JP4998882B2

JP4998882B2 - 気圧式倍力装置

Info

Publication number: JP4998882B2
Application number: JP2007196516A
Authority: JP
Inventors: 啓一齋脇; 光弘遠藤
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2027-07-27
Also published as: JP2009029307A

Description

本発明は、自動車のブレーキ等に用いられる気圧式倍力装置の改良に関する。

一般に、ディスクブレーキを採用した自動車のブレーキシステムにおいては、ブレーキペダルとマスタシリンダとの間に気圧式倍力装置が配置される。従来、シェルの内部を定圧室および変圧室に画成するパワーピストンに結合され、前記シェルの内部に摺動可能に設けられる筒状のバルブボディと、
前記バルブボディに摺動可能に嵌合されて入力軸に連動して前記変圧室と前記バルブボディに設けられた大気導入口とを連通遮断する弁プランジャと基端部がバルブボディに摺動可能に設けられる出力軸と、出力軸の基端部と弁プランジャとの間に配置されて出力軸に作用する出力の反力を弁プランジャに伝達するリアクションディスクと、を備える気圧式倍力装置が知られている。このような気圧式倍力装置は、非作動状態、すなわち、ブレーキペダルひいては入力軸が操作されていない状態では、リアクションディスクと弁プランジャとの間に間隙が維持されるように構成される。一方、作動状態、すなわち、ブレーキペダルが操作されて入力軸が前進すると、リアクションディスクと弁プランジャとが当接して、出力軸に作用する出力の反力がリアクションディスク、および弁プランジャを介して入力軸に伝達される。

ところで、気圧式倍力装置においては、ブレーキフィーリングを向上させるためにヒステリシスを増大させることが要望されている。気圧式倍力装置は、リアクションディスクの硬度を高めることでヒステリシスが増大することが知られているが、リアクションディスクの硬度を高くすると、当該倍力装置の作動時のジャンピング値やサーボ比のばらつきが増大される。そこで、従来、弁プランジャとバルブボディの貫通孔とに亘って、弁プランジャの前進時に比較して弁プランジャの後退時の摺動抵抗を大きくするシール部材（抵抗部材）を弁プランジャの外周部に設けて、入力軸に連動する弁機構による流路の切替動作が、入力軸の前進時よりも後退時の方が遅くなるように構成することにより、リアクションディスクの硬度を高めることなく、比較的大きいヒステリシスを確保することが可能な気圧式倍力装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記従来の気圧式倍力装置では、繰返し摺動することによるシール部材（抵抗部材）の劣化が避けられず、当初の性能を持続することができない、すなわち、ヒステリシスが減少してブレーキフィーリングが悪化してしまう。
特開平５−１６７９３号公報

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、増大させたヒステリシスを安定して得ることが可能な気圧式倍力装置を提供することを課題としてなされたものである。

上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、シェルの内部を定圧室および変圧室に画成するパワーピストンに結合され、前記シェルの内部に摺動可能に設けられる筒状のバルブボディと、前記バルブボディに摺動可能に嵌合されて入力軸に連動して前記変圧室と前記バルブボディに設けられた大気導入口とを連通遮断する弁プランジャとを備える気圧式倍力装置において、前記バルブボディと前記弁プランジャとの間には、前記定圧室と前記大気導入口とを連通する連通路が形成され、該連通路の途中には、前記バルブボディと前記弁プランジャとに対して軸方向に摺動可能に設けられ、前記定圧室と前記大気導入口とを画成して前記定圧室と前記変圧室との差圧力が作用するシール部材が配設され、前記バルブボディには、前記入力軸の前進時に前記シール部材の前進を規制する第１規制部が設けられ、前記弁プランジャの先端部外周面には、前記入力軸の後退時に前記弁プランジャとともに前記シール部材を後退させる第２規制部が設けられ、前記シール部材は、前記入力軸の前進時に前記差圧力による移動が前記第１規制部で規制され、前記入力軸の後退時に前記第２規制部が前記第１規制部まで後退したときに前記第２規制部に当接して前記弁プランジャとともに後退させられて前記弁プランジャに前記差圧力を作用させることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の気圧式倍力装置において、前記弁プランジャの外周面に摺動可能に設けられ、前記第１規制部および前記第２規制部と前記シール部材との間に配置されるリングを有することを特徴とする。

