JPH0344939B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はブレーキブースタに係り、特に必要に
応じて倍力比を変えられるブレーキブースタに関
する。

従来のブレーキブースタは倍力比が一定であ
り、このため車両の積載荷重が大きくなると、ブ
レーキペダル踏力を一定とした場合、必然的に車
両の制動距離が長くなつていた。すなわち、単純
に従来のブレーキブースタを使用して供給される
空気圧を制御しても、倍力比は一定であり、従来
の一般的なブレーキベースタは、ブレーキペダル
踏力に応じて一定の出力を発生するものであり、
供給される空気圧の大きさに応じて倍力比が変化
するものではなかつた。つまり、圧力室内に導入
される空気圧は反力機構と制御弁によつて制御さ
れ、ブレーキ踏力に応じた圧力が導入されるだけ
であり、ブレーキブースタに供給される空気圧を
制御しても、圧力室内に導入される空気圧がこれ
に応じて制御されるものではなかつた。従つて従
来のブレーキブースタを備えた車両においては、
一定の制動距離を得るためには、積載荷重に対応
してブレーキペダル踏力を適宜増加する必要性が
あつた。しかし、このような操作を適切に行なう
には相当の経験が必要であり、またブレーキペダ
ル踏力を増加することは運転者の疲労の原因とも
なる。

本発明はこのような事情に鑑みて発明するに至
つたものであつて、その目的とするところは、ブ
レーキペダル踏力を変化させなくても必要に応じ
て倍力比を変えられるブレーキブースタを提供す
ることにあり、その要旨とするところは、ブレー
キペダルに連結される操作ロツド（例えば操作ロ
ツド５７）と、マスタシリンダピストンに連結さ
れるプツシユロツド（例えばプツシユロツド２
３）とを備えたブレーキブースタであつて、上記
ブレーキブースタの圧力室（例えば圧力室１５）
に必要に応じて圧力調節された空気圧を導入し
て、上記プツシユロツドが連結されたパワーピス
トン（例えばパワーピストン１４）を所望の駆動
力にて駆動するようにしたブレーキブースタにお
いて、 (a) 上記圧力室内に上記空気圧を導入する導入弁
（例えば導入弁７１）と、 (b) 上記圧力室内の空気圧を外部へ排出する排出
弁（例えば排出弁７５）と、 (c) 上記パワーピストンの内部に配設され、上記
導入弁の空気圧供給側と外気とを連通する連通
路（例えば連通路６５）と、 (d) 上記連通路に形成された第１および第２の絞
り孔（例えば第１の絞り孔６７、第２の絞り孔
８２）と、 (e) 上記第１の絞り孔と第２の絞り孔との間に形
成された制御圧室（例えば制御圧室４８）と、 (f) 上記操作ロツドに連結され、上記パワーピス
トンに対する上記操作ロツドの往復動と連動し
て上記第１および／または第２の絞り孔の開度
を調節して上記制御圧室内の空気圧を制御する
調節部材（例えばニードル８５）と、 (g) 上記圧力室と上記制御圧室との圧力差により
上記導入弁および排出弁をそれぞれ開閉制御す
る制御手段（例えばピストン４７、弁開閉ロツ
ド６４）と、 (h) 上記パワーピストンと操作ロツドとの間に配
設された弾性部材（例えば第１のばね５１、第
２のばね５２）と、 をそれぞれ備えたことにある。

本発明によれば、ブレーキブースタの圧力室内
への空気圧の導入及び排出を行う導入弁及び排出
弁が、圧力室と制御圧室との圧力差に応じて作動
する制御手段により開閉制御されるため、圧力室
には制御圧室の圧力状態に応じた圧力が導入され
る。そして、この制御圧室は導入弁の空気圧供給
側と外気とを連通する連通路に形成された第１の
絞り孔と第２の絞り孔との間に形成されおり、制
御圧室の圧力状態は、パワーピストンに対する操
作ロツドの往復動に連動する調節部材により、第
１および／または第２の絞り孔の開度が制御され
ることによつて制御されるため、圧力室への空気
圧の導入状態はパワーピストンに対する操作ロツ
ドの相対変位に応じて変化することになる。この
ため、操作ロツドに連結されるブレーキペダルの
操作により発生する操作ロツドとパワーピストン
との相対変位によつて、圧力室への空気圧の導入
状態、すなわちブレーキブースタの出力が制御さ
れるものである。

また、マスタシリンダに連結される操作ロツド
が連結されたパワーピストンと、ブレーキペダル
に連結された操作ロツドとの間に、弾性部材が配
設されているため、操作ロツドとパワーピストン
との間に相対変位を発生させるためのブレーキペ
ダル踏力は、弾性部材から操作ロツドに作用する
反力に支配されることになる。そして弾性部材か
ら操作ロツドに作用する反力は弾性部材の変形量
（操作ロツドとパワーピストンとの間の相対変位
量）に応じたものとなるので、ブレーキペダル踏
力は、ブレーキブースタに導入される空気圧の調
節度合にかかわらず、操作ロツドとパワーシリン
ダの相対変位量に応じたものとなり、この相対変
位量に対するブレーキ踏力を一定に保つことがで
きる。

一方、上述したようにブレーキブースタに発生
する出力はパワーピストンに対する操作ロツドの
往復動に連動する調節部材により、第１および／
または第２の絞り孔の開度を制御することによつ
て制御されるため、ブレーキブースタに導入され
る空気圧を圧力調節することによつても、ブレー
キブースタの出力を調節することができる。すな
わち、操作ロツドとパワーピストンとの間の相対
変位量が一定の場合には第１および／または第２
の絞り孔の開度も一定であるため、圧力調節され
たブレーキブースタへの導入空気圧が高いほどブ
レーキブースタの出力は増大する。また、上述し
たように操作ロツドとパワーピストンとの間の相
対変位量が一定の場合のブレーキペダル踏力は一
定であるから、ブレーキブースタの倍力比（ブー
スタ出力／ペダル踏力）をブレーキブースタへの
導入空気圧の調節度合いに応じて変化させること
ができるものである。このため、例えば、車両の
積載荷重に対応した調節された空気圧を導入する
ことにより、積載荷重に対応してブレーキブース
タの倍力比を変化させたりすることができる。

