JP6155502B2 - 気圧式倍力装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両用ブレーキ装置に負圧ブースタとして用いられる気圧式倍力装置に関する。

一般に、車両のブレーキ系統には、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設けられている。この種の気圧式倍力装置としては、例えば大きな制動力を必要とする急ブレーキ時にもブレーキペダルの踏込み操作力を軽減できるように、ブレーキアシスト機構を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−９８９７０号公報

ところで、従来技術による気圧式倍力装置は、ブレーキアシスト機構の一部を構成する弾性部材の軸長短縮遅れが生じ易く、緊急操作時にペダル振動（衝撃音）が発生するという問題がある。

本発明は、上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、ブレーキアシスト機構の作動時に弾性部材の軸長短縮を早くできるようにし、ペダル振動（衝撃音）を低減することができるようにした気圧式倍力装置を提供することにある。

上述した課題を解決するため、本発明は、ハウジング内を定圧室と変圧室とに画成するパワーピストンと、前記パワーピストンに連結され前記ハウジング内を移動するバルブボディと、該バルブボディの内部に配置されるプランジャと、該プランジャに接続されると共にブレーキペダルに連結される入力ロッドと、該入力ロッドが前記プランジャを移動することにより、前記変圧室に作動気体を導入して前記定圧室と変圧室との間に圧力差を発生させる弁手段と、この圧力差によって前記パワーピストンに生じた推力が作用する出力ロッドと、該出力ロッドからの反力の一部を前記入力ロッドに伝達するためのリアクション部材と、該リアクション部材と前記プランジャとの間に設けられ、前記ブレーキペダルの操作に応じて軸方向長さが変化するブレーキアシスト機構とを有してなる気圧式倍力装置に適用される。

そして、本発明が採用する構成の特徴によると、前記ブレーキアシスト機構は、前記リアクション部材に対向するピストンと、該ピストンと前記プランジャとの間に介装された弾性部材と、前記ピストンおよび前記弾性部材の外周に摺動可能に嵌合して前記弾性部材の拡径を制限する小径筒部と前記弾性部材の拡径を許容する空間を形成する大径筒部とを有する段付スリーブと、前記段付スリーブを前記リアクション部材側へ付勢するスプリングとを備え、前記段付スリーブの小径筒部と大径筒部との段差面は、前記弾性部材の前記リアクション部材側の面と一致した位置、または、前記面よりも前記プランジャ側に位置しており、前記バルブボディに対する前記プランジャの相対移動量または速度が所定値に達したときに、前記段付スリーブは前記スプリングの付勢力に抗して前記プランジャ側に移動し、前記弾性部材が前記大径筒部の空間内で拡径する構成としている。

本発明によれば、ブレーキアシスト機構の作動時にピストンと段付スリーブの大径筒部とで形成される空間に弾性部材が押し込まれ易くなり、従来品に比べ低い入力荷重での軸長短縮が可能となる。また、軸長短縮性の向上はスプリング荷重の低減と同様の効果が期待でき、弾性部材の圧縮力を早く開放できる分、ペダル振動（衝撃音）の低減が可能となる。

本発明の第１の実施の形態による気圧式倍力装置を示す縦断面図である。 図１中のブレーキアシスト機構を拡大して示す部分断面図である。 図２のブレーキアシスト機構の作動状態を示す部分断面図である。 図３に続くブレーキアシスト機構の作動状態を示す部分断面図である。 第２の実施の形態によるブレーキアシスト機構を拡大して示す部分断面図である。

以下、本発明の実施の形態による気圧式倍力装置として、車両用ブレーキ装置に適用される気圧式倍力装置を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

ここで、図１乃至図４は本発明の第１の実施の形態を示している。図１において、気圧式倍力装置１は、その外殻を構成するハウジング２を有し、該ハウジング２は、車両（図示せず）の前側寄りに位置するフロントシェル３と、その後側に位置するリヤシェル４とにより構成されている。これらシェル３，４は、その外周側で互いに気密状態に固着され、ハウジング２の内部に室（後述の負圧室Ａと変圧室Ｂ）を画成している。

ハウジング２のフロントシェル３には、前壁３Ａの中央部にマスタシリンダ（図示せず）の一部を収納するための筒状凹部３Ｂが形成されている。ここで、フロントシェル３の筒状凹部３Ｂには、前記マスタシリンダとの間を気密にシールする環状のシール部材（図示せず）が設けられている。このシール部材は、ハウジング２内の負圧室Ａを外部の大気に対して気密状態にシールするものである。

一方、リヤシェル４には、車両ボディ（図示せず）への取付面となる後壁４Ａの中央部から軸方向外向きに後方筒部４Ｂが突設されている。また、リヤシェル４には、後方筒部４Ｂの軸方向（長さ方向）途中部位に環状の段差部４Ｃが設けられている。この段差部４Ｃには、後述する入力ロッド１２の押動操作解除時に後述のストップキー２１が図１に示すように当接し、これによって、バルブボディ６およびプランジャ１９の戻り位置が規制される。

ハウジング２内には、ダイヤフラム等からなるパワーピストン５が設けられている。該パワーピストン５は、外周側がフロントシェル３とリヤシェル４との間に固着され、内周側が後述のバルブボディ６に固着されている。フロントシェル３とリヤシェル４との間に形成されるハウジング２内の空間は、パワーピストン５により定圧室としての負圧室Ａと変圧室Ｂとに画成されている。

バルブボディ６は、リヤシェル４の後方筒部４Ｂ内に挿通され、ハウジング２内に軸方向に変位可能に設けられている。バルブボディ６は、例えば高強度の樹脂材料を用いて形成され、大径部６Ａと小径筒部６Ｂとを有している。バルブボディ６の大径部６Ａ側は、ハウジング２内でパワーピストン５の内周側に連結（固着）されている。バルブボディ６の小径筒部６Ｂは、リヤシェル４の後方筒部４Ｂからハウジング２の外部に延出されている。バルブボディ６は、パワーピストン５の変位に連動してハウジング２内を軸方向に変位するものである。

