JP4858099B2 - 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、外気より吸音材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、吸音材の通気抵抗等によって変圧室に十分な大気を導入することができず、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ているため、負圧式倍力装置が大形化する問題があるとともに、付加的な通気路と外気との連通、遮断を行うために、第３の弁座を新たに設けなければならないため、製品の信頼性が低下する問題がある。しかも、弁ハウジングとスリーブはそれぞれ摺動することが必要であるが、その摺動支持部に弁ハウジングに作用するすべての荷重が作用するため、円滑な摺動を行うことが非常に難しく、初期の機能を安定して達成することが難しい問題があった。

このような課題を解決するために、本件出願人は、簡素化と作動の安定性を主たる目的とした負圧式倍力装置を、特願２００５−１８６０６５として出願した。

かかる先願の発明は、従来の問題点をある程度一掃することができたが、バルブピストンの摺動円筒部の内周と吸音材の外周との間に円筒状部材（５１）を配置して、外気に直接連通する副通路（５３）を形成した構成であるため、副通路を開閉するための弁体（５６）およびスプリング（５７）、ならびに副通路をシールするためのシール部材（５６ａ）等が必要で、このために、さらなる部品点数の削減が可能で、かつ低コストの、より簡素でコンパクトな負圧式倍力装置の出現が要望されている。

本発明は係る要望に鑑みなされたもので、高い応答性をもち、しかも、より一層簡素でコンパクトな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吸音材を設けた負圧式倍力装置において、前記吸音材と前記入力部材との間に設けられ外気と直接連通するバイパス通路と、前記入力部材上に設けられ、前記吸音材の伸縮力による当接によって接合させられて半径方向に相対的にスライド可能でかつ軸方向に分離可能に保持されるとともに、前記バイパス通路を閉止状態に保持する、少なくとも２つのリテーナ部（５３、５５）からなるスライド式リテーナ（５２）とを備え、前記スライド式リテーナは、前記入力部材が前記バルブピストンに対して相対的に所定以上前進作動されたとき軸方向に分離されて前記バイパス通路を開放するように構成されていることである。

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、前記スライド式リテーナは、半径方向に相対的にスライド可能な３つのリテーナ部から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１または請求項２において、前記バルブピストンに、前記入力部材が前記バルブピストンに対して相対的に所定以上前進作動されたとき、前記スライド式リテーナの前記吸音材側に配置されたリテーナ部（５５）に当接して、該リテーナ部の移動を規制する規制部材（５８）が設けられていることである。

請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記吸音材は、入力部材の揺動時にも干渉しない大きな内孔を有しており、該内孔と前記入力部材の外周との間で、前記バイパス通路を形成したことである。

請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記吸音材に当接する前記リテーナ部には、円周上に開口部が形成され、該開口部によって前記吸音材を介する大気通路が常時確保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、吸音材と入力部材との間に外気と直接連通するバイパス通路を設け、入力部材上に設けられた少なくとも２つのスライド式リテーナは、吸音材の伸縮力による当接させられて接合させられている。これによって、半径方向に相対的にスライド可能でかつ軸方向に分離可能に保持される。また、このように、吸音材の伸縮力によって当接・接合させられることによって、バイパス通路は閉止状態に保持される。そして、入力部材がバルブピストンに対して相対的に所定以上前進作動されたとき、スライド式リテーナが軸方向に分離してバイパス通路を開放するように構成されているので、吸音材と入力部材との間に設けたバイパス通路を介して大気を直接導入することができ、ブレーキの応答性を的確に高めることができ、しかも、半径方向に相対的にスライド可能でかつ軸方向に分離可能な少なくとも２つのリテーナ部からなるスライド式リテーナによってバイパス通路を開閉する構成であるので、上記したブレーキの応答性をきわめて簡素でコンパクトな構成で達成することができる。

上記のように構成した請求項２に係る発明によれば、スライド式リテーナは、半径方向に相対的にスライド可能な３つのリテーナ部から構成されているので、入力部材の揺動範囲を大きくとることができるとともに、入力部材の揺動時においても各リテーナ部相互の接合状態を容易に維持することができる。

上記のように構成した請求項３に係る発明によれば、入力部材がバルブピストンに対して相対的に所定以上前進作動されると、吸音材側に配置されたリテーナ部に当接部材が当接してリテーナ部の移動を規制されるので、スライド式リテーナを軸方向に確実に分離させることができ、バイパス通路を的確に開放することができる。