以下に本発明の第１実施例を第１図〜第５図に
基づいて説明し、続いて本発明の第２実施例を第
６図〜第１２図に基づいて説明し、最後に上記実
施例の変形例を第１３図〜第１６図に基づいて説
明する。

第１実施例の構成説明 第１図はブレーキシステムの概略を示したもの
であつて、同図において１はブレーキブースタ、
２はコンプレツサ、３はエアリザーバ、４は圧力
調節弁、５はブレーキペダル、６はマスタシリン
ダ、７はホイルシリンダである。上記圧力調節弁
４は例えばロードセンシングバルブであつてよ
く、車両の積載荷重に対応した圧縮空気をブレー
キブースタ１に供給するように構成されている。

以下、このブレーキブースタ１の構造につき説
明する。

第２図は上記ブレーキブースタ１の縦断面を示
したものであつて、同図に示す如くブレーキブー
スタ１のハウジング１１には、円筒状のシリンダ
１２がボルト１３にて取付けられている。このシ
リンダ１２内にはパワーピストン１４が摺動自在
に挿入され、このパワーピストン１４によつてシ
リンダ１２内が圧力室１５と大気圧室１６とに区
画されている。そしてパワーピストン１４は圧力
室１５内に導入される圧縮空気にて第２図で矢印
ａ方向へ往動するようになつている。上記大気圧
室１６内には、シリンダ１２の端部１７とパワー
ピストン１４との間に戻しばね１８が配設され、
パワーピストン１４はこの戻しばね１８によつて
第２図で矢印ｄ方向に復動するようになつてい
る。なお第２図において１０は連通孔、１９はカ
ツプリングシールである。

パワーピストン１４の大気圧室１６側の端面２
２には、第２図に示すようにプツシユロツド２３
の一端部２３ａが固着されている。このプツシユ
ロツド２３はパワーピストン１４の往動力をマス
タシリンダ６に伝達するためのものであつて、プ
ツシユロツド２３の他端部２３ｂはマスタシリン
ダ６のピストンと連結されるようになつている。
なおシリンダ１２の端部１７にはプツシユロツド
挿通孔２４が形成され、この挿通孔２４の内側に
はシール保持筒２５が取付けられている。そして
このシール保持筒２５内に装着されたシール２６
および孔あきプレート２７によつて、塵埃等が大
気圧室１６に侵入するのが防止されている。

パワーピストン１４の端面２２にはまた、チユ
ーブコネクタ２８が取付けられ、このコネクタ２
８に可撓性チユーブ２９の一端部が接続されてい
る。一方、シリンダ１２の外周面にはコネクタ３
０が取付けられ、このコネクタ３０の圧力導入口
３１は前記圧力調節弁４の空気出口と接続される
ようになつている。そしてこの圧力導入口３１と
前記可撓性チユーブ２９の他端部とが、パイプ３
２を介して相互に接続されている。

次に、パワーピストン１４の圧力室１５側の端
面３５には、第２図に示すように円筒状のバルブ
ボデイ３６が一体に取付けられている。このバル
ブボデイ３６はハウジング１１の挿通孔３７に摺
動自在に挿入されており、挿通孔３７の内周面に
はカツプリングシール３８、ベアリング３９およ
びリテイニングリング４０がそれぞれ嵌合されて
圧力室１５の気密状態が維持されている。また、
挿通孔３７の外側に突出したバルブボデイ３６の
外周面はゴム製のブーツ４１で覆われ、挿通孔３
７に対する塵埃等の侵入が防止されている。

バルブボデイ３６の内部は、そのほぼ中間部に
隔壁４４が形成されており、この隔壁４４の左右
両側にシリンダ室４５とばね収納室４６とが形成
されている。上記シリンダ室４５内にはピストン
４７が摺動自在に挿入され、シリンダ室４５はこ
のピストン４７によつてさらに制御圧室４８と、
バランス圧室４９とに区画されている。一方、ば
ね収納室４６は連通孔４３を通じて外部と連通さ
れ、このばね収納室４６内にはスリーブ５０、第
１のばね５１および第２のばね５２がそれぞれ収
納されている。スリーブ５０の一端部５０ｂは端
板５３の嵌合孔５４に摺動自在に挿入され、ブレ
ーキペダル５に連結された操作ロツド５７の先端
部５７ａが、スリーブ５０の挿入孔５８に挿入さ
れている。またスリーブ５０の外周面にはフラン
ジ部５５が一体に形成されていて、このフランジ
部５５と隔壁４４との間に上記第１および第２の
ばね５１，５２がばね受５６を介して直列に配設
されている。これら第１および第２のばね５１，
５２は、その弾性係数が著しく異なり、例えば第
１のばね５０の弾性係数を75Kg／mm程度とする
と、第２のばね５２の弾性係数は0.01Kg／mm程度
としてよい。そして第１および第２のばね５１，
５２は例えば７Kg程度のセツト力を与えられ、こ
の状態においてスリーブ５０のフランジ部５５と
ばね受５６との間には若干のすき間が形成される
ようになつている。なお、端板５３の外周面とバ
ルブボデイ３６とはねじ結合されていて、端板５
３を回動することにより上記すき間の間隔を調節
できるようになつている。

次に上記ピストン４７およびその周囲の構造を
第３図および第４図に基づいてさらに詳しく説明
する。同図に示す如く、バランス圧室４９内には
戻しばね６２が配設され、ピストン４７はこの戻
しばね６２によつて第３図および第４図で常時右
方向に附勢されている。ピストン４７の中心部に
は嵌合孔６３が形成されこの嵌合孔６３に弁開閉
ロツド６４の一端部が摺動自在に挿入されてい
る。またこの弁開閉ロツド６４の他端部は挿通孔
６１内に摺動自在に挿通されている。弁開閉ロツ
ド６４の内部には連通路６５が形成され、この連
通路６５の一端部は挿通孔６１およびパワーピス
トン１４内に形成された通路６６によつて前記チ
ユーブコネクタ２８と連通している。また連通路
６５の他端部には第１の絞り孔６７を有する金具
６８が嵌合固定されている。

