JPH0331653Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は油圧源から供給される油圧を利用して
倍力を行う油圧ブースタに関するものであり、特
にジヤンピング機構を備えた油圧ブースタにおけ
る操作フイーリングの改善に関するものである。

従来の技術 油圧ブースタは例えば自動車の油圧ブレーキ装
置において操作力を倍力するために用いられてい
るが、この主の油圧ブースタは、一般に、パワー
圧室の油圧によつて作動するパワーピストンと、
操作部材の操作に応じて作動する入力ピストン
と、パワーピストンと入力ピストンとの間に設け
られ、両ピストンの相対移動により作動させられ
てパワー圧室の油圧を制御する制御弁とを備える
ように構成される。操作部材の操作に応じて入力
ピストンが前進すれば制御弁がパワー圧室の油圧
を上昇させる状態となり、パワーピストンが前進
するのであるが、パワー圧室の油圧を入力ピスト
ンにも比較的小さい受圧面において作用させて、
パワーピストンの作動力に比例した反力が入力ピ
ストンに作用し、操作者が油圧ブースタの出力の
増大を感知し得るようにされるのが普通である。

この種の油圧ブースタにおいては、例えば特開
昭52−135970号公報に記載されているように、ジ
ヤンピング機構を設けて油圧ブースタの作動初期
においては入力ピストンに加えられる反力を無く
し、あるいは小さくすることが行われている。ジ
ヤンピング機構は一般にジヤンピングピストンと
付勢手段とを備えており、ジヤンピングピストン
はパワーピストンと入力ピストンとの間に設けら
れ、付勢手段により一方向に付勢されて、通常は
パワーピストンと入力ピストンとのいずれか一方
に係合しているが、パワー圧室の油圧が設定値を
超えたときには付勢手段の付勢力に抗して作動し
て、パワーピストンと入力ピストンとの他方に係
合するようにされる。当初パワーピストンに係合
しており、後に入力ピストンに係合するようにさ
れる場合と、当初入力ピストンに係合しており、
後にパワーピストンに係合するようにされる場合
とがあるのであるが、いずれの場合においてもジ
ヤンピングピストンがパワーピストンの一部とし
て機能する状態と、入力ピストンの一部として機
能する状態との二つの状態をとるのであり、それ
によつて入力ピストンのパワー圧室に対する受圧
面積がパワー圧室の油圧の設定値を境にして急変
することとなり、ジヤンピング特性が得られるこ
ととなる。

考案が解決しようとする問題点 上記の説明から明らかなように、ジヤンピング
ピストンとパワーピストンおよび入力ピストンと
の摺動面は油密にする必要があり、そのため従来
はこれらの間にＯリング等のシール部材が配設さ
れていた。しかし、このシール部材の配設によつ
てジヤンピングピストンとパワーピストンおよび
入力ピストンとの間の摺動抵抗が増大し、これが
入力ピストンを作動させるための操作部材の操作
フイーリングを悪化させる原因となつていた。

本考案はこのシール部材による操作フイーリン
グの悪化を回避することを課題として為されたも
のである。

問題点を解決するための手段 本考案は上記の課題を解決するために、前述の
パワーピストン、制御弁、入力ピストン、ジヤン
ピングピストンおよび付勢手段を備えたジヤンピ
ング機構付油圧ブースタにおいて、ジヤンピング
ピストンとパワーピストンおよび入力ピストンと
の間の油密を保持するシール部材を無くし、か
つ、ジヤンピングピストンとパワーピストン、な
らびにジヤンピングピストンと入力ピストンとの
各摺動面にそれぞれバランシング溝を形成したも
のである。

なお、シール部材を無くして上記３ピストン間
の油密を実質的に保持するためにはピストン間の
クリアランスを小さくする必要がある。特別な対
策を講じてブレーキ油の温度上昇を抑えればクリ
アランスを相当大きくできるのであるが、通常の
ように100℃程度までの温度上昇を許容する場合
には直径で6μ以下とすることが望ましく、3μ以
下とすることが特に望ましい。

