JPH0657527B2 - エアチャンバ用の単体後部シール - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エアチャンバ(servomotor)用の単体後部シー
ルに関する。この後部シールは円筒形本体を有してお
り、該円筒形本体は、外周面に設けられた第１及び第２
の固定シール(staticseal)と、内周面に設けられた第１
及び第２の動的シール(dynamic seal)とを備えており、
これらの動的シールは第１及び第２の支持リブに隣接し
て配置されている。本発明の後部シールは、空気がエア
チャンバの周囲の環境から制御チャンバ内に流入してエ
アチャンバの出力に影響を及ぼすことがないようにし
て、エアチャンバの可動壁の突出部が移動できるように
したものである。

〔従来の技術〕

エアチャンバは動力式ブレーキ装置に広く使用されてお
り、運転者の人力による人力をパワーアシスト（動力補
助）して、マスタシリンダを付勢するように構成されて
いる。部分真空及び大気圧により作動されるエアチャン
バにおいては、エアチャンバのハウジングをシールし
て、有効なパワーアシストが得られるようにしなければ
ならない。通常、この形式のエアチャンバは、真空中に
配置される可動壁を有している。この可動壁はハブに連
結されており、該ハブは、エアチャンバのハウジングの
開口を通って延びている管状突出部を備えている。ま
た、このハブは、可動壁の両側に連通された通路を備え
ている。管状突出部の内側に支持された制御弁は、作動
ペダルに連結されたプッシュロッドを介して伝達された
入力（人力）に応答して作動する。この制御弁は、可動
壁の一方の側に供給された真空を遮断して、大気圧下の
空気が可動壁の他方の側に流れ得るようにし、これによ
り差圧を生じさせようになっている。可動壁の両側に生
じた差圧によって、ハブを移動させ且つハウジングの開
口のシールに隣接する支持部材上で管状突出部を摺動さ
せる力が発生する。ハブが移動すると、これに相応する
出力が、プッシュロッドを介してマスタシリンダの動力
ピストンに伝達される。

支持表面によって、管状突出部がマスタシリンダの動力
ピストン軸線方向に整合した状態に保持されていると、
最も有効な出力が発生する。

或る場合には、ハウジングの開口の偏心により、管状突
出部と動力ピストンとの間に不整合が生じる。偏心した
開口に支持部材を挿入すると支持部材にクラックを生じ
させる可能性があり、或いは、可動壁によって管状突出
部が移動されるときに、製造公差による摩擦力が生じる
こともある。支持部材にクラックが生じると、多数回の
ブレーキ作動後に、管状突出部の表面には引っ掻き傷が
形成されるであろう。その後、引っ掻き傷を受けた部分
は、エアチャンバ内に真空を保持できない程度にまで、
シールを磨滅させるであろう。真空が維持されなければ
エアチャンバが作動しないため、ブレーキ装置に動力を
供給して車両を停止させるには、マスタシリンダの動力
ピストンを人力により作動しなければならない。

この偏心により生じる問題は、米国特許第3,724,211 号
に記載されたツーピース形シールにより解決された。し
かしながら、このツーピース形シールを、米国特許第3,
289,547 号、第4,632,014 号に開示された形式の単体シ
ール又は米国特許第3,573,871 号及び第3,958,497 号に
開示された二重単体シールと比較して、大部分の使用者
は、このツーピース形シールの製造コスト及び使用コス
トが好ましくないものと考えている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、エアチャンバの後シェルの開口用の単
体シールであって、可動部材の半径方向及び軸線方向移
動を補償できる単体シールを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

従来技術によるシールの問題を解決すると同時にコスト
を低減させる努力の結果、本発明者は、管状突出部の支
持可能性、偏心製造及び半径方向移動を与えることがで
きる単体シール(one piece seal)を開発した。本発明の
単体シールは、外周面を備えた円筒形本体を有してい
る。外周面に配置された第１リブ及び第２リブは、エア
チャンバのハウジングと係合して、周囲の空気が制御チ
ャンバ内に流入することを防止する固定シールを形成す
る。円筒形本体は軸線方向の開口を有しており、該開口
は、第１動的シールと第２動的シールとの間に配置され
た第１ランド及び第２ランドを備えている。これらの動
的シールは、可動壁の両側に生じた差圧に応答して管状
突出部がハブ内で軸線方向に移動するときに撓むように
なっている。可動壁が軸線方向に移動する間に管状突出
部に側方からの荷重が作用すると、支持ランドは、管状
突出部と係合して外周面上のリブを幾分圧縮する。しか
しながら、通常の作動時には、支持ランドと管状突出部
との間の公差ギャップにより、管状突出部は、支持ラン
ドと接触することなくして軸線方向に移動することがで
きる。本発明の単体シールは、可動壁を防げないように
移動できると同時に、周囲の空気が制御チャンバと連通
することを有効に防止できる。

