JPH10203345A - 気圧式倍力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反力調整機構を内蔵する気圧式倍力装置にお
いて、倍力比の切替点を明確に規定して所望の制動力を
得る。 【解決手段】 パワーピストンのバルブボデー１７に内
装したプランジャ２５とバルブボデー１７の前面に配置
したリアクション部材３４との間に反力調整機構４２を
介装し、反力調整機構４２は、反力受け４３と規制部材
４４との間に圧縮ばね４５を所定のセット荷重で介装し
た構成とし、圧縮ばね４５のセット荷重を、通常ブレー
キ操作時の入力と緊急ブレーキ操作時の入力との境界範
囲に設定することにより、緊急ブレーキ操作時に圧縮ば
ね４５を縮ませて一段高い倍力比を得、大出力領域の入
力を軽減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両のブレーキ系
統に用いられる気圧式倍力装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】気圧式倍力装置としては、ハウジング内
をパワーピストンによって定圧室と変圧室とに画成し、
ブレーキペダルと連動する入力ロッドに連結されたプラ
ンジャの移動に応じて前記変圧室に気体を導入して、前
記定圧室との間に圧力差を発生させ、この圧力差により
前記パワーピストンに生じた推力をリアクション部材を
介して出力ロッドに伝達するとともに、その反力の一部
を前記リアクション部材を介して前記プランジャに作用
させるようにしたものがある。

【０００３】このような気圧式倍力装置において、その
入力と出力との関係は、通常は、図６に示すように、制
動初期段階に所定のジャンプイン出力Ａを生じた後、入
力にの増加に応じて出力が直線的に増大し、全負荷点Ｂ
までその関係が続くようになっている。なお、ジャンプ
イン出力Ａは、非作動時におけるリアクション部材とプ
ランジャとの間の隙の存在によって生じる現象であり、
これが大きいほど高減速度が得られるようになる。

【０００４】上記した入出力特性において、その入力と
出力との比すなわち倍力比を小さく設定すると、当然の
ことながら高い出力を得るためには高い入力が必要とな
り、緊急ブレーキ操作時（パニック制動時）に踏力の弱
い人が十分な出力を出せない虞がある。一方、倍力比を
大きく設定すると、通常ブレーキ操作時のように軽くブ
レーキを踏んでも大きな出力が得られるため、不用意に
急制動することにもなり、両方の要求を満足させること
はかなり面倒なこととなっている。なお、倍力比はリア
クション部材に対する出力ロッドの接触面積とプランジ
ャの接触面積との比で決まり、したがって倍力比を変更
する場合は、設計変更が必要となる。

【０００５】そこで、例えば、特開平８−８５４４２号
公報に記載の気圧式倍力装置では、図７に示すように、
パワーピストンのバルブボデー１内に入力軸２と連結し
て配設されたプランジャ３と、出力ロッド４によりバル
ブボデー１に押えられたリアクション部材５との間に反
力調整機構Ｓを介装している。この反力調整機構Ｓは、
反力受け６とばね受け（規制部材）７との間にボルト８
を用いて圧縮ばね９を所定のセット荷重となるように圧
縮状態で保持した構造となっている。このような反力調
整機構Ｓを設けることにより、図６に示すように、ジャ
ンプイン出力Ａを生じた以降の倍力作用の過程におい
て、入力が圧縮ばね９のセット荷重に達するまでは、反
力受け６とプランジャ３とが一体となって反力を受ける
ので、従来と基本的に変わりのない入出力特性が得られ
るが、入力が圧縮ばね９のセット荷重を越えると、圧縮
ばね９が短縮して２次的なジャンプイン出力Ｃが生じて
倍力比が大きくなり、出力の大きい領域において入力
（踏力）を軽減することが可能になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載の気圧式倍力装置によれば、入出力特性の屈曲
点（倍力比の切替点）Ｃをどのように設定するかについ
ての明確な基準がないため、緊急ブレーキ操作時に制動
力が不足したり、通常ブレーキ操作時に制動が効きすぎ
る虞があった。また、上記公報に記載の気圧式倍力装置
によれば、２次的なジャンプイン出力Ｃが得られた後、
直ちに元の倍力比に戻るため（Ｄ′点）、緊急制動に遅
れを生じる虞もあった。

