JP6260769B2 - 負圧式倍力装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車に適用されるブレーキ装置の一構成部品である負圧式倍力装置に関するものである。

一般的に、負圧式倍力装置においては、ハウジング内を前方の負圧室と後方の変圧室とに区画する可動隔壁に連結されたバルブボデーが軸孔を備えていて、この軸孔内には、前記バルブボデーに対して軸方向に進退可能で入力部材と一体的に移動するプランジャと、このプランジャの前記バルブボデーに対する進退移動に応じて前記負圧室と前記変圧室間を連通・遮断する負圧弁および前記変圧室と大気間を連通・遮断する大気弁を備えた弁機構が組み込まれるとともに、前記プランジャの前端部と前記バルブボデーの前端部が後面に係合可能な反動部材と、この反動部材の前面に後端部にて係合し前記バルブボデーに対して軸方向に移動可能な出力部材が組付けられていて、前記入力部材の作動（前方への移動）に伴って前記可動隔壁と前記バルブボデーが作動（前方へ移動）して前記出力部材が作動（前方に作動）するように構成されている。かかる負圧式倍力装置は、例えば、下記の特許文献１に記載されている。

特許第３５２８３２１号公報

上記した特許文献１に記載されている負圧式倍力装置においては、前記可動隔壁が、環状のゴム製ダイアフラムと、これの前方に配置される環状の金属製プレートからなり、前記ゴム製ダイアフラムは、その外周縁に形成された環状の外周ビード部にて、前記ハウジングに気密的に挟持され、その内周縁に形成された環状の内周ビード部にて、前記プレートの内周部とともに前記バルブボデーの外周部に気密的に固定されている。また、前記ゴム製ダイアフラムにおいて、前記外周ビード部と前記内周ビード部間には、前方に湾曲部を有して外周部位にて前記外周ビード部に連なる折り返し部が形成されているとともに、この折り返し部の内周部位と前記内周ビード部に連なる環状部が形成されている。

ところで、この種の負圧式倍力装置においては、ゴム製ダイアフラムの環状部が金属製プレートに当接し、ゴム製ダイアフラムの折り返し部が金属製プレートに当接しない構成が採用されていて、当該装置の作動時に生じる差圧による伸張は、ゴム製ダイアフラムの環状部に比してゴム製ダイアフラムの折り返し部が大きいこととなる。また、ゴム製ダイアフラムは、一般的に、折り返し部の形状が非作動時の形状である状態（０％作動時状態）にて成形されている。このため、ゴム製ダイアフラムの折り返し部は、何れの作動時においても、伸長することとなり、疲労性において不利である。したがって、ゴム製ダイアフラムには、疲労性の高い高価なゴム素材が使用されている。

本発明は、上記した課題を解消すべくなされたもの（すなわち、ゴム製ダイアフラムにおける折り返し部の疲労性を改善して、例えば、ゴム製ダイアフラムにて疲労性の低い安価なゴム素材を使用可能とするもの）であり、
ハウジング内を前方の負圧室と後方の変圧室とに区画する可動隔壁に連結されたバルブボデーが軸孔を備えていて、この軸孔内には、前記バルブボデーに対して軸方向に進退可能で入力部材と一体的に移動するプランジャと、このプランジャの前記バルブボデーに対する進退移動に応じて前記負圧室と前記変圧室間を連通・遮断する負圧弁および前記変圧室と大気間を連通・遮断する大気弁を備えた弁機構が組み込まれるとともに、前記プランジャの前端部と前記バルブボデーの前端部が後面に係合可能な反動部材と、この反動部材の前面に後端部にて係合し前記バルブボデーに対して軸方向に移動可能な出力部材が組付けられていて、前記入力部材の前方への移動に伴って前記可動隔壁と前記バルブボデーが前方へ移動して前記出力部材が前方に作動するように構成されている負圧式倍力装置であって、
前記可動隔壁が、環状のゴム製ダイアフラムと、これの前方に配置される環状の金属製プレートからなり、前記ゴム製ダイアフラムは、その外周縁に形成された環状の外周ビード部にて、前記ハウジングに気密的に挟持され、その内周縁に形成された環状の内周ビード部にて、前記金属製プレートの内周部とともに前記バルブボデーの外周部に気密的に固定されていて、前記外周ビード部と前記内周ビード部間には、前方に湾曲部を有して外周部位にて前記外周ビード部に連なり作動時の前記バルブボデーの前方への移動に伴って伸展し前記湾曲部の外周面が前記ハウジングの内壁面に沿って軸方向に延びる折り返し部が形成されているとともに、この折り返し部の内周部位と前記内周ビード部に連なる環状部が形成されていて、前記折り返し部における前記湾曲部の外周面が前記ハウジングの内壁面に沿って軸方向に延びた作動時状態の形状にて前記ゴム製ダイアフラムが成形されている
ことに特徴がある。

