JPH10230841A

JPH10230841A - 気圧式倍力装置および反力制御方法

Info

Publication number: JPH10230841A
Application number: JP9054093A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Morimoto; 秀行森本
Original assignee: Nabco Ltd
Current assignee: Nabco Ltd
Priority date: 1997-02-20
Filing date: 1997-02-20
Publication date: 1998-09-02

Abstract

(57)【要約】【課題】部品点数が少なく、よりコンパクトな構成に
よって、軽い操作力で大きなブレーキ力を得るという要
望に応えることができる技術を提供する。【解決手段】反力部材８０は、プランジャ６０側に対
向する反力デイスク８３０と、出力部材７０側に対向す
る金属ダイヤフラム８５０とを含む。反力ディスク８３
０の外周部分を倍力ピストン２８が支持し、中央部分に
はプランジャ６０の端面が当たる。他方、金属ダイヤフ
ラム８５０は、その外周部分を出力部材７０が支持し、
中央部分は凹み９０内に逃げるように自由に変形可能で
ある。さらに、出力部材７０の外周端部は、所定のクリ
アランスＬをもって倍力ピストン２８側に対向する。そ
こで、高出力段階では、クリアランスＬがゼロになり、
反力ディスク８３０および金属ダイヤフラム８５０の両
弾性変形力に基づく力が、プランジャ６０を介して入力
部材５０側に反力として作用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両等の液圧式
ブレーキシステムに装備され、マスタシリンダの作動を
補助するための気圧式倍力装置に関し、さらに詳しく
は、マスタシリンダ側からの反力を反力ディスクを含む
反力機構を介して入力部材側に作用するタイプのものに
関する。特には、入力部材に加わる入力と出力部材の出
力との入出力特性が、第１の勾配をもつ第１の直線領域
と、その第１の直線領域に続き、第１の勾配よりも大き
な第２の勾配をもつ第２の直線領域とをもつもの、別に
いうと、大出力領域での入力を軽減した気圧式倍力装置
に関する。

【０００２】

【発明の背景】この種の気圧式倍力装置では、倍力ピス
トンがケーシングの内部を前方側の定圧室と後方側の変
圧室とに区画し、それら変圧室と定圧室との間の圧力差
に基づいて、倍力ピストンに倍力作用を生じさせ、それ
による力を出力部材を介してマスタシリンダ側に作用さ
せる。そして、作動時、マスタシリンダ側からの反力
は、出力部材を介して反力ディスク、ついで、反力ディ
スクから入力部材の端部のプランジャと倍力ピストンと
に配分される。したがって、倍力装置の倍力比は、通
常、プランジャの反力ディスクに対する受圧面積（Ｙ）
と、反力デイスクの出力部材に対する受圧面積（Ｘ、こ
のＸはＹより大きい）との面積比（Ｘ／Ｙ）によって決
まる。

【０００３】ところで、近年、急ブレーキの時のように
通常のブレーキ作動時に比べて大きなブレーキ力を発生
させなければならないとき、力が弱い人（たとえば、女
性や高齢者）であっても、そうした大きなブレーキ力を
軽い操作力（ペダル踏力）によって得ることが要望され
ている。この要望に応える技術として、今まで、２つの
タイプの技術が知られている。第１のタイプは、実公平
３−５７５６８号の公報が示すように、ペダル踏力であ
る入力が所定の値に達したとき、入力部材側の反力受圧
面積を減少させる考えに基づく技術である。たとえば、
プランジャ周りにスリーブを配置し、そのスリーブを所
定のセット荷重をもたせた圧縮ばねによって支持し、ペ
ダル踏力が所定のセット荷重に達しない領域では、スリ
ーブとプランジャとが反力受圧面積を規定し、また、ペ
ダル踏力が所定のセット荷重に達した領域では、プラン
ジャのみが反力受圧面積を規定するようにしている。ま
た、第２のタイプは、特開平８−８５４４２号の公報が
示すように、ペダル踏力である入力が所定の値に達した
とき、反力の受圧面積を変えるのではなく、プランジャ
を前進させるという考えに基づく技術である。たとえ
ば、反力ディスクとプランジャとの間に、所定の圧縮荷
重により短縮される弾性調整機構を設けることにより、
ペダル踏力が所定の圧縮荷重を与える大きさに達した後
は、弾性調整機構の短縮によって、反力ディスクの作用
にかかわらず入力に対する出力を増大させるようにして
いる。