上記のように構成した請求項４に係る発明によれば、吸音材は、入力部材の揺動時にも干渉しない大きな内孔を有しているので、吸音材が変形せずに吸音できる。

上記のように構成した請求項５に係る発明によれば、吸音材に当接するリテーナ部に形成した開口部によって、吸音材を介する大気通路が常時確保されているので、スライド式リテーナの設置にも係わらず、バルブピストンを大型にすることなく、吸音材を介してバルブピストン内に常時大気を導入することができる。

以下、本発明に係る負圧式倍力装置の第１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。

リアシェル３の中心部は、図２に示すように、後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は吸音機能を有する吸音材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より吸音材２７、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。プランジャ２１の後端部に形成された拡張部２１ｄの後面に弁体収納孔８ｆの内周に形成される空気導入路を取囲むように大気弁座２１ｂが形成されている。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。

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スプリング受け３７との間に介在された圧縮スプリング３８のバネ力により弁体収納孔８ｆの肩部に押圧されている。

弁体３１の後端面とスプリング受け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の内周面に突設された環状段部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、環状突起８ｈに設けられた切欠き部、および環状突起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を押圧して係止部材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の開口端の内周には、摺動円筒部８ｂ内に大気を導入するフェルト状の吸音材２７が軸方向に移動可能に嵌装されている。吸音材２７は、これを通過する大気の通気抵抗によって、図２の左方向に押圧され、後述するスライド式リテーナ５２に当接されるようになっている。吸音材２７は、入力ロッド２３の軸径もより十分に大きな内孔２７ａを有しており、入力ロッド２３の揺動時にも入力ロッド２３と干渉することなく、吸音材２７を変形させずに吸音できるようにしている。吸音材２７の内孔２７ａと入力ロッド２３の外周との間で、外気と直接連通するバイパス通路５１が形成される。

スプリング受け３７の後端には、半径方向に相対的にスライド可能でかつ軸方向に分離可能な複数のリテーナ部からなるスライド式リテーナ５２が設けられている。第１の実施の形態においては、スライド式リテーナ５２は３つのリテーナ部５３、５４、５５からなり、第１のリテーナ部５３はスプリング受け３７の後端に一体的に設けられ、第２および第３のリテーナ部５４、５５は第１のリテーナ部５３と吸音材２７との間に、半径方向に相対的にスライド可能に配置されている。スライド式リテーナ５２には、吸音材２７がそれ自身の伸縮力によって当接され、通常は３枚のリテーナ部５３、５４、５５および吸音材２７が互いに接合され、バイパス通路５１を閉止状態に保持している。

第１、第２および第３のリテーナ部５３，５４，５５は、入力ロッド２３の揺動に伴って半径方向に相対的にスライドしても、隣合うリテーナ部同士が全周で接合状態を維持できるように構成されている。このために、吸音材２７側に配置された第３のリテーナ部５５は、外径が摺動円筒部８ｂの内径にほぼ等しく、かつ内径が吸音材２７の内孔２７ａの内径にほぼ等しいリング状をなしており、また、第１のリテーナ部５３と第３のリテーナ部５４との間に配置された第２のリテーナ部５４は、外径が第３のリテーナ部５５の外径より小さくかつ第３のリテーナ部５５の内径より大きいとともに、内径が第１のリテーナ部５３の内径より大きくかつ第１のリテーナ部５３の外径より小さいリング状をなしている。これにより、入力ロッド２３が揺動した場合に、３つのリテーナ部５３，５４，５５の半径方向への相対的なスライド作用によって、入力ロッド２３の揺動を許容するとともに、入力ロッド２３の揺動状態においても、リテーナ部５３，５４，５５相互の接合状態を全周で維持できるようにしている。

第３のリテーナ部５５の外周縁部には、図３に示すように、円周上複数の切欠きからなる開口部５５ａが形成され、この開口部５５ａによって、バルブピストン８の摺動円筒部８ｂ内を吸音材２７を介して外部に常時連通する大気通路を確保している。