また、バルブボディ６の大径部６Ａには、負圧室Ａに常時連通して変圧室Ｂに連通，遮断される連通路７が形成され、該連通路７は、小径筒部６Ｂ側に向けて軸方向一側に延びている。図２に示すように、バルブボディ６の小径筒部６Ｂには、連通路７の一側（開口端側）に位置して環状の弁座部６Ｃが形成され、該弁座部６Ｃは、後述のポペット弁体１３、プランジャ本体２０の当接部２０Ａと共に弁手段としての弁機構８を構成している。

該弁機構８は、ポペット弁体１３がプランジャ本体２０の当接部２０Ａ及び／又はバルブボディ６の弁座部６Ｃに離着座することにより、変圧室Ｂを負圧室Ａに連通，遮断させるため後述の如く開，閉弁するものである。また、バルブボディ６には、大径部６Ａの内周側に位置して後述の出力ロッド２２側へと軸方向他側に突出する筒状突出部６Ｄが一体形成されている。

ここで、バルブボディ６には、小径筒部６Ｂ内の弁座部６Ｃの位置から筒状突出部６Ｄに向けて軸方向に延びる貫通穴としての段付穴９が形成されている。この段付穴９内には、後述のプランジャ１９が摺動可能に挿嵌される共に、ブレーキアシスト機構３１が軸方向に変位可能に設けられている。また、バルブボディ６には、小径筒部６Ｂの基端側に位置して径方向に延びるキー挿入穴１０と他の連通路１１とが形成され、キー挿入穴１０内には後述のストップキー２１が挿入されている。他の連通路１１は、段付穴９の奥所側を変圧室Ｂに常時連通させるものである。

入力ロッド１２は、一端側がリヤシェル４の後方筒部４Ｂから外部に突出し、他端側がバルブボディ６の小径筒部６Ｂ内に挿入して設けられている。該入力ロッド１２の他端側には、図２に示すように球形部１２Ａが一体形成され、この球形部１２Ａは、後述のプランジャ１９（即ち、プランジャ本体２０）にカシメ等の手段を用いて連結されている。そして、入力ロッド１２は、その一端側（突出端側）が車両のブレーキペダル（図示せず）に連結され、ブレーキ操作時には図１中の矢示Ｃ方向に押動操作される。

ポペット弁体１３は、バルブボディ６の小径筒部６Ｂ内に設けられている。該ポペット弁体１３は、弾性材料によって略筒状に形成され、その一端側は後述の戻しばね１５等により小径筒部６Ｂの内周壁に押付けられて固定されている。そして、ポペット弁体１３の他端側は、図２に示すように弱ばね１４によりバルブボディ６の弁座部６Ｃに向けて常時付勢されている。これにより、弁機構８の一部を構成するポペット弁体１３は、後述するプランジャ本体２０の当接部２０Ａとバルブボディ６の弁座部６Ｃとに離着座するものである。

戻しばね１５は、バルブボディ６の小径筒部６Ｂと入力ロッド１２との間に配設されている。該戻しばね１５は、バルブボディ６に対して入力ロッド１２を矢示Ｄ方向に向けて常時付勢している。これにより、入力ロッド１２に対する押動操作（ブレーキ操作）の解除時には、バルブボディ６がハウジング２内を図１に示す初期位置（後述のストップキー２１により規制された位置）に戻るまで、入力ロッド１２が戻しばね１５により矢示Ｄ方向に押圧される。

ここで、リヤシェル４の後方筒部４Ｂには、その開口端側に環状のシール部材１６が設けられている。該シール部材１６は、バルブボディ６の小径筒部６Ｂの外周面に摺接し、後方筒部４Ｂの開口端と小径筒部６Ｂとの間をシールしている。即ち、シール部材１６は、後方筒部４Ｂの開口端と小径筒部６Ｂとの間で変圧室Ｂを外部の大気に対して気密にシールするものである。

バルブボディ６の小径筒部６Ｂ内に装着されたフィルタ１７は、ハウジング２（リヤシェル４）の外部から小径筒部６Ｂ内に導入される作動気体としての空気を清浄化し、ハウジング２内にダスト等が侵入するのを防止するものである。保護ブーツ１８は、バルブボディ６の小径筒部６Ｂの突出端側を外部のダスト等から保護するものである。該保護ブーツ１８は、弾性材料により蛇腹状の筒体として形成され、その一端側は入力ロッド１２の軸方向中間部に取付けられている。保護ブーツ１８の他端側は、リヤシェル４の後方筒部４Ｂの開口端（先端）側に取付けられ、後方筒部４Ｂ内を摺動する小径筒部６Ｂの外周面を外部のダスト等から保護している。

プランジャ１９はバルブボディ６の段付穴９内に変位可能に挿嵌されている。該プランジャ１９は、プランジャ本体２０と後述の筒状ホルダ３５とにより構成されている。ここで、プランジャ本体２０の一端側は段付筒状に形成され、バルブボディ６の小径筒部６Ｂ内ヘと突出している。そして、プランジャ本体２０の突出端（一端）側には、入力ロッド１２の球形部１２Ａが着脱可能に固着され、これによりプランジャ本体２０は、入力ロッド１２と一体に図１中の矢示Ｃ，Ｄ方向に変位する構成となっている。

図２に示すように、プランジャ本体２０の突出端（一端）側には、バルブボディ６の弁座部６Ｃよりも小径に形成された環状弁座としての当接部２０Ａが一体に設けられている。プランジャ本体２０の当接部２０Ａは、ポペット弁体１３に離着座することにより小径筒部６Ｂ内の大気圧を連通路１１側に導入したり、大気導入を遮断したりするものである。