作用および効果 このようにジヤンピングピストンとパワーピス
トンおよび入力ピストンとの間のシール部材を無
くすとともに、それらの摺動面にバランシング溝
を形成すれば、ジヤンピングピストンの作動時に
おける摺動抵抗を著しく低減させることができ、
操作部材の操作フイーリングを改善することがで
きる。

シール部材を無くせば、ジヤンピングピストン
とパワーピストンおよび入力ピストンとの摺動面
にわずかな油漏れが生ずることは避け得ないので
あるが、油圧ブースタ内における漏れであつて作
動油が外部へ漏出するわけではなく、また、極く
僅かな漏れは油圧ブースタの作動に実質的な影響
を与えることはないため差支えはないのである。

実施例 以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

第１図は本考案を自動車の油圧ブレーキ装置用
油圧ブースタ８に適用した場合の実施例を示すも
のであり、図において１０はハウジングである。
ハウジング１０は取付フランジ１２において車体
に固定され、その先端にブレーキ油圧を発生させ
るマスタシリンダ１４が結合される。ハウジング
１０内にはパワーピストン１６が油密かつ摺動可
能に嵌合されており、それによつてハウジング１
０内の空間はパワー圧室１８と定圧室２０とに仕
切られている。定圧室２０はポート２２を経て常
時リザーバに連通しており、大気圧に保たれてい
るが、パワー圧室１８にはポート２４から油圧源
の油圧が導かれており、その油圧は制御弁２６に
よつて制御されるようになつている。

制御弁２６はパワーピストン１６と入力ピスト
ン２８との間に設けられており、両ピストン１
６，２８の相対移動により作動するものである。
パワーピストン１６の中心を貫通して、段付穴が
形成されており、その段付穴の中間部に形成され
た最も小径の部分に弁部材３０が油密かつ摺動可
能に嵌合されている。弁部材３０は両端部にそれ
ぞれ弁子を備え、これらの弁子がパワーピストン
１６および入力ピストン２８にそれぞれ形成され
た弁座とともに、第一開閉弁３２および第二開閉
弁３４を構成している。油圧源からポート２４へ
供給された作動油は、環状通路３６、連通孔３
８、環状通路４０、室４２、連通孔４４，４６か
ら成る油通路を経てパワー圧室１８に導かれるの
であるが、この油通路の途中に第一開閉弁３２お
よび第二開閉弁３４が設けられているのである。
弁部材３０はスプリング４８によつて入力ピスト
ン２８側へ付勢されているが、この入力ピストン
２８もスプリング５０によつて同方向に付勢され
ており、常にはストツパ５２に当接した後退端位
置にあるため、通常は第一開閉弁３２が閉じ第二
開閉弁３４が開いている。この状態においては、
パワー圧室１８は油圧源から遮断される一方、開
いた第二開閉弁３４とパワーピストン１６に形成
された連通孔５４とを経て定圧室２０と連通して
おり、パワー圧室１８の油圧は大気圧と等しくな
つている。

前記入力ピストン２８には、入力ロツド５６を
介して図示しないブレーキペダルが操作部材とし
て連結されており、ブレーキペダルが踏み込まれ
れば入力ピストン２８が前進し、弁部材３０に当
接して第二開閉弁３４を閉じ、更に前進して第一
開閉弁３２を開くようになつている。この状態に
おいては、開いた第一開閉弁３２を経て油圧源か
ら作動油がパワー圧室１８に流入し、パワー圧室
１８の油圧が上昇してパワーピストン１６を前進
させ、このパワーピストン１６の作動力、すなわ
ち油圧ブースタ８の出力が中継ロツド５８を介し
てマスタシリンダ１４に伝達される。

上記入力ピストン２８の前端部はパワーピスト
ン１６の後端部に嵌入しているが、これら両者の
間に円筒状のジヤンピングピストン６０が配設さ
れている。このジヤンピングピストン６０の内周
面に固定された止め輪６２と入力ピストン２８の
外周面に固定された止め輪６４との間に付勢手段
としてのスプリング６６が配設されており、ジヤ
ンピングピストン６０は入力ピストン２８に対し
て後退方向に付勢されている。そして、常には止
め輪６２が入力ピストン２８の肩面に当接するこ
とによつてジヤンピングピストン６０が入力ピス
トン２８に係合しており、この状態で安定してい
る。