〔実施例〕

第１図に示す動力式ブレーキ装置１０は、車両の吸気マ
ニホルドのところに作り出される部分真空によって作動
される。この部分真空は逆止弁１２を介してブレーキブ
ースタ又はサーボモータ１４に連通されており、このブ
レーキブースタ１４は、前記シェル１６と後シェル１８
とが接合してハウジングを形成している。ハウジングの
内部は、壁２４によって、前チャンバ即ち作動チャンバ
２０と後チャンバ即ち制御チャンバ２２とに分割されて
いる。壁２４はダイアフラム３０を有しており、ダイア
フラム３０の外周２６は、前シェル１６を後シェル１８
に接合するツイストロックコネクタ２８によって保持さ
れている。ダイアフラム３０の内周３２は、ハブ手段３
６の溝３４にスナップ嵌めされている。ハブ手段３６に
連結された管状突出部３８が、後シェル１８の開口４０
を貫通している。シール４２が、管状突出部３８を、マ
スタシリンダ７０のピストンと軸線方向に整合して保持
している。管状突出部３８のボア５０内に位置決めされ
た弁手段４８が、第１通路５２を通って前チャンバ２０
からボア５０への、そして第２通路５４、５４′から後
チャンバ２２への部分真空の連通を制御する。ハブ手段
３６の環状開口６０にヘッド５８が保持されている押し
ロッド５６が、米国特許第3,178,191 号に記載された型
式のシール６２を貫通してマスタシリンダ７０まで延び
ている。

作動の際、運転手がペダル７２を踏むと、アーム４６が
ピン７４を中心として回動する。アーム４６がピン７４
を中心として回動すると、入力が、ピン７６を介して入
力ロッド４４に伝達される。入力ロッド４４からの力は
制御手段４８のプランジャを移動させ、弾性手段８０
は、可撓性部材８２を面８４に着座させて、通路５２か
らボア５０への部分真空の連通を遮断する。プランジャ
を更に移動されると、大気圧の空気が連通され、この空
気は開口８６を通ってボア５０内に流入し、かつ、第２
通路５４、５４′から後チャンバ２２に流入する。管状
突出部３８を囲む弾性フィルタ６４が通路５４、５４′
の出口を覆っており、後チャンバ２２内への空気の激し
い流入によって引き起こされる騒音を弱める。

前チャンバ２０内の部分真空と、後チャンバ２２内の大
気圧下の空気とは、壁２４の両側に差圧を発生させる。
この差圧はダイアフラム３０の領域に作用し、力がロッ
ド５６からマスタシリンダ７０のピストンに伝達される
と、管状突出部３８をシール４２内を摺動させる力を引
き起こす。ピストンのかかる移動はマスタシリンダ７０
内の流体を加圧し、車両の前輪と後輪のブレーキを作動
させる。

入力ロッド４４、管状突出部３８、出力プッシュロッド
５６及びマスタシリンダ７０の整合が維持されるとき、
差圧によって生ずる力が最も効果的に利用される。

より詳細には、第２図及び第３図に示すシール４２は、
後シェル１８のハブ１９と締まり嵌めするように設計さ
れた円筒状の弾性本体１００からなる。第３図に最も良
く示されているように、第１リブ１０６、第２リブ１０
４が、自由状態において外周面１０２より上にそれぞれ
延びている。弾性本体１００の第２端に隣接して形成さ
れた第１溝１０８が、シール４２のハブ１９への挿入
時、第１リブ１０６の一部を拡張させる。第１リブ１０
６とハブ１９との係合により第１固定シールが形成され
るが、これにより、周囲空気がシール４２と開口４０と
の間の流路に沿って後チャンバ２２と連通するのが阻止
される。第２リブ１０４は円筒形本体１００の前面に沿
って突出して、第２固定シールを形成する。外周面１０
２の溝１１０が、ハブ１９のリップ２１を受け入れる。
溝１１０に隣接した環状の半径方向フランジ１１２がリ
ップ２１の外面に係合し、シール４２を後シェル１８内
に位置決めするため少なくともハブ１９の軸線方向表面
まで延びている。