【０００７】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、その第１の目的とするところは、倍力比の
切替点を明確に規定することにより所望の制動力を得る
ことができる気圧式倍力装置を提供することである。ま
た、本発明の第２の目的は、上記第１の目的に加え、緊
急制動に十分に対応できる気圧式倍力装置を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の目的を達成するた
めの第１の発明の構成は、ハウジング内をパワーピスト
ンによって定圧室と変圧室とに画成し、ブレーキペダル
と連動する入力ロッドに連結されたプランジャの移動に
より前記変圧室に気体を導入して、前記定圧室との間に
圧力差を発生させ、この圧力差により前記パワーピスト
ンに生じた推力をリアクション部材を介して出力ロッド
に伝達するとともに、その反力の一部を前記リアクショ
ン部材を介して前記プランジャに作用させるようにし、
さらに前記リアクション部材とプランジャとの間に、所
定のセット荷重を有しそのセット荷重以上の圧縮荷重に
よって短縮するように弾性を持たせた反力調整機構を介
装した気圧式倍力装置において、前記反力調整機構は、
そのセット荷重を、通常ブレーキ操作時に前記入力ロッ
ドに与えられる入力と、緊急ブレーキ操作時に前記入力
ロッドに与えられる入力との境界領域に設定しており、
この境界領域を境にして倍力比が切り替わるようになっ
ていることを特徴とする。

【０００９】このように構成した気圧式倍力装置におい
ては、緊急ブレーキ操作時には反力調整機構が短縮して
一段高い倍力比となり、ブレーキ操作に応じた最適の制
動力が得られるようになる。

【００１０】ここで、上記第１の発明における境界領域
は、緊急ブレーキ操作時の車両減速度に対応する 0.3〜
0.4 ｇの範囲にあることが望ましく、これにより倍力比
の切替えに遅滞を生じることはなくなる。また、本第１
の発明は、上記境界領域を境にして、これより低い入力
が与えられたときの第１の倍力比α₁ と、これより高い
入力が与えられたときの第２の倍力比α₂ との関係を
［α₂ ＝α₁ × 1.3〜2.0 ］とするのが望ましく、これ
により、緊急制動に際してそれほど強くブレーキを踏む
必要はなくなり、コントロール性をある程度確保でき
る。

【００１１】本第１の発明において、上記反力調整機構
は、リアクション部材に当接可能な反力受けと、前記反
力受けに一端部が位置調整可能に取付けられた調整ロッ
ドと、該調整ロッドの他端部に抜け不能にかつ摺動可能
に接続された規制部材と、前記反力受けと規制部材との
間に所定のセット荷重となるように介装された圧縮ばね
とからなり、前記規制部材がプランジャに作用するよう
になっている構成とすることができる。このように調整
ロッドを位置調整可能に反力受けに取付けることで、圧
縮ばねのセット荷重を簡単に調整することができる。

【００１２】また、第２の目的を達成するための第２の
発明の構成は、上記した第１の発明において、さらに、
緊急ブレーキ操作に応じて切替わった第２の倍力比が、
全負荷点まで継続して得られるようにしたことを特徴と
する。このように構成した気圧式倍力装置においては、
第２の倍力比が全負荷点まで継続して得られるので、緊
急制動時の途中で制動力が落ちることがなくなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基いて説明する。

