画部材の出力を前記バルブピストンから出力ロッド（１４）に反力部材（１７）を介して伝達し、前記反力部材と連携して作用するプランジャ（２１）とブレーキペダル（２５）によって軸動される入力ロッド（２３）とを連結して入力部材（２０）とし、負圧弁座（８ｋ）および大気弁座（２１ｂ）を前記バルブピストンおよび前記プランジャに形成し、該負圧弁座および前記大気弁座に接離して前記変圧室を前記定圧室および大気に連通、遮断する負圧弁（３１ａ）および大気弁（３１ｂ）を設け、該大気弁に大気を導入するサイレンサ（２７）を設けた負圧式倍力装置において、前記バルブピストンの摺動円筒部（８ｂ）の内周と前記サイレンサの外周との間に外気に直接連通する副通路（５３）を形成し、前記入力部材が前記バルブピストンに対して所定以上前進作動したときにその前進作動量に応じて通路面積が可変的に制御される連通手段（６０）を設け、該連通手段を介して前記副通路より前記変圧室に大気を導入可能としたことを特徴とする負圧式倍力装置。
2. 請求項１において、前記連通手段（６０）は、前記サイレンサの外周に配置した円筒状部材（５１）に設けた円周上複数の第１連通穴（５５）と、前記円筒状部材に摺動可能に嵌合する弁体（５６）に設けられ前記入力部材のバルブピストンに対する相対変位量に応じて前記第１連通穴に連通可能な円周上複数の第２連通穴（５７）とによって構成されている負圧式倍力装置。
3. 請求項２において、前記弁体（５６）は、前記入力部材のバルブピストンに対する相対変位量に応じて作動される作動部材（７０）によって摺動され、該作動部材は前記入力部材と前後方向で連動し、かつ揺動方向は相対移動可能に構成されている負圧式倍力装置。
   

Images