JPH0460861B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は車両に用いられるブレーキ倍力装置に
関する。

「従来の技術」 一般にブレーキ倍力装置は、シエル内に摺動自
在に配設したパワーピストンと、このパワーピス
トン軸部のバルブボデイ内に収納した弁機構と、
上記パワーピストンの作動方向前方側に形成した
定圧室と後方側に形成した変圧室と、上記弁機構
を構成する弁プランジヤを作動させて流路を切換
えさせ、上記変圧室に圧力流体を供給してパワー
ピストンを前進させる入力軸とを備えている。

しかるに、従来のこの種のブレーキ倍力装置に
おいてはサーボ比は実質的に一定となつていて変
更することができなかつた。したがつて、例えば
ブレーキ倍力装置をトラツク用のブレーキ倍力装
置として用いる場合には、空車状態と積車状態と
で運転者の制動感覚に差が生じ、積車時には制動
力が小さいと感知されることが多かつた。また同
一の制動状態でも、運転者によつては制動力が大
きい、或いは小さいと感知することがあり、好み
の制動感覚に個人差があつた。

このため、本件出願人は、上記バルブボデイ内
に形成した空間内に補助ピストンを配設してこれ
を上記弁プランジヤに連結し、この補助ピストン
に流体圧力を作用させて上記弁プランジヤを作動
方向前方側或いは後方側に付勢し、同一の踏力に
対して同方向或いは逆方向の作用力を及ぼしてサ
ーボ比を調整できるようにしたブレーキ倍力装置
を提案している（特願昭60−24607号、特願昭60
−53984号）。

「発明が解決しようとする問題点」 しかるに、上記補助ピストンに摺動シール部材
を設けてその両側に圧力室を形成した場合には、
その摺動シール部材の摺動抵抗よるヒステリシス
が生じるという問題があることから、そのような
問題の生じないダイアフラムによつて圧力室を形
成することが望ましい。

しかしながらダイアフラムによつて圧力室を形
成する場合には、一般に、常に一方の圧力室内に
導入する流体圧力を他方の圧力室に導入する流体
圧力よりも大きく保ち、ダイアフラムが補助ピス
トンから離隔したり、或いは再接触時にその一部
が噛込まれることがないようにする必要があるこ
とから、ダイアフラム両側の圧力室に導入する圧
力流体の大小関係に一定の制限があり、したがつ
て多種類のサーボ比を得ることに制限があつた。

他種類のサーボ比を得るために、上記大小関係
にとらわれずにダイアフラム両側の圧力室に自由
な大きさの流体圧力を供給できるようにすること
は可能であるが、上記噛込み等を防止できる構成
とすると、通常はダイアフラム両側における流体
圧力の作用するダイアフラム有効径が同一とな
る。上記サーボ比を選定するにあたつては、種々
の条件に対応した最適なサーボ比を数種類選定す
ることが望ましいが、上記ダイアフラム両側の有
効径が同一であると、サーボ比の値を自由に選定
することが困難となり、ダイアフラム両側の有効
径を自由に異ならすことができるようにすること
が望まれていた。

特に、上記補助ピストンを設けたブレーキ倍力
装置では、車両の停車等の一定の状態を検出して
その補助ピストンを付勢することにより強制的に
上記弁機構を切換えさせて変圧室に大気圧を導入
させ、これによりブレーキペダルを踏込んでいな
くてもブレーキ作用を行なえるようにした停車ブ
レーキ装置として利用することが可能であるが、
上記弁機構を切換えさせるために補助ピストンの
受圧面積をかなり大きくすると上記サーボ比が大
きくなりすぎ、細かなサーボ比制御を行なうこと
が困難となつていた。

「問題点を解決するための手段」 本発明はそのような事情に鑑み、上記補助ピス
トンとバルブボデイとの間にダイアフラムを張設
してダイアフラムの両側にそれぞれ圧力室に区画
形成するとともに、それら圧力室へ圧力流体を供
給する供給装置を設け、さらに上記補助ピストン
とハウジングとの少なくともいずれか一方に、一
方の圧力室に圧力流体が供給された際にダイアフ
ラムと密着して圧力を受けるとともに、他方の圧
力室に圧力流体が供給された際にダイアフラムと
の離隔を許容する半径方向に延びる支持部を形成
して、各圧力室内に導入される圧力流体が作用す
るダイアフラムの有効径をそのダイアフラムの両
面で異ならせたものである。