本発明による負圧式倍力装置においては、前記折り返し部の形状が作動時状態の形状にて前記ゴム製ダイアフラムが成形されているため、何れかの作動時状態（折り返し部の形状が成形時の形状となる作動時状態）では、ゴム製ダイアフラムの折り返し部が差圧による負荷を受けるものの伸張し難くなる。なお、当該負圧式倍力装置の非作動時には、ゴム製ダイアフラムの折り返し部が、成形状態に比して湾曲するものの、差圧による負荷を受けない。これにより、ゴム製ダイアフラムにおける折り返し部の疲労性を改善することが可能であり、当該負圧式倍力装置の耐久性を向上させること、或いは、ゴム製ダイアフラムにて疲労性の低い安価なゴム素材を使用可能となる。

上記した本発明の実施に際して、前記ゴム製ダイアフラムの成形形状は、前記バルブボデーの非作動時における前記折り返し部の状態を０％作動時状態とし、前記バルブボデーのフルストローク作動時における前記折り返し部の状態を１００％作動時状態とした場合、前記折り返し部の１０％作動時状態から１００％作動時状態の何れか一つの作動時状態の形状であることが望ましい。この場合には、ゴム製ダイアフラムの成形形状を設定する作動領域から、折り返し部に作用する差圧の小さい作動領域（１０％未満の作動時状態）を除いているため、疲労性の改善を効果的に得ることが可能である。

また、上記した本発明の実施に際して、前記ゴム製ダイアフラムの成形形状は、前記バルブボデーの非作動時における前記折り返し部の状態を０％作動時状態とし、前記バルブボデーのフルストローク作動時における前記折り返し部の状態を１００％作動時状態とした場合、前記折り返し部の１０％作動時状態から７０％作動時状態の何れか一つの作動時状態の形状であることが望ましい。この場合には、ゴム製ダイアフラムの成形形状を設定する作動領域から、折り返し部に作用する差圧の小さい作動領域（１０％未満の作動時状態）と、組付性が悪化する作動領域（７０％を超える作動時状態）を除いているため、疲労性の改善と組付性の確保を効果的に得ることが可能である。

また、上記した本発明の実施に際して、前記ゴム製ダイアフラムは、前記折り返し部が成形状態の形状で、前記外周ビード部の前記ハウジングに対する組付作業が行われていることが望ましい。なお、前記外周ビード部の前記ハウジングに対する組付作業が行われる前には、ゴム製ダイアフラムの内周ビード部が金属製プレートの内周部とともにバルブボデーの外周部に気密的に固定された状態にて、バルブボデーを非作動位置から所定量前進させておくことが望ましい。この場合には、外周ビード部を無用に変形させない状態で、外周ビード部をハウジングに容易に組付けることが可能である。

本発明による負圧式倍力装置の一実施形態を示した縦断側面図である。 図１に示したダイアフラムの各作動時状態を概略的に示した部分断面図である。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明による負圧式倍力装置の一実施形態を示していて、この実施形態の負圧式倍力装置においては、ハウジング１０に可動隔壁２０とバルブボデー３０を備えるパワーピストンＰが前後方向（図１の左右方向）に移動可能に組付けられていて、ハウジング１０内が可動隔壁２０により前方の負圧室Ｒ１と後方の変圧室Ｒ２とに区画されている。