弁開閉ロツド６４の先端部には導入弁７１が取
付けられている。この導入弁７１は圧縮ばね７２
によつて常時は弁座７３に圧着していて、通路６
６内の圧縮空気が弁室７４内に流入しなうように
なつている。なおこの弁室７４は、通路６９，７
０によつて圧力室１５およびバランス圧室４９と
相互に連通されている。一方、弁開閉ロツド６４
の基端部には排出弁７５が一体に取付けられてい
る。またピストン４７の一側面には、この排出弁
７５と対向した弁座７６が形成され、常時は第３
図に示す如く排出弁７５が弁座７６からやや離間
している。この弁座７６の内側には排出口７７が
形成され、この排出口７７はピストン４７の内部
に形成された排出通路７８と、バルブボデイ３６
の内部に形成された排出通路７９とによつてばね
収納室４６と連通されている。

制御圧室４８に臨むピストン４７の側面には、
嵌合孔６３と連通した第２の絞り孔８２を有する
ノズル部８３が一体に形成されている。このノズ
ル部８３は、隔壁４４に形成された挿通孔８４に
摺動自在に挿入されており、その先端部はばね収
納室４６内に突出している。ノズル部８３の基端
部にはストツパ８９が一体に形成され、常時は第
３図に示す如くこのストツパ８９が戻しばね６２
によつて隔壁４４と当接している。このストツパ
の側方には連通路９０が形成され、第２の絞り孔
８２の上流側（第３図および第４図で左側）と制
御圧室４８とがこの連通路９０によつて相互に連
通されている。

一方、スリーブ５０の先端部５０ａには、第２
の絞り孔８２の開度を調節する調節部材としての
ニードル８５が一体に形成され、このニードル８
５は第２の絞り孔８２に挿通されている。そして
嵌合孔６３内に突出したニードル８５の先端部に
は逆止弁８６が取り付けられている。この逆止弁
８６は弁開閉ロツド６４との間に配設された圧縮
ばね８７によつて、常時は弁座８８と圧着してい
る。なお上記ニードル８５の基端部８５ａは円錐
状に形成されており、ニードル８５を第２の絞り
孔８２に挿入するに従い第２の絞り孔８２の開度
が小さくなるように構成されている。詳しくは後
述の作動説明で明らかとされるように、第２の絞
り孔８２に対するニードル８５の挿入量に対応し
て、制御圧室４８の圧力が直線的に増大するよう
に構成されている。

第１実施例の作動説明 次に、上述の如く構成されたブレーキブースタ
１の作動状況につき説明する。

コンプレツサ２によつてエアリザーバ３内に貯
えられた圧縮空気は、圧力調節弁４によつて車両
の積載荷重に対応した圧力に減圧され、ブレーキ
ブースタ１の圧力導入孔３１に常時導入されてい
る。しかし操作ロツド５７が復動しているとき
は、第２図および第３図に示す如く導入弁７１が
閉塞している。またピストン４７も復動してお
り、排出弁７５は開放している。このため圧力室
１５内の圧力は大気圧と等しくなつており、パワ
ーピストン１４は戻しばね１８にて第２図に示す
如く復動している。なおこのとき逆止弁８６は閉
塞しているため、第２の絞り孔８２から圧縮空気
が外部へ漏れることはない。

次に、ブレーキペダル５を踏むと操作ロツド５
７およびスリーブ５０が第２図で矢印ａ方向に往
動する。この結果、先ず逆止弁８６が圧縮ばね８
７に抗して開放するとともに、第２の絞り孔８２
の開度がニードル８５の基端部８５ａによつてや
や減少する。そして圧力導入口３１に導入された
圧縮空気がパイプ３２→可撓性チユーブ２９→通
路６６→連通路６５→第１の絞り孔６７→嵌合孔
６３→第２の絞り孔８２→ばね収納室４６→連通
孔４３の順に通過して外部へ流出する。この際、
第１の絞り孔６７を通過した圧縮空気の圧力はや
や低下するが、大気圧よりもやや高い圧力になつ
ている。したがつてこの圧力は連通路９０を通つ
て制御圧室４８に導入され、ピストン４７はこの
制御圧室４８の圧力によつて戻しばね６２に抗し
て第３図で左方向に往動する。

次にピストン４７が往動して第４図に示す如く
その弁座７６が排出弁７５と当接すると、排出口
７７が閉塞されるとともに弁開閉ロツド６４が第
４図で左方向に押圧され、弁開閉ロツド６４は圧
縮ばね７２に抗して同方向に往動する。この結
果、導入弁７１が開放し、通路６６内の圧縮空気
が弁室７４および通路６９を順に通過して圧力室
１５に導入される。そしてパワーピストン１４は
この圧力室１５の圧力によつて戻しばね１８に抗
して第４図に示す如く左方向に往動する。

一方、パワーピストン１４の往動の開始と同時
に、スリーブ５０のフランジ部５５がばね受５６
と当接する（図示せず）。そしてスリーブ５０は
第１のばね５１に抗して第４図で左方向に往動す
る。従つてスリーブ５０に第１のばね５１の復元
力が反力として作用し、この反力は操作ロツド５
７に伝達されてブレーキペダル５の踏力として運
転者に感知される。なお第２のばね５２の弾性係
数は極めて小さいため（本実施例では例えば0.01
Kg／mm程度）、ブレーキペダル５の初期踏力（パ
ワーピストン１４が往動を開始するときの踏力）
は極めて小さく、ブレーキブースタ１をスムーズ
に始動させることができる。

