JP4933266B2 - 空圧ブレーキブースタを組み立てるための装置、ブースタを金属加工する方法及びこれを用いて得られたブースタ - Google Patents

Description

本発明は、自動車のブレーキ装置の空圧ブースタを組み立てるための装置に関する。より詳しくは、本発明は空圧ブースタのカバーとシリンダとを強固に組み付けることができるようにする装置に関する。また本発明は、本発明の装置を用いることでシリンダとカバーとを組み立てることができるようにする方法に関する。そして最後に、本発明は空圧ブースタに関する。

本発明の１つの目的は、ブレーキ装置に安全に使用できるブースタを提供することである。本発明の他の目的は、ブースタを形成する金属板の厚さにかかわらず、使用中のブースタの分解を防止することである。本発明の更に他の目的は、軽量且つその強度にそれが影響を与えないようなブースタを提供することである。

自動車のブレーキシステムにおいて、ブースタはブレーキ制御部とマスターシリンダとの間に取り付けられる。空圧ブースタは、マスターシリンダ内の液圧が高くなるようにブレーキ制御部の力を増幅する役割を有している。

ブースタは全体として円筒状のケーシングを備えている。ケーシングはシリンダとカバーとからなる。シリンダとカバーとはお互いに強固に取り付けられる。ケーシングの内部空間中には、前方チャンバと後方チャンバとが形成される。前方チャンバはマスターシリンダの方向を向き、可変の容積を有している。同様に可変容積を有する後方チャンバはブレーキ制御部の方に向いている。前方チャンバは可動隔壁によって後方チャンバと分離されている。可動隔壁は、シールと可撓性膜と剛性スカート板とにより構成されている。前方チャンバは真空源に空圧的に接続されている。後方チャンバは弁によって制御される態様で、推進流体源へ空圧的に接続されている。ブレーキ制御部はブースタの制御ロッドを作動させる。ロッドの作用は弁の開閉と後方チャンバへの流体の流れ込みを制御する。それらから生じる圧力の変化により、剛性スカート板の移動を生じさせる。

ブレーキ動作の間、ブースタの位置に生じるねじり力は著しく大きい。具体的には、ブースタのチャンバには急激な圧力変化が生じる。特に、ブレーキ動作の間、空気が後方チャンバに入ることができる。この空気の侵入によって、可動隔壁を前方チャンバへ向かって推進する。ブースタのケーシングは２つの元々独立の部品で作られているため、これらの２つの部品は共に強固に固定されることが重要である。従って、ブレーキの間、より正確にはスカート板の推進中にシリンダがカバーに対して歪曲しないように、カバーとシリンダとの間の接触が必要である。

カバーが適切にシリンダに取り付けられるのを確実にするために、現在はカバーとシリンダの壁の外周部に点付け加工が施されている。「点付け加工」とは、極所点の加工を意味する。シリンダをカバーに強固に把持するために、これらの加工点がケーシングの全外周部にわたって均等に分布している。これまでのところでは、そのような組み立てで十分であった。

しかし、ときどきブースタの重量を抑える研究がなされる。具体的に、ブースタ、より詳しくはブースタケーシングは金属シート壁で形成される。従って、金属シートの厚さとブースタの形状は重量に影響を及ぼす。特に研究目的は、ケーシングを形成する金属シートの厚さを低減することによってブースタの重量を低減することである。ブースタの厚さと形状は、最低重量を実現するために改良される。「最低重量」とは、従来のブースタが持つのと同じ剛性と歪曲に対する同じ耐性が得られる場合のブースタの最低重量を意味する。

しかし、カバーとシリンダとの間の接合位置での固定強度は低下する。従って金属シートの厚さが大きく低減された場合、カバーとシリンダとの点付け加工は完全に満足のゆくものいとはならない。

本発明は、最低重量を実現するために改良される厚さと形状をブースタに与えることによって、特にこの課題を解決しようとするものである。得られたブースタは、ケーシングのカバーとシリンダとの間の接合部を含め大きな歪曲抵抗を持つようになる。