【００１４】図１は、本発明に係る気圧式倍力装置の全
体的な構造を、図２はその要部構造をそれぞれ示したも
のである。図１および図２において、１０は、フロント
シェル１１とリヤシェル１２とからなるハウジングで、
ハウジング１０内はダイアフラム１３を備えたパワーピ
ストン１４により定圧室１５と変圧室１６とに区画され
ている。パワーピストン１４は、その中央に、大端部１
７ａと小径の筒状部１７ｂとを連設してなるバルブボデ
ー１７を備えており、バルブボデー１７は、その大端部
１７ａがパワーピストンに嵌合支持されると共に、その
筒状部１７ｂがリヤシェル１２を気密的にかつ摺動自在
に挿通して後方へ延ばされている。

【００１５】バルブボデー１７には、その筒状部１７ｂ
内を定圧室１５に連通する定圧通路１８が軸方向に設け
られる他、該筒状部１７ｂ内を変圧室１６に連通する空
気通路（大気通路）１９が半径方向に設けられている。
定圧室１５には、フロントシェル１１の前部に接続した
導入管２０を通じて、例えばエンジン負圧が導入される
ようになっており、一方、バルブボデー１７の筒状部１
７ｂには、その後端開口からサイレンサ２１およびフィ
ルタ２２を経て大気が導入されるようになっている。

【００１６】バルブボデー１７内には、変圧室１６に対
して定圧通路（負圧通路）１８と大気通路１９とを選択
的に開く弁機構２３が配設されている。弁機構２３は、
バルブボデー１７の大端部１７ａに設けた軸孔２４に摺
動自在に納めされたプランジャ２５、バルブボデー１７
の筒状部１７ｂの内面に押え部材２６（図２）を用いて
基端部が固定された弾性変形可能な弁体２７、この弁体
２７の前端の外縁部と定圧通路１８の開口を含むように
バルブボデー１７の内周に形成された弁座部とで構成さ
れる負圧弁２８（図２）、弁体２７の前端の内縁部とプ
ランジャ２５の後端に形成された弁座部とで構成される
大気弁２９（図２）を備えている。プランジャ２５の後
端部には、ブレーキペダル（図示略）と連動する入力ロ
ッド３０が連結され、また、弁体２７は、この入力ロッ
ド３０に一端を係合させた弁ばね３１により、常時は負
圧弁２８および大気弁２９を閉じる方向へ付勢されてい
る。なお、入力ロッド３０は、前記押え部材２６に一端
を係合させた戻しばね３２により常時はブレーキペダル
側へ付勢されている。また、プランジャ２５は、バルブ
ボデー１７に半径方向から挿入したストップキー３３に
よりバルブボデー１７との相対移動範囲が規制されてい
る。

【００１７】一方、バルブボデー１７の大端部１７ａの
前端中央には、ゴム等の弾性体からなるリアクション部
材３４を介して出力ロッド３５の基端大端部３５ａが作
動連結されている。出力ロッド３５の基端大端部３５ａ
はカップ状をなしており、前記リアクション部材３４
は、この基端大端部３５ａのカップ部内に納められて、
その中央部分を前記したバルブボデー１７の軸孔２４に
臨ませている。定圧室１５には、バルブボデー１７を作
動位置から非作動位置（図１、２に示す位置）に復帰さ
せる戻しばね３６が配設されており、前記出力ロッド３
５の基端大端部３５ａは、この戻しばね３６の一端を受
けるばね受け３７（図２）によりバルブボデー１７に対
して押えられている。なお、出力ロッド３５の先端部
は、フロントシェル１１を気密的に挿通してその前方へ
延ばされ、例えばマスタシリンダに作動連結されるよう
になる。また、リヤシェル１２の後面には、本倍力装置
を車体に取付けるための複数のスタッドボルト３８が、
フロントシェル１１の前面にはマスタシリンダを取付け
るためのスタッドボルト３９がそれぞれ植立されてい
る。