次に上記ブレーキペダル５の踏力Ｆとプツシユ
ロツド２３の出力Ｐとの関係を説明する。前述し
た如く、制御圧室４８の圧力は第２の絞り孔８２
に対するニードル８５の挿入量に対応して直線的
に増大する。従つて制御圧室４８の圧力と操作ロ
ツド５７の往動力とは比例関係にあり、換言する
とプツシユロツド２３の出力Ｐとブレーキペダル
５の踏力Ｆとは比例関係にある。すなわち、第４
図においてパワーピストン１４の往動力がマスタ
シリンダピストンの反力と均衡してパワーピスト
ン１４の往動が停止している状態を考えると、こ
のときバランス圧室４９の圧力と戻しばね６２と
によるピストン４７の復動力と、制御圧室４８の
圧力によるピストン４７の往動力とが互いに均衡
してピストン４７は停止しており、またこの停止
状態において導入弁７１は第４図で鎖線にて示す
如く閉塞し、排出弁７５も閉塞している。ここで
バランス圧室４９の圧力は圧力室１５の圧力と等
しいから、パワーピストン１４の往動力（プツシ
ユロツド２３の出力Ｐ）はブレーキペダル５の踏
力Ｆと比例することになる。

ただしブレーキペダル５の踏力Ｆは第１のばね
５１の反力により生じるものであるから、圧力室
１５に導入する圧縮空気の圧力を増大させてもブ
レーキペダル踏力Ｆは変化しない。すなわち、パ
ワーピストン１４に対して操作ロツド５７を所定
量だけ往動させるためのブレーキペダルの踏力Ｆ
は一定であり、この時の第２の絞り孔８２の開度
も一定であるため、ブレーキペダルの踏力Ｆが一
定のままでも、圧力調整弁４を調整してブレーキ
ブースタ１への導入圧力を調整して制御圧室４８
の圧力を制御することにより、バランス圧室４９
及び圧力室１５の圧力を制御してプツシユロツド
２３の出力Ｐを制御することができる。このた
め、圧力調整弁４の作動を制御することにより、
ブレーキペダルの踏力Ｆに対するプツシユロツド
２３の出力Ｐの割合、すなわちブレーキブースタ
１の倍力比を変化させることができる。この点が
本発明に係るブレーキブースタ１の特徴であつ
て、上記Ｆ−Ｐ関係を図に示すと第５図のように
なる。同図において直線L₁は空車時におけるＦ
−Ｐ関係を示し、直線L₂は積載時におけるＦ−
Ｐ関係を示す。すなわち、積載時において一定の
制動距離を得るために圧力室１５に導入する圧縮
空気の圧力を増大させると、踏力Ｆは変化せずに
出力P₁がP₂に増大する。この結果、積載時にお
いて空車時と同じ踏力でブレーキペダル５を操作
しても、車両の減速度ないし制動距離を空車時と
同じにすることができ、積載荷重によつてブレー
キの効き方が異なるのを防止することができる。
なお第５図においてM₁、M₂はそれぞれ全負荷作
動点を示す。

次に、パワーピストン１４の往動力とマスタシ
リンダピストンの反力とが互いに均衡すると、バ
ランス圧室４９の圧力が上昇してピストン１００
が第４図で鎖線にて示す如くやや復動する。この
ため導入弁７１が圧縮ばね７２にて閉塞し、パワ
ーピストン１４の往動が停止する。

なおブレーキブースタ１の全負荷作動時におい
ては、ピストン４７の押圧部９１がシリンダ室４
５の内周面に形成された被押圧部９２と当接する
とともに、スリーブ５０の先端面５０ａがノズル
部８３の先端面８３ａと当接する（図示せず）。
そして以後のブレーキペダル踏力は倍力されずに
直接パワーピストン１４に伝達される。なおこの
とき導入弁７１は開放され、排出弁７５は閉塞し
ている。

次にブレーキペダル５の踏力を解除すると、ス
リーブ５０は第１のばね５１にて第４図で右方向
へと復動し、ニードル８５が第２の絞り孔８２か
らやや抜出される。この結果、第２の絞り孔８２
の開度が増大し、制御圧室４８の圧力が低下す
る。この圧力低下によつてピストン４７は第４図
で鎖線にて示す位置から右方向へと復動し、第３
図に示す位置に至る。そして排出弁７５が開放さ
れて圧力室１５内の圧縮空気が排気通路６９，７
０，７８，７９、ばね収納室４６および連通孔４
３を順次通つて外部に排出される。従つてパワー
ピストン１４は戻しばね１８にて第２図に示す如
く復動する。

以上、本発明の第１実施例につき説明したが、
次に本発明の第２実施例を第６図〜第１２図に基
づいて説明する。

第２実施例の構成説明 このブレーキブースタ１は、第６図〜第８図に
示す如くバルブボデイ３６内の構造が上述した第
１実施例のものと若干異なるものである。すなわ
ち、このブレーキブースタ１のピストン１００は
ダイヤフラム１０１の変形によつて駆動されるよ
うになつており、また第１および第２の絞り孔６
７，８２の開度がともに可変型になつている。さ
らに、パワーピストン１４の復動時における圧力
室１５内の圧縮空気の排出は大気圧室へなされる
ようになつている。その他の構造は上述の第１実
施例とほぼ同様であるので、第６図〜第８図にお
いて第１実施例と同一部分には同一符号を付して
その説明を省略する。

次に、上記ピストン１００とその周辺の構造を
さらに詳しく説明する。第６図〜第８図に示す如
く、ピスト１００が収納されたシリンダ室４５と
圧力室１５との間には隔壁１０２が形成されてい
る。そしてピストン１００の左右両端部は、この
隔壁１０２と隔壁４４の双方に形成された挿通孔
１０３，８４に摺動自在に挿入されている。また
このピストン１００の外周にはダイヤフラム１０
１が嵌合され、制御圧室４８とバランス圧室４９
の圧力差によるダイヤフラム１０１の変形によつ
て、ピストン１００は第６図〜第８図で左右方向
に摺動するようになつている。

