JP4539310B2

JP4539310B2 - 負圧式倍力装置

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Publication number: JP4539310B2
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Inventors: 坪内　　薫
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Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
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Description

本発明は、ハウジング内にて可動隔壁によって区画される定圧室と変圧室との間に生じる気圧差により、入力が増大されて出力するように構成した負圧式倍力装置に関するものである。

この種の負圧式倍力装置の一つとして、ハウジング内を定圧室と変圧室とに区画する可動隔壁に連結されたバルブボデーが軸孔を備えていて、この軸孔内には、前記バルブボデーに対して軸方向に進退可能な入力軸と、この入力軸の先端部に連結されたプランジャと、このプランジャの後端に設けた弁座を要素とする弁機構が組み込まれるとともに、前記プランジャの先端部が係合可能で前記バルブボデーに対して軸方向に移動可能な反動部材と、この反動部材の前面に後端部にて係合し前記バルブボデーに対して軸方向に移動可能な出力軸が組付けられていて、前記入力軸に入力が作用することにより、前記出力軸に出力が生じて、この出力の反力が前記反動部材の後面から反力分割機構を介して前記バルブボデーと前記プランジャに伝達されるように構成したものがあり、例えば下記の特許文献１に記載されている。
特開平１０−２３０８４０号公報

上記した特許文献１に記載されている負圧式倍力装置においては、前記バルブボデーが前記反動部材の径方向外周部後面から直接反力を受ける部分（受圧面積Ａ１）を有し、前記プランジャが、前記反動部材の径方向内周部後面から直接反力を受ける部分（受圧面積Ａ２）と、前記反動部材の径方向中間部後面から反力伝達・遮断機構を介して反力を受ける部分（受圧面積Ａ３）を有していて、出力の反力を反動部材の後面からバルブボデーとプランジャに伝達させる反力分割機構が反動部材からの反力を３分割する（上記受圧面積比Ａ１：Ａ２：Ａ３に分割する）構成となっている。

また、前記反力伝達・遮断機構が、前記プランジャの前方軸部に軸方向にて伸縮可能に嵌合されて前端部にて前記反動部材の径方向中間部後面に係合可能で後端外周縁部にて前記バルブボデーに設けた段部に係合可能なスリーブと、このスリーブより後方にて前記プランジャに固定されたばね受と、前記プランジャの外周に組付けられて前記ばね受と前記スリーブ間で所定の荷重に保持される圧縮ばねを備えている。

このため、上記した特許文献１の負圧式倍力装置においては、入力の大小に拘らず、バルブボデーが所定の分割比率（Ａ１／（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３））にて常に反動部材から直接反力を受ける。また、スリーブが反動部材から受ける反力により圧縮ばねの荷重に抗して後方に移動してバルブボデーの段部に係合するまでの低入力作動時、プランジャが反動部材から直接反力を受けるとともに反動部材から反力伝達・遮断機構を介して反力を受ける。しかし、スリーブがバルブボデーの段部に係合した後の高入力作動時には、反動部材から反力伝達・遮断機構を介して伝達される反力がバルブボデーの段部に伝達されるようになって、プランジャが反動部材から直接反力を受けるものの、反動部材から反力伝達・遮断機構を介して反力を受けなくなる。したがって、この負圧式倍力装置においては、低入力作動時のサーボ比（出力／入力）が低サーボ比（（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３）／（Ａ２＋Ａ３））となり、高入力作動時のサーボ比が高サーボ比（（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３）／Ａ２）となる。

ところで、上記した特許文献１の負圧式倍力装置においては、バルブボデーが所定の分割比率（Ａ１／（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３））にて常に反動部材から直接反力を受ける構成を採用しているため、低入力作動時（低荷重サーボ領域）のサーボ比を「略１」にまで低くすることはできない。このため、当該負圧式倍力装置を装備する車両において、電力回生効率を高めるブレーキシステムが採用されている場合において、その回生効率を十分に高めることは難しい。

また、上記した特許文献１の負圧式倍力装置においては、反力伝達・遮断機構におけるスリーブが圧縮ばねの荷重に抗して後方に移動するとき、圧縮ばねの中間部がプランジャに固定されたばね受やプランジャ自体に引っ掛かる（係合する）おそれがあって、異音の発生や円滑な作動を阻害するおそれがある。また、反力伝達・遮断機構のばね受、圧縮ばね、スリーブは、プランジャに対して個別に組付ける必要があって、組付性が悪いものである。

本発明は、低入力作動時（低荷重サーボ領域）のサーボ比を「略１」にまで低くすべくなされたものであり、上記した形式の負圧式倍力装置において、前記反力分割機構は、前記出力軸の出力が設定値以下である低荷重サーボ領域では同出力の全反力を前記プランジャにのみ伝達可能であり、前記出力軸の出力が設定値を越える高荷重サーボ領域では同出力の反力を設定比率にて分割して前記バルブボデーと前記プランジャに伝達可能であることに特徴がある。