このために、本発明はブースタ、より詳しくはブースタのケーシングのカバーとシリンダを組み立てるための装置を提案する。本発明の組み立て装置は、シリンダとカバーからなるケーシングの全体外周部にわたって連続的な加工を可能にする。連続的な加工によって、２つの部品相互の強い保持力を得ることを可能にする。接触領域は歪曲力に対してよい抵抗性を提供する。

そのような連続的加工を成し遂げるために、本発明の装置は少なくとも１組のローラを備えている。ローラはブースタの周りを回転する。ローラは、ケーシングのカバーとシリンダの間の接合位置でブースタと接触する。ローラが通過するときに、カバーの壁を形成する金属シートの端部の周りで、シリンダの壁を形成する金属シートの一端を折り曲げる。

本発明の特定の例示的実施形態において、装置は異なるローラ組を備えている。第１のローラ組は、カバーの壁を形成する金属シートの端部の周りで、シリンダの壁を形成する金属シートの一端を第１の角度で折り曲げることができる。第２のローラ組は、第１の角度よりもより直角に近い第２の角度でシリンダの金属シートを折り曲げることができるようにする。第２のローラ組のローラは、第１のローラ組のローラが最初に通過するまで、ケーシングの外壁に対して押し付けられない。

従って、第１のローラ組のローラは、シリンダの金属シートを折曲げ始める。最初の折曲げ動作は、装置の回転軸に平行な初期配置から、金属シートを30〜60°に折曲げることを可能にする。従って、金属シートはブースタの中心方向内側に部分的に押される。カバーの壁に端部の初期配置は、シリンダの壁の端部と垂直である。「初期配置」とは、カバーとシリンダとが一緒に置かれているが、相互に取り付けられていない配置である。第１のローラ組の少なくとも１つのローラが通過した後、シリンダの金属シートはカバーの金属シートの方向に曲げ戻され、軽度に加工される。そして、第２のローラ組のローラは第１のローラが通過したケーシングの金属シートに押し付けられ、更にシリンダの金属シートをカバーの金属シートに対して折曲げる。シリンダの金属シートは、第２のローラ組のローラが通過した後、90°に折り曲げられるのが理想的である。

本発明の装置に係るローラ組は、例えばそれぞれ３つのローラを有している。第１のローラ組は第２のローラ組と交互になっている。全体として円筒状の形状の組み立て装置に対し、装置の全周にわたってローラが均等に配置されている。従って、例えば第１のローラ組は同じ組の他のローラから120°離れている。第１のローラ組のローラは第２のローラ組のローラから60°離れている。

加工が２つの連続する工程で実行されるように、第２のローラ組のローラは第１のローラ組が既に通過した場所だけケーシングの壁に押し付けられなければならない。このため、ブースタの周りのローラの回転運動に加え、各ローラには強制的にブースタに対して交互の半径方向移動が与えられる。そのような往復運動は、組立装置の偏心機構によって可能となる。２組のローラは、お互いに角度的にずれている。しかし、同じ組の各ローラは角度的にずれていない。従って、第１のローラ組そして第２のローラ組はブースタの中心に向かって交互に移動する。これは、どのようにブースタの周りのローラの１又はそれ以上の完全な回転でブースタのケーシングの連続加工が実現できるかということである。

本発明は、ブースタのケーシングを組み立てるための方法も提案する。本発明の方法は、ケーシングのカバーとシリンダとをケーシングの全外周にわたって連続的に加工することを可能にする。

従って、本発明の主題は、自動車のブレーキ装置のための空圧ブースタであって、ブースタのカバーとシリンダとが完全に外郭にわたってお互いに結合されることを特徴とする。

本発明の更なる主題は、空圧ブースタを組み立てるための装置であり、ブースタのカバーの容積よりも大きな内部容積を持ちカバーを内部に収容する固定された筒状支持体と、ブータのシリンダの容積よりも大きい内部容積を持ちシリンダに軸方向荷重を加える筒状キャップと、モータによって支持体の周りを少なくとも部分的に回転する少なくとも１組のローラとを備えていることを特徴とする。

