JP4720040B2

JP4720040B2 - 負圧式倍力装置

Info

Publication number: JP4720040B2
Application number: JP2001230557A
Authority: JP
Inventors: 昭彦三輪; 坪内　　薫; 宣之廣田
Original assignee: Advics Co Ltd
Current assignee: Advics Co Ltd
Priority date: 2001-07-30
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2021-07-30
Also published as: JP2003040101A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用の負圧式倍力装置に関し、特に緊急ブレーキ時のブレーキペダル踏力の不足を補うことができるようにした負圧式倍力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両の進路上に突然障害物が出現して運転者が慌ててブレーキペダルを踏み込んだ時、すなわち緊急ブレーキ時においては、運転者がブレーキペダルに加えられる踏力は、車輪ロックに至る大きさのブレーキ液圧を発生させる踏力に比べて相当に小さく、車両のブレーキ能力が十分発揮されない場合が多いという近年の解析結果がある。この解析結果に基き、ブレーキペダルの踏込み速度から、通常ブレーキであるのか緊急ブレーキであるのかを判定し、緊急ブレーキ時にはブレーキ液圧を車輪ロックに至る大きさまで自動的に上昇させる装置が提案され、実用化されつつある。
【０００３】
このような装置として様々な構成のものが提案されており、例えばＷＯ０１／３２４８８Ａ１号公報に記載されたものがある。このものは、負圧弁座が後方端部に形成された弁座部材をスプリングによって後方へ付勢するとともに、パワーピストンと一体の係止部材に係合された保持部材が弁座部材の後方への移動を規制する構造となっている。そして、プランジャのパワーピストンに対する前方への相対移動量が所定値以上になった場合に、言い換えれば運転者が慌ててブレーキペダルを踏み込みパワーピストンの前進速度よりプランジャの前進速度が大きい場合に、保持部材と弁座部材との係合が解除されて弁座部材が後退し、リアクションディスクの後方端面と弁機構の弁シール部の前方端面との距離を拡大することで、いわゆるジャンピング量を増大させて緊急ブレーキ特性を得るものである。
【０００４】
すなわち緊急ブレーキ時には負圧式倍力装置の入力−出力特性を通常ブレーキ用特性から緊急ブレーキ用特性に切り換えることにより、運転者がブレーキペダルを強く踏み込んだ時と同じ結果を得るものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の負圧式倍力装置は、通常ブレーキ時及び緊急ブレーキ時に大気弁座が弁シール部から離間して隙間が形成されることにより、大気が変圧室に導入されて可動壁及びパワーピストンに前方への推進力が付与されるものである。しかしながら、弁座部材がパワーピストンと同軸に配置される構成をとらざるをえないため、大気の流入通路としてパワーピストンの内周面とプランジャの外周面との間に形成された僅かな隙間しかなく、緊急ブレーキ時のように急速かつ大量に大気が通過する際にはこの隙間が絞りとして作用し、変圧室への円滑な大気流入が阻害されて応答性の低い負圧式倍力装置となる虞がある。
【０００６】
本発明は、変圧室への大気流入が円滑に行われ応答性の高い負圧式倍力装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載のように、内部に少なくとも一つの圧力室を形成するハウジングと、前記ハウジングの内部に前記ハウジングに対して前進及び後退可能に設置されるとともに前記圧力室を定圧室と変圧室とに分割する可動壁と、前記可動壁に結合されるパワーピストンと、前記パワーピストンの内部に前記パワーピストンに対して前進及び後退可能に設置される入力ロッドと、前記入力ロッドに連結されて前記パワーピストンに対して前後方向に摺動可能に前記パワーピストンに嵌挿されるとともに後方端部に大気弁座が形成されたプランジャと、前記可動壁の移動に伴う前記パワーピストンの推進力を装置外に出力する出力部材と、前記パワーピストンに配設されるとともに後方に向いている第１負圧弁座と、前記パワーピストンに対して前進及び後退可能で且つ第１負圧弁座と略同心の弁座部材に形成された