この負圧式倍力装置においては、出力軸の出力が設定値以下である低荷重サーボ領域にあるとき、反力分割機構が出力軸の出力の全反力をプランジャにのみ伝達可能である。このため、出力軸の出力が設定値以下である低荷重サーボ領域では、サーボ比（出力／入力）が「略１」となる。したがって、当該負圧式倍力装置を装備する車両において、電力回生効率を高めるブレーキシステムが採用されている場合において、その回生効率を十分に高めることが可能である。

また、出力軸の出力が設定値を越える高荷重サーボ領域にあるとき、反力分割機構が出力軸の出力の反力を設定比率にて分割してバルブボデーとプランジャに伝達可能である。このため、出力軸の出力が設定値を越える高荷重サーボ領域では、サーボ比（出力／入力）が上記した設定比率に応じて定まる高サーボ比となって、出力が入力に対して高サーボ比で倍力される。

また、本発明の実施に際して、前記出力軸と前記バルブボデー間には、前記出力軸の出力が設定値以下であるときに、前記出力軸に生じる出力の反力が前記反動部材に伝達されることを弾撥的に規制する反力規制部材が介装されていることも可能である。前記反力規制部材は、前記出力軸と前記バルブボデーの前端部間に設けた板状弾性部材（例えば、板ばね）であることも可能である。この場合には、当該負圧式倍力装置の作動初期に反力規制部材が機能して、入力が増大しないで出力が所定量増大するジャンピング出力が得られる。このため、当該負圧式倍力装置において、良好な操作フィーリングを得ることが可能である。

また、本発明の実施に際して、前記反力分割機構は、前記プランジャの先端部外周に配置されて前記バルブボデーに対して軸方向に移動可能なスプリングユニットを備えていて、このスプリングユニットは、前記プランジャの前方軸部に軸方向にて伸縮可能に嵌合されて前端部にて前記反動部材に係合するとともに前端部の外径が前記反動部材の外径と同径である筒状の第１保持部材と、この第１保持部材の後端部外周に軸方向へ移動可能で抜け止め固定されて前記第１保持部材より後方に延出する後端部にて前記プランジャの一部と係合する第２保持部材と、前記第１保持部材の筒部外周に組付けられて前記両保持部材間で所定の荷重に保持されるスプリングを備えており、前記反動部材から前記第１保持部材の前端部に作用する反力が前記スプリングの荷重以上になると前記第１保持部材が前記スプリングを撓ませて軸方向に移動し前記バルブボデーに設けた段部に係合することも可能である。

この場合には、第１保持部材が反動部材から受ける反力によりスプリングの荷重に抗して軸方向に移動してバルブボデーの段部に係合するまでの低荷重サーボ領域にて、プランジャが反動部材からスプリングユニットを介さずに直接的に反力を受けるとともに反動部材からスプリングユニットを介して反力を受ける。しかし、第１保持部材がバルブボデーの段部に係合した後の高荷重サーボ領域では、プランジャが反動部材からスプリングユニットを介さずに直接的に反力を受けるものの、反動部材からスプリングユニットを介して反力を受けなくなる。

ところで、この負圧式倍力装置においては、スプリングユニットの第１保持部材が、筒状に形成されていて、プランジャの前方軸部に軸方向へ移動可能に嵌合されている。また、スプリングユニットの第２保持部材が、第１保持部材の後端部外周に軸方向へ移動可能で抜け止め固定されている。このため、第１保持部材の筒部外周に組付けられて前記両保持部材間で所定の荷重に保持されるスプリングは、第１保持部材が同スプリングを撓ませて軸方向に移動するときに、その中間部を第２保持部材やプランジャに引っ掛けることがない。したがって、この負圧式倍力装置においては、スプリングの引っ掛かりによる異音発生や作動不良を防止することが可能であり、静粛で円滑な作動を保証することが可能である。

また、この負圧式倍力装置においては、スプリングユニットの第２保持部材が、第１保持部材の後端部外周に軸方向へ移動可能で抜け止め固定されており、スプリングが第１保持部材の筒部外周に組付けられて前記両保持部材間で所定の荷重に保持されている。このため、当該負圧式倍力装置の組付に際して、第１保持部材の筒部外周にスプリングを組付けた後に、第１保持部材の後端部外周に第２保持部材を組付けて抜け止め固定することが可能である。これによって、スプリングユニットの第１保持部材、第２保持部材およびスプリングを一体化することが可能であって、スプリングユニットの組付性を改善することが可能である。