ジヤンピングピストン６０は入力ピストン２８
の外側に嵌合されるとともにパワーピストン１６
の内側に嵌合されていて、従来はこれらの嵌合部
にＯリング等のシール部材が配設されて油密が保
持されていたのであるが、本実施例においてはこ
れらシール部材が無くされ、代わりにジヤンピン
グピストン６０とパワーピストン１６および入力
ピストン２８との嵌合部のクリアランスが直径で
２，3μと極めて小さくされており、それによつ
て実質的に液密が保持されるようになつている。
また、ジヤンピングピストン６０の周辺を拡大し
て示す第２図から明らかなように、入力ピストン
２８のジヤンピングピストン６０に対する摺動面
である外周面およびジヤンピングピストン６０の
パワーピストン１６に対する摺動面である外周面
にそれぞれ複数本ずつバランシング溝６８および
７０が形成されている。各バランシング溝６８，
７０は環状に形成されており、パワー圧室１８の
油圧が上昇したとき、これらバランシング溝６
８，７０に圧力油が平均して満たされて、ジヤン
ピングピストン６０がパワーピストン１６の中心
に保たれ、そのジヤンピングピストン６０の中心
に入力ピストン２８が保たれることによつて、側
圧により入力ピストン２８とジヤンピングピスト
ン６０、またはジヤンピングピストン６０とパワ
ーピストン１６とが金属接触して大きな摩擦力が
生ずることがないようにされている。

以上のように構成された油圧ブースタ８におい
ては、通常入力ピストン２８およびパワーピスト
ン１６がそれぞれ第１図に示す後退端位置にあ
り、第一開閉弁３２が閉じ、第二開閉弁３４が開
いている。したがつて、パワー圧室１８は定圧室
２０と連通し、パワー圧室１８内の油圧は大気圧
と等しくなつている。

この状態からブレーキペダルが踏み込まれ、入
力ロツド５６を介して入力ピストン２８に操作力
が加えられれば、入力ピストン２８が前進して弁
部材３２に当接し、第二開閉弁３４が閉じられ、
第一開閉弁３２が開かれる。したがつて、油圧源
からの作動油がパワー圧室１８内に流入し、パワ
ー圧室１８の油圧が上昇してパワーピストン１６
を前進させる。パワー圧室１８の油圧はジヤンピ
ングピストン６０にも作用するが、ジヤンピング
ピストン６０はスプリング６６によつて後退方向
に付勢され、入力ピストン２８に係合した状態に
あるため、パワー圧室１８の油圧によつてジヤン
ピングピストン６０に加えられた力は入力ピスト
ン２８に伝えられる。すなわち、この時期におい
てはジヤンピングピストン６０は入力ピストン２
８の一部として機能するのである。

入力ピストン２８が小距離前進した位置で停止
させられたとすれば、パワーピストン１６が小距
離前進したとき、第一開閉弁３２が閉じられ、パ
ワー圧室１８の油圧の上昇が停止して、パワーピ
ストン１６も停止する。この状態における入力ピ
ストン２８とパワーピストン１６とにおける力の
つり合いはそれぞれ(1)式、および(2)式で表され
る。

Ｆ＝（S₁−S₂−S₄）Ｐ＋f₁＋f₂ …(1) Ｒ＝（S₅−S₂＋S₄）Ｐ＋f₁＋f₂ …(2) ただし、 Ｆ：入力ピストン２８に加えられる入力 Ｒ：パワーピストン１６に対する反力 （パワーピストン１６の出力に等しい） f₁：スプリング５０の付勢力 f₂：スプリング４８の付勢力 S₁：入力ピストン２８後部の断面積 S₂：ジヤンピングピストン６０の外径を直径と
する円の面積 S₄：弁部材３０の外径を直径とする円の面積 S₅：パワーピストン１６の外径を直径とする円
の面積 Ｐ：パワー圧室の油圧 そして、本実施例においてはS₁−S₂＋S₄＝０と
なるように、入力ピストン２８、ジヤンピングピ
ストン６０および弁部材３０の寸法が定められて
いるため、入力ピストン２８に加えられる操作力
Ｆは(3)式で表される。