プランジャ本体２０の当接部２０Ａは、バルブボディ６の弁座部６Ｃおよびポペット弁体１３と共に弁手段としての弁機構８を構成している。プランジャ本体２０の当接部２０Ａは、ポペット弁体１３に離着座することにより小径筒部６Ｂ内の大気圧に対する変圧室Ｂの連通，遮断を制御する。また、ポペット弁体１３がバルブボディ６の弁座部６Ｃに離着座することにより、負圧室Ａに対する変圧室Ｂの連通，遮断を制御するものである。

図２に示すように、プランジャ本体２０の他端側は、段付穴９の小径穴部側に挿嵌された受圧凸部２０Ｂとなり、該受圧凸部２０Ｂには、後述の筒状ホルダ３５が嵌合して設けられている。そして、プランジャ本体２０と筒状ホルダ３５からなるプランジャ１９は、後述する出力ロッド２２からの反力の一部をブレーキアシスト機構３１（特に、ピストン３２、段付スリーブ３４およびスプリング３９）を介して入力ロッド１２に伝達するものである。さらに、プランジャ本体２０の外周側にはキー挿入穴１０と対応する位置に環状溝２０Ｃが形成され、該環状溝２０Ｃには、ストップキー２１が係合状態で取付けられている。

ストップキー２１はプランジャ１９の戻り位置を規制するもので、該ストップキー２１は、略長方形の平板を用いて形成され、バルブボディ６のキー挿入穴１０を介してプランジャ本体２０の環状溝２０Ｃに遊嵌状態で係合されている。そして、ストップキー２１の端部は、バルブボディ６から径方向に一定寸法だけ突出し、リヤシェル４の段差部４Ｃに当接可能となっている。

即ち、入力ロッド１２に対する押動操作の解除時に、ストップキー２１は、リヤシェル４の段差部４Ｃに当接することにより、バルブボディ６およびプランジャ１９の戻り位置を図１に示すように規制するものである。なお、リヤシェル４には、前記段差部４Ｃに替えて別体のストッパ部材（図示せず）を設け、このストッパ部材に対してストップキー２１の端部を当接させる構成としてもよい。

出力ロッド２２は、入力ロッド１２の押動操作力を倍力した状態で外部に出力するための部材である。該出力ロッド２２は、軸方向の一側に大径のフランジ部２２Ａが設けられ、該フランジ部２２Ａは、バルブボディ６の筒状突出部６Ｄを後述のリアクションディスク２５を介して軸方向他側から施蓋するように、バルブボディ６の筒状突出部６Ｄに嵌合されている。

そして、出力ロッド２２は、入力ロッド１２への押動操作時にバルブボディ６と一緒に図１中の矢示Ｅ方向に大きな出力をもって押動される。即ち、出力ロッド２２の他端側は、フロントシェル３の筒状凹部３Ｂに向けて軸方向に突出し、入力ロッド１２の押動操作力を倍力した力（出力）で前記マスタシリンダのピストン（図示せず）を軸方向に押圧する構成となっている。

ばね受２３はバルブボディ６の筒状突出部６Ｄ側に設けられている。該ばね受２３は、出力ロッド２２のフランジ部２２Ａを介して筒状突出部６Ｄの外周側に取付けられ、筒状突出部６Ｄに対するフランジ部２２Ａの抜止めを戻しばね２４と共に行う構成となっている。ここで、戻しばね２４は、ばね受２３とフロントシェル３の筒状凹部３Ｂとの間に配設され、バルブボディ６を図１中の矢示Ｆ方向に常時付勢するものである。

リアクションディスク２５は、バルブボディ６の筒状突出部６Ｄと出力ロッド２２のフランジ部２２Ａとの間に配設されたリアクション部材である。該リアクションディスク２５は、弾性変形可能なゴム材料等の弾性部材を用いて円板状に形成されている。そして、リアクションディスク２５は、後述の如く負圧室Ａと変圧室Ｂとの間に発生した圧力差により、バルブボディ６に生じた推力（矢示Ｅ方向の推力）を出力ロッド２２に伝達する。

このとき、リアクションディスク２５は、バルブボディ６からの推力に従って弾性変形し、その一部が後述のピストン３２（小径部３２Ｂの端面）に当接する位置まで受圧部材３８内に向けて隙間Ｓ１（図２参照）の寸法分だけ膨出する。この状態で、リアクションディスク２５は、出力ロッド２２からの反力を、フランジ部２２Ａを介して受承すると共に、反力の一部をブレーキアシスト機構３１（特に、ピストン３２、段付スリーブ３４およびスプリング３９）とプランジャ１９とを介して入力ロッド１２側に伝達し、前記ブレーキペダル側の運転者に踏み応えを与えるものである。

負圧導入管２６はフロントシェル３の前壁３Ａに設けられている。該負圧導入管２６は、図１に示すようにフロントシェル３の前壁３Ａから突出するパイプ等からなり、エンジンの吸気マニホールドに逆止弁（いずれも図示せず）等を介して接続されている。そして、負圧導入管２６は、前記エンジンの作動時に吸気マニホールド内で発生した負圧を負圧室Ａ内へと導くことにより、負圧室Ａ内を大気圧よりも低い圧力に保持するものである。

また、フロントシェル３の前壁３Ａには、前記マスタシリンダをフロントシェル３に固定するための固定ボルト２７が設けられている。リヤシェル４の後壁４Ａには、リヤシェル４を含めてハウジング２全体を車両のエンジンルーム内壁等に取付ける取付ボルト２８が設けられている。ここで、固定ボルト２７と取付ボルト２８とは連結ロッド２９を介して一体に形成されている。そして、連結ロッド２９の長さ方向途中位置には、筒状のシール部材３０が摺動可能に挿嵌して設けられている。該シール部材３０は、パワーピストン５と連結ロッド２９との間を気密にシールし、連結ロッド２９の周囲で負圧室Ａと変圧室Ｂとの間を封止状態に保つものである。