円筒形の弾性本体１００の内部は、環状突出部３８の外
径にランド１１６、１１８の高さ及び隙間ｘを加えたも
のに略等しい直径をもつ軸線方向開口１１４を有する。
開口１１４の表面から延びたランド１１６、１１８は、
管状突出部３８を開口４０に整列させる支持リングを形
成する。ランド１１６は第１リブ１０６と実質的に平行
な第１平面内に配置されており、ランド１１８は溝１０
０と実質的に平行な第２平面内に配置されている。管状
突出部３８をシール４２に挿入すると半径方向に力が引
き起こされ、この力は、ランド１１６、１１８を介して
管状突出部３８に作用して管状突出部３８を開口４０の
軸線方向中心と整合させる。ランド１１６と１１８との
隙間ｘは偏心を与えかつこれを補償するためのものであ
り、シール４２と管状突出部３８との隙間は、管状突出
部３８の軸線方向移動時に、理想的には係合が生じない
ようにするためのものである。ランド１１６と１１８と
の間の隙間即ち溝には、管状突出部３８の潤滑剤となる
グリースが充電されている。

弾性本体１００の第１端に配置されたリブ１２０が、管
状突出部３８に係合する半球形状の擦れ面１２２を有す
る。環状スロット１２４が、第２リブ１０４と第１リブ
１０６との間の略中間まで弾性本体１００内に延びてお
り、その結果、開口１１４の表面とスロット１２４の底
部１２５との間にヒンジが形成される。このヒンジはリ
ブ１２０を撓ませ、温度および管状突出部３８の寸法差
によって生ずる膨張変化を可能にし、後チャンバ２２の
シール４２と管状突出部３８との間の流路に沿って空気
が入るのを阻止する第１動的シール１２１を維持する。
自由状態を示した第３図の表面１２２の位置と、管状突
出部３８がシール４２に挿入されている状態を示した第
２図の表面１２２の位置を見ると、ヒンジ作用は明瞭に
なるであろう。

第２動的シール１２８が、管状突出部３８に係合する第
１リング１３０、第２リング１３２を備えた環状フラッ
プ１２９を有する。フラップ１２９は弾性本体１００か
ら延びており、複数の補強部材１３４を有する。補強部
材１３４とフラップ１２９との交点の接合部１３１は、
フラップ１２９を撓ませ温度変化及び管状突出部３８の
寸法変化を補整するヒンジを形成する。第２動的シール
１２８の端は、頂点が１３８の傾斜面１３６を有する。
頂点１３８は管状突出部３８に係合し、研磨剤として作
用してリング１３０又は１３２を磨耗させる砂や塵等の
ようなあらゆる物質を管状突出部３８から拭い取る。第
３図の自由状態から明らかなように、ヒンジにより、第
２図に示すように、第２動的シール１２８が撓んで管状
突出部３８を取り囲む。

作動に際し、弁手段４８が付勢されて差圧が生ずると、
壁２４が移動して出力が発生し、これにより、管状突出
部３８が軸線方向経路に沿って移動する。管状突出部３
８がシール４２に対して移動するとき、表面（擦れ面１
２２、第１リング１３０、第２リング１３２）が撓んで
管状突出部３８の外形に追従し、これにより、管状突出
部３８の外周面に沿って後チャンバ２２内に空気が流入
するのを阻止する固定シールを維持される。同時に、第
２リブ１０４及び第１リブ１０６は、ハブ１９に後チャ
ンバ２２内に空気が流入するのを阻止する固定シールを
維持する。

〔発明の効果〕

かくして、本発明によれば、温度変化や製造公差により
管状突出部３８と後シェル１８の開口４０との間に寸法
変化が生じても、これを補償できる単体シール４２を備
えたエアチャンバ１４が提供される。この単体シール４
２は、管状突出部３８をエアチャンバ１４内で軸線方向
に整合した状態に維持するのに十分な支持強度を有し、
かつ、表面の変化を補償する可撓性をも備えている。