請求項１、２に記載の気圧式倍力装置によれば、増大させたヒステリシスを安定して得ることが可能な気圧式倍力装置を提供することができる。

本発明の一実施形態を図１〜図３に基いて説明する。
図１に示されるように、本実施形態の気圧式倍力装置１は、フロントシェル２２とリアシェル２３とによって内部が密閉されたハウジング２（シェル）が形成される。ハウジング２内は、センタシェル２４によって、前室と後室とに画成される。前室は、ダイアフラム２５ａを有するパワーピストン３ａによって、前側定圧室４ａ及び前側変圧室５ａに画成される。また、後室は、ダイアフラム２５ｂを有するパワーピストン３ｂによって、後側定圧室４ｂ及び後側変圧室５ｂに画成される。以下、便宜上、前側定圧室４ａ及び後側定圧室４ｂを適宜、定圧室４と総称すると共に、前側変圧室５ａ及び後側変圧室５ｂを適宜、変圧室５と総称する。定圧室４は、エンジンの吸気装置等の負圧源に接続されて常時負圧の状態である。

そして、本実施形態の気圧式倍力装置１は、ハウジング２、大気弁９及び真空弁１０、リアクションディスク１２、プランジャ８を含む。パワーピストン３ａ，３ｂには、略筒状に形成されるバルブボディ６が取り付けられる。バルブボディ６は、大径筒部２６と、該大径筒部２６に連接される小径筒部２７とによって構成される。大径筒部２６は、パワーピストン３ａ，３ｂに気密に嵌合されると共に、センタシェル２４に対して気密且つ摺動可能に挿通される。小径筒部２７は、リアシェル２３に気密且つ摺動可能に挿通されてリアシェル２３の後方（図１における右方向）へ延ばされる。小径筒部２７の開口側には、サイレンサ機能及び空気浄化機能を有するフィルタ２８が収納されており、フィルタ２８を介して大気がバルブボディ６内部に導入される構造になっている。

小径筒部２７の大径筒部２６寄りの部分には、軸方向（図１における左右方向）へ延びて、一側が大径筒部２６の開口側に開口すると共に他側が小径筒部２７の先端側に開口する通路Ｔ１が形成される。また、この部分には、径方向（図１における上下方向）へ延びて、一側が後側定圧室４ｂに開口すると共に他側が通路Ｔ１に開口する通路Ｔ２が形成される。さらに、小径筒部２７には、後側変圧室５ｂと小径筒部２７の内側とを連通させる通路Ｔ３が形成されており、大気弁９が開弁されると、この通路Ｔ３を通して後側変圧室５ｂに大気が流入される構造になっている。なお、バルブボディ６には、前側変圧室５ａと後側変圧室５ｂとを連通させる通路Ｔ４が形成される。小径筒部２７の内側では、当該小径筒部２７に形成される通路Ｔ１の開口部分の近傍において、弾性変形可能な弁体３０の基端部が押え部材３１によって支持されている。この弁体３０の先端部と入力ロッド７との間には弁ばね３２が介装されており、該弁ばね３２のばね力によって弁体３０を通路Ｔ１の開口側（弁座）へ向けて付勢させて、通路Ｔ１を閉塞させている。

なお、真空弁１０は、弁体３０と通路Ｔ１の開口部分（弁座）とによって構成される。また、押え部材３１と入力ロッド７との間には戻しばね３３が介装されており、該戻しばね３３のばね力によって入力ロッド７を後方（図１における右方向）へ付勢させている。さらに、小径筒部２７には、ブレーキペダルに連動して前後（図１における左右方向）へ移動する入力ロッド７が挿通される。入力ロッド７の先端部には、該入力ロッド７に連動して前後へ移動するプランジャ８が連結される。バルブボディ６の大径筒部２６の底部には、ハット状に形成されるばね受け３４が保持される。そして、このばね受け３４とフロントシェル２２との間には戻しばね３５が介装されており、該戻しばね３５のばね力によってバルブボディ６を後方（図１における右方向）へ付勢させている。