【００１８】上記バルブボデー１７の軸孔２４は、大径
孔４０と小径孔４１とを連接した段付き孔として形成さ
れており、その大径孔４０はプランジャ２５側（リヤ
側）に、その小径孔４１はリアクション部材３４側（フ
ロント側）にそれぞれ配置されている。そして、この軸
孔２４内には、その大径孔４０から小径孔４１にかけて
反力調整機構４２が配設されている。この反力調整機構
４２は、前記小径孔４１に先端を摺動可能に嵌入させか
つその長手方向の中間部位に設けたフランジ部４３ａを
前記大径孔４０内に位置させた反力受け４３と、プラン
ジャ２５側に位置して大径孔４０内に配設されたハット
形状のばね受け（規制部材）４４と、このばね受け４４
と前記反力受け４３のフランジ部４３ａとの間に介装さ
れた圧縮ばね４５と、この圧縮ばね４５に所定のセット
荷重を与える調整ロッド４６とからなっている。

【００１９】上記調整ロッド４６は、図３にも示すよう
に、軸部４６ａと頭部４６ｂとを備えたボルト形状とな
っており、その軸部４６ａを、ばね受け４４の頂部に開
けた貫通孔４４ａを挿通させて反力受け側４３へ延ばす
と共に、その軸部４６ａの先端部を反力受け４３に差し
込んで固定されている。反力受け４３に対するこの調整
ロッド４６の固定は、図３に示すものでは、反力受け４
３に設けた穴４３ｂに調整ロッド４６の軸部４６ａを圧
入する構造を採用しているが、これに代えて、例えば図
４に示すように、調整ロッド４６の軸部４６ａにタッピ
ングネジ部または干渉ネジ部４６ｃを設けて、前記反力
受け４３の穴４３ｂにねじ込む構造を採用することがで
きる。このように調整ロッド４６を位置調整可能に反力
受け４３に固定することで、調整ロッド４６の圧入代ま
たはねじ込み量を制御して、圧縮ばね４５のセット荷重
を簡単に調整することが可能になる。

【００２０】上記反力調整機構４２は、前出図３または
図４にも示したように、反力受け４３、ばね受け４４お
よび圧縮ばね４５を調整ロッド４６により組付けたサブ
アセンブリ体として供され、その全長Ｌは、倍力装置の
非作動状態で確保されるところの、プランジャ２５とリ
アクション部材３４との間の距離よりも小さく設定され
ている。したがって、非作動状態では、反力受け４３の
先端とリアクション部材３４との間には所定の隙４７が
確保されるようになる。また、反力調整機構４２を構成
する反力受け４３の後端とばね受け４４の先端との間に
は軸方向に所定の隙４８が確保されると共に、ハット形
状のばね受け４４内には、調整ロッド４６の頭部４６ｂ
が前記隙４８よりも大きな距離を移動できるだけの逃げ
４８′が確保されており（図２）、したがって、反力受
け４３とばね受け４４とは前記隙４８の範囲内で圧縮ば
ね４５の付勢力に抗して相対移動できるようになってい
る。

【００２１】なお、反力調整機構４２のサブアセンブリ
体は、後方からバルブボデー１７内に挿入して組付けら
れるが、この組付けに際しては、反力受け４３のフラン
ジ部４３ａがストッパとなってバルブボデー１７の前方
への抜けを規制するので、その組付けは容易となる。

【００２２】上記のように構成した気圧式倍力装置は、
そのリヤシェル１２の後面に植立したスタッドボルト３
８を用いて車体に取付けられた状態において、入力ロッ
ド３０に図示を略すブレーキペダルが連結される。そし
て、この取付状態でブレーキペダルを踏込むと、入力ロ
ッド３０とプランジャ２５とが、図１および２の左方向
へ一体に移動（前進）し、大気弁２９が開いてサイレン
サ２１およびフィルタ２２を通じてバルブボデー１７内
に大気が流入し、この大気は大気通路１９を通って変圧
室１６に導入される。この結果、負圧が導入されている
定圧室１５と大気が導入された変圧室１６との間に差圧
が発生し、パワーピストン１４が前進して、その推力が
バルブボデー１７およびリアクション部材３４を介して
出力ロッド３５に伝達され、倍力作用が行われる。