スライド式リテーナ５２と保持体３５との間には、塵芥等の通過を防止するスポンジ状のフィルタ５７を保持した規制部材５８が配置され、規制部材５８はバルブピストン８の摺動円筒部８ｂの内周に嵌合され、先端部を保持体３５に係合されている。フィルタ５７は、外径が第２のリテーナ部５４の外径より大きく、内径がスプリング３８の外径より大きくなっており、通常はフィルタ５７自身の伸縮力によって、フィルタ５７の後端面が第１のリテーナ部５３に常時当接されている。

規制部材５８の後端面５８ａと第３のリテーナ部５５との間には少量の隙間が設けられ、入力部材２０がバルブピストン８に対して相対的に所定量前進作動されると、スライド式リテーナ５２の第１のリテーナ部５３によってフィルタ５７を圧縮しながら、第３のリテーナ部５５が規制部材５８の後端面５８ａに当接してそれ以上の前進を阻止（規制）されるようになっている。この結果、第２のリテーナ部５４が第３のリテーナ部５５より離間され、図４に示すように、第２のリテーナ部５４と第３のリテーナ部５５との間に半径方向通路６０が形成されるようになっている。

上記した構成により、ブレーキの非作動時および通常作動時においては、３つのリテーナ部５３，５４，５５および吸音材２７が互いに接合状態に保持されて、バイパス通路５１を閉止している。しかるに、入力部材２０がバルブピストン８に対して所定量以上前進作動されると、スライド式リテーナ５２の第１のリテーナ部５３が、フィルタ５７を押縮しながらスプリング３８のバネ力に抗して入力部材２０と一体的に前進されるとともに、吸音材２７がそこを通過する大気の通気抵抗による圧力差によって、第２および第３のリテーナ部５４、５５を押動しながら入力部材２０と一体的に前進される。そして、第３のリテーナ部５５が規制部材５８の後端面５８ａに当接すると、第３のリテーナ部５５および吸音材２７の前進作動が規制され、その結果、第３のリテーナ部５５に対して第２のリテーナ部５４が離間されて、第２のリテーナ部５４と第３のリテーナ部５５との間に半径方向通路６０が形成され、バイパス通路５１が開口されるようになる。なお、この場合、３枚のリテーナ部５３、５４、５５の摩擦状態によっては、第２のリテーナ部５４が第３のリテーナ部５５側に残存し、第２のリテーナ部５４に対して第１のリテーナ部５３が離間されて第１のリテーナ部５３と第２のリテーナ部５４との間に半径方向通路６０が形成され、バイパス通路５１が開口されることもあり得る。

次に、上記した第１の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、吸音材２７およびフィルタ５７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と定圧室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に対する入力ロッド２３の相対移動量が小さいため、スライド式リテーナ５２の３つのリテーナ部５３、５４、５５が互いに離間することがなく、バイパス通路５１は閉止状態に維持されている。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、入力ロッド２３とともにスライド式リテーナ５２がフィルタ５７を押縮しながら圧縮スプリング３８のバネ力に抗して移動される。このとき、吸音材２７は、吸音材２７を通過する大気の通気抵抗によって、前方（図２の左方向）に押圧されているため、入力ロッド２３およびスライド式リテーナ５２と一体的に前進作動される。そして、第３のリテーナ部５５が規制部材５８の後端面５８ａに当接して、第３のリテーナ部５５および吸音材２７の前進作動が規制されると、第３のリテーナ部５５に対して第２のリテーナ部５４が離間され、その結果、第２のリテーナ部５４と第３のリテーナ部５５との間に半径方向通路６０が形成され、バイパス通路５１が開口される。

これにより、前述したように吸音材２７、フィルタ５７、大気弁３１ｂを介して変圧室６に流入される大気とは別に、吸音材２７を介することなく、図４の矢印で示すように、バイパス通路５１より、第２および第３のリテーナ部５４、５５間の半径方向通路６０、フィルタ５７、ならびに大気弁３１ｂを介して変圧室６に大気が直接流入されるようになる。

従って、ブレーキペダル２５を強く、急激に踏み込んだ場合には、吸音材２７を介することなく、バイパス通路５１を介して変圧室６に十分な大気が遅滞なく導入され、急ブレーキ時の作動の応答性を的確に高めることができるようになる。その後、入力ロッド２３の前進作動にバルブピストン８が追従作動されると、規制部材５８による規制が解除されるため、第３のリテーナ部５５および吸音材２７が前進され、再び３つのリテーナ部５３，５４，５５および吸音材２７が互いに接合状態に保持される。