シリンダ室４５の前方（第６図〜第８図では左
側）には、弁室１０４が形成されている。この弁
室１０４は導入通路１１３にて可撓性チユーブ２
９と連通している。大気圧室１６は排出通路１１
０、弁体１０５の内周部１１１、さらに通路１１
４にて圧力室１５に連通している。弁室１０４内
には円筒状の弁体１０５が配設され、この弁体１
０５の一端部は嵌合孔１０６に摺動自在に挿入さ
れている。また弁体１０５の外側にはバルブボデ
イ３６と一体の弁座１０７が形成され、弁体１０
５のシート部１０８は常時は圧縮ばね１０９にて
この弁座に圧着し、通路１１３にて弁体１０５の
外周部１１２に導入された圧縮空気が弁体１０５
の内周部１１１や圧力室１５に侵入しないように
構成されている。

上記弁体１０５の内周部１１１には、ピストン
１００と一体をなすピストンロツド１１８が挿通
されている。このピストンロツド１１８の先端部
は、挿通孔１１９に摺動自在に挿入され、さらに
弁室１２０内に突出している。一方ピストンロツ
ド１１８の基端部の外周には弁座１２１が形成さ
れている。そしてピストン１００が第７図で左方
向に往動すると、この弁座１２１が弁体１０５の
シート部１０８と圧着し、その後弁体１０５を圧
縮ばね１０９に抗して第８図に示す如く移動さ
せ、シート部１０８と弁座１０７との間から圧縮
空気を圧力室１５に導入するように構成されてい
る。またこの反対にピストン１００が第８図で右
方向に復動すると、第７図に示す如く弁体１０５
のシート部が圧縮ばね１０９にて弁座１０７に圧
着し、その後シート部１０８と弁座１２１との間
から圧力室１５内の圧縮空気を外部に排出するよ
うに構成されている。従つて弁体１０５は導入弁
と排出弁の両機能を兼備したものである。

ピストン１００およびピストンロツド１１８の
内部には、第７図および第８図に示す如くその軸
線方向に沿つて連通路１２２が形成されている。
この連通路１２２内にはスリーブ５０の先端部に
連結されたニードル１２３が挿入されており、さ
らにこのニードル１２３の先端部１２３ａには逆
止弁１２４が取付けられている。この逆止弁１２
４は、常時は第７図に示す如く圧縮ばね１２５に
てピストンロツド１１８の先端部に形成された弁
座１２６に圧着しているが、操作ロツド５７が往
動すると第８図に示す如く開放するようになつて
いる。従つて操作ロツド５７の往動時において
は、通路１２７にて弁室１２０内に導入された圧
縮空気が、連通路１２２を通つてばね収納室４６
へ流出するようになつている。

上記連通路１２２の左右両端部には、第７図お
よび第８図に示す如く第１の絞り孔１２８と第２
の絞り孔１２９がそれぞれ形成されている。これ
ら両絞り孔１２８，１２９の開度は、ニードル１
２３を第７図および第８図で左右方向に移動する
ことによつて調節可能とされている。すなわち、
第９図および第１０図に示す如く、ニードル１２
３の先端部１２３ａと基端部１２３ｂのそれぞれ
の外周面にテーパ部１３０〜１３２が形成され、
ニードル１２３を第９図および第１０図で左右方
向に移動すると、これらテーパ部１３０〜１３２
と絞り孔１２８，１２９の内周面との間のすき間
が変化するようになつている。なお第１および第
２の絞り孔１２８，１２９の開度の変化は、後述
する作動説明で詳しく説明するように互いに時期
的にずれて変化するように構成されている。

第１の絞り孔１２８と第２の絞り孔１２９との
間における連通路１２２は、第７図および第８図
に示すように連通路１３３にて制御圧室４８と連
通している。一方、バランス圧室４９は隔壁１０
２に形成された小孔１３４を通じて圧力室１５と
連通している。制御圧室４８内には圧縮ばね１３
５が配設され、この圧縮ばね１３５と逆止弁１２
４の圧縮ばね１２５との釣合いによつて、常時は
ダイヤフラム１０１が非変形状態を維持してい
る。

第２実施例の作動説明 次に上述の如く構成されたブレーキブースタ１
の作動状況につき説明する。

コンプレツサ２によつてエアリザーバ３内に貯
えられた圧縮空気は、圧力調節弁４によつて車両
の積載荷重に対応した圧力に減圧され、ブレーキ
ブースタの圧力導入孔３１に常時導入されてい
る。しかし操作ロツド５７が復動しているとき
は、第６図および第７図に示す如く逆止弁１２４
が閉塞し、弁体１０５のシート部１０８は圧縮ば
ね１０９にて弁座１０７に圧着している。またピ
ストン１００は復動しており、弁座１２１とシー
ト部１０８との間は開放されている。このため圧
力室１５内の圧力は大気圧と等しくなつており、
パワーピストン１４は戻しばね１８にて第６図に
示す如く復動している。

次にブレーキペダル５を踏込むと、操作ロツド
５７およびスリーブ５０が第６図で矢印ｂ方向に
往動する。この結果、第８図に示す如く先ず逆止
弁１２４が圧縮ばね１２５に抗して開放する。一
方、ニードル１２３の基端部１２３ｂが第９図で
実線にて示す位置から矢印ｃ方向に往動して一
点鎖線にて示す位置に至り、第２の絞り孔１２
９の開度がテーパ部１３１によつて急激に減少す
る。そして圧力導入口３１に導入された圧縮空気
がパイプ３２→可撓性チユーブ２９→通路１２７
→弁室１２０→第１の絞り孔１２８→連通路１２
２→第２の絞り孔１２９→ばね収納室４６→連通
孔４３の順に通過して外部へ流出する。この際、
第１の絞り孔１２８を通過した圧縮空気の圧力は
絞り孔１２８の絞り効果によつてやや低下する
が、大気圧よりやや高い圧力となつている。した
がつてこの圧力は連通路１３３を通つて制御圧室
４８に導入され、ピストン１００はこの制御圧室
４８の圧力によるダイヤフラム１０１の変形にて
第７図で左方向に往動する。なおダイヤフラム１
０１を用いることによつて、ピストン１００の外
周面における摺接面積の減少と、使用するＯリン
グの数の削減を図ることができ、摩擦軽減による
ピストン１００のヒステリシス特性や応答性の向
上が実現できる。