本発明による単体シールの利点は、運動シールを確立す
るシール本体の外周面に設けられたリブと、シール本体
の内周面の支持ランドに隣接して設けられた可撓性ヒン
ジ部材であって、半径方向に移動して軸線方向に移動す
る管状突出部と共に運動シールを維持する可撓性ヒンジ
部材とにより与えられる。

〔図面の簡単な説明〕

第１図は、本発明の原理に従って構成された後部シール
を備えたエアチャンバを有するブレーキ装置の概略図で
ある。

第２図は、第１図の外接ピストンの拡大図である。

第３図は、第１図のエアチャンバに組み込む前の自由状
態にある第２図のシールを示す拡大図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】壁（２４）によって制御チャンバ（２２）
   と作動チャンバ（２０）とに内部が分割されたハウジン
   グを有するブレーキブースタであって、壁（２４）がハ
   ウジングの開口（４０）を通って延びた突出部（３８）
   を有しており、突出部（３８）は、制御チャンバ（２
   ２）と作動チャンバ（２０）との差圧に応答して壁（２
   ４）がハウジング内を移動すると開口（４０）内を移動
   するように構成されたブレーキブースタ（１４）におい
   て、 周囲空気がハウジングと突出部（３８）との間の流路に
   沿って作動チャンバ（２０）に連通して前記差圧に影響
   を及ぼすのを防止するように突出部（３８）を囲むシー
   ル（４２）を有しており、 該シール（４２）は、第１端部と、第２端部と、第１端
   部から第２端部まで延びた外周面（１０２）とを有する
   弾性本体（１００）を含んでおり、前記外周面（１０
   ２）には、円筒形面によって第２溝（１１０）から分離
   された第１溝（１０８）と、第１溝（１０８）に隣接し
   た第１リブ（１０６）と、前記第１端に隣接した第２リ
   ブ（１０４）と、第２溝（１１０）に隣接したフランジ
   （１１２）とが設けられており、第１リブ（１０６）
   は、ハブ（１９）に係合してハブとともに第１固定シー
   ルを形成し、第２リブ（１０４）は、ハブ（１９）に係
   合してハブとともに第２固定シールを形成し、 ハブ（１９）は、開口に対する弾性本体（１００）の位
   置を固定するように第２溝（１１０）内に延びたリップ
   （２１）を有しており、 円筒形の弾性本体（１００）は、第１動的シール（１２
   １）と第２動的シール（１２８）との間に位置決めされ
   た第１及び第２ランド（１１６、１１８）を有してお
   り、第１動的シール（１２１）と第２動的シール（１２
   ８）は、周囲空気の制御チャンバ（２２）への連通を阻
   止するように突出部（３８）に係合し、そしてこれらの
   動的シール（１２１、１２８）は突出部（３８）の一定
   の半径方向移動を許容して第１及び第２ランド（１１
   ６、１１８）と係合するように撓み、これにより突出部
   （３８）の実質的な軸線方向の整合を維持するブレーキ
   ブースタ。
2. 【請求項２】弾性本体（１００）は、第１ランド（１１
   ６）と第２ランド（１１８）との間に位置決めされてい
   て、突出部（３８）の潤滑剤を保持するための溝をさら
   に有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のブ
   レーキブースタ。
3. 【請求項３】突出部（３８）のボア（５０）を制御チャ
   ンバ（２２）に連結するための、複数の半径方向開口
   （５４、５４′）と、 突出部（３８）で支持され且つ半径方向開口（５４、５
   ４′）を覆っていて、突出部（３８）のボア（５０）か
   ら制御チャンバ（２２）への周囲空気の連通によって生
   ずる騒音を弱めるための弾性フィルタ（６４）と、 をさらに有することを特徴とする請求の範囲第２項に記
   載のブレーキブースタ。
4. 【請求項４】フランジ（１１２）は、弾性本体（１１
   ０）が制御チャンバ（２２）内を移動しないようにする
   ため、リップ（２１）に係合することを特徴とする請求
   の範囲第３項に記載のブレーキブースタ。
5. 【請求項５】第２動的シール（１２８）は傾斜面（１３
   ６）を有しており、傾斜面（１３６）は、第１動的シー
   ル（１２１）及び第２動的シール（１２８）との係合前
   に表面汚染物質を除去するように突出部（３８）に係合
   することを特徴とする請求の範囲第４項に記載のブレー
   キブースタ。