JP5171949B2 - 自動車の制動システム用のブレーキブースター - Google Patents

Description

本発明はブレーキブースターに関し、更に詳細には、自動車用の空気圧式ブースターに関する。前記ブースターは、詳細には、運転者によって制御される緊急制動時に自動車の制動システムの効率を更に向上できるデバイスを含む。

ＷＯ２００４／０２６６５３は、機械的特徴が大幅に変化する、概ねＵ字形状キーを含むデバイスを開示する。この出願に開示のデバイスは、一つのデバイスから別の同様のデバイスまで様々な挙動を示す。これらの変化は、更に温度が変化した場合に更に大きくなる。これとは対照的に、本発明によるデバイスは、作動が非常に安定している。

本発明と関連したブレーキブースターは、更に詳細には、図１に示す種類のブースターに関する。
図１には、自動車用空気圧式ブレーキブースターユニットが示してある。

既知のように、空気圧式ブースター１０は剛性ケーシング１２を有し、このケーシング内に横隔壁１４が移動可能（移動自在）に取り付けられており、横隔壁１４が、前チャンバ１６及び後チャンバ１８を密封をなして形成する。前チャンバ１６には、自動車のエンジンの負圧の値と等しい第１圧力「Ｐ１」が加わり、後チャンバ１８には、第２圧力「Ｐ２」が加わる。第２圧力「Ｐ２」は、以下に説明するように、エンジンの負圧の値「Ｐ１」と大気圧の値「Ｐａ」との間で変化する。前チャンバ１６には、自動車の負圧源（例えば、自動車のエンジンの吸気マニホールド（図示せず）内の負圧）に連結された負圧ダクト２０を介して、圧力「Ｐ１」が供給される。

空気圧式ブースター１０は、可動隔壁１４に固定された可動ピストン２２を含む。可動隔壁１４は、ケーシング１２内で、ケーシング１２及び可動ピストン２２の前面２６に当接した戻しばね２４によって、後方に、弾性的に戻される。

可動ピストン２２の前面２６は、反作用カップ（リアクションカップ）３０に当接する。反作用カップ３０内には、エラストマー材料製の反作用ディスク（リアクションディスク）３２が配置されている。反作用カップ３０の前面３４は、プッシュロッド２８に固定されている。プッシュロッド２８の変位は、可動ピストン２２の変位によって制御され、これにより、自動車の液圧式ブレーキマスターシリンダ３６を作動させることができる。

例えば自動車のブレーキペダルに連結された制御ロッド３８を、この制御ロッド３８に前方に向かって及ぼされた軸線方向入力の関数として、可動ピストン２２内で選択的に変位させることができる。その作動力は、可動ピストン２２と制御ロッド３８との間に配置された戻しばね４０がロッド３８に作用する戻し力とは逆方向に及ぼされる。図２に更に詳細に示すように、制御ロッド３８の他の前端により、可動ピストン２２に摺動可能（摺動自在）に取り付けられたディストリビュータープランジャー４６を制御できる。ディストリビュータープランジャー４６の後方環状座部が、後チャンバ１８内の第２圧力「Ｐ２」を変化できる三方バルブ５０の部分を形成する。後チャンバ１８内の第２圧力「Ｐ２」の変化は、より具体的には、制御ロッド３８が休止位置にある場合に、前チャンバ１６と後チャンバ１８とを連結することによって、又は制御ロッド３８の作動時に後チャンバ１８を大気圧「Ｐａ」に徐々に連結することによって、行われる。

三方バルブ５０の作動は従来技術で周知であるため、本説明にはこれ以上詳細には説明しない。
周知のように、プローブ５２が、ディストリビュータープランジャー４６の前端及び可動ピストン２２のボアの内側の両方に摺動可能（摺動自在）に取り付けられている。前記プローブ５２は、反作用ディスク３２と向き合っている。このように、プローブ５２は、ディストリビュータープランジャー４６によって押圧され、これにより反作用ディスク３２を押圧して前記反作用ディスクを圧縮し、これによりマスターシリンダ３６のピストンの反作用力をディストリビュータープランジャー４６に伝達でき、制御ロッド３８に伝達できる。

制御ロッド３８に最大制動力が及ぼされる緊急制動状況では、制御ロッド３８を作動することによりディストリビュータープランジャー４６を作動し、三方バルブ５０を最大に開放し、後チャンバを大気圧にする。その結果、可動隔壁１４が前方に変位し、プランジャー４６の端部が可動ピストン２２の後面に固定された反作用ディスク３２と接触する。