Ｆ＝f₁＋f₂ …(3) すなわち、入力ピストン２８に加えられるべき
入力は増加しないでパワーピストン１６の出力の
みが増大することとなり、入力と出力との関係は
第３図における実線の垂直線で表されることとな
る。

パワー圧室１８の油圧がジヤンピングピストン
６０に加える力がスプリング６６の付勢力に打ち
勝つに至れば、ジヤンピングピストン６０は入力
ピストン２８に対して相対的に前進し、パワーピ
ストン１６の肩面に当接する。すなわち、ジヤン
ピングピストン６０がパワーピストン１６に係合
してパワーピストン１６の一部として機能するよ
うになるのである。この状態になつた後に、入力
ピストン２８が停止させられれば、パワーピスト
ン１６も第一開閉弁３２が閉じる位置で停止す
る。この時の入力ピストン２８とパワーピストン
１６とにおける力のつり合いはそれぞれ(4)式およ
びび(5)式で表される。

Ｆ＝（S₁−S₃＋S₄）Ｐ ＋f₁＋f₂−f₃ …(4) Ｒ＝（S₅−S₃＋S₄）Ｐ ＋f₁＋f₂−f₃ …(5) ただし、 S₃：ジヤンピングピストン６０の内径を直径と
する円の面積 f₃：スプリング６６の付勢力 (4)，(5)式より Ｒ＝αF＋（f₁＋f₂−f₃）（１−α） …(6) ただし、 α＝（S₅−S₃＋S₄）／（S₁−S₃＋S₄） 本実施例においては通常の油圧ブースタと同様
に、αが１より大きくなるようにパワーピストン
１６、入力ピストン２８およびジヤンピングピス
トン６０の寸法が定められており、(6)式は第３図
における実線の傾斜した直線で表されることとな
る。

以上の説明においては、各摺動部の摺動抵抗を
無視したが、実際にはこの摺動抵抗がブレーキペ
ダルの操作フイーリングに影響を与える。そし
て、摺動抵抗の多くの部分がシール部材の摩擦抵
抗である。したがつて、操作フイーリングを良く
するためには、シール部材の使用できる限り少な
くすることが望ましい。本実施例においてはこの
観点からジヤンピングピストン６０とパワーピス
トン１６および入力ピストン２８との間に従来設
けられていたシール部材が省略されている。従来
のように、パワーピストン１６とジヤンピングピ
ストン６０との間、ならびにジヤンピングピスト
ン６０と入力ピストン２８との間にシーあ部材が
設けられているとすれば、第一開閉弁３２を開く
ために入力ピストン２８がジヤンピングピストン
６０とともにパワーピストン１６に対して相対的
に前進する場合には、パワーピストン１６とジヤ
ンピングピストン６０との間の摩擦抵抗に打ち勝
つ必要があり、入力ピストン２８の入力は前記(3)
式で表される値より摩擦抵抗分だけ大きくなる。

また、入力ピストン２８が停止した後、パワー
ピストン１６が入力ピストン２８に対して相対的
に前進し、第一開閉弁３２を閉じる場合にも同様
にパワーピストン１６とジヤンピングピストン６
０との間の摩擦抵抗に打ち勝つことが必要であ
り、この場合には入力ピストン２８がパワーピス
トン１６によつて摩擦抵抗に相当する力で引張ら
れることとになつて、入力Ｆは(3)式で表される値
よりその分だけ小さくなることとなる。結局、油
圧ブースタ２８における入力と出力との関係は第
３図に破線で示されているようなものとなる。

また、ジヤンピングピストン６０がパワーピス
トン１６と係合してパワーピストン１６の一部と
して機能するようになつた後は、第一開閉弁３２
を閉じるためにはパワーピストン１６とジヤンピ
ングピストン６０とが、ジヤンピングピストン６
０と入力ピストン２８との間の摩擦抵抗に打ち勝
つて、入力ピストン２８に対して相対的に前進す
ることが必要であり、入力ピストン２８に必要な
入力が(4)式で表される値より小さくなつて、(6)式
の右辺の第二項の絶対値も小さくなる。本油圧ブ
ースタ８においては、通常の油圧ブースタと同様
に(6)式の右辺の第二項は負の値となるようにされ
ているため、ジヤンピングピストン６０と入力ピ
ストン２８との間の摩擦抵抗を考慮する場合に
は、入力と出力との関係は第３図の傾斜した破線
で表されることとなる。