また、本発明の実施に際して、前記スプリングは複数重ねて構成した皿ばねであることも可能である。この場合には、皿ばねのバネ定数が皿ばねの変形形態によって変化する特性を利用して、高荷重・低バネ定数を容易に実現可能である。したがって、当該負圧式倍力装置においては、皿ばねの荷重が高くなる高荷重サーボ領域での急操作時に、バルブボデーに対してプランジャが大きく前進するため、弁機構から変圧室への大気の導入が容易になって作動応答性を高めることが可能である。

また、本発明に実施に際して、前記第１保持部材の筒部外周に前記スプリングが組付けられ、前記第２保持部材が前記第１保持部材の後端部外周に嵌合され、前記第１保持部材の後端が径外方に塑性変形されることにより、前記第１保持部材に対して前記スプリングおよび前記第２保持部材が抜け止めされて、前記スプリングユニットが一体化されることも可能である。この場合には、スプリングユニットの構成をシンプルとして、スプリングユニットを安価に構成することが可能である。

また、本発明に実施に際して、前記プランジャの先端部が前記プランジャの他の部分とは別部材で構成されていて、この別部材が段付円柱形状とされていることも可能である。この場合には、別部材で構成されたプランジャ先端部が反動部材から反力を受ける受圧面積と、スプリングユニットの第１保持部材が反動部材から反力を受ける受圧面積を、別部材で構成されたプランジャ先端部の形状を変更するのみで、変更設定することが可能であって、高荷重サーボ領域にて得られる高サーボ比を容易に変更設定することが可能である。

また、本発明の実施に際して、前記反動部材はその外周に形成した少なくとも１個の環状突起にて前記バルブボデーの軸孔内壁に軸方向にて移動可能に接していることも可能である。この場合には、反動部材がバルブボデーの軸孔内壁に対して軸方向に移動する作動（低荷重サーボ領域での作動）が滑らかになって、当該負圧式倍力装置の低荷重サーボ領域での作動を円滑とすることが可能である。

以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図３は本発明を車両用ブレーキの負圧式倍力装置に実施した実施形態を示していて、この実施形態の負圧式倍力装置においては、ハウジング１０に可動隔壁２１とバルブボデー２２を備えるパワーピストン２０が組付けられていて、ハウジング１０内が可動隔壁２１により定圧室Ｒ１と変圧室Ｒ２とに区画されている。

ハウジング１０は、図１に示したように、前方シェル１１と後方シェル１２を備えるとともに、定圧室Ｒ１を負圧源（例えば、図示省略のエンジンの吸気マニホールド）に常時連通させるための負圧導入管１３を備えている。このハウジング１０は、同ハウジング１０と可動隔壁２１を気密的に貫通する複数本（図１では１本が示されている）のタイロッド１４の後端部に設けられたねじ部１４ａにて静止部材、すなわち車体（図示省略）に固定されるように構成されている。なお、タイロッド１４の前端部に設けられたねじ部１４ｂには、ブレーキマスタシリンダ１００が組付けられている。

ブレーキマスタシリンダ１００は、そのシリンダ本体１０１の後端部１０１ａが前方シェル１１に形成された中心筒部１１ａを貫通して定圧室Ｒ１内に気密的に突入し、またシリンダ本体１０１に形成されたフランジ部１０１ｂの後面が前方シェル１１の前面に当接している。また、ブレーキマスタシリンダ１００のピストン１０２は、シリンダ本体１０１から後方に突出して定圧室Ｒ１内に突入しており、後述する出力軸３５の先端ロッド部３５ａによって前方に押動されるように構成されている。

パワーピストン２０の可動隔壁２１は、金属製で環状のプレート２１ａと、ゴム製で環状のダイアフラム２１ｂとからなり、ハウジング１０内にて前後方向（パワーピストン２０の軸方向）へ移動可能に設置されている。ダイアフラム２１ｂは、その外周縁に形成された環状の外周ビード部にて、後方シェル１２の外周縁に設けられた折り返し部と前方シェル１１とにより気密的に挟持されている。また、ダイアフラム２１ｂは、その内周縁に形成された環状の内周ビード部にて、バルブボデー２２の前端部外周に形成した環状の溝にプレート２１ａの内周部とともに気密的に固定されている。

パワーピストン２０のバルブボデー２２は、可動隔壁２１の内周部に連結された樹脂製の中空体であって、円筒状に形成された中間部位にてハウジング１０の後方シェル１２に気密的かつ前後方向へ移動可能に組付けられており、ハウジング１０の前方シェル１１との間に介装されたリターンスプリング１５によって後方に向けて付勢されている。なお、バルブボデー２２のハウジング１０外に突出する部位は、後端に複数の通気孔１９ａを有するブーツ１９によって被覆保護されている。

