JP5464340B2 - 気圧式倍力装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のブレーキに使用する気圧式倍力装置に関する。

従来、気圧式倍力装置の入力軸には、その後退端を規定するストップキーが設けられており、ブレーキペダルへの踏力が解放され、入力軸が後退する際の打音を防止するために、ストップキーに弾性体を貼付したものがある（特許文献１参照）。

実開平３−４０２７８号公報

しかしながら、特許文献１の気圧式倍力装置において、ストップキーに弾性体を貼付しただけでは、経年的に弾性体が固まってしまったり、剥がれたりする可能性があり、その結果、打音が発生してしまう虞がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ブレーキペダルへの踏力が解放された際の打音を抑制する気圧式倍力装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段として、本発明の請求項１に記載した発明は、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バルブボディと、該バルブボディに設けられ、前記シェルに対して進退する入力軸に連動し、前記変圧室を前記定圧室または外気に連通切換えする弁機構と、前記バルブボディまたは前記入力軸とともに移動し、前記シェルに当接することで前記バルブボディおよび前記入力軸の後退端を規定する後退端規定部材と、前記バルブボディに設けられ、前記定圧室を前記弁機構へ接続する連通路と、前記入力軸が後退するときに、前記定圧室と変圧室との圧力差によって作動し、前記後退端規定部材が前記シェルに当接する前に、前記定圧室と変圧室との圧力差が所定値より小さくなることで前記連通路の流路面積を絞る流路面積絞り機構と、を有することを特徴とする。

本発明の気圧式倍力装置によれば、ブレーキペダルへの踏力が解放された際の打音を抑制することができる。

図１は、本実施の形態に係る気圧式倍力装置の断面図である。 図２は、本実施の形態に係る気圧式倍力装置の要部の拡大図である。 図３は、入力ロッドが後退し始める初期の流路面積機構の動作を示す図である。 図４は、入力ロッドが原位置に戻る直前の流路面積機構の動作を示す図である。 図５は、出力ロッドの後退速度を示す図である。

以下、本発明を実施するため形態を図１〜図５に基づいて詳細に説明する。
本実施の形態に係る気圧式倍力装置は、図１に示すように、２つのパワーピストン７、８を備えたタンデム型で構成されており、フロントシェル１とリヤシェル２とからなるハウジング３内を、センターシェル４によりフロント側及びリヤ側の２室に区画している。フロント側の室は、ダイアフラム５を備えたパワーピストン７により定圧室９と変圧室１１とに区画される。一方、リヤ側の室は、ダイアフラム６を備えたパワーピストン８により定圧室１０と変圧室１２とに区画される。各パワーピストン７、８は、センターシェル４およびリヤシェル２を気密的にかつ摺動可能に挿通させてハウジング３の外まで後端部を延ばしたバルブボディ１３に支持させた構造となっている。
なお、リヤシェル２は、バルブボディ１３の挿通部分を小径筒部２ａとして構成されており、この小径筒部２ａにはダストブーツ１４が装着されている。該ダストブーツ１４は、バルブボディ１３の、ハウジング３から延出する中空軸部１３ｂを覆っている。

図１及び図２に示すように、バルブボディ１３は、カップ状の本体部１３ａと中空軸部１３ｂとが連設して構成されており、その本体部１３ａがセンターシェル４に対する摺動部として、その中空軸部１３ｂがリヤシェル２に対する摺動部としてそれぞれ構成されている。
バルブボディ１３の本体部１３ａには、２つの定圧室９と１０とを相互に連通し、かつ各定圧室９、１０を中空軸部１３ｂ内に設けた弁機構２２へ接続する負圧通路１５ａ、１５ｂが設けられる。また、バルブボディ１３の本体部１３ａには、リヤ側の変圧室１２を中空軸部１３ｂ内の弁機構２２へ接続する第１大気通路１６が設けられている。