「作用」 そのような構成とすれば、上記摺動シール部材
を用いた場合のようなヒステリシスが生じないこ
とは勿論、上記ダイアフラムの両側の有効径が異
なるので相対的に多種類のサーボ比を得ることが
可能となり、特に大きな有効径側の受圧面積によ
り上記停車ブレーキ装置の機能を確保しつつ、小
さな有効径側の受圧面積で所要の小さなサーボ比
変化を得ることも可能となる。

「実施例」 以下図示実施例について本発明を説明すると、
第１図において、ブレーキ倍力装置のシエル１内
にパワーピストン２を摺動自在に設けるととも
に、このパワーピストン２の背面にダイアフラム
３を張設し、上記パワーピストン２およびダイア
フラム３によつて上記シエル１内を前方の定圧室
４と後方の変圧室５とに区画している。そして上
記パワーピストン２の軸部に一体にバルブボデイ
６を設け、このバルブボデイ６内に流路を切換え
る弁機構７を収納している。

上記弁機構７はバルブボデイ６に形成した第１
弁座１０、弁プランジヤ１１に形成した第２弁座
１２および両弁座１０，１２にパワーピストン２
の後方側すなわち第１図の右方からばね１３の弾
撥力によつて着座する弁体１４を備えている。そ
して、上記第１弁座１０と弁体１４とのシート部
より外側を通路１５を介して上記定圧室４に連通
させ、さらにその定圧室４をシエル１に設けた負
圧導入管１６を介して図示しないエンジンのイン
テークマニホールド等の負圧源に連通させてい
る。

他方、上記第１弁座１０と弁体１４、および第
２弁座１２と弁体１４との各シール部の中間部は
バルブボデイ６に形成した通路１７を介して変圧
室５に連通させ、さらに上記第２弁座１２と弁体
１４とのシート部より内側はフイルタ１８を介し
て大気に連通させている。なお、上記変圧室５
は、上記バルブボデイ６を摺動自在に貫通させた
シール部材１９によつて外部との気密を保つてい
る。

上記弁機構７を構成する弁プランジヤ１１は図
示しないブレーキペダルに連動させた入力軸２５
に連結し、また弁プランジヤ１１の先端面は出力
軸２６の基部に形成した凹陥部内に収納したリア
クシヨンデイスク２７に対向させている。そし
て、上記出力軸２６はシール部材２８を貫通して
シエル１の外部に突出させるとともに図示しない
マスターシリンダのピストンに連動させている。

上記パワーピストン２やバルブボデイ６等は、
通常は、リターンスプリング２９によつて図示非
作動位置に保持するようにし、この非作動状態で
は、上記弁プランジヤ１１がバルブボデイ６から
抜出るのを防止するキー部材３０はシエル１の内
面に当接してバルブボデイ６に対する弁プランジ
ヤ１１の自由な右行を規制し、次に入力軸２５お
よび弁プランジヤ１１が作動された際に直ちに上
記弁機構７による流体回路の切換え動作が得られ
るようにしている。

以上の構成は基本的に従来周知の負圧式ブレー
キ倍力装置と異なるところはなく、図示しないブ
レーキペダルが踏み込まれて入力軸２５および弁
プランジヤ１１が左行された際には、弁体１４が
バルブボデイ６の第１弁座１０に着座して上記変
圧室５と定圧室４間の連通を遮断するとともに、
弁体１４が弁プランジヤ１１の第２弁座１２から
離座して大気と変圧室５とを連通させるので、こ
れにより大気が上記変圧室５内に供給される。そ
してパワーピストン２前後に圧力差が発生してパ
ワーピストン２がリターンスプリング２９の弾撥
力に抗して前進されると、ブレーキ作用が行なわ
れる。