本発明の更なる主題は、ブースタの加工方法であり、ブースタのカバーを加工装置の支持体内へ挿入すると共に、前記カバーの壁の上端部を前記支持体の内部壁の上端部に当接させ、前記ブースタのシリンダを前記カバーに接して配置し、前記シリンダの壁の下端部を前記カバーの壁の上端部に当接させ、前記加工装置のキャップを前記支持体上に配置し、前記キャップの下端部によって前記シリンダの壁の下端部を前記カバーの壁の上端部に押し付け、モータを作動させ、加工ローラを前記モータによって前記ブースタの周りで回転させ、前記シリンダの壁の下端部を前記カバーの壁の上端部に向けて連続的に加工すること、を特徴とする。

本発明は以下の説明を読み、添付図面を精査することによってよりよく理解されるであろう。図面は例示に過ぎず、本発明を限定しようとするものではない。
図１はブースタ２００を組み立てるための装置１００の例示的実施形態を示している。装置１００には固定された支持体１０１が備え付けられている。図１に示されている例において、支持体１０１は概ね円筒状の形状を有している。支持体１０１の内部空間１０２は、ブースタ２００の後方部２０１が挿入できるようになっている。「ブースタ２００の後方部２０１」とは、ブースタ２００の制御ロッド２０２とカバー２０３を意味する。カバー２０３もまた全体的に円筒状の形状を有している。

カバー２０３を形成する壁２０５の一端２００は、中心位置決め体１０６の上端部１０５（図では左端部）に当接している。中心位置決め体は例えば、全体として環状の形状をしている。その中心位置決め体１０６の環の直径は前記支持体１０１における上端部１０３（図では左端部）の位置の支持体１０１の内径にほぼ等しい。従って、中心位置決め体１０６は上端部１０３の位置における支持体１０１の内部周縁に配置される。中心位置決め体１０６はカバー２０３を都合の良い位置に保持することができるようにする。「支持体１０１におけるカバー２０３の都合の良い位置」とは、装置１００がブースタ２００を確実に組み立てられるようにする位置を意味する。

他の例示的実施形態において、中心位置決め体１０６は、少なくとも２つの別個の部品からなる。従って、中心位置決め体１０６は、支持体１０１の内部輪郭に完全には従っていない。中心位置決め体１０６は、支持体１０１の異なる点において等しい内径上に配置される。従って、中心位置決め体を形成する様々な要素は、カバー２０３を特定の点に支持し、中心に位置決めすることができるようにする。他の実施形態において、中心位置決め体１０６を使用しないことも可能である。そしてカバー２０３は、支持体１０１の上端の位置で支持体１０１に直接載置される。

一旦カバー２０３が支持体１０１の内部空間１０２に配置されると、ブースタ２００のシリンダ２０６が位置決めされる。シリンダ２０６はブースタ２００の前方部分を形成する。シリンダ２０６は全体として円筒状（筒状）の形状を有している。シリンダ２０６は、壁２０９の端部２０８がカバー２０３の端部２０４に接して配置されるシリンダを形成するように、カバー２０３に配置される。図１に示される例において、ブースタ２００の密封膜２１０の端部２１１は、折曲げ部（fold)２１１を形成する。折曲げ部２１１は、シリンダ２０６のカバー２０３の端部２０４と２０８のそれぞれの間に割り込む。折曲げ部２１１は特にカバー２０３とシリンダ２０６の間の接触位置に密封部を提供する。