【００２３】上記倍力作用の開始に際しては、反力調整
機構４２に圧縮ばね４５の所定のセット荷重がかかって
いることで、圧縮ばね４５を圧縮することなく、プラン
ジャ２５と反力受け４３とは一体的に前進し、大気２９
が開く（隙４７が確保された状態）。これにより、出力
ロッド３５からリアクション部材３４に出力反力が加わ
り、リアクション部材３４が反力受け４３の方向へ膨出
変形する。この結果、反力受け４３とリヤディスク３４
との間の隙４７が解消され、この間、図５に示すよう
に、所定のジャンプイン出力Ａが発生する。その後、小
径孔４２内に膨出変形したリアクション部材３４を介し
て、出力反力の一部が反力受け４３から非圧縮状態の圧
縮ばね４５およびばね受け４４を介してプランジャ２５
および入力ロッド３０に伝えられ、入力に応じて出力が
直線的に増大し、従来と基本的に変わりのない入出力特
性（倍力比）が得られる。

【００２４】しかし、入力ロッド３０を介してプランジ
ャ２５に伝えられる入力（踏力）が圧縮ばね４５のセッ
ト荷重を越えると、圧縮ばね４５が縮み始めるようにな
り、図６に示すように、入出力特性が点Ｄを境に屈曲し
て倍力比が大きくなる。ところで、上記圧縮ばね４５
は、小径孔４２の口径すなわち反力受け４３の先端の直
径より十分に大きな有効径を有して、そのバネ常数は、
前記特開平８−８５４４２号公報に記載の圧縮ばねに比
べて十分小さな値となっている。具体的には、屈曲点Ｄ
を越して得られる倍力比（第２の倍力比）α₂ が、屈曲
点Ｄ以下の倍力比（第１の倍力比）α₁ に比べて十分大
きくなるように（一例として、α₂ ＝α₁× 1.3〜2.0
）、圧縮ばね４５のバネ常数が設定されている。ま
た、この圧縮ばね４５は、プランジャ２５に伝えられる
入力が緊急ブレーキ操作時の車両減速度に対応する 0.3
〜0.4 ｇの範囲で短縮を開始するように、そのセット荷
重が設定されている。しかも、その第２の倍力比α₂
は、全負荷点Ｂまで継続して得られるように、反力受け
４３とばね受け４４との間の隙４８が設定されている。
これにより、大きな出力を必要とする緊急制動に際して
それほど強くブレーキを踏む必要がなくなるばかりか、
緊急制動時の途中で制動力が落ちることがなくなり、コ
ントロールも確保されるようになる。

【００２５】ここで、ブレーキペダルから踏力がなくな
ると、戻しばね３２によって入力ロッド３０と一体にプ
ランジャ２５が後退し、負圧弁２８が開いて定圧室１５
内の負圧が定圧通路１８から大気通路１９を経て変圧室
１６に導入され、前記差圧が解消される。その後、ブレ
ーキペダルの完全解放により、定圧室１５内の戻しばね
３６のばね力によりパワーピストン１４およびバルブボ
デー１７が図示の非作動状態に復帰する。

【００２６】なお、本発明は、ハウジング内をセンタシ
ェルにより２室に分け、各室に上記した定圧室と変圧室
とを配した、いわゆるタンデム型の気圧式倍力装置にも
適用できることはもちろんである。