なお、ブレーキペダル２５の操作によって入力ロッド２３が、図５に示すように揺動するが、吸音材２７は入力ロッド２３の揺動を許容するに十分な大きさの内孔２７ａを有しているとともに、スライド式リテーナ５２の各リテーナ部５３，５４、５５が半径方向に相対的にスライドでき、しかも、スライド式リテーナ５２の倒れに応じて吸音材２７が変形することにより、３つのリテーナ部５３，５４，５５および吸音材２７の接合状態が持続され、バイパス通路５１の閉止状態を確保する。

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内に吸音材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３８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。

上記した第１の実施の形態においては、スライド式リテーナ５２を、半径方向に相対的にスライド可能でかつ軸方向に分離可能な３つのリテーナ部５３、５４、５５によって構成したが、入力部材２０の揺動角があまり大きくない場合には、少なくとも２つのリテーナ部からなるスライド式リテーナ５２、すなわち、上記した実施の形態における第２のリテーナ部（５４）を省いた第１および第３のリテーナ部５３，５５からなるスライド式リテーナ５２によっても、上記したと同様な機能を達成できるものである。

上記した第１の実施の形態においては、通常時（ブレーキの非作動時）に、フィルタ５７をスライド式リテーナ５２（第１のリテーナ部５３）に当接させるようにしたが、通常時は、フィルタ５７と第１のリテーナ部５３との間に僅かな隙間を設けておいて、バイパス通路５１が開口される前に第１のリテーナ部５３をフィルタ５７に当接させるようにしてもよい。また、スライド式リテーナ５２に当接するフィルタ５７は、本発明にとって必ずしも必要な要件ではなく、省略することもできる。

また、上記した第１の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。

さらに、上記した第１の実施の形態においては、バルブピストン８内への大気通路を確保するために、スライド式リテーナ５２の第３のリテーナ部５５の外周縁部に円周上複数の切欠きからなる開口部５５ａを形成した例で述べたが、開口部５５は切欠きの他、第３のリテーナ部５５の外周部円周上に貫通した多数の穴であってもよく、この多数の穴によって大気通路とすることもできる。

図６、図７および図８は、本発明の第２の実施の形態を示すもので、第１の実施の形態と異なる点は、第１の実施の形態における３つのリテーナの中間に位置する第２のリテーナ５４と規制部材５８とを一体化するとともに、規制部材５８に装着されていたフィルタ５７を吸音材２７の内周面と入力ロッド２３の外周面との間に配置したことである。従って、以下においては、第１の実施の形態と異なる点を主に説明し、同一構成部分については同一部品に同一の参照番号を付し、説明を省略する。

図６において、バルブピストン８の摺動円筒部８ｂの開口端の内周に軸方向に移動可能に嵌装されたフェルト状の吸音材１２７の内周面と、吸音材１２７を貫通する入力ロッド２３の外周面との間に、スポンジ状のフィルタ１５７が装着されている。吸音材１２７と、入力ロッド２３に係合するスプリング受け３７との間には、略半径方向に相対的にスライド可能でかつ軸方向に分離可能な第１、第２および第３のリテーナ部１５３、１５４、１５５からなるスライド式リテーナ１５２が、入力ロッド２３上に配設されている。

第１のリテーナ部１５３は、入力ロッド２３の中央部に係止されたスプリング受け３７の後端に一体的に設けられ、入力ロッド２３の回動中心を中心とする球面状に形成されている。

第２のリテーナ部１５４は、第１のリテーナ部１５３に略半径方向にスライド可能に球面接合する球面部１５４ａを有し、この球面部１５４ａの中心穴の内径は、後述する第３のリテーナ部１５５に形成した通気穴１５５ａを塞がない寸法に設定されている。第２のリテーナ部１５４の球面部１５４ａの外周には、図７に示すように、円周方向に間隔を有して複数の突起部１５４ｂが形成されている。突起部１５４ｂは、バルブピストン８の摺動円筒部８ｂの内周に平行に折り曲げられて規制部１５４ｃを形成し、この規制部１５４ｃの先端は、保持体３５に接近する位置まで延在されている。これにより、第２のリテーナ部１５４の球面部１５４ａの外周には、突起部１５４ｂの各間に複数の凹部１５４ｄが形成され、これら凹部１５４ｄを介して吸音材１２７を通過した外気が弁機構３０に導入されるようになっている。