次にピストン１００が往動してその弁座１２１
が弁体１０５のシート部１０８に圧着すると、圧
力室１５が密閉状態になり、その直後に弁体１０
５が圧縮ばね１０９に抗して第８図に示す如く左
方向に移動する。この結果弁座１０７とシート部
１０８との間が開放され、ここから圧縮空気が圧
力室１５に導入される。そしてパワーピストン１
４はこの圧力室１５の圧力によつて戻しばね１８
に抗して第８図に示す如く左方向に往動する。な
おバランス圧室４９と圧力室１５とは小孔１３４
によつて互いに連通されているため、圧縮空気が
バランス圧室４９に除々に導入される。従つてピ
ストン１００の往動開始がスムーズになされる。
一方、パワーピストン１４の往動の開始と同時
に、スリーブ５０のフランジ部５５がばね受５６
と当接する（図示せず）。そしてスリーブ５０は
第１のばね５１に抗して第８図で左方向に往動す
る。従つてスリーブ５０に第１のばね５１の復元
力が反力として作用し、この反力は操作ロツド５
７に伝達されてブレーキペダル５の踏力として運
転者に感知される。なお第２のばね５２の弾性係
数は極めて小さいため（本実施例では例えば0.01
Kg／mm程度）、ブレーキペダル５の初期踏力（パ
ワーピストン１４が往動を開始するときの踏力）
は極めて小さく、ブレーキブースタ１をスムーズ
に始動させることができる。なお上記ブレーキペ
ダル５の踏力Ｆとプツシユロツド２３の出力Ｐと
の関係は、第１実施例において説明した関係と同
様であるのでその説明を省略する。

次にブレーキペダル５をさらに踏込んで操作ロ
ツド５７を往動させると、第９図で二点鎖線に
て示す如くニードル１２３の先端部１２３ａのテ
ーパ部１３０によつて第１の絞り孔１２８の開度
が増大する。このとき第２の絞り孔１２９の内側
におけるニードル１２３の基端部１２３ｂの直径
は第９図で二点鎖線にて示す如く全く変化しない
ので、第２の絞り孔１２９の開度は一定である。
このため、連通路１２２および制御圧室４８の圧
力が速やかに上昇し、ピストン１００がスピーデ
イに往動する。このためブレーキブースタ１の応
答性が向上する。第１１図および第１２図は上記
制御圧室４８の圧力上昇とブレーキブースタ１の
応答性の向上に関する試験結果をグラフにして示
したものである。第１１図に示す曲線上の点〜
はそれぞれ第９図および第１０図に示すニード
ル１２３の位置〜と対応しており、例えばニ
ードル１２３の位置が第９図で実線のとき、第
２の絞り孔１２９の開度および制御圧室４８の圧
力は第１１図における点で示される。

なお第１１図における破線Ｒ、Ｓは、それぞれ
第１の絞り孔１２８の開度が一定の場合の開度−
圧力曲線を示し、破線Ｒは第９図に示す開度D₁
の場合の開度−圧力曲線を示し、破線Ｓは第１０
図に示す開度D₂の場合の開度−圧力曲線を示す。
第１の絞り孔１２８の開度はからへの間では
一定でかつ微小であるので、圧力が→へと上
昇する間の圧縮空気の消費量は極めて軽微であ
る。

一方、第１２図はブレーキブースタ１の入力お
よび出力の時間に対する増大状況を示したグラフ
であつて、同図における破線は第１の絞り孔１２
８の開度を一定とした場合を示す。第１２図より
明らかなように、第１の絞り孔１２８の開度を変
化させることにより、出力曲線が入力曲線に近付
き、ブレーキブースタ１の応答性が向上すること
が確かめられた。

なおこの応答性の向上はいわゆる急ブレーキ時
に生ずることが望ましく、詳しくは第５図におけ
るＦ−Ｐ線図の全負荷作動点M₁、M₂の手前側近
傍において、ニードル１２３が第９図で二点鎖線
にて示す位置とするのが望ましい。本実施例で
はニードル１２３の基端部１２３ｂはスリーブ５
０にねじ込まれ、またフランジ部５５はスリーブ
５０に螺合されているので、ニードル１２３また
はフランジ部５５を回動調節することにより、急
ブレーキ時におけるニードル１２３の位置を上記
望ましい位置に容易に設定することができる。

次に、ブレーキペダル５をさらに踏込むと、ス
リーブ５０の先端面５０ａがピスト１００のノズ
ル部１３６の先端面１３６ａと当接するととも
に、ピストン１００のフランジ部１３７が隔壁１
０２と当接する。従つてこの状態からさらにブレ
ーキペダル５を踏込むと、その踏力は直接パワー
ピストン１４に伝達され、全負荷作動が行なわれ
る。なお、この全負荷作動時においてはニードル
１２３が第１０図で実線にて示す位置に往動し、
第２の絞り孔１２９はテーパ部１３２によつてほ
とんど閉塞される。このため第２の絞り孔１２９
から外部へ流出する圧縮空気量を最小にすること
ができる。

なお、パワーピストン１４の往動力とマスタシ
リンダピストンの反力とが互いに均衡した状態に
おいては、バランス圧室４９の圧力上昇にてピス
トン１００が第８図に示す位置からやや復動す
る。このため弁体１０５のシート部１０８が２つ
の弁座１０７，１２１に同時に圧着し、圧力室１
５に対する圧縮空気の導入が停止してパワーピス
トン１４の往動が停止する。