また、バルブボデー２２には、図２に示したように、前後方向にて貫通する段付の軸孔２２ａが形成されるとともに、この軸孔２２ａの中間段部に後端にて連通するとともに前端にて定圧室Ｒ１に連通する連通孔２２ｂと、軸孔２２ａの前方部分に略直交していてキー部材３９を外周から挿通可能なキー取付孔２２ｃが形成されている。

上記した軸孔２２ａには、入力軸３１とプランジャ３２が組付けられるとともに、弁機構Ｖとフィルタ６１，６２が組付けられている。また、上記した軸孔２２ａには、入力軸３１とプランジャ３２に対して、当接部材３３、反動部材３４および出力軸３５が同軸的に組付けられるとともに、プランジャ３２の先端部および当接部材３３に対して、スプリングユニット４０が同心的に組付けられている。

入力軸３１は、バルブボデー２２に対して前進後退可能であり、球状先端部３１ａにてプランジャ３２の受承連結部３２ｃに関節状に連結され、後端ねじ部３１ｂ（図１参照）にてヨーク１１１を介してブレーキペダル１１０に連結されていて、ブレーキペダル１１０に作用する踏力を入力Ｆａとして前方に向けて受けるように構成されている。

プランジャ３２は、その前方軸部３２ａにて当接部材３３を介して反動部材３４に係合可能であるとともに、その中間部に形成した環状フランジ部３２ｂにてスプリングユニット４０を介して反動部材３４に係合可能であって、環状フランジ部３２ｂが反動部材３４からスプリングユニット４０を介して出力Ｆｂの反力を受ける部分であり、前方軸部３２ａが反動部材３４からスプリングユニット４０を介さずに出力Ｆｂの反力を直接的に受ける部分である。また、プランジャ３２の後端には、弁機構Ｖの環状大気制御弁部５１ａに離座可能に着座する環状大気弁座３２ｄが形成されている。

当接部材３３は、プランジャ３２の前方軸部３２ａより大径の頭部３３ａを有していて、段付円柱形状に形成されており、バルブボデー２２に反動部材３４と出力軸３５が組付けられていない状態にて、バルブボデー２２の前方からスプリングユニット４０に対して脱着可能である。また、当接部材３３は、図示のように組付けられた状態にて、プランジャ３２によって前方に押されることにより反動部材３４と係合して、反動部材３４から受ける出力Ｆｂの反力をプランジャ３２の前方軸部３２ａに伝達するようになっている。

反動部材３４は、リアクションゴムディスクであり、バルブボデー２２における軸孔２２ａの前端部内に収容されて前面３４ａ全体にて出力軸３５の後端部後面３５ｃに係合（当接）した状態にて、バルブボデー２２の前端部に組付けられている。この反動部材３４は、その後面３４ｂにてスプリングユニット４０における第１保持部材４１の円環状前面４１ａ１と当接部材３３の頭部３３ａ前面に当接可能となっている。また、反動部材３４は、その中間部外周に形成した１個の環状突起３４ｃにてバルブボデー２２の軸孔２２ａ内壁に軸方向にて移動可能に接している。

上記したスプリングユニット４０における第１保持部材４１の円環状前面４１ａ１と当接部材３３の頭部３３ａ前面は、当該倍力装置の作動時において反動部材３４の後面３４ｂと当接して出力の反力を受ける部分であって、円環状前面４１ａ１の受圧面積はＳ１であり、当接部材３３の頭部３３ａ前面の受圧面積はＳ２である。

出力軸３５は、反動部材３４とともにバルブボデー２２の軸孔２２ａの前端部内に前後方向へ移動可能に組付けられていて、図１に示したように、先端部に組付けた先端ロッド部３５ａにてブレーキマスタシリンダ１００におけるピストン１０２の係合部に押動可能に当接しており、制動作動時にはブレーキマスタシリンダ１００のピストン１０２から受ける反力を反動部材３４に伝達するようになっている。

また、出力軸３５とバルブボデー２２間には、板状弾性部材である板ばね３６が介装されている。板ばね３６は、出力軸３５の出力Ｆｂが設定値Ｆｂ１以下であるときに、出力軸３５に生じる出力Ｆｂの反力が反動部材３４に伝達されることを弾撥的に規制する反力規制部材であって、内周部にてクリップ３７を介して出力軸３５に係合し、外周部にてバルブボデー２２の前端に係合している。これにより、図５に示したように、当該負圧式倍力装置の作動初期に板ばね３６が機能して、入力Ｆａが増大しないで出力Ｆｂが所定量Ｆｂ１増大するジャンピング出力が得られる。このため、当該倍力装置においては、良好な操作フィーリングを得ることが可能である。

キー部材３９は、パワーピストン２０のバルブボデー２２に対するプランジャ３２の前後方向移動を規定する機能と、ハウジング１０に対するパワーピストン２０の後方への移動限界位置を規定する機能を有していて、パワーピストン２０とプランジャ３２のそれぞれに対してパワーピストン２０の軸方向に相対移動可能に組付けられている。