【００２７】

【発明の効果】請求項１乃至４に記載の第１の発明によ
れば、緊急ブレーキ操作時には反力調整機構が短縮して
一段高い倍力比となって、ブレーキ操作に応じた最適の
制動力が得られるので、装置に対する信頼性が向上す
る。特に、その反力調整機構の調整ロッドを位置調整可
能に反力受けに取付けるようにした場合は、例えば普通
車、スポーツカー等適用車種によって反力調整機構自体
またはその一部構成部分を交換することなく、圧縮ばね
のセット荷重を調整することができる。また、請求項５
に記載の第２の発明によれば、第２の倍力比が全負荷点
まで継続して得られるので、緊急制動時の途中で制動力
が落ちることがなくなり、大きな出力を必要とする緊急
制動時により有効となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る気圧式倍力装置の全体的構造を示
す断面図である。

【図２】本気圧式倍力装置の要部構造を示す断面図であ
る。

【図３】本発明で用いる反力調整機構の組立構造の一例
を示す断面図である。

【図４】本発明で用いる反力調整機構の組立構造の他の
例を示す断面図である。

【図５】本気圧式倍力装置の入出力特性を示すグラフで
ある。

【図６】従来の一般的な気圧式倍力装置の入出力特性を
示すグラフである。

【図７】反力調整機構を備えた従来の気圧式倍力装置の
要部構造を示す断面図である。

【図８】反力調整機構を備えた従来の気圧式倍力装置の
入出力特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ ハウジング １４ パワーピストン １５ 定圧室 １６ 変圧室 １７ バルブボデー ２３ 弁機構 ２５ プランジャ ３０ 入力ロッド ３４ リアクションデスク ３５ 出力ロッド ４２ 反力調整機構 ４３ 反力受け ４４ ばね受け（規制部材） ４５ 圧縮ばね ４６ 調整ロッド

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング内をパワーピストンによって
   定圧室と変圧室とに画成し、ブレーキペダルと連動する
   入力ロッドに連結されたプランジャの移動により前記変
   圧室に気体を導入して、前記定圧室との間に圧力差を発
   生させ、この圧力差により前記パワーピストンに生じた
   推力をリアクション部材を介して出力ロッドに伝達する
   とともに、その反力の一部を前記リアクション部材を介
   して前記プランジャに作用させるようにし、さらに前記
   リアクション部材とプランジャとの間に、所定のセット
   荷重を有しそのセット荷重以上の圧縮荷重によって短縮
   するように弾性を持たせた反力調整機構を介装した気圧
   式倍力装置において、前記反力調整機構は、そのセット
   荷重を、通常ブレーキ操作時に前記入力ロッドに与えら
   れる入力と、緊急ブレーキ操作時に前記入力ロッドに与
   えられる入力との境界領域に設定しており、この境界領
   域を境にして倍力比が切り替わるようになっていること
   を特徴とする気圧式倍力装置。
2. 【請求項２】 境界領域が、緊急ブレーキ操作時の車両
   減速度に対応する 0.3〜0.4 ｇの範囲にあることを特徴
   とする請求項１に記載の気圧式倍力装置。
3. 【請求項３】 境界領域を境にして、これより低い入力
   が与えられたときの第１の倍力比α₁ と、これより高い
   入力が与えられたときの第２の倍力比α₂ との関係が、
   ［α₂ ＝α₁ × 1.3〜2.0 ］となっていることを特徴と
   する請求項１または２に記載の気圧式倍力装置。
4. 【請求項４】 反力調整機構は、リアクション部材に当
   接可能な反力受けと、前記反力受けに一端部が位置調整
   可能に取付けられた調整ロッドと、該調整ロッドの他端
   部に抜け不能にかつ摺動可能に接続された規制部材と、
   前記反力受けと規制部材との間に所定のセット荷重とな
   るように介装された圧縮ばねとからなり、前記規制部材
   がプランジャに作用するようになっていることを特徴と
   する請求項１、２または３に記載の気圧式倍力装置。
5. 【請求項５】 緊急ブレーキ操作に応じて切替わった第
   ２の倍力比が、全負荷点まで継続して得られることを特
   徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の気圧式倍
   力装置。