かくして、制御ロッド３８がその移動の末端にある場合にマスターシリンダのピストンに及ぼされる力は、可動壁１４の各側に作用する圧力差によって発生したブースト力と、プローブを形成するプランジャー４６によってマスターシリンダの前記ピストンに及ぼされた力とによる。自動車の運転者は、更に、可動ピストン２２からプランジャー４６に反作用ディスク３２を介して伝達された制動反作用力を感知する。

ＷＯ２００４／０２６６５３

緊急制動状況に遭遇した多くの運転者は、起こり得る危険を過小評価し、急ブレーキを掛けた後、事故を回避する上で制動力を維持するのが重要である場合でも、制動力を緩めてしまうということが観察された。

更に詳細には、制御ロッド３８の急変位を伴う緊急制動状況において、プランジャー４６が反作用ディスク３２と接触し、前チャンバと後チャンバとの間の圧力差が最大になる前であっても制動を最大に行っている感じを運転者に伝えてしまう可能性がる。そのため、運転者は、最大制動力の恩恵を得るために力を維持しなければならない場合でも、力を緩めてしまう虞があった。

図１及び図２に示すブースターは、ブッシュ５８及び係止部品８４を使用して、プランジャーを反作用ディスクと接触した状態に係止することによって、こうした欠点を小さくできる。ブッシュ５８及び係止部品８４により、運転者が力を部分的に緩めてもプッシュロッド２８の方向に最大力を維持できる。

本発明は、更に、緊急制動機能の開始閾値の精度を改善でき且つシステムの信頼性を改善できるシステムを使用してこの問題を解消できる。

本発明は、従って、ブレーキブースターに関し、
前記ブレーキブースターは、
所定の長さ方向軸線を持つハウジングと、
ハウジング内に、密封態様で、長さ方向軸線に沿って摺動自在に取り付けられた、スカート及び空気圧ピストンを含むユニットであって、前記スカート及びピストンユニットは、ハウジングの内部空間を低圧の前チャンバと、可変圧力の後チャンバとに分ける、スカート及びピストンユニットと、
制御ロッドによって作動される三方バルブと、
前記空気圧ピストン内で前記長さ方向軸線に沿って前記制御ロッドの制御下で移動可能又は移動自在なディストリビュータープランジャーとを備え、
前記ディストリビュータープランジャー（４６）は、制御ロッドから反作用ディスクに力を加えるためのプローブを含み、前記スカート及びピストンユニットは、空気圧式ブースト力をマスターシリンダの液圧ピストンに伝達する。

本発明によれば、ブースターは、更に、
ディストリビュータープランジャーを取り囲み、ブースターの空気圧ピストンのボア内で摺動するブッシュであって、前記ブッシュの後環状面が三方バルブの環状シールと接触し、前チャンバと後チャンバとの間に圧力等化バルブを形成する、ブッシュと、
前記ブッシュを前記環状シールに向かって押すようになった第１ばねと、
ブッシュに対して半径方向に移動できる、ブッシュの周壁を通って延びる少なくとも一つの係止キーとを含む。

ディストリビュータープランジャーは、軸線に対して傾斜した面を有する。この傾斜面は、ディストリビュータープランジャーがピストンに対して前方に移動するとき、係止キーがブッシュから半径方向に遠ざかるように移動し、ブッシュが第１ばねの作用でピストンに対して後方に移動し、等化バルブを閉鎖するように、ブッシュに対する係止キーの半径方向変位を制御する。

本発明の一実施例によれば、キーにはノッチが設けられており、ノッチの半径方向高さは、ブッシュの周壁の厚さよりも僅かに大きい。この実施例では、ブッシュには、ブッシュが係止キーに対して軸線方向に変位できるようにする長さ方向穴が設けられている。

有利には、係止キーを軸線に向かって半径方向に押すようになった第２ばねが設けられている。
一実施例によれば、第２ばねは環状ばねである。

本発明の変形例によれば、前記システムは、複数の係止キーを含む。
このような変形例では、前記システムは、軸線に対して対称に配置された二つの係止キーを含む。

更に、本発明の有利な実施例では、前記穴は、係止キーの幅よりも僅かに大きい幅を持つ第１ゾーンと、第１ゾーンの軸線方向前方に配置された、係止キーのノッチの幅よりも僅かに大きい幅を持つ第２ゾーンとを有する。