弁機構Ｖは、プランジャ３２に形成した環状大気弁座３２ｄに対して着座・離座可能な環状大気制御弁部５１ａを有していて、変圧室Ｒ２と大気を連通・遮断可能であり、またバルブボデー２２の連通孔２２ｂに対応して形成した負圧弁座２２ｅに対して着座・離座可能な環状負圧制御弁部５１ｂを有していて、定圧室Ｒ１と変圧室Ｒ２を連通・遮断可能である。

環状大気制御弁部５１ａと環状負圧制御弁部５１ｂは、筒状の弁体５１に一体的に形成されていて、スプリング５２によって環状大気弁座３２ｄと負圧弁座２２ｅに向けて（前方に向けて）付勢されている。なお、筒状の弁体５１は、リテーナ５４を介して入力軸３１の段部に係止するスプリング５３によって前方に向けて付勢されていて、バルブボデー２２における軸孔２２ａの定位置（段部）に保持されている。

かかる弁機構Ｖの構成によって、変圧室Ｒ２は、入力軸３１およびプランジャ３２のバルブボデー２２に対する前後方向の移動に応じて、定圧室Ｒ１または大気に連通可能である。すなわち、図１〜図３に示した入力軸３１およびプランジャ３２がバルブボデー２２に対して前方へ移動して、環状負圧制御弁部５１ｂが負圧弁座２２ｅに着座し、環状大気弁座３２ｄが環状大気制御弁部５１ａから離座したときには、変圧室Ｒ２が定圧室Ｒ１との連通を遮断されて大気に連通する。このときには、ブーツ１９の通気孔１９ａ、フィルタ６１，６２、弁体５１の内部、環状大気弁座３２ｄと環状大気制御弁部５１ａ間の隙間、バルブボデー２２に設けた通孔２２ｆ（図２参照）とキー取付孔２２ｃ等を通して、変圧室Ｒ２に大気が流入する。

また、図１〜図３に示したように、環状負圧制御弁部５１ｂが負圧弁座２２ｅから離座し、環状大気弁座３２ｄが環状大気制御弁部５１ａに着座している状態では、変圧室Ｒ２が大気との連通を遮断されて定圧室Ｒ１に連通する。このときには、バルブボデー２２に設けたキー取付孔２２ｃと通孔２２ｆ、環状負圧制御弁部５１ｂと負圧弁座２２ｅ間の隙間、連通孔２２ｂ等を通して、変圧室Ｒ２から定圧室Ｒ１に空気が吸引される。

ところで、この実施形態の負圧式倍力装置においては、図３にて拡大して示したように、スプリングユニット４０が、プランジャ３２の前方軸部３２ａに組付けた筒状の第１保持部材４１と、この第１保持部材４１の後端部４１ｃ外周に組付けた環状の第２保持部材４２と、第１保持部材４１の中間部４１ｂ外周に組付けられて両保持部材４１，４２間で所定の取付荷重ｆ１（図４参照）に保持される５枚の皿ばね４３によって構成されている。

このスプリングユニット４０は、バルブボデー２２、プランジャ３２、当接部材３３等とによって反力分割機構を構成している。反力分割機構は、出力軸３５の出力Ｆｂの反力を反動部材３４の後面からバルブボデー２２とプランジャ３２に分割して伝達するものであり、出力軸３５の出力Ｆｂが設定値Ｆｂ２以下である低荷重サーボ領域では同出力Ｆｂの全反力をプランジャ３２にのみ伝達可能であり、出力軸３５の出力Ｆｂが設定値Ｆｂ２を越える高荷重サーボ領域では同出力Ｆｂの反力を設定比率（Ｓ１：Ｓ２）にて分割してバルブボデー２２とプランジャ３２に伝達可能である。

第１保持部材４１は、第２保持部材４２より大径に形成され反動部材３４と略同一の外径で反動部材３４の後端面３４ｂに当接する環状の前端部４１ａと、第２保持部材４２より小径に形成されて外周に皿ばね４３および第２保持部材４２を組付けることが可能な円筒状の中間部４１ｂと、第２保持部材４２を保持する環状の後端部４１ｃを有していて、プランジャ３２の前方軸部３２ａに軸方向にて伸縮可能に嵌合されている。この第１保持部材４１では、第２保持部材４２より大径に形成された前端部４１ａの前面４１ａ１にて反動部材３４に係合可能であり、また前端部４１ａの外周部後面４１ａ２にてバルブボデー２２の段部２２ｇに係合可能である。