ハウジング１０は、前方シェル１１と後方シェル１２を備えるとともに、前方シェル１１に気密的に設けられて負圧室Ｒ１を負圧源（例えば、図示省略のエンジンの吸気マニホールド）に常時連通させるための負圧導入管１３を備えている。このハウジング１０は、後方シェル１２を気密的に貫通する複数本の取付ボルト１４にて静止部材、すなわち車体（図示省略）に固定され、前方シェル１１を気密的に貫通する複数本の取付ボルト１５にてブレーキマスタシリンダ１００を支持するように構成されている。

ブレーキマスタシリンダ１００は、公知のものであり、そのシリンダ本体１０１の後端部にて前方シェル１１に気密的に組付けられている。また、ブレーキマスタシリンダ１００のピストン１０２は、シリンダ本体１０１から後方に突出して負圧室Ｒ１内に突入しており、後述する出力軸５５の先端部（図示省略）によって前方に押動されるように構成されている。

パワーピストンＰの可動隔壁２０は、環状で金属製のプレート２１と、環状でゴム製のダイアフラム２２とからなり、ハウジング１０内にて前後方向（パワーピストンＰの軸方向）へ移動可能に設置されている。ダイアフラム２２は、その外周縁に形成された環状の外周ビード部２２ａにて、ハウジング１０に気密的に挟持されている。また、ダイアフラム２２は、その内周縁に形成された環状の内周ビード部２２ｂにて、プレート２１の内周部とともにバルブボデー３０の外周部に気密的に固定されている。

パワーピストンＰのバルブボデー３０は、可動隔壁２０の内周部に連結された樹脂製の中空体であって、円筒状に形成された中間部位にてハウジング１０の後方シェル１２に気密的かつ前後方向（パワーピストンＰの軸方向）へ移動可能に組付けられており、ハウジング１０の前方シェル１１との間に介装されたリターンスプリングＳによって後方に向けて付勢されている。なお、バルブボデー３０のハウジング１０外に突出する部位は、後端に複数の通気孔１９ａを有するブーツ１９によって被覆保護されている。

また、バルブボデー３０には、前後方向にて貫通する段付の軸孔３１が形成されるとともに、この軸孔３１の中間段部に後端にて連通するとともに前端にて負圧室Ｒ１に連通する一対の（図１では一方のみが示されている）負圧連通路３２と、軸孔３１の前方部分に略直交していてキー部材４１を外周から挿通可能なキー取付孔３３が形成されている。

上記した軸孔３１には、入力軸５１とプランジャ５２が同軸的に組付けられるとともに、弁機構Ｖとフィルタ５３が同軸的に組付けられている。また、上記した軸孔３１には、プランジャ５２の前方に、ゴム製の反動部材５４および出力軸（出力部材）５５が同軸的に組付けられている。

入力軸５１は、バルブボデー３０に対して進退可能であり、球状先端部にてプランジャ５２の受承連結部に関節状に連結され、後端ねじ部にてヨークを介してブレーキペダル（図示省略）に連結されていて、ブレーキペダルに作用する踏力を入力として前方に向けて受けるように構成されている。また、入力軸５１は、その中間段部に係止されたリテーナを介してリターンスプリング５６に係合していて、リターンスプリング５６によって後方に向けて付勢されている。

プランジャ５２は、その先端部にて反動部材５４における後面の中央部位に当接可能であるとともに、その中間部に形成した環状溝部にてキー部材４１に係合可能であって、先端部が反動部材５４から出力の反力を部分的に受ける部分である。また、プランジャ５２の後端には、弁機構Ｖにおける環状の大気弁座が形成されている。

反動部材５４は、その後面の中央部位が後方に膨出変形可能であり、出力軸５５の後方円筒部内に収容されて前面全体にて出力軸５５の後端部後面に係合（当接）した状態にて、出力軸５５の後方円筒部とともにバルブボデー３０の前端部に組付けられている。この反動部材５４は、その後面にて、プランジャ５２の先端部前面に当接可能であるとともに、バルブボデー３０の円環状前端面に当接している。

出力軸５５は、反動部材５４とともにバルブボデー３０の軸孔３１の前端部内に前後方向へ移動可能に組付けられていて、先端部にてブレーキマスタシリンダ１００におけるピストン１０２の係合部（凹部）に押動可能に当接しており、制動作動時にはブレーキマスタシリンダ１００のピストン１０２から受ける反力を反動部材５４に伝達するようになっている。