そして、組み立て装置１００のキャップ１０４は、支持体１０１に向けて配置される。キャプ１０４は全体として円筒状の形状をしている。キャップ１０４の内部空間１０７は、シリンダ２０６が内部に収容されるようになっている。キャップ１０４の第１端部１０８は、シリンダ２０６の壁２０９の端部２０８に当接している。「第１端部」はこの説明では図における右方向に向いた端部を意味する。逆に、「第２端部」はこの説明では図における左方向に向いた端部を意味する。そして、キャップ１０４の端部１０８は、シリンダ１０２の端部２０８に方向Ｄで押圧される。これは、カバー２０３とシリンダ２０６の間の接続部の位置に軸方向荷重を発生させる。折曲げ部２１１はそれらの端部２０４，２０８それぞれの位置で２つの壁２０５，２０９の間で圧縮される。

ローラ１０９（図１では２つのローラが見える）は、支持体１０１の外周縁に配置される。図３は、装置１００のローラ１０９の配置をより正確に示している。ローラ１０９は６個ある。１組目のローラ１０９Ａは、２組目のローラ１０９Ｂの間に介挿されている。ローラ１０９は、支持体１０１の全体周縁上に平均的に配置されている。

図１は、カバー２０３とシリンダ２０６の間の接続部位置で、ローラがブースタ２００と接触していることを示している。
図２ａと図２ｂはそれぞれ、図１におけるローラ１０９Ａとブースタ２００の間の接触位置の拡大図と、図１におけるローラ１０９Ｂとブースタ２００の間の接触位置の拡大図である２つの拡大図を示している。両方の場合において、カバー２０３の端部２０４は中心位置決め体１０６の上端部１０５（図では左端部）に当接している。同様に、カバー２０３の端部２０４とシリンダ２０６の端部２０８の間で圧縮された密封膜２１０の折曲げ部２１１が示されている。シリンダ２０６の端部２０８は、キャップ１０４の端部１０８によって圧縮されている。シリンダ２０６の端部２０８は、中心位置決め体１０６の回転軸におよそ平行である。その部品のためのカバー２０３の端部２０４は、端部２０８に垂直である。端部２０８は、端部２０４の接触点を超えて図２の右に向かって延びている。

本発明において、端部２０８が中心位置決め体１０６の軸に対して理想的に垂直となるように、端部２０８が端部２０４と折曲げ部２１１の周りに曲げられている。そのような折曲げは、ブースタ２００の周縁全体で成される必要がある。

このため、図１に示すように、組み立て装置１００はブースタ２００の周りの全てのローラ１０９を回転させる歯車要素(gearing element)１１０を備えている。歯車要素自体はモータ（図示略）によって回転させられる。歯車要素１１０は、２つの歯車輪１１１，１１２を備えている。歯車輪１１１，１１２は異なる数の歯を有している。

第１の歯車輪１１１によって、歯車要素１１０はブースタ２００の周りの全てのローラ組１０９Ａ，１０９Ｂを回転させる。第２の歯車輪１１２は、ローラ１０９に正弦曲線移動をさせる偏心軸を回転させる。従ってこの偏心軸によって、ローラ１０９はブースタ２００壁２０５、２０９に対して継続して押圧されなくなる。

組み立て装置１００が運転状態に置かれた場合、ローラ１０９はブースタ２００の周りで全て連続的に回転し、周期的間欠状態でブースタ２００の壁２０５，２０９に径方向に押し付けられる。各ローラ組１０９Ａ，１０９Ｂは角度的にずれている。角度的にずれた配置は、ブースタ２００の壁に対するローラ１０９Ａの圧力をローラ１０９Ｂの圧力に交代させることを可能にする。

良好な金属加工を成し遂げるために、求められるのはローラ１０９Ａをローラ１０９Ｂよりも先にブースタ２００に対して半径方向に押し付けることである。具体的に、ローラ１０９Ａと１０９Ｂは、作用角度が相互に異なっている。図２ａと図２ｂは、ローラ１０９Ａと１０９Ｂとがそれぞれ斜面(bevel)１１３Ａ、１１３Ｂを備えていることを示している。斜面１１３Ａ，１１３Ｂを形成する傾斜切除部(beveled cut)は、ローラ１０９Ａ，１０９Ｂの上面に造られる。斜面１１３Ａと１１３Ｂの形状は異なっている。具体的に、斜面１１３Ａの作用角度１１４Ａは、斜面１１３Ｂの作用角度１１４よりも大きい。「作用角度」とは、斜面１１３の傾斜切除部によって形成される角度を意味する。