本発明は、更に有利には、ブッシュの壁を通って延びる係止解除キーを含み、該係止解除キーは、ピストンの前方への移動の作用により、ブッシュの前方への移動を制御できる。

本発明の様々な要旨及び特徴は、以下の説明及び添付図面から更に明瞭に理解されるであろう。

図１は、上文中に論じた従来技術で公知のブレーキブースターの断面図である。 図２は、図１のブースターの部分断面図である。 図３は、本発明によるブレーキブースターの長さ方向部分断面図である。 図４は、図３の本発明によるブースターに適用できるキーの平面図である。 図５は、図３のブッシュを上方から見た部分図である。 図６は、本発明のシステムの分解斜視図である。 図７は、取り付け後の図６のシステムの一部を破断した部分断面斜視図である。

以下の説明において、「前」及び「後」という用語は、夫々、図面の左方及び右方の夫々に配向された部材（エレメント）又は位置を意味する。
ブースターは軸線Ｘを有し、この軸線に沿って、ブースターのハウジング、空気圧ピストン、制御ロッド及びプッシュロッド等が配置されている。移動が軸線Ｘと平行な方向に行われる場合、部材（エレメント）が軸線方向に変位するという。同様に、半径方向力又は半径方向移動というのは、この力又はこの移動が、軸線Ｘに向かって配向（方向決め）されているということを意味する。

本発明は、図１に示す、上文中に開示したブレーキブースターに関する。従って、このようなブースターの全体的作動は再び説明しない。
図３は、このようなブースターに適用した本発明のデバイス（装置）の一実施例を示す。

この図では、特定の部材に、同じ機能を提供する図１及び図２の部材と同じ参照番号が付してある。
前チャンバ１６及び後チャンバ１８を形成するスカート１４を収容したブースターのハウジングの壁１２が、図３に示してある。制御ロッド３８により、ディストリビュータープランジャー４６を制御できる。これにより、前チャンバ１６と後チャンバ１８との間の圧力差によるピストン２０の変位を制御できる。制動コマンドは、反作用ディスク１０６を介してプッシュロッド２８に伝達される。

反作用ディスク１０６と関連したプランジャーシステムにより、プッシュロッド２８から制御ロッド３８に反作用力を伝達できる。
円筒形のブッシュ１０３が、ディストリビュータープランジャー４６の周囲に設けられている。図３の実施例によれば、このブッシュ１０３は、ピストン２２内に配置されており、ピストン内で軸線方向にディストリビュータープランジャー４６に対して変位できる。

ばね１０４は、このブッシュ１０３をピストン２２に対して後方に押すように作用する。ばね１０４は、ピストン２２の内面２２５に当接し、ブッシュ１０３の前端１０７を押す。

ブッシュ１０３の後端１０５は、以下に開示するように、三方バルブ５０の環状シール４７と接触するようになっている。
半径方向に移動できる二つのキー１０２及び１０２’は、以下に説明するように、ブッシュ１０３の後方への変位を許容又は阻止する機能を有する。ばねデバイス１０９が、これらのキー１０２及び１０２’を、軸線Ｘに向かって半径方向に押すように作用する。

有利には、このばねデバイス１０９は、環状ばねである。
ディストリビュータープランジャー４６は、キー１０２及び１０２’の半径方向変位方向に対して傾斜した面４６０を有する。有利には、ディストリビュータープランジャー４６が全体に円形形状を有するため、面４６０は、小さい方のベースが前方に配向された全体に截頭円錐形形状を有する。図３でわかるように、ディストリビュータープランジャー４６が前方に変位すると、前記キー１０２及び１０２’は、軸線Ｘから遠ざかる方向に移動する。

各キーは、図４に示す形状を有し、幅がＬ２の広幅部分１０２ｂと、幅がＬ１の狭幅部分（又はノッチ）１０２ａとを備えている。狭幅部分の高さｈは、ブッシュ１０３の壁の厚さよりも僅かに大きい。各キー１０２及び１０２’は、ブッシュ１０３の壁を通って、穴１１２、１１２’の夫々一方を介して通過するようになっている。

図５は、穴（例えば穴１１２）の一実施例を上方から見た平面図を示す。この穴は、幅がＬ’２のゾーン１１２ｂと、幅がＬ’２よりも小さいＬ’１のゾーン１１２ａとを含む。

各キーを穴に配置する。ブースターが図３に示す状態にある場合には、各キーは、ゾーン１１２ｂにある。キーの幅Ｌ１及びＬ２は、夫々、穴１１２の幅Ｌ’１及びＬ’２よりも僅かに小さく、そのため、キーは穴の中で移動できる。