キー部材４１は、パワーピストンＰのバルブボデー３０に対するプランジャ５２の前後方向移動を規定する機能と、ハウジング１０に対するパワーピストンＰの後方への移動限界位置（バルブボデー３０の後方復帰位置）を規定する機能を有していて、バルブボデー３０とプランジャ５２のそれぞれに対してパワーピストンＰの軸方向に所要量相対移動可能に組付けられている。

弁機構Ｖは、バルブボデー３０における負圧連通路３２の後端部に一体的に形成した円弧形状又は円形状の負圧弁座と、プランジャ５２の後端部に一体的に形成した環状の大気弁座と、この大気弁座に対して同軸的に配置されてバルブボデー３０の軸孔３１内に組付けた筒状の弁体４２を備えている。弁体４２は、環状の取付部と、この取付部に一体的に形成されて軸方向に移動可能な筒状の可動部を有している。

弁体４２の取付部は、バルブボデー３０の軸孔３１内に気密的に組付けられていて、リテーナ４３によってバルブボデー３０における軸孔３１の定位置（段部）に固定保持されている。なお、リテーナ４３は、リターンスプリング５６によって前方に向けて付勢されていて、バルブボデー３０における軸孔３１の段部に固定されている。

弁体４２の可動部は、負圧弁座に対して着座・離座可能で負圧弁座とにより、負圧室Ｒ１と変圧室Ｒ２間を連通・遮断可能な負圧弁を構成する負圧弁部を有するとともに、大気弁座に対して着座・離座可能で大気弁座とにより、変圧室Ｒ２と大気間を連通・遮断可能な大気弁を構成する環状の大気弁部を有している。この可動部は、圧縮スプリング５７によって前方に向けて付勢されている。

上記した弁機構Ｖの構成によって、変圧室Ｒ２は、入力軸５１およびプランジャ５２のバルブボデー３０に対する前後方向の移動に応じて、負圧室Ｒ１または大気に連通可能である。すなわち、入力軸５１およびプランジャ５２がバルブボデー３０に対して図１の原位置（復帰非作動位置）から前方へ移動して、負圧弁部が負圧弁座に着座し、大気弁座が大気弁部から離座したときには、変圧室Ｒ２が負圧室Ｒ１との連通を遮断されて大気に連通する。このときには、ブーツ１９の通気孔１９ａ、フィルタ５３、弁体４２の内部、大気弁座と大気弁部間の隙間、バルブボデー３０に設けた連通路等を通して、変圧室Ｒ２に大気が流入する。したがって、この実施形態では、入力軸５１の前方への作動に伴って可動隔壁２０とバルブボデー３０が前方に作動して、出力軸５５が前方に作動する。

また、入力軸５１およびプランジャ５２がバルブボデー３０に対して復帰非作動位置（原位置）に戻って、大気弁座が大気弁部に着座し、負圧弁部が負圧弁座から離座している状態（すなわち、大気弁が閉じて、変圧室Ｒ２と大気との連通が遮断され、かつ、負圧弁が開いて、負圧室Ｒ１と変圧室Ｒ２とが連通している状態）では、変圧室Ｒ２が大気との連通を遮断されて負圧室Ｒ１に連通する。このときには、バルブボデー３０に設けた連通路、負圧弁部と負圧弁座間の隙間、負圧連通路３２等を通して、変圧室Ｒ２から負圧室Ｒ１に空気が吸引されて流れる。したがって、この実施形態では、入力軸５１の後方への作動に伴って可動隔壁２０とバルブボデー３０が後方に作動して、出力軸５５が後方に作動する。

ところで、この実施形態においては、ゴム製のダイアフラム２２が、その外周縁に形成された環状の外周ビード部２２ａにて、ハウジング１０に気密的に挟持され、その内周縁に形成された環状の内周ビード部２２ｂにて、プレート２１の内周部とともにバルブボデー３０の外周部に気密的に固定されていて、外周ビード部２２ａと内周ビード部２２ｂ間には、折り返し部２２ｃと環状部２２ｄが形成されている。