次に、図２を参照して第１の実施の形態で採用したブレーキアシスト機構３１について説明する。このブレーキアシスト機構３１は、バルブボディ６の段付穴９内に位置してプランジャ１９とリアクションディスク２５との間に設けられている。

ここで、ブレーキアシスト機構３１は、後述の段付スリーブ３４等を介して段付穴９内に可動に配置されリアクションディスク２５の一側端面に軸方向の隙間Ｓ１を介して対向するピストン３２と、ピストン３２と共にリアクションディスク２５に当接するレシオリング３７と、プランジャ１９とピストン３２との間に介装されプランジャ１９（後述の筒状ホルダ３５）に当接する弾性部材３３と、ピストン３２および弾性部材３３の外周に嵌合して取付けられた段付スリーブ３４と、該段付スリーブ３４をリアクションディスク２５側に付勢する後述のスプリング３９とを備えている。

ここで、ピストン３２は、軸方向一側の大径部３２Ａと他側の小径部３２Ｂとから段付の円柱状に形成されている。大径部３２Ａは弾性部材３３よりも大径に形成され、大径部３２Ａの一側端面は弾性部材３３に当接している。ピストン３２の小径部３２Ｂは、リアクションディスク２５に当接するように後述のレシオリング３７内を軸方向他側に向けて突出している。図４に示すように、ピストン３２の小径部３２Ｂは、リアクションディスク２５に対して受圧面積Ａ３をもって当接することができる。

弾性部材３３は、ピストン３２と筒状ホルダ３５との間に介装されるゴム等の弾性体からなる円筒状の部材であり、段付スリーブ３４内でピストン３２の大径部３２Ａと筒状ホルダ３５との間に隙間がない状態で挟持されている。そして、弾性部材３３は、そのリアクションディスク２５側の面である他側端面３３Ａが段付スリーブ３４の段部３４Ｃに臨むように、段部３４Ｃの段差面と同一な環状平面上に配置されている。

段付スリーブ３４は、軸方向一側に位置し弾性部材３３および筒状ホルダ３５の外周に摺動可能に嵌合する小径筒部３４Ａと、軸方向他側に位置してピストン３２の大径部３２Ａの外周に摺動可能に嵌合する大径筒部３４Ｂと、小径筒部３４Ａと大径筒部３４Ｂとの間に形成された段差面を含む環状の段部３４Ｃとを含んで構成されている。段付スリーブ３４の小径筒部３４Ａは、内部に収容した弾性部材３３が拡径（径方向外向きに弾性変形）するのを制限し、大径筒部３４Ｂは、弾性部材３３の拡径を許容するように小径筒部３４Ａよりも大径に形成されている。

段付スリーブ３４の大径筒部３４Ｂは、ピストン３２の大径部３２Ａよりも軸方向に長く延びて形成されている。大径筒部３４Ｂの開口端（軸方向の他側端部）は、後述する受圧部材３８の一側端面に当接可能になっており、運転者がブレーキペダルを踏込み操作していない非制動位置では受圧部材３８の一側端面との間に隙間Ｓ２が形成されている。この隙間Ｓ２は、通常の制動時にブレーキアシスト機構３１が作動しないように若干の離間寸法が設定されていればよく、望ましくは、リアクションディスク２５とピストン３２（小径部３２Ｂの端面）との隙間Ｓ１以上の寸法となるように設定する。この状態で、ピストン３２の大径部３２Ａと受圧部材３８の一側端面との間には、図２に示すように、隙間Ｓ１よりも軸方向寸法が大きい環状の空間が形成されている。

筒状ホルダ３５は、段付スリーブ３４との間で後述するスプリング３９のばね力を受承する部材である。筒状ホルダ３５は、プランジャ１９の一部を構成し、その一側がプランジャ本体２０の受圧凸部２０Ｂに嵌合して固定されている。筒状ホルダ３５の一側外周には、スプリング３９のばね力を受承するばね受部３５Ａが径方向外向きに突設されている。筒状ホルダ３５の内周側には、弾性部材３３の中心側を貫通して延びるステム３６が設けられ、該ステム３６の先端側（他側端部）は、圧入等の手段を用いてピストン３２の中心側に締結状態で連結されている。このため、弾性部材３３は、ステム３６による締結力によりピストン３２と筒状ホルダ３５との間に弾性変形しない状態で軸方向両側にほぼ隙間がなく挟持されている。

ピストン３２の小径部３２Ｂには、その外周側に段付円筒状のレシオリング３７が摺動可能に挿嵌され、該レシオリング３７の外周には、環状の段部３７Ａが一体に形成されている。また、レシオリング３７の軸方向他側の端部は、ピストン３２の大径部３２Ａの軸方向一側の面に当接するようになっている。一方、バルブボディ６の筒状突出部６Ｄ内には、環状の受圧部材３８が固定されており、受圧部材３８は、段付穴９の軸方向他側でリアクションディスク２５の一側面に当接するように配置されている。そして、受圧部材３８の内周側には、ピストン３２の小径部３２Ｂがレシオリング３７と共に摺動可能に挿通されている。受圧部材３８の内周側には、レシオリング３７の段部３７Ａと軸方向で対向する位置に環状の段差部３８Ａが設けられている。この段差部３８Ａは、非制動位置において、レシオリング３７の段部３７Ａとの間に隙間Ｓ３（図２参照）が設定されている。この隙間Ｓ３は、ジャンプインクリアランスである隙間Ｓ１以上の寸法となるように設定されている。