第２のリテーナ部１５４と吸音材１２７との間には、第２のリテーナ部１５４の球面部１５４ａに略半径方向にスライド可能に球面接合する球面状の第３のリテーナ部１５５が入力ロッド２３の外周に遊嵌されている。第３のリテーナ部１５５の外周部は、吸音材１２７の内端面の内周部に当接され、これによって、吸音材２７は、それ自身の伸縮力によって第３のリテーナ部１５５に面接触されている。第３のリテーナ部１５５の内径は、フィルタ１５７の内径にほぼ一致され、フィルタ１５７の内端面が第３のリテーナ部１５５に当接されている。第３のリテーナ部１５５の外径は、吸音材１２７の半径方向の中央位置に設定され、吸音材１２７の外周部分より外気を導入できるようにしている。第３のリテーナ部１５５の内周部には、図８に示すように、フィルタ１５７の内端面に開口する通気穴１５５ａが円周方向に複数形成されている。

第１、第２および第３のリテーナ部１５３、１５４、１５５、ならびに吸音材１２７は、通常、保持体３５とスプリング受け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、互いに接合した状態に保持され、バイパス通路５１が閉止されている。これにより、通常時は、吸音材１２７を通過した外気が、第２のリテーナ部１５４の凹部１５４ｄを介して摺動円筒部８ｂ内に導入されるようになる。

しかるに、バルブピストン８に対する入力ロッド２３の前進量が所定値以上になって、第２のリテーナ部１５４の規制部１５４ｃが保持体３５に当接して、第２のリテーナ部１５４の前進が停止されると、第１のリテーナ部１５３が第２のリテーナ部１５４に対して離間され、第１のリテーナ部１５３と第２のリテーナ部１５４との間に半径方向通路が形成され、吸音材１２７と入力ロッド２３との間に設けられたフィルタ１５７を通過するバイパス通路５１が開口されるようになる。

次に、上記した第２の実施の形態における動作について説明する。バルブピストン８に対する入力ロッド２３の前進量が所定値以下で、第２のリテーナ部１５４の規制部１５４ｃが保持体３５に当接しない通常作動時には、３つのリテーナ部１５３、１５４、１５５は入力ロッド２３と一体に前進する。このとき、吸音材１２７は、吸音材１２７を通過する外気の通気抵抗による圧力差によって図６の左方に押されて、リテーナ部１５３、１５４、１５５と一体に前進する。また、フィルタ１５７は、吸音材１２７、入力ロッド２３およびリテーナ部１５３、１５４、１５５が同じ量前進するため、これらと一体に前進する。

このため、第１、第２および第３のリテーナ部１５３、１５４、１５５、ならびに吸音材１２７は、互いに接合した状態に保持され、吸音材１２７と入力ロッド２３との間に設けられたフィルタ１５７を通るバイパス通路５１は閉止されており、吸音材１２７を通過した外気が、リテーナ１５４の凹部１５４ａを通ってバルブピストン８の摺動円筒部８ｂ内に導入され、弁機構３０に向かって流れる。

バルブピストン８に対する入力ロッド２３の前進量が所定値以上で、第２のリテーナ部１５４が保持体３５に当接する急速作動時、すなわち、ブレーキペダルが強くないしは急激に踏み込まれた緊急のブレーキ時には、第２のリテーナ部１５４の規制部１５４ｃが保持体３５に当接して前進が停止されるため、第２のリテーナ部１５４に当接する第１および第３のリテーナ部１５３、１５５、ならびに第３のリテーナ部１５５に当接する吸音材２７およびフィルタ５７も同様に停止する。しかるに、入力ロッド２３と第１のリテーナ部１５３はさらに前進するため、第１のリテーナ部１５３と第２のリテーナ部１５４とが離間し、その結果、第１のリテーナ部１５３と第２のリテーナ部１５４との間に隙間（半径方向通路）が形成される。この隙間の形成によって、フィルタ１５７を通過するバイパス通路５１が開口され、このバイパス通路５１を介して外気がバルブピストン８の摺動円筒部８ｂ内に導入される。

これにより、第１の実施の形態と同様に、吸音材１２７を介して弁機構３０に流入される外気とは別に、吸音材１２７を介することなく、フィルタ１５７ならびに第１および第２のリテーナ部１５３、１５４間の隙間（バイパス通路５１）を通して弁機構６０に外気が直接流入できるようになる。