次にブレーキペダル５の踏力を解除すると、ス
リーブ５０は第１のばね５１にて第８図で右方向
へと復動し、ニードル１２３が連通路１２２から
やや抜出される。この結果、第１の絞り孔１２８
の開度が減少するとともに第２の絞り孔１２９の
開度が増大し、制御圧室４８の圧力が低下する。
この圧力低下によつてピストン１００は第８図で
右方向へと復動し、第７図に示す如く弁体１０５
のシート部１０８が圧縮ばね１０９にて弁座１０
７に圧着するとともに、ピストン１００の弁座１
２１がシート部１０８から離間する。そして圧力
室１５内の圧縮空気が通路１１４→弁体１０５の
内周部１１１→排出通路１１０→大気圧室１６→
連通孔１０→フイルタユニツト１４１を順次通過
して外部に排出される。従つてパワーピストン１
４は戻しばね１８にて第６図に示す如く復動す
る。以上、本発明の第１実施例および第２実施例
につき述べたが、本発明は上記実施例の構造に限
定されることなく種々の変形が可能である。例え
ば上記実施例ではパワーピストン１４を圧縮空気
で駆動するようにしたが、負圧で駆動することも
可能である。第１３図および第１４図はそれぞれ
負圧で駆動されるブレーキブースタ１の一例を示
したものであつて、第１３図は上記第１実施例を
部分的に変形したものであり、第１４図は上記第
２実施例を部分的に変形したものである。

すなわち、第１３図においてはパワーピストン
１４の左側に圧力室２０１を形成し、右側に大気
圧室２０２を形成する。そしてパイプ２０３およ
び圧力導入口２０４を通じて圧力室２０１に負圧
を導入する。この負圧は、常時はパワーピストン
１４の排出通路２０５、ピストン４７の排出通路
７８、バランス圧室４９、排出通路２０６、弁室
７４および通路２０７の径路で大気圧室２０２に
導入されるようになつている。一方、パワーピス
トン１４の通路６６には、フイルタユニツト１４
１および可撓性チユーブ２９を通じて大気圧が導
入され、操作ロツド５７が第１３図で矢印ｂ方向
に往動して導入弁７１が開くとこの大気圧が弁室
７４および通路２０７を通つて大気圧室２０２に
導入されるようになつている。また、第１の絞り
孔２０８の開度はニードル２０９にて調節可能と
し、操作ロツド５７が第１３図で矢印ｂ方向に往
動すると連通孔４３からばね収納室４６内に侵入
した空気が、第１の絞り孔２０８、第２の絞り孔
２１２、連通路６５および通路２１０の径路で圧
力室２０１に吸入されるように構成されている。
その他の構成および作動状況は第１実施例と同様
であるので、第１実施例と同一部分には同一符号
を付してその説明を省略する。

また第１４図においては、第１３図と同様にパ
ワーピストン１４の左側に圧力室２０１を形成
し、右側に大気圧室２０２を形成する。そしてパ
イプ２０３および圧力導入口２０４を通じて圧力
室２０１に負圧を導入する。この負圧は、常時は
パワーピストン１４の排出通路１１０、弁体１０
５の内周部１１１および通路１１４の径路で大気
圧室２０２に導入されるように構成されている。
一方、パワーピストン１４の導入通路１１３に
は、フイルタユニツト１４１および可撓性チユー
ブ２９を通じて大気圧が導入され、操作ロツド５
７が第１４図で矢印ｂ方向に往動すると、大気圧
室２０２に大気圧が導入されるように構成されて
いる。まだ第１および第２の絞り孔１２８，１２
９の開度はニードル１２３の先端部１２３ａおよ
び基端部１２３ｂによつて調節可能とし、操作ロ
ツド５７が第１４図で矢印ｂ方向に往動すると連
通孔４３からばね収納室４６内に侵入した空気
が、第１の絞り孔１２８、連通路１２２、第２の
絞り孔１２９、通路２１１および排出通路２１０
の径路で圧力室２０１に吸入されるように構成さ
れている。その他の構成および作動状況は第２実
施例と同様であるので、第１実施例と同一部分に
は同一符号を付してその説明を省略する。

また上記実施例では、車両の積載荷重に対応し
て加圧された圧縮空気を圧力室１５に導入した
が、運転者の体力等に対応して加圧された圧縮空
気を圧力室１５に導入してもよい。

また、第１実施例においては、圧力室１５内の
圧縮空気は排出通路７９からばね収納室４６へ排
出するようにしたが、排気音を減少させるために
第１５図に示すように排出通路１３９から大気圧
室１６へ排出してもよい。

また第２実施例においては、ノズル部１３６を
ピストン１００と一体に形成したが、操作ロツド
５７の往動ストロークを小さくするために第１６
図に示すようにノズル部１３６を隔壁４４と一体
に形成してもよい。すなわちノズル部１３６をピ
ストン１００と一体に形成すると、第２の絞り孔
１２９の開度を小さくするためには、パワーピス
トン１４の往動ストロークにピストン１００の往
動ストロークを加えた分だけ操作ロツド５７を余
分に往動させなければならない。しかし、ノズル
部１３６を隔壁４４と一体に形成すると、パワー
ピストン１４の往動ストローク分だけ操作ロツド
５７を往動させるだけでよく、ブレーキブースタ
１の応答性の向上を図れる。なお第１６図におい
て１４０はピストン１００の端面に形成された連
通溝である。

また、第１実施例では第２の絞り孔８２の開度
を調節することにより制御圧室４８の圧力を制御
したが、第１の絞り孔６７の開度を調節すること
により制御圧室４８の圧力を制御することも可能
である。