ここで、図１、図２に示す非制動位置において、ピストン３２の小径部３２Ｂおよびレシオリング３７の先端部（他側端部）とリアクションディスク２５との間には、予め決められた軸方向寸法の隙間Ｓ１（ジャンプインクリアランス）が形成されている。ブレーキ操作時に、マスタシリンダからの液圧反力が出力ロッド２２を介して伝達されるため、リアクションディスク２５は、その一部がピストン３２（小径部３２Ｂの端面）に当接する位置まで受圧部材３８内に向けて隙間Ｓ１分だけ膨出して、ブレーキ操作の踏力(入力)と液圧反力（出力）とがバランスするようになっている。

このように、リアクションディスク２５の一部が隙間Ｓ１分、膨出したときには、その膨出圧によりレシオリング３７がピストン３２の大径部３２Ａ側に向けて移動（後退）するが、隙間Ｓ３により、レシオリング３７は、環状の段部３７Ａが受圧部材３８の段差部３８Ａに当接しない。一方、急ブレーキ操作がなされてブレーキアシスト機構３１が作動したときには、リアクションディスク２５の一部が隙間Ｓ１分以上に膨出しようとする。このとき、レシオリング３７は、環状の段部３７Ａが受圧部材３８の段差部３８Ａに当接する。これにより、レシオリング３７のリアクションディスク２５への当接面積分の液圧反力がバルブボディ６に受承されるようになる。図４に示すように、レシオリング３７は、リアクションディスク２５に対して受圧面積Ａ２をもって当接することができる。

スプリング３９は段付スリーブ３４と筒状ホルダ３５とを互いに離間する方向に向けて付勢する付勢部材である。スプリング３９は、段付スリーブ３４の大径筒部３４Ｂと筒状ホルダ３５のばね受部３５Ａとの間に介装され、段付スリーブ３４の大径筒部３４Ｂの段部３４Ｃを、ピストン３２の大径部３２Ａの一側端面側に常時押圧して両者を当接させている。これにより、スプリング３９は、非制動位置において、セット荷重が付加されている。

このように構成されるブレーキアシスト機構３１は、急ブレーキの操作時に、バルブボディ６に対するプランジャ１９の相対移動量または速度が所定値に達して、これ以上になると、段付スリーブ３４の大径筒部３４Ｂが受圧部材３８の軸方向一側端面に当接する。即ち、図２中に示す隙間Ｓ２が零となる。これにより、弾性部材３３と筒状ホルダ３５とが、スプリング３９の付勢力に抗して段付スリーブ３４内を軸方向に移動する。このとき、ピストン３２の大径部３２Ａと段付スリーブ３４の段部３４Ｃとが軸方向に相対移動することで、両者の間に空間（図３中に示す空間ＳＰ）が生じる。そして、弾性部材３３は、この大径筒部３４Ｂの内部の空間ＳＰ内にはみ出すように拡径すると共に、ピストン３２と筒状ホルダ３５との間で軸方向に圧縮される。

これにより、ブレーキアシスト機構３１は、急ブレーキの操作時にプランジャ１９が段付穴９内でバルブボディ６に対して軸方向に大きく相対変位するのを許す。従って、本実施形態においては、弾性部材３３のリアクションディスク２５側の他側端面３３Ａが、段付スリーブ３４の小径筒部３４Ａと大径筒部３４Ｂとの間の段部３４Ｃの段差面に臨んでいるので、ピストン３２と段付スリーブ３４のとの相対移動によって生じる空間（図３中にＳＰで示す）内へと即座に弾性部材３３の外周側がはみ出るようになり、ブレーキアシスト機構３１の軸長短縮性が向上する。

第１の実施の形態による気圧式倍力装置１は、上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。

まず、車両の運転者がブレーキペダルを踏込み操作すると、これにより入力ロッド１２が矢示Ｃ方向に押動され、プランジャ１９とブレーキアシスト機構３１は、バルブボディ６の段付穴９内で図２に示す隙間Ｓ１において入力ロッド１２と一体に変位する。そして、プランジャ１９（プランジャ本体２０）の変位により環状の当接部２０Ａが、バルブボディ６の弁座部６Ｃとの当接によって追従を規制されたポペット弁体１３から離座すると、バルブボディ６の小径筒部６Ｂ内から大気圧が連通路１１を介して変圧室Ｂ内に導入され、負圧室Ａと変圧室Ｂとの間に圧力差が発生する。

このため、バルブボディ６は、負圧室Ａと変圧室Ｂとの間の圧力差によってパワーピストン５に生じた推力で図１中の矢示Ｅ方向に前進する。このときの推力は、バルブボディ６からリアクションディスク２５を介して出力ロッド２２に伝達され、所謂ジャンプインが生じ、出力ロッド２２からの出力は瞬間的に上昇する。そして、このジャンプイン後は入力ロッド１２への入力（ペダル踏力）が増大するに応じて出力も一定の倍力比、即ち、リアクションディスク２５に対する受圧部材３８の当接面積（図４中に示す受圧面積Ａ１に該当する）と、ピストン３２の小径部３２Ｂ及びレシオリング３７の先端部の当接面積、即ち、図４に示す受圧面積（Ａ２＋Ａ３）との比で増大することになる。

また、このようなブレーキ操作時の状態では、負圧室Ａと変圧室Ｂとの間の圧力差に応じてバルブボディ６がパワーピストン５と共に矢示Ｅ方向に変位し、ポペット弁体１３は弁座部６Ｃに着座した状態でバルブボディ６と共に同方向に変位する。そして、この間はプランジャ本体２０の当接部２０Ａがポペット弁体１３に対する離着座を繰返す。また、入力ロッド１２に対する矢示Ｃ方向の入力とリアクションディスク２５を介した矢示Ｆ方向の反力とが釣合った（均衡）状態を保つことにより、プランジャ本体２０の当接部２０Ａはポペット弁体１３に対して着座することになる。

さらに、ペダル（入力ロッド１２）を大きく踏込むことにより、負圧室Ａと変圧室Ｂとの間の圧力差が最大となった状態、即ち、変圧室Ｂがほぼ大気圧となった状態では、これ以上に入力ロッド１２を踏込み操作しても圧力差による倍力作用は発揮できなくなる。そして、出力ロッド２２は、この状態で入力ロッド１２と実質的に一体となって軸方向に変位し、その後はストロークエンドに達する。