第２負圧弁座と、前記第１負圧弁座に対向する可動部と前記パワーピストンに気密的に固定される固定部とを有する弁機構と、所定条件において前記弁座部材を前記可動部に向けて所定量移動させる駆動手段とを備えた負圧式倍力装置において、前記プランジャは、前記大気弁座が形成された後方フランジ部と、前記後方フランジ部の前方に形成された円筒状の本体部と、前記本体部の前方に形成されるとともに前記パワーピストンの内周面と摺動する中間フランジ部と、前記弁座部材が嵌挿される前方フランジ部とを有し、前記中間フランジ部に前後方向の流体の流通を許容するとともに互いに対向する複数組の凹部が設けられていて、対向する前記凹部の底部間の距離が前記本体部の外径より小さいことを特徴とする負圧式倍力装置を構成した。
【０００８】
請求項１の発明によれば、プランジャのパワーピストンとの摺動部である中間フランジ部に前後方向の流体の流通を許容する凹部が設けられているとともに、対向する凹部の底部間の距離が本体部の外径より小さいため、パワーピストンとプランジャとの間に十分な大きさの断面積をもつ通路が形成される。このため、ブレーキ操作がなされて大気弁座が弁機構の可動部から離間して変圧室に向けて大気が流入する際に、流入大気がほとんど絞られることがなく変圧室に流入し、応答性の高い負圧式倍力装置がえられる。特に、急速かつ大量に大気が通過する緊急ブレーキ時には、絞りとして作用する隙間がないため、変圧室への大気流入が円滑となり、応答性の高い緊急ブレーキが実現される。
【０００９】
なお、後方とは負圧式倍力装置に対してブレーキペダル側あるいは車両後方側を意味し、前方とは負圧式倍力装置に対してマスタシリンダ側あるいは車両前方側を意味する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
図１乃至図４は本発明の第１実施形態にかかる負圧式倍力装置の断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図３は図２のＢ−Ｃ−Ｄ−Ｅ断面図であり、図４は図３の一部詳細図である。
【００１２】
図１において、負圧式倍力装置１０は、前方シェル１１と後方シェル１２及び可動壁２０とから構成され、内部が可動壁２０によって定圧室２３と変圧室２４とに分割されるハウジング１４を備える。ハウジング１４内の可動壁２０は、金属製のプレート１８とゴム製のダイアフラム１９とから成り、ハウジング１４に対して前後方向移動可能に設置されている。
【００１３】
ダイアフラム１９の外周縁のビード部は、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１９の内周縁のビード部は、パワーピストン２２の前方フランジ部外周に設けられた溝に、プレート１８とともに気密的に固定されている。
【００１４】
定圧室２３は、負圧源であるエンジンインテークマニホールド（図示せず）に連通され、エンジン作動中は常に負圧に保たれる。変圧室２４は、通路６０及び弁機構３６を介して定圧室２３と連通・遮断されるとともに、弁機構３６を介して大気とも連通・遮断される。
【００１５】
図１乃至図４に示されるように、パワーピストン２２は、その内部で前方(図1、図３及び図４中、左方)に位置して定圧室に連通する第１空間２２ａと、その内部で後方（図1、図２及び図４中、右方)に位置して大気に連通する第２空間２２ｂと、第１空間２２ａと第２空間２２ｂとの間に介在される中間部２２１を有している。中間部２２１は、中間部２２１の中心部で第１空間２２ａと第２空間２２ｂとを連通する第３空間２２ｃと、第３空間２２ｃとは別に第１空間２２ａと第２空間２２ｂとを連通する通路６０とを有している。
【００１６】
パワーピストン２２の内部には、入力部材２７を構成する入力ロッド２８及びプランジャ３７が第1空間２２ａ、第２空間２２ｂ、第３空間２２ｃを貫通し、パワーピストン２２に対して前後方向に移動できるように設置されている。また、入力ロッド２８及びプランジャ３７は、結合部８０で一体的に結合され、入力ロッド２８は、その後方でブレーキペダル（図示せず）に連結される。
【００１７】
パワーピストン２２の前方端部には、出力部材５５が嵌装され、パワーピストン２２の前方端部と出力部材５５との間には反力部材５４が配設される。さらに反力部材５４とプランジャ３７の前方端部との間には、当接部材７０が配設されるとともに、当接部材７０は、前後方向移動が可能なように、パワーピストン２２と一体的に配設される係止部材５０の内部に設置されている。
【００１８】