このブレーキ作動状態からブレーキペダルの踏
力を開放すれば、弁プランジヤ１１の第２弁座１
２が弁体１４に着座して変圧室５と大気との連通
を遮断するとともに、弁体１４が第１弁座１０か
ら離座して変圧室５を定圧室４に連通させるの
で、パワーピストン２はリターンスプリング２９
によつて元の非作動位置に復帰されるようにな
る。

そして上記パワーピストン２の後退によつてキ
ー部材３０がシエル１の内面に当接するとこれに
連動する弁プランジヤ１１の後退は停止するが、
パワーピストン２およびバルブボデイ６の後退は
継続し、そのバルブボデイ６の後退によつてバル
ブボデイ６の第１弁座１０が弁体１４に近接して
両者の間隙がほぼ零となるとバルブボデイ６がキ
ー部材３０に当接して停止する。したがつて、次
に再び入力軸２５が前進された際には直ちに弁機
構７の流路が切換えられることとなる。

然して本実施例においては、上記バルブボデイ
６を、段付筒状本体６ａと、この段付筒状本体６
ａの左端大径部内に嵌合した中間プレート６ｂ
と、さらに上記段付筒状本体６ａの左端面に取付
けた固定プレート６ｃとから構成し、かつ上記中
間プレート６ｂと固定プレート６ｃとの間に空間
を形成している。そしてこの空間内に全体として
概略皿状の補助ピストン４０を摺動自在に嵌合
し、上記弁プランジヤ１１に形成した段部とその
弁プランジヤ１１に取付けたスナツプリング４１
とによつて補助ピストン４０を弁プランジヤ１１
に取付けるとともに、この補助ピストン４０とバ
ルブボデイ６との間に２枚のダイアフラム４２，
４３を張設して上記空間内を３つの圧力室４４，
４５，４６に区画形成している。

上記補助ピストン４０の後方に位置する圧力室
４４は、バルブボデイ６に形成した通路４７、定
圧室４内に螺旋状に配設してバルブボデイ６に接
続した可撓性を有する導管４８、およびシエル１
の外部においてその導管４８に接続した導管４９
を介して上記圧力室４４に圧力流体を供給する供
給装置５０の流路切換機構５１に接続している。
同様に、補助ピストン４０の前方かつ外側に位置
する圧力室４５もバルブボデイ６に形成した通路
５２、定圧室４内に螺旋状に配設した可撓性を有
する導管５３、およびシエル１外部の導管５４を
介して上記供給装置５０の流路切換機構５１に接
続している。これに対し、補助ピストン４０の前
方かつ内側に位置する圧力室４６は、バルブボデ
イ６に形成した通路５５を介して常時定圧室４内
に連通させている。

上記流路切換機構５１は導管６０を介して上記
定圧室４が連通する図示しない負圧源に連通させ
るとともに、導管６１を介して上記変圧室５内に
連通させてあり、さらに大気圧を導入するための
大気ポート６２を設けている。また、上記供給装
置５０はマイクロコンピユータを含む制御装置６
３を備えており、この制御装置６３は、車両の積
載状態を検出する車重センサ６４からの検出信号
や停車ブレーキ装置６５からの信号に応じて上記
流路切換機構５１の流路を切換え、後方側の圧力
室４４に大気圧、変圧室５内の圧力、又は負圧を
切換え導入し、前方かつ外側の圧力室４５に変圧
室５内の圧力、又は負圧を切換え導入することが
できるようにしている（第２図参照）。

なお上記停車ブレーキ装置６５は、車速センサ
６６、ブレーキランプスイツチ６７、アクセルス
イツチ６８、停車ブレーキ解除スイツチ６９、パ
ーキングブレーキスイツチ７０、および運転席側
のドアスイツチ７１から構成してあり、また上記
車重センサ６４としては、車体と車軸との間のサ
スペンシヨンストロークから積載量を検出するも
のや、座席に設けた荷重スイツチから積載量を検
出するもの等、適宜の構成のものが使用できる。