【０００４】

【解決しようとする課題】第１および第２の両タイプの
技術によれば、軽い操作力によって大きなブレーキ力を
得るという前記した要望に応えることはできる。しか
し、それらの両技術では、プランジャの周り、あるいは
反力ディスクとプランジャとの間に、ばねや荷重伝達部
材等を収容しなければならない。そこで、そのための収
容スペースが必要であり、その分だけ倍力装置の軸線方
向の長さが長くなり、装置を小型化する上で障害とな
る。また、部品点数もそれだけ多くなるため、組立て工
数も増し、装置のコスト高をも招いてしまう。

【０００５】そこで、この発明は、部品点数が少なく、
よりコンパクトな構成によって、軽い操作力で大きなブ
レーキ力を得るという要望に応えることができる技術を
提供することを目的とする。また、この発明は、大きな
ブレーキ力を必要とする作動段階では、出力部材に作用
する反力を倍力ピストンで受けることによって、入力部
材側とは遮断し、別の形態で入力部材側に対して反力を
発生させるようにした技術を提供することを他の目的と
する。

【０００６】

【発明の手段】この発明では、入力部材の端部のプラン
ジャと出力部材との間に位置する反力部材を、プランジ
ャ側に対向する反力デイスクと、その反力ディスクに隣
り合い、出力部材側に対向するダイヤフラムとを含む構
成とする。反力ディスクは今までと同様のラバーディス
クであり、また、ダイヤフラムは、金属製あるいは樹脂
製のプレートであり、反力ディスクに隣り合って反力デ
ィスクのばね定数を実質的に高める付加的な弾性手段と
して機能する。こうしたダイヤフラムと反力ディスクと
は、互いに重ね合わせた形態とし、それぞれに加わる外
部からの力を他方に有効に伝達できるようにする。この
ために、ダイヤフラムおよび反力ディスクの両者を、接
着剤あるいは成形などにより予め一体化しておくことも
できる。ここで、ダイヤフラムのばね定数を反力ディス
クのそれよりも大きくし、反力ディスクを補助し、その
たわみに基づく応力によって、大きな出力を生じる領域
において、入力部材側に反力に相当する力を与えるよう
にする。

【０００７】また、この発明では、プランジャ側に対向
する反力ディスクの一面の外周部分を倍力ピストンが支
持し、その外周部分の内径側の中央部分にプランジャの
端面が当たるようにし、しかもまた、反力ディスクの他
面に位置するダイヤフラムの外周部分を出力部材が支持
し、その外周部分の内側のダイヤフラムの中央部分は、
自由な変形が可能となるようにする。倍力装置の作動当
初の操作力を軽減するため、入力部材に操作力を加えな
い非作動状態において、通常、プランジャの端面は反力
ディスクの一面から少し離れている。しかし、反力ディ
スクの他面側（ここでは、ダイヤフラム面）について
は、通常であれば、その全体を出力部材側に当てるよう
にすべきである。その点、この発明では、反力ディスク
の他面側に位置するダイヤフラムの外周部分だけを出力
部材に支持させ、中央部分は、空所に対向させるように
する。空所は出力部材の端面の凹みであり、反力ディス
クおよびダイヤフラムは、弾性変形する部分がその凹み
の中に入り込むようにして自由に変形する。

【０００８】さらに、この発明では、ダイヤフラムを支
持する出力部材の端部に、倍力ピストンに対し所定のク
リアランスをもって対向する部分があり、そのクリアラ
ンスは、反力ディスクおよびダイヤフラムの変形に応じ
てゼロになるような大きさである。このクリアランスが
ゼロになる段階では、出力部材に作用する反力を倍力ピ
ストンが受けることになるため、その反力あるいはその
一部は入力部材側に伝達されることなく、遮断される。
それに代わり、反力ディスクおよびダイヤフラムの両弾
性変形力に基づく力が、プランジャを介して入力部材側
に反力として作用する。この反力の大きさについては、
ダイヤフラム自体の機械的な特性と、空所である凹みの
面積とによって定めることができる。したがって、この
発明は、入力部材に加わる入力と出力部材の出力との入
出力特性が、第１の勾配をもつ第１の直線領域と、その
第１の直線領域に続き、第１の勾配よりも大きな第２の
勾配をもつ第２の直線領域とをもつ気圧式倍力装置に広
く適用することができる。たとえば、この発明は、倍力
ピストンが１つの受圧部をもつシングルタイプだけでな
く、軸線方向に離れた２つの受圧部をもつタンデムタイ
プにも、さらには、負圧−大気圧の間の圧力差、あるい
は正圧−大気圧の間の圧力差を利用したいずれの倍力装
置にも適用することができる。

【０００９】

【好適な実施例】図１は、この発明を負圧式のシングル
タイプの倍力装置に適用した実施例を示す全体断面図で
ある。また、図２は、図１の倍力装置の要部を拡大して
示す要部断面図である。そこで、まず、図１を主に参照
しながら、倍力装置の全体像を明らかにし、その後に、
要部である反力伝達部分を説明する。