なお、入力ロッド２３が回動中心を中心に揺動した場合には、第１および第３のリテーナ部１５３、１５５が、第２のリテーナ部１５４に対して球面接合状態を維持しながら、略半径方向にスライドされる。

上記した第２の実施の形態によれば、第２のリテーナ部１５４に一体に規制部１５４ｃを形成したので、第１の実施の形態に比べて、部品点数を削減でき、負圧式倍力装置のコストを低減できるようになる。

上記した第２の実施の形態においては、スライド式リテーナ１５２を構成するリテーナ部１５３、１５４、１５５を、入力ロッド２３の回動中心を中心とした球面状に形成したが、各リテーナ部１５３、１５４、１５５を球面状に構成することは、本発明にとって必ずしも必要な要件ではなく、第１の実施の形態と同様に、リテーナ部１５３、１５４、１５５を半径方向にスライド可能に接合するようにしてもよく、また、リテーナ部の数も、例えば、第３のリテーナ部１５５を省略して、第１のリテーナ部１５３と第２のリテーナ部１５４との２つによって構成することも可能である。

なお、リテーナ部１５３、１５４、１５５を球面状に構成したことにより、リテーナのスライド方向は、厳密な意味で半径方向とはならないが、第２の実施の形態における略半径方向のスライドも、実質的な意味で請求項における半径方向のスライドに包含されることは勿論である。

本発明に係る負圧式倍力装置の第１の実施の形態を示す断面図である。 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Ｂ−Ｂ線に沿って矢視した断面図である。 ブレーキペダルが強く踏み込まれた場合の作動状態を示す要部断面図である。 入力部材が揺動した状態を示す作動状態図である。 本発明に係る負圧式倍力装置の第２の実施の形態を示す要部断面図である。 第２の実施の形態における第２のリテーナの外観図である。 第２の実施の形態における第３のリテーナの外観図である。

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、２５…ブレーキペダル、２７、１２７…吸音材、３０…弁機構、３１…弁体、３１ａ…第１負圧弁、３１ｂ…大気弁、３５…保持体、３７…リテーナ、３８、３９…スプリング、４０…弁座部材、５１…バイパス通路、５２、１５２…スライド式リテーナ、５３、５４、５５、１５３、１５４、１５５…リテーナ部、５５ａ…開口部、５７、１５７…フィルタ、５８…規制部材、６０…半径方向通路、１５４ａ…球面部、１５４ｃ…規制部。

Claims (5)

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吸音材（２７）を設けた負圧式倍力装置において、
   前記吸音材と前記入力部材との間に設けられ外気と直接連通するバイパス通路（５１）と、
   前記入力部材上に設けられ、前記吸音材の伸縮力による当接によって接合させられて半径方向に相対的にスライド可能でかつ軸方向に分離可能に保持されるとともに、前記バイパス通路を閉止状態に保持する、少なくとも２つのリテーナ部（５３、５５）からなるスライド式リテーナ（５２）とを備え、
   前記スライド式リテーナは、前記入力部材が前記バルブピストンに対して相対的に所定以上前進作動されたとき軸方向に分離されて前記バイパス通路を開放するように構成されていることを特徴とする負圧式倍力装置。
   
2. 請求項１において、前記スライド式リテーナは、半径方向に相対的にスライド可能な３つのリテーナ部（５３、５４、５５）から構成されていることを特徴とする負圧式倍力装置。
3. 請求項１または請求項２において、前記バルブピストンに、前記入力部材が前記バルブピストンに対して相対的に所定以上前進作動されたとき、前記スライド式リテーナの前記吸音材側に配置されたリテーナ部（５５）に当接して、該リテーナ部の移動を規制する規制部材（５８）が設けられていることを特徴とする負圧式倍力装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記吸音材は、前記入力部材の揺動時にも干渉しない大きな内孔（２７ａ）を有しており、該内孔と前記入力部材の外周との間で、前記バイパス通路を形成したことを特徴とする負圧式倍力装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記吸音材に当接する前記リテーナ部には、円周上に開口部（５５ａ）が形成され、該開口部によって前記吸音材を介する大気通路が常時確保されていることを特徴とする負圧式倍力装置。

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