第２保持部材４２は、前端部４２ａにて第１保持部材４１の後端部４１ｃ外周に軸方向へ移動可能に組付けられていて、第１保持部材４１の後端部４１ｃ後端を径外方に塑性変形させることにより抜け止め固定されている。また、第２保持部材４２は、前端部４２ａの前面にて皿ばね４３に当接していて、皿ばね４３によって後方に向けて付勢されている。また、第２保持部材４２は、第１保持部材４１より後方に延出する後端部４２ｂにてプランジャ３２の環状フランジ部３２ｂと係合している。

５枚の皿ばね４３は、前後方向にて交互に組付けられていて、軸方向にて弾性変形可能であり、その特性（撓み量δと荷重ｆの関係）は図４に示したとおりのものであって、図１〜図３に示した状態（非作動状態）の撓み量δは所定値δ１であり、荷重ｆは所定値（取付荷重）ｆ１である。この皿ばね４３は、当該倍力装置の作動時において反動部材４３から第１保持部材４１の前端部４１ａに作用する反力が上記した所定値ｆ１以上になると、撓み量δを図４の値δ２に向けて増大させて、第１保持部材４１の後方への移動を許容する。これにより、第１保持部材４１が皿ばね４３を軸方向にて撓ませて後方に移動しバルブボデー２２の段部２２ｇに係合して受承されるようになる。

上記した実施形態の負圧式倍力装置においては、その作動時において、ブレーキペダル１１０に作用する踏力が小さくて、入力軸３１，プランジャ３２，当接部材３３およびスプリングユニット４０等が前進する際の入力Ｆａが小さいとき（入力Ｆａが設定値Ｆａ２以下で出力Ｆｂが設定値Ｆｂ２以下の低荷重サーボ領域にあるとき）には、反動部材３４からスプリングユニット４０に作用する反力が小さくて、スプリングユニット４０の第１保持部材４１はバルブボデー２２の段部２２ｇに係合するまで後退することはない。

このため、このときには、プランジャ３２が反動部材３４から当接部材３３を介して出力Ｆｂの反力を受けるとともに、反動部材３４からスプリングユニット４０を介して出力Ｆｂの反力を受け、出力軸３５の出力Ｆｂの全反力がプランジャ３２に伝達される。したがって、このときには、当該倍力装置が低サーボ比（Ｓ１＋Ｓ２）／（Ｓ１＋Ｓ２）すなわち「１」で作動し、入力Ｆａと出力Ｆｂの関係は図５の点ａ〜点ｂに示したように緩勾配となる。かかる作動は、当該負圧式倍力装置を装備する車両において、電力回生効率を高めるブレーキシステムが採用されている場合において、その回生効率を十分に高めることが可能である。

また、当該倍力装置の作動時において、ブレーキペダル１１０に作用する踏力が大きくなり、入力軸３１，プランジャ３２，当接部材３３およびスプリングユニット４０等が前進する際の入力が大きくなったとき（入力Ｆａが設定値Ｆａ２を越え出力Ｆｂが設定値Ｆｂ２を越える高荷重サーボ領域にあるとき）には、反動部材３４からスプリングユニット４０に作用する反力が大きくなって、スプリングユニット４０の第１保持部材４１はバルブボデー２２の段部２２ｇに係合するまで皿ばね４３を撓ませて後退する。

このため、このときには、プランジャ３２が反動部材３４から当接部材３３を介して出力Ｆｂの反力を受けるものの、反動部材３４からスプリングユニット４０を介して出力Ｆｂの反力を受けなくなり、出力軸３５の出力Ｆｂの反力が設定比率（Ｓ１：Ｓ２）にて分割されてバルブボデー２２とプランジャ３２に伝達される。したがって、このときには、当該倍力装置が高サーボ比（Ｓ１＋Ｓ２）／Ｓ２で作動し、入力Ｆａと出力Ｆｂの関係は図５の点ｂ〜点ｃに示したように急勾配となる。

また、上記した高入力作動時において、ブレーキペダル１１０を急操作したときには、入力軸３１，プランジャ３２，当接部材３３等がバルブボデー２２に対して前進するが、このときの反動は、反動部材３４から当接部材３３を介してプランジャ３２に伝達される反動と、スプリングユニット４０の皿ばね４３からプランジャ３２に伝達される反動である。しかし、このときの皿ばね４３からの反動は、皿ばね４３の作動領域が図４に示したように高荷重・低バネ定数の領域（撓み量δの変化に対する荷重ｆの変化量が小さい領域）としてあるため、小さいものである。したがって、このときには、ブレーキペダル１１０の急操作によってプランジャ３２をバルブボデー２２に対して大きく前進させることが可能であり、環状大気弁座３２ｄと環状大気制御弁部５１ａ間の隙間（吸気開弁）を大きくして、弁機構Ｖから変圧室Ｒ２への大気の導入を容易とし、皿ばね４３の荷重ｆが高くなる高サーボ比領域での急操作時の作動応答性を高めることが可能である。