このようにジヤンピングピストン６０とパワー
ピストン１６および入力ピストン２８との間にシ
ール部材が配設されていた従来においては、その
シール部材の摩擦抵抗によつて第３図に実線で示
されているような理想的なジヤンピング特性が得
られず、破線で示されているようなものとなるた
め、ブレーキペダルの操作フイーリングが悪くな
つていたのであるが、本実施例においては前述の
ように、シール部材が無くされており、かつ、バ
ランシング溝６８，７０が形成されて、ジヤンピ
ングピストン６０がパワーピストン１６および入
力ピストン２８に対して軽快に摺動するようにさ
れているため、第３図に実線で示されている理想
的なジヤンピング特性に近い特性が得られるので
ある。

なお、本実施例においてはジヤンピングピスト
ン６０が当初入力ピストン２８と係合しており、
パワー圧室１８の油圧が設定値を超えた後にパワ
ーピストン１６と係合するようにされており、そ
れによつて油圧ブースタ８の作動当初においては
入力ピストン２８にパワー圧室１８の油圧による
反力が作用せず、ジヤンピング特性が得られるよ
うにされているが、ジヤンピングピストン６０が
当初パワーピストン１６と係合しており、パワー
圧室１８の油圧が設定値を超えた後ジヤンピング
ピストン６０と係合するようにしてジヤンピング
特性を得ることも可能である。

また、前記実施例においては、制御弁２６によ
りパワー圧室１８への作動油の流入が制御される
ことによつてパワー圧室１８の油圧が制御されて
いたが、パワー圧室１８への作動油の流入は常時
許容し、流出を制御弁で制御することによつてパ
ワー圧室の油圧を制御することも可能である。

その他、いちいち例示することはしないが、当
業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した
態様で本考案を実施し得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例である油圧ブースタ
の正面断面図である。第２図はその油圧ブースタ
のジヤンピングピストン周辺を拡大して示す正面
断面図である。第３図は上記油圧ブースタの作動
特性を説明するためのグラフである。 １６：パワーピストン、１８：パワー圧室、２
６：制御弁、２８：入力ピストン、｛６０：ジヤ
ンピングピストン、６２，６４：止め輪、６６：
スプリング（付勢手段）｝（ジヤンピング機構）、
６８，７０：バランシング溝。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 パワー圧室の油圧によつて作動するパワーピス
   トンと、操作部材の操作に応じて作動する入力ピ
   ストンと、それらパワーピストンと入力ピストン
   との間に設けられ、両ピストンの相対移動により
   作動させられて前記パワー圧室の油圧を制御する
   制御弁と、前記パワーピストンと入力ピストンと
   の間に設けられるとともに付勢手段によつて一方
   向に付勢され、前記パワー圧室の油圧が低い間は
   前記パワーピストンと入力ピストンとのいずれか
   一方に係合し、パワー圧室の油圧が設定値を超え
   た後は前記付勢手段の付勢力に抗して移動して、
   パワーピストンと入力ピストンとの他方に係合す
   ることにより、前記パワー圧室の油圧が設定値を
   超えるまではパワー圧室の油圧に基づく反力が前
   記入力ピストンに作用しないか、あるいは小さく
   なるようにするジヤンピングピストンとを備えた
   ジヤンピング機構付油圧ブースタにおいて、 前記ジヤンピングピストンと前記パワーピスト
   ンおよび入力ピストンとの間の油密を保持するシ
   ール部材を無くし、かつ、ジヤンピングピストン
   とパワーピストン、ならびにジヤンピングピスト
   ンと入力ピストンとの各摺動面にそれぞれバラン
   シング溝を形成したことを特徴とするジヤンピン
   グ機構付油圧ブースタ。