図１に示すように、リヤ側の定圧室１０内には、リヤ側の変圧室１２とフロント側の変圧室１１とを連通する第２大気通路１７を内部に設けた筒状の複数（ここでは、２本）の連通管１８が配設されている。各連通管１８は、その一端部がセンターシェル４に圧入固定されると共に、その他端部がリヤ側のパワーピストン８に気密的にかつ摺動可能に挿通されてリヤシェル２に近接する部位まで延ばされている。各連通管１８内には、フロントシェル１とリヤシェル２とを気密的に貫通し、かつフロント側のパワーピストン７を気密的に貫通して延ばした貫通ロッド４１が挿入されている。この貫通ロッド４１の両端部にはスタッドボルト４２、４３が一体的に設けられており、これらスタッドボルト４２、４３は、リヤシェル２の後面およびフロントシェル１の前面に直立する状態で配置されている。なお、この貫通ロッド４１すなわちスタッドボルト４２、４３は、円周方向に１８０度間隔で２本設けられているが、リヤシェル２およびフロントシェル１には、これらスタッドボルトと９０度位相が異なった位置に、汎用のスタッドボルト４４が２本立設されている。
一方、フロント側の定圧室９には、フロントシェル１に設けた管継手１９を通じて、例えばエンジン負圧が導入されるようになっており、この負圧は、負圧通路１５ａ、１５ｂを通じてリヤ側の定圧室１０にも導入される。

弁機構２２は、図１及び図２に示すように、フロントシェル１およびリヤシェル２に対して進退する、入力軸としての入力ロッド２４に連動して、変圧室１１、１２を定圧室９、１０または外気に連通切換るものであり、弁プランジャ２５と、ポペット弁２７と、負圧弁２９と、大気弁３１と、弁ばね３２とから構成されている。
弁プランジャ２５は、バルブボディ１３の本体部１３ａに設けた軸孔内に摺動可能に嵌装され、かつブレーキペダル（図示略）と連動する入力ロッド２４に連結されている。ポペット弁２７は、そのリヤ側端部がバルブボディ１３の中空軸部１３ｂの内周面に押え部材２６により固定されている。負圧弁２９は、ポペット弁２７のフロント側端部の外周縁部と、バルブボディ１３の中空軸部１３ｂの内周面に形成された負圧用弁座２８とが当接・離間して構成されるものである。大気弁３１は、ポペット弁２７のフロント側端部の内周縁部と、弁プランジャ２５のリヤ側端部に形成された環状の大気用弁座３０とが当接・離間して構成されるものである。弁ばね３２は、入力ロッド２４に一端が係止され、常時、ポペット弁２７を閉弁方向へ付勢している。なお、押え部材２６と入力ロッド２４との間には戻しばね３３が介装されており、弁プランジャ２５は、ブレーキペダルからの入力がない非作動時には、この戻しばね３３により、そのリヤ側端部の大気用弁座３０をポペット弁２７のフロント側端部の内周縁部に当接させる状態を維持するようになっている。

図１及び図２に示すように、バルブボディ１３の本体部１３ａと中空軸部１３ｂとの略境界部分には、その半径方向から後退端規定部材としてのストップキー３９が挿入されており、該ストップキー３９は弁機構２２の一構成である弁プランジャ２５に設けた溝内に係入されている。このストップキー３９は、バルブボディ１３または入力ロッド２４とともに軸方向に沿って移動し、バルブボディ１３および入力ロッド２４の後退端を規定するものであり、リヤシェル２の小径筒部２ａに設けた段差部４０に当接する位置が原位置となる。また、ストップキー３９によりバルブボディ１３に対する弁プランジャ２５の相対移動範囲が規制されるようになっている。
バルブボディ１３の軸孔内には、弁プランジャ２５にリヤ側端部が連結され、該弁プランジャ２５と一体に移動する反力受け部材３４が摺動可能に挿入されている。