パワーピストン２２に対するプランジャ３７及び入力ロッド２８の移動量を規定するために、パワーピストン２２の中間部２２１に形成された半径方向孔３３にキー部材３２が挿通されている。キー部材３２の前後方向(図１及び図３中、左右方向)の肉厚寸法は、半径方向孔３３の前後方向寸法よりも小さく、キー部材３２は、パワーピストン２２に対して図２中に示した距離Ｃだけ前後方向に移動できる。
【００１９】
キー部材３２は、パワーピストン２２の外周側に突出した両端部の後方面にて後方シェル１２に当接可能であり、ハウジング１４に対するパワーピストン２２の後方への移動限界は、図３に示すように、半径方向孔３３の前方壁がキー部材３２の前方面に当接し且つキー部材３２の両端部の後方面が後方シェル１２に当接した位置である。キー部材３２の中央部は、プランジャ３７の中央部に形成された一対のフランジ面３４、３５間に配設されており、パワーピストン２２に対するプランジャ３７の後方への移動限界は、フランジ面３４がキー部材３２の前方面に当接し且つキー部材３２の後方面が半径方向孔３３の後方壁に当接した位置である。また、パワーピストン２２に対するプランジャ３７の前方への移動限界は、フランジ面３５がキー部材３２の後方面に当接し且つキー部材３２の前方面が半径方向孔３３の前方壁に当接した位置である。
【００２０】
パワーピストン２２の内部には、パワーピストン２２に対するプランジャ３７の前後方向移動に応じて、変圧室２４が定圧室２３に連通されつつ大気から遮断される出力減少作用状態と変圧室２４が定圧室２３及び大気から遮断される出力保持作用状態と変圧室２４が定圧室２３から遮断されて大気に連通される出力増加作用状態とに切り換える弁機構３６が設置されている。
【００２１】
上記弁機構３６は、プランジャ３７の後方フランジ部３７ｆに一体的に形成された大気弁座３７ａと、パワーピストン２２に一体的に形成された第１負圧弁座３８と、弁座部材４０の後方部に一体的に形成された第２負圧弁座３９と、第１負圧弁座３８と大気弁座３７ａにそれぞれ対向する弁シール部４１ａ、４１ｂを有する可動部４１と、リテーナ４２によりパワーピストン２２に気密的に固定される固定部４３とを有しており、且つ可動部４１がスプリング４４によって前方へ付勢されている筒状部材４５を主たる構成部材としている。
【００２２】
中間部２２１の第３空間２２ｃ内に配設された弁座部材４０は、パワーピストン２２に対して前後方向に移動可能である。
【００２３】
図５に斜視図で示すように、弁座部材４０は、プランジャ３７の外周に半径方向に突出する摺動部３７ｃが挿入されるスリット４０ｂと、弁座部材４０を前後方向に貫通する貫通穴４０ｅを備える。また、スリット４０ｂにはキー部材３２が挿通される。
【００２４】
弁座部材４０の貫通穴４０ｅにプランジャ３７の前方フランジ部３７ｉが挿入されることにより、摺動部３７ｃがスリット４０ｂを介して弁座部材４０の外部に突出することになる。弁座部材４０を備えたプランジャ３７がパワーピストン２２内に配設されると、摺動部３７ｃが中間部２２１の内周面２２１ａに当接することになり、プランジャ３７は、摺動部３７ｃを介して中間部２２１の内周面２２１ａに摺動可能に支持されることになる。
【００２５】
一方、弁座部材４０は、プランジャ３７の外周部とパワーピストン２２の中間部２２１の内周部との間に位置し、第２負圧弁座３９が形成されている後方端部において中間部２２１の内周面に前後方向に摺動可能に当接することになる。すなわち、パワーピストン２２は、弁座部材４０を後方に摺動可能に保持する保持部として中間部２２１を備えていることになる。
【００２６】
中間部２２１に嵌挿された弁座部材４０の後方端部の外周には、弁座部材４０の後方端部と中間部２２１の内周面との間の気密を保つ環状シール部材４６が装着されている。また、弁座部材４０は、弁座部材４０と中間部２２１の内周面に設けられたフランジ部との間に配設されたスプリング４７により後方に付勢されている。
【００２７】
プランジャ３７と結合部８０で一体的に連結された入力ロッド２８に係止されるリテーナ５８とパワーピストン２２に係止されるリテーナ４２との間に配設されるスプリング５９は、入力ロッド２８を後方へ付勢し、ブレーキペダルが踏まれていない場合には、大気弁座３７ａを弁機構３６の可動部４１に当接させ且つ可動部４１を第１負圧弁座弁座３８から距離Ａだけ離間させた状態に保持する。
【００２８】
中間部２２１に形成された通路６０と第１空間２２ａとは、弁機構３６と定圧室２３とを連絡し、第３空間２２ｃは、弁機構３６と変圧室とを連絡する。
【００２９】