図２に示されるように、バルブボディ６に形成された貫通孔４１には、基端部がプランジャ８に接続されて、入力軸７からの入力をプランジャ８を介して出力軸１１へ伝達させるピストン４２が挿入される。ここで、プランジャ８とピストン４２とによって本発明の弁プランジャが構成される。また、バルブボディ６の大径筒部２６の底部には、筒状に形成されて前側部分（図２における左側部分）が出力軸１１の基部１１ａの内側にリアクションディスク１２を介在させて嵌合されるカバー４３が設けられる。カバー４３の内側には、ピストン４２の先端部が摺動可能に嵌合される小内筒部４４と、後側端面（図２における右側端面）に開口される大内筒部４５とが形成される。このカバー４３の大内筒部４５には、ピストン４２の外周面に突設される第２規制部４６が移動可能に収容される。また、ピストン４２の外周面の第２規制部４６よりも後側の部分、貫通孔４１とピストン４２とで形成される空間４１Ａには、環状に形成されると共に後側面に同心の環状の溝を有するカップ４７（シール部材）が摺動可能に嵌合される。さらに、空間４１Ａに位置するピストン４２の外周面には、第２規制部４６とカップ４７との間に配置されるリング４８が摺動可能に嵌合される。

そして、カップ４７は、リング４８の前側面（図２における左側の面）の内縁部が第２規制部４６に当接されることにより、入力軸の後退時にピストン４２とともに後退（図２における右方向）させられるようになっている。さらに、カップ４７は、リング４８の外縁部が、カバー４３の後側面（図２における右側の面）の大内筒部４５の開口周縁に形成される第１規制部４９に当接されることによって、ピストン４２の前進時にピストン４２に対する前方（図２における左方向）への相対移動が規制される構造になっている。そして、カバー４３には、通路Ｔ１（真空圧室）と、リアクションディスク１２とカップ４７との間の空間５０とを連通させる通路Ｔ５が形成されており、該通路Ｔ５によって、この空間５０が負圧に保持される。そして、本発明の連通路は、前記空間４１Ａ、空間５０および通路Ｔ５によって形成される。

次に、本実施形態の気圧式倍力装置１の作用を説明する。
まず、気圧式倍力装置１の非作動状態、すなわち、ブレーキペダルが操作されていない状態では、リング４８が第１規制部４９に当接されてピストン４２に対する前方（図２における左方向）への相対移動が規制されることにより、ピストン４２に突設された第２規制部４６とリング４８との間に僅かな隙間が形成される。そして、作動状態、すなわち、ブレーキペダルが踏み込まれると、入力軸７が前進（図２における左方向へ移動）されて、この入力軸７からの入力が、プランジャ８及びピストン４２を介して出力軸１１に伝達される。この時、カップ４７及びリング４８は、空間５０が負圧に保持されていることから、その差圧力によってピストン４２に対して前方へ移動して、その移動が、リング４８が第１規制部４９に当接することで規制される。この場合、ピストン４２に作用する差圧力は、当該ピストン４２の第２規制部４６の断面（軸直角断面）の面積に依存して、その入力−出力線図は、図３に示されるＡ−Ｂ−Ｃの順に移行する。

一方、ブレーキペダルが戻されると、出力軸１１が後退（図２における右方向へ移動）して、この出力軸１１からの出力が、ピストン４２を介してプランジャ８に伝達される。この時、リング４８がピストン４２の第２規制部４６に当接してピストン４２とともにカップ４７及びリング４８が後退することになるが、カップ４７及びリング４８には、空間５０が負圧に保持されていることから、その差圧力によってピストン４２に対して前方へ差圧力が作用することになる。この場合、ピストン４２に作用する差圧力は、ピストン４２及びリング４８の断面（軸直角断面）の面積に依存して、その入力−出力線図は、図３に示されるＤ−Ｅ−Ｆの順に移行する。