図１及び図２に示すように、バルブボディ１３の本体部１３ａのカップ底には、ゴム等の弾性体からなるリアクションディスク３５と、出力ロッド３６の基端カップ部３６ａとが配置されており、反力受け部材３４がリアクションディスク３５の背面に当接可能となっている。
フロント側の定圧室９内で、バルブボディ１３のカップ状の本体部１３ａ内には、バルブボディ１３を原位置に戻すための戻しばね３７が配設されている。該戻しばね３７は、そのフロント側の一端をフロントシェル１の凹部１ａの後背部に、そのリヤ側の他端をばね受け３８を介してバルブボディ１３の本体部１３ａのカップ底にそれぞれ当接させる状態で配置されている。ばね受け３８は、出力ロッド３６の基端カップ部３６ａを覆うカップ部３８ａと、前記戻しばね３７が当接するつば部３８ｂとを有しており、全体がハット状に形成される。カップ部３８ａの底面部３８ｃには、その中央部に出力ロッド３６の軸部３６ｂが挿通される挿通孔４７が形成され、該挿通孔４７の周りに周方向に間隔をあけて設けられ底面部３８ｃの肉厚方向に貫通する複数の開口部４６が形成される。ばね受け３８のカップ部３８ａと出力ロッド３６とで形成される空間は、定圧室９を弁機構２２へ接続する負圧通路１５ｃとなっており、また、挿通孔４７と出力ロッド３６の軸部３６ｂとの間に形成される環状空間は、定圧室９を弁機構２２へ接続する負圧通路１５ｄとなっている。また、ばね受け３８のつば部３８ｂの外周とバルブボディ１３の本体部１３ａの内周面との間に形成される環状空間が定圧室９を弁機構２２へ接続する負圧通路１５ｅとなっている。ここで、負圧通路１５は、各負圧通路１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅから構成されており、負圧通路１５と開口部４６とにより本実施形態における連通路が構成されている。なお、本実施の形態では、開口部４６は複数設けられているが、１個でもよい。そして、バルブボディ１３は、戻しばね３７により、常時リヤ側（戻り方向）へ付勢されている。なお、ばね受け３８は、リアクションディスク３５および出力ロッド３６のバルブボディ１３からの離脱を抑制する抜止めとしても機能している。

図１及び図２に示すように、ばね受け３８の下方で出力ロッド３６の周りに流路面積絞り機構４５が配設されている。該流路面積絞り機構４５は、入力ロッド２４が後退する際、当初、定圧室９と変圧室１１，１２との圧力差により開口部４６を開放しており、ストップキー３９がリヤシェル２の段差部４０に当接する直前に、定圧室９と変圧室１１，１２との圧力差が小さくなることによりバルブボディ１３内で定圧室９と弁機構２２とを連通する連通路としての開口部４６を閉塞して負圧通路１５の流路面積を絞るものである。
該流路面積絞り機構４５は、図２に示すように、ばね受け３８の底面部３８ｃに設けた各開口部４６を開放・閉鎖する環状の絞り用弁部材５０と、出力ロッド３６の軸部３６ｂの外周面から突設させたばね受け５２と、絞り用弁部材５０とばね受け５２との間に設けられて絞り用弁部材５０を各開口部４６に向かって付勢する差圧調整ばね５１とから構成される。ばね受け３８の底面部３８ｃの出力ロッド３６の基端カップ部３６ａに臨む面と反対側の面が、絞り用弁部材５０が当接・離間する絞り用弁座４９となる。また、差圧調整ばね５１は、定圧室９と変圧室１１，１２との圧力差が所定値以上のときに縮むようなばね定数となっている。

なお、図１に示すように、フロントシェル１の前面に設けられた凹部１ａにマスタシリンダ（図示略）が結合される。マスタシリンダの円筒状体４８が凹部１ａの底部に気密的に挿通され、バルブボディ１３の本体部１３ａ内に延設される。そして、出力ロッド３６が円筒状体４８内に延びてマスタシリンダに連結される。