パワーピストン２２の前方部分の内部すなわち中間部２２１には、弁座部材４０を後方に推進させる駆動手段が配設されている。この駆動手段は、弁座部材４０を後方に付勢するスプリング４７とキー部材３２から構成されている。
【００３０】
パワーピストン２２の前方部分の内部すなわち第１空間２２ａには、保持手段４８が配設されている。保持手段４８は、弁座部材４０の被係合部４０ｃに係合する係合部５２ｂを有する保持部材５２と保持部材５２を縮径させる方向に付勢するリング状弾性体５３とからなり、保持部材５２の係止部５２ｃは、パワーピストン２２の前方部分に固定された係止部材５０の係止溝５０ａに嵌め込まれている。このため、保持部材５２は、前後方向の移動はできないが、係止部５２ｃを中心とする半径方向の移動が許容されている。なお、保持部材５２は、図６に示すように、中空円錐台をその中心軸を通る３平面で切断したような３分割中空円錐台形状をしており、この３分割中空円錐台を３個対向させてパワーピストン２２に組付けられる。
【００３１】
本実施形態においては、パワーピストン２２内の中間部２２１の内周面２２１ａにスリット２２ｅ１、２２ｅ２が形成されているとともに、プランジャ３７の摺動部３７ｃにスリット２２ｅ１、２２ｅ２に対向する凹部３７ｅ１、３７ｅ２が形成されている。凹部３７ｅ１、３７ｅ２の底部間の距離Ｙは、プランジャ３７の本体部３７ｇの外径Ｘより小さく設定されていて、スリット２２ｅ１、２２ｅ２と凹部３７ｅ１、３７ｅ２とにより、第２空間２２ｂと変圧室２４とを連通する通路Ｒ１、Ｒ２が形成される。
【００３２】
この通路Ｒ１、Ｒ２は、ブレーキ操作がなされて大気弁座３７ａが弁シール部４１ｂから離間し、パワーピストン２２の半径方向孔３３を介して大気が変圧室２４へ流入するための通路となるものであるが、スリット２２ｅ１、２２ｅ２と凹部３７ｅ１、３７ｅ２とによって形成された通路であり、前述したように凹部３７ｅ１、３７ｅ２の底部間の距離Ｙがプランジャ３７の本体部３７ｇの外径Ｘより小さいため、十分な大きさの通路断面積が得られ、大気の円滑な流通が可能となる。
【００３３】
次に、本発明の負圧式倍力装置の作動を説明するが、通常作動状態での倍力装置としての作動は、一般的に知られるものであるため説明を省略し、主に緊急ブレーキ時の作動について説明する。
【００３４】
本発明の負圧式倍力装置の緊急ブレーキ特性は、前述した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に印加されることによって達成されるものである。ジャンピング特性を変化させるためには、図３において、当接部材７０と反力部材５４との間隙Ｄを大きくすればよい。間隙Ｄの拡大は、パワーピストン２２の反力部材５４への当接面２２ｄと弁シール部４１ｂとの距離を拡大することと同じである。すなわち、弁シール部４１ｂを後方に移動させることにより間隙Ｄを拡大し、当接部材７０が反力部材５４から反力を受けるまでの出力大きくして、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したものである。
【００３５】
以下に、実際の作動について説明する。
【００３６】
運転者が慌ててブレーキペダルを踏み込む緊急ブレーキ時において、プランジャ３７とパワーピストン２２との相対移動量が所定値Ｂより大きくなると、プランジャ３７の斜面３７ｂが、保持部材５２のテーパ部５２ａに当接するとともに、リング状弾性体５３により縮径する方向に付勢されている保持部材５２を半径方向に拡径させる。
【００３７】
テーパ部５２ａの最小内径部５２ａａがプランジャ３７の前方フランジ３７ｉに乗り上げると、弁座部材４０の被係合部４０ｃと保持部材５２の係合部５２ｂとの係合が解徐される。弁座部材４０は、スプリング４７により後方に付勢されているため、被係合部４０ｃの係合が解徐されると直ちにスプリング４７の付勢力により後方に移動する。
【００３８】
弁座部材４０が後方に移動すると、弁座部材４０の第２負圧弁座３９は、弁機構３６の可動部４１を構成する弁シール部４１ａに当接し、定圧室２３と変圧室２４との連通を遮断する。このとき、プランジャ３７は、入力ロッド２８と一体で前方へ移動中であり、弁座部材４０が弁機構３６の可動部４１を後方へ推し戻しているため、プランジャ３７の大気弁座３７ａと弁機構３６の可動部４１を構成する弁シール部４１ｂとが急速に離間し、変圧室２４が大気と連通する。その結果、通常ブレーキ動作に比べ、定圧室２３と変圧室２４との連通遮断及び変圧室２４が大気との連通が急速に行われるとともに、実質的に、パワーピストン２２の反力部材５４への当接面２２ｄと弁シール部４１ｂとの距離を拡大することになり、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ことが可能となる。