一方、ブレーキ操作を解除したときには、入力ロッド１２が戻しばね１５により矢示Ｄ方向に押戻され、これに伴ってプランジャ１９も同方向に引っ張られる。このため、プランジャ本体２０の当接部２０Ａは、ポペット弁体１３に着座し、変圧室Ｂを外部の大気に対して遮断することになる。また、このときに、プランジャ１９は、プランジャ本体２０の当接部２０Ａを介してポペット弁体１３を弱ばね１４に抗して矢示Ｄ方向に押圧し、バルブボディ６の弁座部６Ｃからポペット弁体１３を強制的に離座させる。

この結果、負圧室Ａと変圧室Ｂとが連通路７，１１等を介して互いに連通することになり、負圧室Ａ内の負圧が変圧室Ｂ側に導入される。これによって、負圧室Ａと変圧室Ｂとがブレーキ操作解除前の圧力差よりも低い圧力差になる。そして、出力ロッド２２は、バルブボディ６と共に戻しばね２４により矢示Ｆ方向に押戻され、最終的には図１に示す如く、ストップキー２１の突出端側がリヤシェル４の段差部４Ｃに当接することになる。

そして、ストップキー２１が段差部４Ｃに当接した状態で、プランジャ１９の最終戻り位置が規制され、パワーピストン５、バルブボディ６、入力ロッド１２および出力ロッド２２等が図１に示す初期位置に復帰する。また、ポペット弁体１３は、このときにバルブボディ６の弁座部６Ｃとプランジャ本体２０の当接部２０Ａとに着座し、変圧室Ｂを負圧室Ａと同様の負圧状態に保ったまま次なるブレーキ操作に備えることになる。

次に、第１の実施の形態で採用したブレーキアシスト機構３１の動作について図２、図３及び図４を参照して説明する。

即ち、プランジャ１９（筒状ホルダ３５）とリアクションディスク２５との間に設けられたピストン３２、弾性部材３３、段付スリーブ３４、レシオリング３７およびスプリング３９等からなるブレーキアシスト機構３１は、通常の制動時に、段付スリーブ３４の大径筒部３４Ｂが受圧部材３８の軸方向一側端面に当接することがほとんどなく、スプリング３９が軸方向に圧縮変形されることはほとんどない。よって、弾性部材３３は、段付スリーブ３４の小径筒部３４Ａの内周面によって、その形状が保持された状態となる。これにより、気圧式倍力装置１の通常制動時には、前述したように一定の倍力比で、入力ロッド１２の押圧力（ブレーキペダルの操作力、踏力）に対して比例する出力が出力ロッド２２に発生する。

一方、急ブレーキ操作（急制動）時には、入力速度（ブレーキペダルの踏込速度）が大きく、バルブボディ６に対するプランジャ１９の相対移動量または速度が所定値に達して、これ以上となるので、図３に示すように、段付スリーブ３４の大径筒部３４Ｂが受圧部材３８の軸方向一側端面に当接する。これにより、段付スリーブ３４の大径筒部３４Ｂと筒状ホルダ３５のばね受部３５Ａとの間でスプリング３９が軸方向に圧縮変形される。このため、弾性部材３３と筒状ホルダ３５は、スプリング３９の付勢力に抗して段付スリーブ３４内を軸方向に移動し、弾性部材３３は、ピストン３２の大径部３２Ａと段付スリーブ３４の段部３４Ｃとの間に形成される大径筒部３４Ｂの内部の空間ＳＰに、はみ出すように拡径する。

この結果、段付スリーブ３４内で弾性部材３３が軸方向に圧縮される。換言すると、弾性部材３３は、段付スリーブ３４の大径筒部３４Ｂの空間ＳＰ内にはみ出すように拡径し、ピストン３２と筒状ホルダ３５との間で軸方向に圧縮され易くなる。これにより、図４に示すように、プランジャ１９は、バルブボディ６に対して軸方向に大きく変位し、弁機構８の開度（ポペット弁体１３と当接部２０Ａとの開度）を大きくして出力を増大させることができる。しかし、このとき、出力の増大分、マスタシリンダからの液圧反力が増大するため、出力を維持するためのブレーキペダルの必要踏力も増大してしまう。この結果、場合によっては、出力を維持することができず、ブレーキペダルを操作しきれなくなる可能性がある。

これに対して、本実施の形態においては、レシオリング３７が設けられていることで、上記の問題を解消している。即ち、一方、急ブレーキ操作がなされてブレーキアシスト機構３１が作動したときには、弾性部材３３の軸方向寸法が小さくなるので、リアクションディスク２５の一部が隙間Ｓ１分以上に膨出しようとする。このとき、レシオリング３７は、環状の段部３７Ａが受圧部材３８の段差部３８Ａに当接する。これにより、レシオリング３７のリアクションディスク２５への当接面積分の液圧反力がバルブボディ６に受承されるようになる。従って、このときの倍力比は、リアクションディスク２５に対する受圧部材３８の当接面積（受圧面積Ａ１）にレシオリング３７の先端部の当接面積（受圧面積Ａ２）を加算した当接面積（受圧面積Ａ１＋Ａ２）と、ピストン３２の小径部３２Ｂの当接面積（受圧面積Ａ３）との比となるため、倍力比を増大することができ、ブレーキペダルの必要踏力を低減することが可能になる。このため、本実施の形態の気圧式倍力装置においては、ブレーキアシスト機構３１を作動させても、ブレーキペダルの必要踏力を増大させることなく、迅速に大きな制動力を発生させることができる。