折り返し部２２ｃは、前方に湾曲部２２ｃ１を有していて、外周部位にて外周ビード部２２ａに連なっている。湾曲部２２ｃ１は、図２に示したように、バルブボデー３０の前方への移動に伴って伸展して、その外周面がハウジング１０（詳細には、ハウジング１０における前方シェル１１）の内壁面に沿って軸方向に延びるようになっている。環状部２２ｄは、折り返し部２２ｃの内周部位と内周ビード部２２ｂに連なっている。また、ゴム製のダイアフラム２２は、折り返し部２２ｃが図２の（ｃ）に示した作動時状態の形状（すなわち、折り返し部２２ｃにおける湾曲部２２ｃ１の外周面がハウジング１０の内壁面に沿って軸方向に延びた形状）にて成形されている。図２の（ｃ）の作動時状態は、バルブボデー３０の非作動時における折り返し部２２ｃの状態を０％作動時状態（図２の（ａ）の作動時状態）とし、バルブボデー３０のフルストローク作動時における折り返し部２２ｃの状態を１００％作動時状態（図２の（ｅ）の作動時状態）とした場合、５０％作動時状態である。なお、図２の（ｂ）の作動時状態は、２５％作動時状態であり、図２の（ｄ）の作動時状態は、７５％作動時状態である。

上記のように構成したこの実施形態の負圧式倍力装置においては、折り返し部２２ｃの形状が５０％作動時状態（作動時状態）の形状である状態にて、ゴム製のダイアフラム２２が成形されている。このため、５０％作動時状態（折り返し部２２ｃの形状が成形時の形状となる作動時状態）では、ダイアフラム２２の折り返し部２２ｃが差圧による負荷を受けるものの伸張し難くなる。なお、当該負圧式倍力装置の非作動時（図１の状態）には、ダイアフラム２２の折り返し部２２ｃが、成形状態に比して湾曲変形するものの、差圧による負荷を受けない。これにより、ダイアフラム２２における折り返し部２２ｃの疲労性を改善することが可能であり、当該負圧式倍力装置の耐久性を向上させること、或いは、ダイアフラム２２にて疲労性の低い安価なゴム素材を使用可能となる。

また、この実施形態の負圧式倍力装置においては、ダイアフラム２２の折り返し部２２ｃが成形状態の形状で、外周ビード部２２ａのハウジング１０に対する組付作業が行われている。なお、外周ビード部２２ａのハウジング１０に対する組付作業が行われる前には、ダイアフラム２２の内周ビード部２２ｂがプレート２１の内周部とともにバルブボデー３０の外周部に気密的に固定された状態にて、バルブボデー３０が非作動位置から所定量前進させてあり、ダイアフラム２２が図２の（ｃ）に示した状態に保持されている。このため、外周ビード部２２ａを無用に変形させない状態で、外周ビード部２２ａをハウジング１０に容易に組付けることが可能である。

上記した実施形態においては、折り返し部２２ｃの形状が５０％作動時状態（作動時状態）の形状にて、ゴム製のダイアフラム２２が成形されている。しかし、本発明の実施に際しては、折り返し部２２ｃの形状が作動時状態の形状にて、ゴム製のダイアフラム２２が成形されておればよく、例えば、折り返し部２２ｃの１０％作動時状態から１００％作動時状態の何れか一つの作動時状態の形状にて、ゴム製のダイアフラム２２が成形されていること、或いは、折り返し部２２ｃの１０％作動時状態から７０％作動時状態の何れか一つの作動時状態の形状にて、ゴム製のダイアフラム２２が成形されていることも可能である。これらの場合において、ダイアフラム２２は、折り返し部２２ｃが成形状態の形状で、外周ビード部２２ａのハウジング１０に対する組付作業が行われていることも可能である。

上記した折り返し部２２ｃの１０％作動時状態から１００％作動時状態の何れか一つの作動時状態の形状である状態にて、ゴム製のダイアフラム２２が成形されている場合には、ダイアフラム２２の成形形状を設定する作動領域から、折り返し部２２ｃに作用する差圧の小さい作動領域（１０％未満の作動時状態）を除いているため、疲労性の改善を効果的に得ることが可能である。また、折り返し部２２ｃの１０％作動時状態から７０％作動時状態の何れか一つの作動時状態の形状である状態にて、ゴム製のダイアフラム２２が成形されている場合には、ダイアフラム２２の成形形状を設定する作動領域から、折り返し部２２ｃに作用する差圧の小さい作動領域（１０％未満の作動時状態）と、組付性が悪化する作動領域（７０％を超える作動時状態）を除いているため、疲労性の改善と組付性の確保を効果的に得ることが可能である。