次に、上述したように、後方側の圧力室４４に
大気圧、変圧室５内の圧力、又は負圧が導入さ
れ、前方かつ外側の圧力室４５に変圧室５内の圧
力、又は負圧が導入されるようになつており、ま
た前方かつ内側の圧力室４６内には常に定圧室４
内の負圧が導入されている。その結果、圧力室４
６内の圧力は圧力室４５内の圧力よりも大きくな
ることはないので、その間を区画する前方側のダ
イアフラム４３は、圧力室４５側が高圧側、圧力
室４６側が低圧側となるということのみを考慮し
て張設すればよい。そのため、このダイアフラム
４３の内周側を補助ピストン４０に連結し、外周
側をバルブボデイ６に連結するとともに、その中
間部に、低圧側となる圧力室４５側に膨出させて
折返し部４３ａを形成している。

これに対し、圧力室４４，４５間を区画するダ
イアフラム４２は、各圧力室４４，４５に導入さ
れる圧力の組合せによつて圧力室４４側へも圧力
室４５側へも付勢されるので、両方の付勢方向を
考慮する必要がある。そして本実施例ではそのよ
うな状態を有効に利用して、圧力室４５側すなわ
ち前方側へ付勢する際のダイアフラム有効径D₁
を反対側へ付勢する際のダイアフラム有効径D₂
よりも遥かに大きくできるようにしている。

すなわち、上記補助ピストン４０に連結したダ
イアフラム４２の内周部に、軸方向後方側に膨出
する第１折返し部４２ａを形成するとともに、上
記補助ピストン４０に、上記第１折返し部４２ａ
の内側に位置してその第１折返し部４２ａが反転
するのを防止する反転防止部４０ａを一体に形成
している。他方、上記バルブボデイ６に連結した
ダイアフラム４２の外周部には、軸方向前方側に
膨出して上記第１折返し部４２ａよりも半径方向
外方に位置し、かつそれと反対方向に延びる第２
折返し部４２ｂを形成し、また上記バルブボデイ
６を構成する中間プレート６ｂに、上記第２折返
し部４２ｂの内側に位置してその第２折返し部４
２ｂが反転するのを防止する反転防止部６ｄを一
体に形成している。

そして、両折返し部４２ａ，４２ｂ間に位置す
る補助ピストン４０の外周部分は、前方を大径側
とした円錐状の支持部４０ｂとして形成してあ
り、またその支持部４０ｂに対向する中間プレー
ト６ｂにもその支持部４０ｂと平行な支持部６ｅ
を形成し、ダイアフラム４２がいずれの方向に付
勢されても、いずれか一方の支持部４０ｂ，６ｅ
によつて上記折返し部４２ａ，４２ｂ間のダイア
フラム４２を支持することができるようにしてい
る。

さらに、上記補助ピストン４０の支持部４０ｂ
を形成した部分には、ダイアフラム４２の付勢方
向が変わつた際にそのダイアフラム４２に有効に
圧力を及ぼさせるために、またそのダイアフラム
４２の一部が圧力流体を密封してしまうことがな
いように貫通孔７５を穿設し、同様の目的で中間
プレート６ｂの反転防止部６ｄから支持部６ｅに
かけて軸方向および放射方向に沿う溝７６を形成
している。なお、貫通孔７５の代わりに溝を形成
してもよいし、ダイアフラム４２側に溝やリブ等
を設けてもよいことは勿論である。また前方側の
ダイアフラム４３の有効径D₃は、後方側のダイ
アフラム４２の小径側の有効径D₂よりもさらに
所望量だけ小さくなるように設定している。

以上の構成を有するブレーキ倍力装置におい
て、これを停車ブレーキ装置として使用する場合
には、制御装置６３が車両の停止状態を車速セン
サ６６で検出し、かつブレーキペダルが所定時間
継続して踏込まれたことをブレーキランプスイツ
チ６７の連続した操作によつて検出すると、流路
切換機構５１の流路を切換えさせ、流路切換機構
５１の大気に開放されたポート６２から導管４
９，４８、および通路４７を介して補助ピストン
４０の後方側の圧力室４４内に大気圧を導入させ
るとともに、負圧源に連通した導管６０から流路
切換機構５１、導管５４，５３および通路５２を
介して補助ピストン４０の前方外方側の圧力室４
５内に負圧を導入させる（第２図参照）。