このように、本実施形態の気圧式倍力装置１のブレーキペダルの踏み込み時と戻し時とでは、ピストン４２の断面（軸直角断面）の面積と、ピストン４２及びリング４８の断面（軸直角断面）の面積との差に応じた差圧力がピストン４２に作用する。すなわち、ブレーキペダルの戻し時には、ピストン４２に作用する推力が、ピストン４２の断面（軸直角断面）の面積と、ピストン４２及びリング４８の断面（軸直角断面）の面積との差に応じた差圧力分だけ、ブレーキペダルの踏み込み時に対して増加する。このピストン４２に作用する推力の増加分だけ、ヒステリシスを増大させることができる。

この実施形態では以下の効果を奏する。
本実施形態の気圧式倍力装置１によれば、ブレーキペダルの踏み込み時と戻し時とのピストン４２に作用する推力が、ピストン４２の第２規制部４６の断面（軸直角断面）の面積と、ピストン４２及びリング４８の断面（軸直角断面）の面積との差に応じて増加されるので、このピストン４２に作用する推力の増加分だけ、ブレーキペダルの踏み込み時に対してブレーキペダルの戻し時のヒステリシスを増加させることができる。
また、本実施形態の気圧式倍力装置１によれば、従来技術で行われていたように、ヒステリシスを増加させるためにリアクションディスク１２の硬度を高める必要がないので、リアクションディスク１２の耐摩耗性能が確保されて、高められたヒステリシスを維持、すなわち、良好なブレーキフィーリングを長期間に亘って維持することができる。

なお、実施形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
プランジャ８とピストン４２とを一体化させてもよい。この場合も、本実施形態の気圧式倍力装置１と同等の作用効果を得ることができる。

本実施形態の気圧式倍力装置の縦断面図である。図１における主要部Ｐの拡大図である。本実施形態の気圧式倍力装置の入力−出力線図である。

符号の説明

１気圧式倍力装置、２シェル、６バルブボディ、７入力軸、８プランジャ（弁プランジャ）、１１出力軸、１２リアクションディスク、４１Ａ空間（連通路）、４２ピストン（弁プランジャ）、４３カバー、４４小内筒部、４５大内筒部、４６第２規制部、４７カップ（シール部材）、４８リング、４９第１規制部、５０空間（連通路）、Ｔ５通路（連通路）

Claims

シェルの内部を定圧室および変圧室に画成するパワーピストンに結合され、前記シェルの内部に摺動可能に設けられる筒状のバルブボディと、
前記バルブボディに摺動可能に嵌合されて入力軸に連動して前記変圧室と前記バルブボディに設けられた大気導入口とを連通遮断する弁プランジャとを備える気圧式倍力装置において、
前記バルブボディと前記弁プランジャとの間には、前記定圧室と前記大気導入口とを連通する連通路が形成され、
該連通路の途中には、前記バルブボディと前記弁プランジャとに対して軸方向に摺動可能に設けられ、前記定圧室と前記大気導入口とを画成して前記定圧室と前記変圧室との差圧力が作用するシール部材が配設され、
前記バルブボディには、前記入力軸の前進時に前記シール部材の前進を規制する第１規制部が設けられ、
前記弁プランジャの先端部外周面には、前記入力軸の後退時に前記弁プランジャとともに前記シール部材を後退させる第２規制部が設けられ、
前記シール部材は、前記入力軸の前進時に前記差圧力による移動が前記第１規制部で規制され、前記入力軸の後退時に前記第２規制部が前記第１規制部まで後退したときに前記第２規制部に当接して前記弁プランジャとともに後退させられて前記弁プランジャに前記差圧力を作用させることを特徴とする気圧式倍力装置。
前記弁プランジャの外周面に摺動可能に設けられ、前記第１規制部および前記第２規制部と前記シール部材との間に配置されるリングを有することを特徴とする請求項１に記載の気圧式倍力装置。