また、上記した実施形態においては、シングル式の負圧式倍力装置に本発明を実施したが、本発明は、例えば、タンデム式の負圧式倍力装置にも、上記した各実施形態と同様にまたは適宜変更して、実施することが可能であり、上記した実施形態に限定されるものではない。

１０…ハウジング、Ｐ…パワーピストン、２０…可動隔壁、２１…金属製のプレート、２２…ゴム製のダイアフラム、２２ａ…外周ビード部、２２ｂ…内周ビード部、２２ｃ…折り返し部、２２ｃ１…湾曲部、２２ｄ…環状部、３０…バルブボデー、３１…軸孔、３２…負圧連通路、３３…キー取付孔、５１…入力軸（入力部材）、５２…プランジャ、５４…反動部材、５５…出力軸（出力部材）、Ｖ…弁機構、Ｒ１…負圧室、Ｒ２…変圧室

Claims (4)

1. ハウジング内を前方の負圧室と後方の変圧室とに区画する可動隔壁に連結されたバルブボデーが軸孔を備えていて、この軸孔内には、前記バルブボデーに対して軸方向に進退可能で入力部材と一体的に移動するプランジャと、このプランジャの前記バルブボデーに対する進退移動に応じて前記負圧室と前記変圧室間を連通・遮断する負圧弁および前記変圧室と大気間を連通・遮断する大気弁を備えた弁機構が組み込まれるとともに、前記プランジャの前端部と前記バルブボデーの前端部が後面に係合可能な反動部材と、この反動部材の前面に後端部にて係合し前記バルブボデーに対して軸方向に移動可能な出力部材が組付けられていて、前記入力部材の前方への移動に伴って前記可動隔壁と前記バルブボデーが前方へ移動して前記出力部材が前方に作動するように構成されている負圧式倍力装置であって、
   前記可動隔壁が、環状のゴム製ダイアフラムと、これの前方に配置される環状の金属製プレートからなり、前記ゴム製ダイアフラムは、その外周縁に形成された環状の外周ビード部にて、前記ハウジングに気密的に挟持され、その内周縁に形成された環状の内周ビード部にて、前記金属製プレートの内周部とともに前記バルブボデーの外周部に気密的に固定されていて、前記外周ビード部と前記内周ビード部間には、前方に湾曲部を有して外周部位にて前記外周ビード部に連なり作動時の前記バルブボデーの前方への移動に伴って伸展し前記湾曲部の外周面が前記ハウジングの内壁面に沿って軸方向に延びる折り返し部が形成されているとともに、この折り返し部の内周部位と前記内周ビード部に連なる環状部が形成されていて、前記折り返し部における前記湾曲部の外周面が前記ハウジングの内壁面に沿って軸方向に延びた作動時状態の形状にて前記ゴム製ダイアフラムが成形されている負圧式倍力装置。
2. 請求項１に記載の負圧式倍力装置において、
   前記ゴム製ダイアフラムの成形形状は、前記バルブボデーの非作動時における前記折り返し部の状態を０％作動時状態とし、前記バルブボデーのフルストローク作動時における前記折り返し部の状態を１００％作動時状態とした場合、前記折り返し部の１０％作動時状態から１００％作動時状態の何れか一つの作動時状態の形状であることを特徴とする負圧式倍力装置。
3. 請求項１に記載の負圧式倍力装置において、
   前記ゴム製ダイアフラムの成形形状は、前記バルブボデーの非作動時における前記折り返し部の状態を０％作動時状態とし、前記バルブボデーのフルストローク作動時における前記折り返し部の状態を１００％作動時状態とした場合、前記折り返し部の１０％作動時状態から７０％作動時状態の何れか一つの作動時状態の形状であることを特徴とする負圧式倍力装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の負圧式倍力装置において、
   前記ゴム製ダイアフラムは、前記折り返し部が前記作動時状態の形状で、前記外周ビード部の前記ハウジングに対する組付作業が行われていることを特徴とする負圧式倍力装置。

Images