発明の効果 本発明は上述の如く、必要に応じて圧力調節さ
れた空気圧が導入される圧力室と、パワーピスト
ン内の第１の絞り孔と第２の絞り孔との間に形成
された制御圧室との圧力差により、上記圧力室内
に上記空気圧を導入する導入弁および上記圧力室
内の空気圧を外部へ排出する排出弁をそれぞれ開
閉制御する制御手段を備え、上記制御圧室内の空
気圧は、上記第１および／または第２の絞り孔の
開度を上記パワーピストンに対する上記操作ロツ
ドの往復動と連動して調節することにより制御す
るようにし、上記パワーピストンと上記操作ロツ
ドとの間には弾性部材を配設したブレーキブース
タであるから、上記操作ロツドの入力ないし反力
を、上記圧力室に導入される空気圧にかかわりな
く、上記パワーピストンに対する上記操作ロツド
の径動による上記弾性部材の変形量に比例させる
ことができる。このため上記圧力室に例えば車両
の積載荷重に対応して圧力調節された空気圧を導
入しても、上記操作ロツドの入力ないし反力はそ
の空気圧の大きさに影響されることがなく、換言
すると車両の積載荷重に対応してブレーキブース
タの倍力比を増大させることができる。従つて例
えば車両の積載荷重の大小のかかわりなく、一定
のブレーキペダル踏力にて常に一定の減速度が得
られ、積載荷重に対応してブレーキペダル踏力を
適宜増加する必要性は全くない。

このように、本発明によれば、操作ロツドとパ
ワーピストンとの相対変位量に対するブレーキペ
ダル踏力を一定に保ちながら該相対変位量に応じ
て導入される空気圧の寄与度が変化してブースタ
出力を変化させる構成としているので、該相対変
位量を一定とした場合には導入される空気圧の調
節することによりブースタ出力を変化させること
ができる。このため、導入される空気圧の調節で
倍力比（ブースタ出力／ペダル踏力）を変化させ
ることができ、実用性に優れるブレーキブースタ
を提供する効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示したものであつて、
第１図〜第５図は本発明の第１実施例を示し、第
１図はブレーキシステムの概略構成図、第２図は
ブレーキブースタの縦断面図、第３図は第２図の
要部を拡大した断面図、第４図は第３図の作動状
況を説明するための説明図、第５図はブレーキペ
ダル踏力とブレーキブースタ出力との関係を示す
グラフ図である。また第６図〜第１２図は本発明
の第２実施例を示したものであつて、第６図はブ
レーキブースタの縦断面図、第７図は第６図の要
部の拡大断面図、第８図は第７図の作動状況を説
明するための説明図、第９図および第１０図は第
１および第２の絞り孔の開度調節状況を拡大して
示す断面図、第１１図は第２の絞り孔の開度と制
御圧室の圧力との関係を示すグラフ図、第１２図
は入出力応答曲線図である。また第１３図〜第１
６図はそれぞれ本発明の変形例を示す縦断面図で
ある。 １……ブレーキブースタ、２……コンプレツ
サ、３……エアリザーバ、４……圧力調節弁、５
……ブレーキペダル、６……マスタシリンダ、１
４……パワーピストン、１５……圧力室、１６…
…大気圧室、２３……プツシユロツド、４７……
ピストン、４８……制御圧室、４９……バランス
圧室、５１……第１のばね、５２……第２のば
ね、６４……弁開閉ロツド、６５……連通路、６
７……第１の絞り孔、７１……導入弁、７５……
排出弁、７８，７９……排出通路、８２……第２
の絞り孔、８３……ノズル部、８５……ニード
ル、８６……逆止弁、１００……ピストン、１０
１……ダイヤフラム、１０７……弁座、１０８…
…シート部、１１０……排出通路、１１３……導
入通路、１１８……ピストン、１２１……弁座、
１２２……連通路、１２３……ニードル、１２４
……逆止弁、１２８……第１の絞り孔、１２９…
…第２の絞り孔、１３０〜１３２……テーパ部、
１３４……小孔、１３６……ノズル部、１３９…
…排出通路、２０１……圧力室、２０２……大気
圧室、２０７……通路、２０８……第１の絞り
孔、２０９……ニードル、２１２……第２の絞り
孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ブレーキペダルに連結される操作ロツドと、
   マスタシリンダピストンに連結されるプツシユロ
   ツドとを備えたブレーキブースタであつて、上記
   ブレーキブースタに必要に応じて圧力調節された
   空気圧を導入し制御手段により制御された空気圧
   をブレーキブースタの圧力室に導入して、上記プ
   ツシユロツドが連結されたパワーピストンを所望
   の駆動力にて駆動するようにしたブレーキブース
   タにおいて、 (a) 上記圧力室内に上記空気圧を導入する導入弁
   と、 (b) 上記圧力室内の空気圧を外部へ排出する排出
   弁と、 (c) 上記パワーピストンの内部に配設され、上記
   導入弁の空気圧供給側と外気とを連通する連通
   路と、 (d) 上記連通路に形成された第１および第２の絞
   り孔と、 (e) 上記第１の絞り孔と第２の絞り孔との間に形
   成された制御圧室と、 (f) 上記操作ロツドに連結され、上記パワーピス
   トンに対する上記操作ロツドの往復動と連動し
   て上記第１および／または第２の絞り孔の開度
   を調節して上記制御圧室内の空気圧を制御する
   調節部材と、 (g) 上記圧力室と上記制御圧室との圧力差により
   上記導入弁および排出弁をそれぞれ開閉制御す
   る制御手段と、 (h) 上記パワーピストンと操作ロツドとの間に配
   設された弾性部材と、 をそれぞれ備えたことを特徴とするブレーキブー
   スタ。 ２ 上記調節部材は、上記第１の絞り孔の開度を
   調節する第１の調節部材と、上記第２の絞り孔の
   開度を調節する第２の調節部材とからなり、上記
   第１および第２の調節部材は、上記操作ロツドが
   往動するとき、最初に上記第２の絞り孔の開度の
   みが減少し始め、次に上記第１の絞り孔の開度が
   増大し始めるとともに上記第２の絞り孔の開度が
   一定となり、最後に上記第１の絞り孔の開度が最
   大となるとともに上記第２の絞り孔の開度が最小
   となるように構成されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のブレーキブースタ。 ３ 上記第２の絞り孔は、上記パワーピストンと
   一体に形成されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項または第２項記載のブレーキブース
   タ。 ４ 上記弾性部材は、弾性係数が異なる２つのば
   ねを直列に接続してなることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項なしい第３項いずれかに記載のブ
   レーキブースタ。