ローラ１０９Ａとシリンダ２０６の壁２０９の端部２０８との間の第１の接触部は、端部２０８を支持体１０１の軸線Ｃの方向に僅かに曲げることを可能にする。そしてローラ１０９Ｂは、既に部分的に曲げられた端部２０８に押し付けられる。作用角１１４Ｂは作用角１１４Ａよりも小さいので、端部２０８を軸線Ｃの方向にわずかにより曲げることができる。

例えば、作用角１１４Ａは115°〜135°の間である。作用角１１４Ｂは80°〜90°の間である。望ましい実施例において、作用角は114°である。こうして、端部２０８はローラ１０９Ａの通過中に60°曲げられる。そして、ローラ１０９Ｂの通過中に、端部２０８は更に25°曲げられる。最後に、端部２０８は中心位置決め体１０６の軸線に実質的に直角となる。端部２０８は折曲げ部２１１を挟みながら端部１０４を加工(swage)する。

本発明において、そのような加工作業はブースタ２００の周縁全体にわたって行われる。装置１００は、カバー２０３に取り付けられるシリンダ２０６に対して必要な数だけブースタ２００の周りを回転させる。

図１は、ローラ１０９を回転させてそれに支持体１０１の軸線Ｃに対する半径方向の往復移動を与えることができるようにする装置の特定の例示的実施形態を示している。歯車要素１１０の歯車輪１１１はピニオン１１５を回転させる。本体１１６はピニオン１１５に取り付けられる。従って本体１１６は、歯車輪１１１の回転によって回転させられる。こうして本体１１６は支持体１０１の周り全体を回転させられる。

歯車要素１１０の歯車輪１１２はピニオン１１７を回転させる。ピニオン１１７は本体１１６に回転自在に取り付けられる。従って、ピニオン１１７は本体１１６を独立に回転させる。本体１１６とピニオン１１７の回転は、それぞれ歯車要素１１０の歯車輪１１１と歯車輪１１２の回転に従動する。歯車輪１１１の歯の数は歯車輪１１２の歯の数と異なっている。従って、本体１１６とピニオン１１７は同じ速度では回転しない。ピニオン１１７はピニオン１１９によって偏心軸１１８を回転させる。偏心軸１１８は本体１１６の内部周縁に少なくとも部分的に従動する。

ローラ１０９は偏心軸１１８の上端部（図では左端部）に取り付けられる。偏心軸１１８は本体１１６に取り付けられる。従って全てのローラ１０９は、ブースタ２００の周りを回転する。しかし偏心軸１１８はピニオン１１７にも接触しているので、ピニオン１１７は支持体１０１の軸線Ｃに対して半径方向往復運動を偏心軸１１８とローラ１０９に与える。

このことにより、ブースタ２００の周りの全てのローラ１０９の回転運動に加え、支持体１０１の軸線Ｃに対する各ローラ１０９の半径方向運動を与える。従って、ローラ１０９はブースタ２００の壁に対して周期的に押し付けられ、そしてそこから離れる。ローラ１０９Ａとローラ１０９Ｂとの間の角度的にずれた配置によって、ローラ１０９Ａが最初にブースタ２００の壁を押すことを可能にする。ローラ１０９Ｂはローラ１０９Ａが通過した後にのみ押す。

本発明の組み立て装置内に収容されたブースタの長手方向断面図である。 図１におけるブースタのカバーとシリンダとの間の接続位置とローラの拡大図である。 本発明の組み立て装置の断面図である。

Claims (13)