ところで、従来技術によるブレーキアシスト機構では、特許文献１（特開２００７−９８９７０号公報）の図１に示すように、ブレーキアシスト機構のピストンに段付部が設けられており、ブレーキアシスト機構の非作動時には、弾性部材の一部が前記段付部内にはみ出さない構造としている。しかし、その反面ブレーキアシスト機構を作動させるときには、段付スリーブとピストンとの間の空間形成にある程度の相対移動が必要となり、弾性部材が段付スリーブ内でピストンの段付部との間にはみ出すのに時間を要し、入力荷重が高くなってブレーキアシスト機構の作動遅れが生じることがある。また、ブレーキアシスト機構が作動したときには、ピストンの段付部側に弾性部材がはみ出し始めると、これによって圧縮力が一気に開放されるため、その際にペダル振動（衝撃音）が発生する等の問題がある。

そこで、第１の実施の形態では、このような問題を解消するために、ブレーキアシスト機構３１は、リアクションディスク２５と軸方向で対向するピストン３２と、該ピストン３２とプランジャ１９の筒状ホルダ３５との間に介装された弾性部材３３と、ピストン３２、弾性部材３３およびプランジャ１９（筒状ホルダ３５）の外周に摺動可能に嵌合して設けられ弾性部材３３の拡径を制限する小径筒部３４Ａと弾性部材３３の拡径を許容する大径筒部３４Ｂとを有する段付スリーブ３４と、該段付スリーブ３４をリアクションディスク２５側へ付勢するスプリング３９とを備えている。

この上で、ブレーキアシスト機構３１の非作動時に、弾性部材３３のリアクションディスク２５側の面である他側端面３３Ａは、段付スリーブ３４の小径筒部３４Ａと大径筒部３４Ｂとの間の段差面である段部３４Ｃに臨んでおり、バルブボディ６に対するプランジャ１９の相対移動量または速度が所定値に達したとき（即ち、ブレーキアシスト機構３１の作動時）に、弾性部材３３は、スプリング３９の付勢力に抗して段付スリーブ３４内を軸方向に移動して大径筒部３４Ｂで拡径する構成としている。

第１の実施の形態で採用したブレーキアシスト機構３１は、このような構成を有することにより、急ブレーキ操作時にバルブボディ６に対するプランジャ１９の相対移動量または速度が所定値以上に達すると、弾性部材３３と筒状ホルダ３５は、スプリング３９の付勢力に抗して段付スリーブ３４内を軸方向に移動し、弾性部材３３は、ピストン３２の大径部３２Ａと段付スリーブ３４の段部３４Ｃとの間で大径筒部３４Ｂ内にはみ出すように拡径する。

この場合、ピストン３２の大径部３２Ａは、外周側部位がブレーキアシスト機構３１の非作動時に段付スリーブ３４の小径筒部３４Ａと大径筒部３４Ｂとの間の段部３４Ｃに全周にわたって当接し、弾性部材３３は、その他側端面３３Ａが段付スリーブ３４の小径筒部３４Ａ内で段部３４Ｃに臨むように、段部３４Ｃと同一な環状平面上に配置される構成としている。

このため、ブレーキアシスト機構３１の作動時には、弾性部材３３と筒状ホルダ３５とがスプリング３９の付勢力に抗して段付スリーブ３４内を軸方向に移動すると、弾性部材３３は、その他側端部がピストン３２の大径部３２Ａと段付スリーブ３４の段部３４Ｃとの間で大径筒部３４Ｂ内にはみ出し易くなり、従来技術に比較してより低い入力荷重で、弾性部材３３を軸方向に圧縮変形させることが可能となる。即ち、弾性部材３３の軸長短縮性を向上することができる。

また、このような弾性部材３３の軸長短縮性（はみ出し性）の向上は、スプリング３９の付勢力（ばね荷重）の低減と同様の効果が期待できる。そして、弾性部材３３は、ピストン３２の大径部３２Ａと段付スリーブ３４の段部３４Ｃとの間で大径筒部３４Ｂ内にはみ出すように拡径するため、弾性部材３３の軸方向圧縮力を拡径方向へと早く開放できる分、ブレーキペダルの振動を低減でき、衝撃音の発生を抑えることができる。

次に、図５は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、弾性部材のリアクション部材側の面が、段付スリーブの大径筒部に臨んだ位置となるように配置、即ち、段付スリーブの小径筒部と大径筒部との段差面が弾性部材の前記リアクション部材側の面よりもプランジャ側に位置するように配置される構成としている。なお、第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

ここで、第２の実施の形態で採用したブレーキアシスト機構４１は、第１の実施の形態で述べたブレーキアシスト機構３１と同様に構成され、ピストン４２、弾性部材４３、段付スリーブ４４およびスプリング４５等を含んでいる。しかし、この場合のブレーキアシスト機構４１は、非作動時に弾性部材４３のリアクションディスク２５側の面である他側端面４３Ａが、段付スリーブ４４の大径筒部４４Ｂ内に臨んだ位置となるように配置する構成としている。即ち、段付スリーブ４４の小径筒部４４Ａと大径筒部４４Ｂとの段差面（段部４４Ｃ)が、弾性部材４３のリアクション部材２５側の他側端面４３Ａよりもプランジャ１９側に位置するように配置される構成としている。

ピストン４２は、軸方向の一側の大径部４２Ａと他側の小径部４２Ｂとを有しており、大径部４２Ａのプランジャ１９側の面の外周側に環状突起４２Ｃが形成されている。環状突起４２Ｃは、弾性部材４３の他側端面４３Ａの外周側を取囲むように寸法Ｌをもって軸方向に突出している。そして、ピストン４２は、弾性部材４３の中心側を貫通して延びるステム３６により筒状ホルダ３５に締結状態で連結されている。そして、本実施の形態のピストン４２は、大径部４２Ａの環状突起４２Ｃが後述する段付スリーブ４４の段部４４Ｃ（即ち、段差面）に当接する構成としている。