以下、本実施の形態に係る気圧式倍力装置の作用を説明する。
本気圧式倍力装置は、貫通ロッド４１の両端側のスタッドボルト４２、４３および汎用のスタッドボルト４４を介して車体（図示略）及びマスタシリンダ（図示略）に結合される。
そして、ブレーキペダルが踏込まれると、入力ロッド２４が前進して、弁プランジャ２５が前進し、弁プランジャ２５のリヤ側端部の大気用弁座３０がポペット弁２７のフロント側端部の内周縁部から離間して大気弁３１が開く。
これにより、大気が、サイレンサおよびフィルタを通してバルブボディ１３の中空軸部１３ｂ内に流入し、この大気は、第１大気通路１６を経てリヤ側の変圧室１２に導入されると共に、連通管１８内の第２大気通路１７を通じてフロント側の変圧室１１へも導入される。この結果、フロント側及びリヤ側の変圧室１１、１２と、負圧が導入されているフロント側及びリヤ側の定圧室９、１０との間に速やかに圧力差が発生し、この圧力差によりフロント側及びリヤ側のパワーピストン７、８が推進し、その推力がバルブボディ１３から出力ロッド３６を経てマスタシリンダ側へ出力される。

一方、ブレーキペダルへの踏力が解放されると、入力ロッド２４が戻しばね３３のばね力によって後退すると共に、弁プランジャ２５も後退する。
これにより、弁プランジャ２５の大気用弁座３０が、ポペット弁２７のフロント側端部の内周縁部に当接して大気弁３１が閉じられる一方で、ポペット弁２７が弁プランジャ２５により持ち上げられて、バルブボディ１３の負圧用弁座２８から離間して負圧弁２９が開き、負圧が負圧通路１５ａ、１５ｂおよび第１、第２大気通路１６、１７を通じてフロント側及びリヤ側の変圧室１１、１２に導入されて、前記圧力差が解消される。
入力ロッド２４と時間差をおいて、バルブボディ１３がフロント側の定圧室９内の戻しばね３７により後退して、バルブボディ１３に当接したストップキー３９がリヤシェル２内の段差部４０に当接する原位置に復帰して負圧弁２９が閉じる。

そこで、バルブボディ１３が戻しばね３７により後退する際に流路面積絞り機構４５が作動する。すなわち、バルブボディ１３が後退し始める初期から原位置に戻る直前までは、図３及び図５に示すように、バルブボディ１３内の負圧通路１５において絞り用弁部材５０を境としたリヤ側とフロント側との圧力差、すなわち、定圧室９と変圧室１１，１２との圧力差が差圧調整ばね５１の付勢力より大きくなるため絞り用弁部材５０が絞り用弁座４９から離間し、各開口部４６が開放される。この結果、負圧通路１５の流路面積が大きくなり、バルブボディ１３が略一定の速度で後退する（なお、図５では出力ロッド３６の後退速度が示されているが、該出力ロッド３６の後退速度とバルブボディ１３の後退速度とは略同一である）。
その後、入力ロッド２４が原位置に戻る直前においては、図４及び図５に示すように、絞り用弁部材５０を境としたリヤ側とフロント側との圧力差、すなわち、定圧室９と変圧室１１，１２との圧力差が差圧調整ばね５１の付勢力よりも小さくなるため絞り用弁部材５０が絞り用弁座４９に当接して各開口部４６が閉鎖される。この結果、負圧通路１５の流路面積が絞られ、バルブボディ１３の後退速度がそれまでよりも遅くなる。
このように、バルブボディ１３の後退速度は、流路面積絞り機構４５によって変化する負圧通路１５の排気流量に影響され、バルブボディ１３の後退初期ではその後退速度が速く、また、バルブボディ１３が原位置に戻る直前ではその後退速度がそれまでよりも遅くなるので、ストップキー３９がリヤシェル２の段差部４０に当接する際の打音を抑えることができる。なお、図３及び図４で示す矢印は排気の流れを示す。