図３、図４、及び図５を参照し、この実施例の作動を以下に説明する。
運転者が通常の制動を加えた場合には、ディストリビュータープランジャー４６は、ピストン２２とほぼ同じ速度で変位する。ブースターは、当該技術分野で周知の従来の方法で作動する。

運転者が急に及び強く制動した（緊急制動）場合には、ディストリビュータープランジャー４６は、ピストン２２よりも急速に前方に移動する。
ディストリビュータープランジャー４６の傾斜面４６０は、前方に移動するとき、キー１０２及び１０２’に半径方向変位力を及ぼす。これらのキー１０２及び１０２’は、ディストリビュータープランジャー４６から遠ざかる方向に移動する。各キーの広幅部分（図４の１０２ｂ）は、穴１１２の幅がＬ’２のゾーン（図５のゾーン１１２ｂ）から出る。キー１０２及び１０２’が、参照番号１０２ａを付したその部分の高さｈと少なくとも等しい所定距離だけ変位したとき、参照番号１０２ｂを付したキーの部分全体が、ゾーン１１２ｂから外れ、ばね１０４の作用によりブッシュ１０３が後方に変位する。これによって、キー１０２の部分１０２ａは、ゾーン１１２ａに配置される。従って、ブッシュの端部１０５が三方バルブの環状シール４７に圧接する。前チャンバ１６と後チャンバ１８との間の圧力等化バルブが閉鎖される。三方バルブの吸気バルブが開き、後チャンバ１８に大気圧が加えられる。

従って、本発明のシステムにより、三方バルブの圧力等化バルブを急速に閉鎖でき、大気圧の空気を後チャンバ１８に取り入れるためのバルブを開放できる。従って、ピストン２２は、前チャンバ１６と後チャンバ１８との間で急速に発生した圧力差によって急速に押圧される。かくして、システムは、緊急制動に対する要求に急速に応答する。

次いで、ピストン２２によって作動される係止解除キー１０８の制御下で、ブッシュ１０３と、キー１０２及び１０２’とが、元の位置に戻る。このキー１０８はブッシュ１０３を貫通しており、このキー１０８が前方に変位することにより、ブッシュ１０３が変位させられる。１１２ｂ等のゾーンが、キー（１０２、１０２’）と向き合って配置された場合には、これらのキー１０２、１０２’は、ばね１０９の作用により軸線Ｘに向かって変位し、再びその元の位置をとる。

図６は、本発明のシステムの分解斜視図である。この図より、様々な部材の互いに対する状況を更によく理解できる。
この図では、ブースターのピストン２２は、概略に円筒体の形態で示してある。ブッシュ１０３は、ピストン２２内に配置されるようになっており、ディストリビュータープランジャー４６は、ブッシュ１０３内に配置されなければならない。キー１０２、１０２’は、ピストン２２の壁を通って延びるようになっている。例えば、キー１０２’は、開口部１２２’を介してピストンの壁を通って延びている。更に、穴１１２’を通って延びている。

最後に、図６には係止解除キー１０８が示してあり、このキーは、二つの脚部１０８．１及び１０８．２を有する。これらの脚部は、参照番号１１８．１及び１１８．２を付した開口部を通ってブッシュ１０３を通過する。前記脚部は、ディストリビュータープランジャー４６の両側に配置されるようになっている。

図７は、図６のシステムの部分断面斜視図である。かくして、上文中に開示した取り付け状態を目に見えるようにできる。

１０ 空気圧式ブースター
１２ 剛性ケーシング
１４ スカート
１６ 前チャンバ
１８ 後チャンバ
２０ ピストン
２８ プッシュロッド
３８ 制御ロッド
４６ ディストリビュータープランジャー
４７ 環状シール
５０ 三方バルブ
１０２、１０２’ キー
１０２ａ 狭幅部分
１０２ｂ 広幅部分
１０３ 円筒形ブッシュ
１０４ ばね
１０５ 後端
１０６ 反作用ディスク
１０７ 前端
１０９ ばねデバイス
１１２、１１２’ 穴（孔）
２２５ 内面

Claims (7)