弾性部材４３は、第１の実施の形態で述べた弾性部材３３とほぼ同様に構成され、ステム３６による締結力によりピストン４２と筒状ホルダ３５との間に弾性変形しない状態で挟持されている。本実施の形態の弾性部材４３は、リアクションディスク２５側となる他側端部が、ピストン４２の大径部４２Ａの環状突起４２Ｃの内周側に入り込んで配置されている。

段付スリーブ４４は、第１の実施の形態で述べた段付スリーブ３４と同様に構成され、小径筒部４４Ａ、大径筒部４４Ｂおよび環状の段部４４Ｃを有している。段付スリーブ３４の段部４４Ｃは、段差面を構成するものである。

かくして、このように構成される第２の実施の形態でも、弾性部材４３のはみ出し性を向上することができ、第１の実施の形態と同様な効果を奏することができる。特に、第２の実施の形態では、ブレーキアシスト機構４１の非作動時に、弾性部材４３の他側端面４３Ａ（即ち、リアクションディスク２５側の面）が、段付スリーブ４４の大径筒部４４Ｂ内に臨んだ位置となるように配置する構成としている。即ち、段付スリーブ４４の小径筒部４４Ａと大径筒部４４Ｂとの段差面を含む段部４４Ｃが、弾性部材４３のリアクション部材２５側の面４３Ａよりもプランジャ１９側に位置するように配置される構成としている。

このため、弾性部材４３のうち圧縮されたときに比較的弾性変形し易い外周面が段付スリーブ４４の小径筒部４４Ａと大径筒部４４Ｂとの段差面を含む段部４４Ｃに臨んでいるので、急ブレーキの操作時において、筒状ホルダ３５と弾性部材４３とがスプリング３９の付勢力に抗して段付スリーブ４４内を軸方向に移動するときには、ピストン４２の環状突起４２Ｃと段付スリーブ４４の段部４４Ｃとで形成される空間である大径筒部４４Ｂの内部空間に、弾性部材３３が迅速にはみ出すように拡径させることができる。

この結果、弾性部材４３は、ピストン４２の環状突起４２Ｃと段付スリーブ４４の段部４４Ｃとで形成される大径筒部４４Ｂの内部空間に迅速にはみ出すように拡径するため、弾性部材４３の軸方向圧縮力を拡径方向へとより素早く開放できる分、ブレーキペダルの振動を低減でき、衝撃音の発生を抑えることができる。

なお、前記第１の実施の形態では、プランジャ１９をプランジャ本体２０と筒状ホルダ３５との２部材により構成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えばプランジャを単一部材により構成してもよく、３個以上の部材により構成してもよい。この点は第２の実施の形態についても同様である。

また、前記各実施の形態では、入力ロッド１２に対する押動操作の解除時に、ストップキー２１がリヤシェル４の段差部４Ｃに当接することにより、バルブボディ６およびプランジャ１９の戻り位置を規制する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば別体のストッパ部材をリヤシェルに設け、このストッパ部材に対してストップキー２１の端部を当接させる構成としてもよい。

１ 気圧式倍力装置
２ ハウジング
３ フロントシェル
３Ｂ 筒状凹部
４ リヤシェル
４Ｂ 後方筒部
５ パワーピストン
６ バルブボディ
７，１１ 連通路
８ 弁機構（弁手段）
１２ 入力ロッド
１３ ポペット弁体
１９ プランジャ
２０ プランジャ本体
２２ 出力ロッド
２４ 戻しばね
２５ リアクションディスク（リアクション部材）
３１，４１ ブレーキアシスト機構
３２，４２ ピストン
３３，４３ 弾性部材
３３Ａ，４３Ａ 他側端面（リアクション部材側の面）
３４，４４ 段付スリーブ
３４Ａ，４４Ａ 小径筒部
３４Ｂ，４４Ｂ 大径筒部
３４Ｃ，４４Ｃ 段部
３５ 筒状ホルダ
３６ ステム
３７ レシオリング
３８ 受圧部材
３９，４５ スプリング
Ａ 負圧室（定圧室）
Ｂ 変圧室
ＳＰ 空間

Claims (1)

1. ハウジング内を定圧室と変圧室とに画成するパワーピストンと、前記パワーピストンに連結され前記ハウジング内を移動するバルブボディと、該バルブボディの内部に配置されるプランジャと、該プランジャに接続されると共にブレーキペダルに連結される入力ロッドと、該入力ロッドが前記プランジャを移動することにより、前記変圧室に作動気体を導入して前記定圧室と変圧室との間に圧力差を発生させる弁手段と、この圧力差によって前記パワーピストンに生じた推力が作用する出力ロッドと、該出力ロッドからの反力の一部を前記入力ロッドに伝達するためのリアクション部材と、該リアクション部材と前記プランジャとの間に設けられ、前記ブレーキペダルの操作に応じて軸方向長さが変化するブレーキアシスト機構とを有してなる気圧式倍力装置において、
   前記ブレーキアシスト機構は、前記リアクション部材に対向するピストンと、該ピストンと前記プランジャとの間に介装された弾性部材と、前記ピストンおよび前記弾性部材の外周に摺動可能に嵌合して前記弾性部材の拡径を制限する小径筒部と前記弾性部材の拡径を許容する空間を形成する大径筒部とを有する段付スリーブと、前記段付スリーブを前記リアクション部材側へ付勢するスプリングとを備え、
   前記段付スリーブの小径筒部と大径筒部との段差面は、前記弾性部材の前記リアクション部材側の面と一致した位置、または、前記面よりも前記プランジャ側に位置しており、前記バルブボディに対する前記プランジャの相対移動量または速度が所定値に達したときに、前記段付スリーブは前記スプリングの付勢力に抗して前記プランジャ側に移動し、前記弾性部材が前記大径筒部の空間内に拡径する構成としたことを特徴とする気圧式倍力装置。

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