【００３９】
通常ブレーキ特性と上記緊急ブレーキ特性とを図７に示す。図７において、通常ブレーキにおけるジャンンピングは、Ｆ_０１の大きさの出力しか得られないが、緊急ブレーキ時のジャンピングは、Ｆ_０１１にまで増大し、小さなペダル踏力で十分な大きさのブレーキ液圧を発生させることができる。
【００４０】
なお、上記ブレーキ動作が終了してブレーキペダルが戻されると、プランジャ３７は、そのフランジ面３４がキー部材３２と当接しつつ後方に移動する。キー部材３２が後方シェル１２に当接すると、キー部材３２が弁座部材４０の前方溝壁４０ｆに当接し、パワーピストン２２と一体的に後退してきた弁座部材４０の後方への移動を規制する。このとき、なおもパワーピストン２２が後退するため、パワーピストン２２と一体的に後退する保持部材５２の係合部は、キー部材３２を介して後方シェル１２に当接して静止している弁座部材４０の被係合部４０ｃと係合することになり、緊急ブレーキ動作によって係合が解除された保持部材５２と弁座部材４０とが再係合され、次の緊急ブレーキ動作に備えることになる。
【００４１】
本実施形態においては、大気弁座３７ａが弁シール部４１ｂから離間してパワーピストン２２の半径方向孔３３を介して大気が変圧室２４へ流入する際に、スリット２２ｅ１、２２ｅ２と凹部３７ｅ１、３７ｅ２とによって形成された十分な大きさの通路断面積を有する通路Ｒ１、Ｒ２を通過するため、大気の円滑な流通が可能となり、通常ブレーキ時のみならず緊急ブレーキ時においても高いブレーキ応答性が得られる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、変圧室への大気流入が円滑に行われ応答性の高い負圧式倍力装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる負圧式倍力装置の断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｃ−Ｄ−Ｅ断面図である。
【図４】図３の一部詳細図である。
【図５】弁座部材４０の組付け以前の斜視図である。
【図６】保持部材５２の組付け以前の斜視図である。
【図７】入力ロッド２８に印加される力(入力)と出力部材５５の推進力(出力)との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０負圧式倍力装置
１４ハウジング
２０可動壁
２２パワーピストン
２３定圧室
２４変圧室
２８入力ロッド
３２キー部材（駆動手段）
３６弁機構
３７プランジャ
３７ａ大気弁座
３７ｆ後方フランジ部
３７ｇ本体部
３７ｈ摺動部（中間フランジ部）
３７ｉ前方フランジ部
３７ｅ１、３７ｅ２凹部
３８第１負圧弁座
３９第２負圧弁座
４０弁座部材
４１可動部
４３固定部
４７スプリング（駆動手段）
５５出力部材

Claims

内部に少なくとも一つの圧力室を形成するハウジングと、前記ハウジングの内部に前記ハウジングに対して前進及び後退可能に設置されるとともに前記圧力室を定圧室と変圧室とに分割する可動壁と、前記可動壁に結合されるパワーピストンと、前記パワーピストンの内部に前記パワーピストンに対して前進及び後退可能に設置される入力ロッドと、前記入力ロッドに連結されて前記パワーピストンに対して前後方向に摺動可能に前記パワーピストンに嵌挿されるとともに後方端部に大気弁座が形成されたプランジャと、前記可動壁の移動に伴う前記パワーピストンの推進力を装置外に出力する出力部材と、前記パワーピストンに配設されるとともに後方に向いている第１負圧弁座と、前記パワーピストンに対して前進及び後退可能で且つ第１負圧弁座と略同心の弁座部材に形成された第２負圧弁座と、前記第１負圧弁座に対向する可動部と前記パワーピストンに気密的に固定される固定部とを有する弁機構と、所定条件において前記弁座部材を前記可動部に向けて所定量移動させる駆動手段とを備えた負圧式倍力装置において、前記プランジャは、前記大気弁座が形成された後方フランジ部と、前記後方フランジ部の前方に形成された円筒状の本体部と、前記本体部の前方に形成されるとともに前記パワーピストンの内周面と摺動する中間フランジ部と、前記弁座部材が嵌挿される前方フランジ部とを有し、前記中間フランジ部に前後方向の流体の流通を許容するとともに互いに対向する複数組の凹部が設けられていて、対向する前記凹部の底部間の距離が前記本体部の外径より小さいことを特徴とする負圧式倍力装置。