すると、第１図の中心線より上半分で示すよう
に、ダイアフラム４２は圧力室４４内に導入され
た圧力より前方方への付勢力を受けて変形し、補
助ピストン４０に設けた反転防止部４０ａにより
折返し部４２ａが反転されるのが防止されつつ補
助ピストン４０の支持部４０ｂに密着され、その
補助ピストン４０を前進させる。これにより倍力
装置を作用させ、ブレーキ作用を継続することが
できる。なおこの際には、バルブボデイ６の支持
部６ｅはダイアフラム４２の離隔を許容すること
は勿論である。

そしてこの停車ブレーキ装置６５には、これに
よる車両の停止時にその状態のまま運転車が運転
席を離れることがないようにパーキングブレーキ
スイツチ７０と運転席側のドアスイツチ７１とを
設けてあり、パーキングブレーキを引かずにドア
を開けた場合には制御装置６３によつて警報器７
７を作動させることができるようにしている。

他方、制御装置６３がアクセルペダルの踏込み
を検出するアクセルスイツチ６８又は手動による
停車ブレーキ解除スイツチ６９が操作されたこと
を検出した際には、その制御装置６３は後方の圧
力室４４内に導入していた大気圧を排出させるの
で、これにより入力軸２５が元の非作動位置に復
帰してブレーキ倍力装置によるブレーキ作用を解
放させる。

次に、車両の積載量が大である場合のブレーキ
倍力装置の作動について説明すると、この場合に
は、上記制御装置６３はその状態を車重センサ６
４で検出して流路切換機構５１の流路を切換えさ
せ、補助ピストン４０の後方側の圧力室４４を上
記流路切換機構５１および導管６１を介して変圧
室５内に連通させるとともに、補助ピストン４０
の前方外方側の圧力室４５内も変圧室５内に連通
させる。

この状態においては、上記圧力室４４，４５に
はともに変圧室５内の圧力が導入されて両者間に
圧力差が生じないが、補助ピストン４０の前方内
方側の圧力室４６内には常時負圧が導入されてい
るので、上記補助ピストン４０はダイアフラム４
３の有効径D₃に作用する変圧室５内の圧力によ
り弁プランジヤ１１並びに入力軸２５に前進力を
付与するので、運転者は軽い踏力で強力な制動力
を得ることができるようになる。したがつてこの
状態では、サーボ比は大となる。

次に、車両の積載量が中程度となると、上記供
給装置５０はその状態を上記車重センサ６４で検
出し、いままで変圧室５に連通していた上記２つ
の圧力室４４，４５内に共に負圧を導入させる。
この状態においては、全ての圧力室４４，４５，
４６内に負圧が導入されて補助ピストン４０の前
後に圧力差が生じないので、運転者には補助ピス
トン４０を有しないものと同様に本来的に定めら
れた中間の大きさのサーボ比で反力が伝達される
ようになる。

さらに、車両の積載量が小となると、上記供給
装置５０は補助ピストン４０の後方側の圧力室４
４に負圧を導入したまま、前方外方側の圧力室４
５を変圧室５内に連通させるようになる。する
と、第１図の中心線より下半分で示すように、ダ
イアフラム４２は圧力室４５に導入された圧力よ
り後退方向への付勢力を受けて変形し、中間プレ
ート６ｂに設けた反転防止部６ｄにより折返し部
４２ｂが反転されるのが防止されつつバルブボデ
イ６側の支持部６ｅに密着されるので、補助ピス
トン４０を後退方向に付勢する際のダイアフラム
有効径D₂は前進方向の有効径D₁よりも小さくな
る。

その結果、補助ピストン４０は、後方側のダイ
アフラム４２の有効径D₂と前方側のダイアフラ
ム４３の有効径D₃（D₂＞D₃）との差に対応する受
圧面積に作用する変圧室５内の圧力によつて入力
軸２５の前進方向と逆向きに付勢されるようにな
るので、運転者には一定の出力を得るのに相対的
に重い踏力が要求されるようになり、したがつて
過剰なブレーキ力が生じてスキツド等を生じさせ
るのが防止されるようになる。そしてこの状態で
は、サーボ比は小となることは明らかである。

次に、第３図は本発明の他の実施例を示したも
ので、本実施例では、上記実施例と同一若しくは
相当部分のうち、主要な部分に上記実施例におけ
る符号に100を加えた符号を付して示したもので
ある。