1. ブレーキブースターであって、
   長さ方向軸線（Ｘ）を持つハウジング（１０）と、
   前記ハウジング（１０）内に、密封態様で、前記長さ方向軸線（Ｘ）に沿って摺動可能に取り付けられた、スカート（１４）及び空気圧ピストン（２２）を含むユニットであって、前記スカート及びピストンのユニット（１４、２２）は、前記ハウジングの内部空間を低圧の前チャンバ（１６）と可変圧力の後チャンバ（１８）とに分ける、スカート及びピストンのユニット（１４、２２）と、
   制御ロッド（３８）によって作動される三方バルブ（５０）と、
   前記空気圧ピストン（２２）内で前記長さ方向軸線（Ｘ）に沿って前記制御ロッド（３８）の制御下で移動可能なディストリビュータープランジャー（４６）とを備え、
   前記ディストリビュータープランジャー（４６）は、前記制御ロッド（３８）から反作用ディスク（３２）に力を加えるためのプローブ（１０６）を備え、
   前記スカート及びピストンのユニット（１４、２２）は、空気圧式ブースト力をマスターシリンダの液圧ピストンに伝達する、ブレーキブースターにおいて、
   前記ディストリビュータープランジャー（４６）を取り囲み、前記ブースターの前記空気圧ピストン（２２）のボア内で摺動するブッシュ（１０３）であって、前記ブッシュ（１０３）の後環状面（１０５）が、前記三方バルブの環状シールと接触して、前記前チャンバと前記後チャンバとの間に圧力等化バルブを形成する、ブッシュ（１０３）と、
   前記ブッシュ（１０３）を前記環状シールに向かって押すようになった第１ばね（１０４）と、
   前記ブッシュ（１０３）に対して半径方向に移動できる、前記ブッシュ（１０３）の周壁を通って延びる少なくとも一つの係止キー（１０２、１０２'）とを備え、
   前記ディストリビュータープランジャーは、前記軸線に対して傾斜した面（４６０）を有し、
   前記傾斜面（４６０）は、前記ディストリビュータープランジャー（４６）が前記ピストンに対して前方に移動するとき、前記キーが前記ブッシュ（１０３）から半径方向に遠ざかるように移動し、前記ブッシュが前記第１ばねの作用で前記ピストンに対して後方に移動し、前記等化バルブを閉鎖するように、前記ブッシュ（１０３）に対する前記キーの半径方向変位を制御し、
   前記キー（１０２、１０２'）にはノッチ（１０２ａ）が設けられており、前記ノッチの半径方向高さ（ｈ）は、前記ブッシュ（１０３）の前記周壁の厚さよりも僅かに大きく、
   前記ブッシュ（１０３）には、該ブッシュが前記係止キー（１０２、１０２'）に対して軸線方向に変位できるようにする長さ方向穴（１１２）が設けられている、ことを特徴とするブレーキブースター。
2. 請求項１に記載のブレーキブースターにおいて、
   前記係止キー（１０２、１０２'）を前記軸線（Ｘ）に向かって半径方向に押すようになった第２ばね（１０９）を含む、ことを特徴とするブレーキブースター。
3. 請求項２に記載のブレーキブースターにおいて、
   前記第２ばね（１０９）は環状のばねである、ことを特徴とするブレーキブースター。
4. 請求項３に記載のブレーキブースターにおいて、
   複数の係止キー（１０２、１０２'）を含む、ことを特徴とするブレーキブースター。
5. 請求項４に記載のブレーキブースターにおいて、
   前記軸線（Ｘ）に対して対称に配置された二つの係止キー（１０２、１０２'）を含む、ことを特徴とするブレーキブースター。
6. 請求項５に記載のブレーキブースターにおいて、
   前記穴（１１２）は、
   前記係止キー（１０２）の幅（Ｌ２）よりも僅かに大きい幅（Ｌ'２）を持つ第１ゾーン（１１２ｂ）と、
   前記第１ゾーンの軸線方向前方に配置された、前記係止キー（１０２）の前記ノッチの幅（Ｌ１）よりも僅かに大きい幅（Ｌ'１）を持つ第２ゾーン（１１２ａ）とを有する、ことを特徴とするブレーキブースター。
7. 請求項６に記載のブレーキブースターにおいて、
   前記ブッシュ（１０３）の前記壁を通って延びる係止解除キー（１０８）を含み、
   該係止解除キー（１０８）は、前記ピストン（２２）の前方への移動の作用により、前記ブッシュ（１０３）の前方への移動を制御できる、ことを特徴とするブレーキブースター。

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