以上説明したように、本実施の形態に係る気圧倍力装置では、ブレーキペダルへの踏力が解放され、バルブボディ１３が後退し、ストップキー３９がリヤシェル２の段差部４０に当接する直前に、バルブボディ１３の本体部１３ａ内で定圧室９と弁機構２２とを連通する連通路として負圧通路１５の流路面積を絞る流路面積絞り機構４５を備え、該流路面積絞り機構４５は、ばね受け３８の底部に設けた各開口部４６を開放・閉鎖する絞り用弁部材５０と、絞り用弁部材５０を各開口部４６（絞り用弁座４９）に向かって付勢する差圧調整ばね５１とから構成される。
これにより、ストップキー３９がリヤシェル２の段差部４０に当接する直前では、絞り用弁部材５０が絞り用弁座４９に当接して、各開口部４６が閉鎖される。この結果、負圧通路１５の流路面積が絞られ、バルブボディ１３の後退速度が変動してそれまでよりも遅くなるので、ストップキー３９がリヤシェル２の段差部４０に当接する際の打音を抑えることができる。
また、従来では、打音対策として、負圧通路１５の流路面積を一定とし予め絞った技術（図５の点線で示す）があるが、図５から解るように、本実施の形態はこの従来技術に比べて入力ロッド２４が原位置に戻る時間を短縮することができる。なお、本実施の形態では、ストップキー３９がリヤシェル２の段差部４０に当接する直前に、バルブボディ１３の後退速度を遅くしてストップキー３９がリヤシェル２の段差部４０に当接する際の打音を抑えるために、連通路（負圧通路１５）の流路面積を絞ると表現したが、この連通路の流路面積を絞るとは、連通路に流路抵抗を与える、連通路の流量を減らす等の表現と同義である。

本実施の形態では、２つのパワーピストン７、８を備えたタンデム型の気圧式倍力装置に適用されたが、当然ながら、１つのパワーピストンを備えた気圧式倍力装置にも適用することができる。

本実施の形態では、開口部４６をばね受け３８のカップ部３８ａの底面部３８ｃに設けるようにしたが、カップ部３８ａの周面に設けるようにしても良く、この場合には、絞り用弁部材５０の外周に、カップ部３８ａの周面に設けた開口部を開閉する筒状のシャッタ部材を追加することになる。

１ フロントシェル，２ リヤシェル，４ センターシェル，７ フロント側のパワーピストン，８ リヤ側のパワーピストン，９ フロント側の定圧室，１０ リヤ側の定圧室，１１ フロント側の変圧室，１２ リヤ側の変圧室，１３ バルブボディ，１５ 負圧通路（連通路），２２ 弁機構，２４ 入力ロッド（入力軸），２５ 弁プランジャ，３９ ストップキー（後退端規定部材），４０ 段差部，４５ 流路面積絞り機構，４６ 開口部（連通路），４９ 絞り用弁座，５０ 絞り用弁部材（弁部材），５１ 差圧調整ばね，５２ ばね受け

Claims (1)

1. 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バルブボディと、
   該バルブボディに設けられ、前記シェルに対して進退する入力軸に連動し、前記変圧室を前記定圧室または外気に連通切換えする弁機構と、
   前記バルブボディまたは前記入力軸とともに移動し、前記シェルに当接することで前記バルブボディおよび前記入力軸の後退端を規定する後退端規定部材と、
   前記バルブボディに設けられ、前記定圧室を前記弁機構へ接続する連通路と、
   前記入力軸が後退するときに、前記定圧室と変圧室との圧力差によって作動し、前記後退端規定部材が前記シェルに当接する前に、前記定圧室と変圧室との圧力差が所定値より小さくなることで前記連通路の流路面積を絞る流路面積絞り機構と、
   を有することを特徴とする気圧式倍力装置。

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