本実施例では、ダイアフラム１４２の後方にさ
らに第３のダイアフラム１８０を配設し、このダ
イアフラム１８０と上記ダイアフラム１４２との
間に停車ブレーキ時に圧力流体が導入される圧力
室１４４を形成すると同時に、そのダイアフラム
１８０の後方とバルブボデイ６との間に負圧室１
８１を形成している。そしてこの負圧室１８１を
補助ピストン１４０の軸部に形成した通路１８２
を介して前方かつ内側の圧力室１４６内に連通さ
せることにより負圧室１８１内を常に定圧室１０
４内に連通させ、かつ、その負圧室１８１に通路
１１５を連通させている。

したがつて本実施例では、通路１１５を形成す
るのに前述の実施例のように中間プレート６ｂを
必要とないため、バルブボデイ１０６の構成が簡
単となる。

また本実施例では、各支持部６ｅ，４０ｂにダ
イアフラム４２の折返し部４２ａ，４２ｂが反転
するのを防止する反転防止部６ｄ，４０ａを形成
しているが、本実施例ではそれら反転防止部６
ｄ，４０ａを省略している。

「発明の効果」 以上のように、本発明によれば、圧力室を区画
する１枚のダイアフラムを両方向に付勢すること
ができるので各圧力室に導入する圧力の大小関係
に制限を受けることがなく、しかもダイアフラム
の両側の有効径を異ならせているので、摺動シー
ル部材を用いた場合のようにヒステリシスを生じ
させることなく多種類のしかも適宜の値のサーボ
比を得ることが可能となる。

そして特に停車ブレーキ装置として用いる場合
には、大きな有効径側の受圧面積により停車ブレ
ーキ装置の機能を確保しつつ、小さな有効径側の
受圧面積で所要の小さなサーボ比変化を得ること
が可能となるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示し、中心線の上
半分と下半分とで作動方向を異ならせて記載した
系統的断面図、第２図は第１図に示すブレーキ倍
力装置においてサーボ比を変化させる条件を示す
図、第３図は本発明の他の実施例を示し、第１図
と同様に中心線の上半分と下半分とで作動方向を
異ならせて記載した断面図である。 １，１０１……シエル、４，１０４……定圧
室、２，１０２……パワーピストン、５，１０５
……変圧室、６，１０６……バルブボデイ、６
ｅ，４０ｂ……支持部、１１，１１１……弁プラ
ンジヤ、７，１０７……弁機構、４０，１４０…
…補助ピストン、２５，１２５……入力軸、４
２，１４２……ダイアフラム、５０……供給装
置、６４……停車ブレーキ装置、５１……流路切
換機構、４４，４５，４６，１４４，１４５，１
４６……圧力室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シエル内に摺動自在に配設したパワーピスト
   ンと、このパワーピストン軸部のバルブボデイ内
   に収納した弁機構と、上記パワーピストンの作動
   方向前方側に形成した定圧室と後方側に形成した
   変圧室と、上記弁機構を構成する弁プランジヤを
   作動させて流路を切換えさせ、上記変圧室に圧力
   流体を供給してパワーピストンを前進させる入力
   軸とを備えたブレーキ倍力装置において、上記バ
   ルブボデイ内に形成した空間内に補助ピストンを
   配設してこれを上記弁プランジヤに連結し、この
   補助ピストンとバルブボデイとの間にダイアフラ
   ムを張設してこのダイアフラムの両側にそれぞれ
   圧力室を区画形成するとともに、それら圧力室へ
   圧力流体を供給する供給装置を設け、さらに上記
   補助ピストンとハウジングとの少なくともいずれ
   か一方に、一方の圧力室に圧力流体が供給された
   際にダイアフラムと密着して圧力を受けるととも
   に、他方の圧力室に圧力流体が供給された際にダ
   イアフラムとの離隔を許容する半径方向に延びる
   支持部を形成して、各圧力室内に導入される圧力
   流体が作用するダイアフラムの有効径をそのダイ
   アフラムの両面で異ならせたことを特徴とするブ
   レーキ倍力装置。