1. 空圧ブレーキブースタ２００を組み立てるための装置１００であって、
   内部空間１０２が前記ブースタ２００のカバー２０３の容積よりも大きく、前記カバーを収容する固定された円筒状支持体１０１と、
   内部空間１０７が前記ブースタ２００のシリンダ２０６の容積よりも大きく、このシリンダに軸方向荷重を与える円筒状キャップ１０４と、
   モータによって回転させられ、前記円筒状支持体の周りを少なくとも部分的に回転する少なくとも１組の第１及び第２のローラ１０９Ａ，１０９Ｂと、を備え、
   前記第１及び第２のローラ１０９Ａ、１０９Ｂは前記シリンダ２０６の壁２０９の端部２０８に接触し、前記端部２０８を曲げることを特徴とする装置。
2. 前記円筒状支持体の周りを少なくとも部分的に回転する２組の第１及び第２のローラ１０９Ａ，１０９Ｂを備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記固定された円筒状支持体の上端部１０３に配置される中心位置決め体１０６を備え、前記カバーは前記中心位置決め体上に接して配置され、前記中心位置決め体は環状形状を有しており、前記中心位置決め体の内径は前記ブースタのカバーの直径と略等しいこと、
   を特徴とする請求項1又は２に記載の装置。
4. 前記第１のローラと第２のローラとは交互に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
5. 前記第１のローラは３つのローラを備えており、前記第２のローラも３つのローラを備えており、前記第１のローラはお互いに120°間隔で配置され、前記第２のローラから60°離れていることを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載の装置。
6. 前記第１のローラは作用角度が115°〜135°の間である斜面１１３Ａを備えており、前記第２のローラは作用角度が80°〜90°の間である斜面１１３Ｂを備えていることを特徴とする請求項２〜５の何れか一項に記載の装置。
7. 前記第１のローラの斜面の作用角度は120°で、前記第２のローラの斜面の作用角度は85°であることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記装置は前記ローラを回転駆動する歯車要素１１０を備え、前記歯車要素は２つの歯車輪を装備し、前記ブースタの周りで前記２組のローラを回転駆動する前記歯車要素の第１の歯車輪１１１の歯の数は前記歯車要素の第２の歯車輪１１２の歯の数と異なっており、前記第２の歯車輪は偏心軸１１８によって前記支持体の軸線Ｃに対してローラに半径方向往復運動を与えることを特徴とする請求項２〜７の何れか一項に記載の装置。
9. ブースタを金属加工する方法であって、
   前記ブースタ２００のカバー２０３を加工装置１００の支持体１０１内へ挿入すると共に、前記カバーの壁２０５の上端部２０４を前記支持体の内部壁の上端部１０３に当接させ、
   前記ブースタのシリンダ２０６を前記カバーに接して配置し、前記シリンダの壁２０９の下端部２０８を前記カバーの壁の上端部に当接させ、
   前記加工装置のキャップ１０４を前記支持体に向けて配置し、前記キャップの下端部１０８によって前記シリンダの壁の下端部を前記カバーの壁の上端部に押し付け、
   モータを駆動し、
   加工ローラ１０９を前記モータによって前記ブースタの周りで回転させ、
   前記シリンダの壁の下端部を前記カバーの壁の上端部に向けて連続的に加工すること、
   を特徴とする方法。
10. 更に、前記ローラを前記支持体の軸線Ｃに対して半径方向往復運動させることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 歯車要素１１０によって駆動される偏心軸１１８によって、前記ローラを前記支持体の軸線Ｃに対して半径方向往復運動させることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 第２の作用角度１１４Ｂよりも大きな第１の作用角度１１４Ａを持つ前記ローラ１０９Ａと第２の作用角度１１４Ｂを持つローラ１０９Ｂを継続的に当てることにより、前記シリンダの壁の下端部を前記カバーの壁の上端部に対して加工することを特徴とする請求項９〜１１の何れか一項に記載の方法。
13. 自動車のブレーキ装置のための空圧ブースタ２００であって、請求項９〜１２の何れか一項に記載の方法によって得られたことを特徴とするブースタ。

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