また、この実施形態の負圧式倍力装置においては、スプリングユニット４０の第１保持部材４１が、筒状に形成されていて、プランジャ３２の前方軸部３２ａに軸方向へ移動可能に嵌合されている。また、スプリングユニット４０の第２保持部材４２が、第１保持部材４１の後端部外周に軸方向へ移動可能で抜け止め固定されている。このため、第１保持部材４１の筒部外周に組付けられて両保持部材４１，４２間で所定の荷重ｆ１に保持される皿ばね４３は、第１保持部材４１が皿ばね４３を撓ませて軸方向に移動するときに、その中間部を第２保持部材４２やプランジャ３２に引っ掛けることがない。したがって、この負圧式倍力装置においては、皿ばね４３の引っ掛かりによる異音発生や作動不良を防止することが可能であり、静粛で円滑な作動を保証することが可能である。

また、この実施形態の負圧式倍力装置においては、スプリングユニット４０の第２保持部材４２が、第１保持部材４１の後端部外周に軸方向へ移動可能で抜け止め固定されており、皿ばね４３が第１保持部材４１の筒部外周に組付けられて両保持部材４１，４２間で所定の荷重ｆ１に保持されている。このため、当該装置の組付に際して、第１保持部材４１の筒部外周に皿ばね４３を組付けた後に、第１保持部材４１の後端部外周に第２保持部材４２を組付けて抜け止め固定することが可能である。これによって、スプリングユニット４０の構成部材を一体化することが可能であって、スプリングユニット４０の組付性を改善することが可能である。

また、この実施形態の負圧式倍力装置においては、第１保持部材４１の筒部外周に皿ばね４３が組付けられ、第２保持部材４２が第１保持部材４１の後端部外周に嵌合された状態にて、第１保持部材４１の後端が径外方に塑性変形されることにより、第１保持部材４１に対して皿ばね４３とプレート４４および第２保持部材４２が抜け止めされて、スプリングユニット４０が一体化されている。これにより、スプリングユニット４０の構成をシンプルとして、スプリングユニット４０を安価に構成することが可能である。

また、この実施形態の負圧式倍力装置においては、プランジャ３２の先端部がプランジャ３２の他の部分とは別部材である当接部材３３で構成されていて、この当接部材３３が段付円柱形状とされている。このため、当接部材３３で構成されたプランジャ先端部が反動部材３４から反力を受ける受圧面積Ｓ２と、スプリングユニット４０の第１保持部材４１が反動部材３４から反力を受ける受圧面積Ｓ１を、当接部材３３で構成されたプランジャ先端部の形状を変更するのみで、変更設定することが可能であって、高入力作動時に得られる高サーボ比（Ｓ１＋Ｓ２）／Ｓ２を容易に変更設定することが可能である。

また、この実施形態の負圧式倍力装置においては、反動部材３４が、その中間部外周に形成した１個の環状突起３４ｃにてバルブボデー２２の軸孔２２ａ内壁に軸方向にて移動可能に接している。このため、反動部材３４がバルブボデー２２の軸孔２２ａ内壁に対して軸方向に移動する作動（低荷重サーボ領域での作動）が滑らかになって、当該負圧式倍力装置の低荷重サーボ領域での作動を円滑とすることが可能である。なお、環状突起３４ｃの個数は適宜変更可能であり、２個以上として実施することも可能である。

上記した実施形態においては、スプリングユニット４０の両保持部材４１，４２間にて所定の荷重で保持されるスプリングとして皿ばね４３を採用して実施したが、同スプリングユニットのスプリングとして、コイルスプリングまたはゴムばねを採用することも可能である。

また、上記した実施形態においては、スプリングユニット４０における第１保持部材４１の筒部外周に皿ばね４３が組付けられ、第２保持部材４２が第１保持部材４１の後端部外周に嵌合された状態にて、第１保持部材４１の後端が径外方に塑性変形されることにより、第１保持部材４１に対して皿ばね４３および第２保持部材４２が抜け止めされて、スプリングユニット４０が一体化されているが、スプリングユニット４０における第１保持部材４１の筒部外周に皿ばね４３が組付けられ、第２保持部材４２が第１保持部材４１の後端部外周に嵌合された状態にて、第１保持部材４１の後端部外周に嵌合固定されるクリップを用いて、第１保持部材４１に対して皿ばね４３および第２保持部材４２が抜け止めされるように構成して実施することも可能である。

また、上記実施形態においては、プランジャ３２の先端部がプランジャ３２の他の部分とは別部材である当接部材３３で構成されるようにして実施したが、プランジャ自体の先端部が反動部材３４にまで延出して、同プランジャが反動部材３４から直接反力を受けるように構成して実施することも可能である。

本発明による負圧式倍力装置の一実施形態を示す断面図である。図１に示したバルブボデーとこれに組付けられた各部材の拡大断面図である。図２に示したプランジャ、当接部材、反動部材、出力軸、スプリングユニット、バルブボデー等の要部拡大断面図である。図１〜図３に示した皿ばねの特性線図である。図１に示した負圧式倍力装置にて得られる入出力特性線図である。

符号の説明

１０…ハウジング、２０…パワーピストン、２１…可動隔壁、２２…バルブボデー、２２ａ…軸孔、２２ｇ…段部、３１…入力軸、３１ａ…先端部、３２…プランジャ、３２ａ…前方軸部、３２ｂ…フランジ部、３３…当接部材、３４…反動部材、３４ｃ…環状突起、３５…出力軸、３６…板ばね、３９…キー部材、４０…スプリングユニット、４１…第１部材、４１ａ…前端部、４１ｂ…中間部、４１ｃ…後端部、４２…第２部材、４２ａ…前端部、４２ｂ…後端部、４３…皿ばね、Ｖ…弁機構、Ｒ１…定圧室、Ｒ２…変圧室

Claims

ハウジング内を定圧室と変圧室とに区画する可動隔壁に連結されたバルブボデーが軸孔を備えていて、この軸孔内には、前記バルブボデーに対して軸方向に進退可能な入力軸と、この入力軸の先端部に連結されたプランジャと、このプランジャの後端に設けた弁座を要素とする弁機構が組み込まれるとともに、前記プランジャの先端部が係合可能で前記バルブボデーに対して軸方向に移動可能な反動部材と、この反動部材の前面に後端部にて係合し前記バルブボデーに対して軸方向に移動可能な出力軸が組付けられていて、前記入力軸に入力が作用することにより、前記出力軸に出力が生じて、この出力の反力が前記反動部材の後面から反力分割機構を介して前記バルブボデーと前記プランジャに伝達されるように構成した負圧式倍力装置において、
前記反力分割機構は、前記出力軸の出力が設定値以下である低荷重サーボ領域では同出力の全反力を前記プランジャにのみ伝達可能であり、前記出力軸の出力が設定値を越える高荷重サーボ領域では同出力の反力を設定比率にて分割して前記バルブボデーと前記プランジャに伝達可能であることを特徴とする負圧式倍力装置。
請求項１に記載の負圧式倍力装置において、前記出力軸と前記バルブボデー間には、前記出力軸の出力が設定値以下であるときに、前記出力軸に生じる出力の反力が前記反動部材に伝達されることを弾撥的に規制する反力規制部材が介装されていることを特徴とする負圧式倍力装置。
請求項２に記載の負圧式倍力装置において、前記反力規制部材は、前記出力軸と前記バルブボデーの前端部間に設けた板状弾性部材であることを特徴とする負圧式倍力装置。
請求項１に記載の負圧式倍力装置において、前記反力分割機構は、前記プランジャの先端部外周に配置されて前記バルブボデーに対して軸方向に移動可能なスプリングユニットを備えていて、このスプリングユニットは、前記プランジャの前方軸部に軸方向にて伸縮可能に嵌合されて前端部にて前記反動部材に係合するとともに前端部の外径が前記反動部材の外径と同径である筒状の第１保持部材と、この第１保持部材の後端部外周に軸方向へ移動可能で抜け止め固定されて前記第１保持部材より後方に延出する後端部にて前記プランジャの一部と係合する第２保持部材と、前記第１保持部材の筒部外周に組付けられて前記両保持部材間で所定の荷重に保持されるスプリングを備えており、前記反動部材から前記第１保持部材の前端部に作用する反力が前記スプリングの荷重以上になると前記第１保持部材が前記スプリングを撓ませて軸方向に移動し前記バルブボデーに設けた段部に係合することを特徴とする負圧式倍力装置。
請求項４に記載の負圧式倍力装置において、前記スプリングは複数重ねて構成した皿ばねであることを特徴とする負圧式倍力装置。
請求項４または５に記載の負圧式倍力装置において、前記第１保持部材の筒部外周に前記スプリングが組付けられ、前記第２保持部材が前記第１保持部材の後端部外周に嵌合され、前記第１保持部材の後端が径外方に塑性変形されることにより、前記第１保持部材に対して前記スプリングおよび前記第２保持部材が抜け止めされて、前記スプリングユニットが一体化されていることを特徴とする負圧式倍力装置。
請求項４、５または６に記載の負圧式倍力装置において、前記プランジャの先端部が前記プランジャの他の部分とは別部材で構成されていて、この別部材が段付円柱形状とされていることを特徴とする負圧式倍力装置。
請求項１〜７の何れか一つに記載の負圧式倍力装置において、前記反動部材はその外周に形成した少なくとも１個の環状突起にて前記バルブボデーの軸孔内壁に軸方向にて移動可能に接していることを特徴とする負圧式倍力装置。