【００１０】負圧式倍力装置１０は、内部に室のための
空所を形成する本体部２０と、本体部２０の後ろ側から
突き出た筒部４０とを備え、それら筒部４０と本体部２
０とがケーシングを構成する。本体部２０と筒部４０と
の軸線は共通し、前方の本体部２０から後方の筒部４０
へ向かうように延びる。本体部２０は、軸線方向に互い
に離れたコップ状の前方壁２２と皿状の後方壁２４とを
含み、内部に空所を形成している。ともに金属製の前方
壁２２と後方壁２４とは外周部分で互いに結合し、その
結合部にゴムダイヤフラム２６の外周部２６ａをはさみ
込み支持している。ゴムダイヤフラム２６の内周部２６
ｂは、倍力ピストン２８が支持している。したがって、
ゴムダイヤフラム２６を支持する倍力ピストン２８は、
本体部２０の内部を２つの室３０，３２に区画する。前
方壁２２寄りの室３０が定圧室である負圧室、後方壁２
４寄りの室３２が変圧室である。両室３０，３２は、た
とえばブレーキ非作動時には、倍力ピストン２８に設け
た孔３４等を通して互いに連通しており、両方ともに外
部負圧源による負圧の同圧である。しかし、ブレーキの
作動時、筒部４０の内部に配置した弁装置３８が、入力
部材５０に連動して作動し、それら両室３０，３２を互
いに隔離する。それにより、前方の負圧室３０が依然と
して負圧のままであるのに対し、後方の変圧室３２は、
フィルタ４２を通して流入する外部からの気体（大気）
によって大気圧となる。負圧式倍力装置１０は、このよ
うな両室３０，３２間の圧力差に基づく力によって、そ
の倍力作用を生じる。

【００１１】以上のような負圧式倍力装置１０におい
て、ロッド状の入力部材５０は、ケーシングの内外にわ
たり、外部側の端部にペダル踏力（つまり、操作力）が
加わる。また、入力部材５０は、内部側の端部にボール
ジョイントによってプランジャ６０を支持している。こ
の場合、プランジャ６０と入力部材５０との連結部は、
倍力ピストン２８の中心孔の内部に位置している。そし
て、プランジャ６０の前部６３０は、倍力ピストン２８
の中心孔の小径な孔部分２８２にはまり合い、また、プ
ランジャ６０の後部６３２は、弁装置３８のポペット弁
体３８８に対向している。ポペット弁体３８８は、プラ
ンジャ６０の後部６３２を弁座として大気弁を構成し、
倍力ピストン２８の段部２８８を弁座として真空弁を構
成する。したがって、プランジャ６０が前進し、ポペッ
ト弁体３８８と大気弁座である後部６３２との距離ある
いは開度を大きくするほど、変圧室３２の内部に充分な
大気が流入し、負圧室３０側との圧力差を大きくする。
プランジャ６０の前部６３０が入り込む小径な孔部分２
８２は、より大径な孔部分２８４につながり、本体部２
０の内部に開口している。

【００１２】マスタシリンダ側へ作用力を与える出力部
材７０は、反力部材８０を介してプランジャ６０の前部
６３０に対向する。出力部材７０の本体７７０はロッド
であり、その本体７７０の前方端部にボルト７３０があ
り、後方端部には本体７７０に比べて大径な大径部７５
０がある。大径部７５０は、断面形状がコ字型であり、
径が一様な大径な筒状部分７５２と、筒状部分７５２の
一端に位置し、本体７７０との連結部となる底壁部分７
５４とを含む。

【００１３】ここで、出力部材７０およびプランジャ６
０を中心とした部分を拡大して示す図２を主に参照しな
がら、負圧式倍力装置１０において、入力部材５０に対
する反力がいかに生じるかについて順次明らかにしよ
う。プランジャ６０と出力部材７０との間に位置する反
力部材８０は、プランジャ６０の前部６３０の端面に対
向するゴム製の反力ディスク８３０と、反力ディスク８
３０に隣り合い、出力部材７０の大径部７５０の底壁部
分７５４に対向する金属ダイヤフラム（薄い金属プレー
ト）８５０とを含む。反力ディスク８３０については、
リング形状の外周部分８３０ｐを倍力ピストン２８によ
って支持し、その外周部分８３０ｐの内径側の中央部分
８３０ｃにプランジャ６０の前部６３０の端面が当たる
ようになっている。また、反力ディスク８３０の本体は
円盤形状であり、中央部分８３０ｃはその本体の一面か
ら突き出ており、突き出た中央部分８３０ｃの全体が倍
力ピストン２８の小径な孔部分２８２内に入り込む形状
である。こうした形状は、反力ディスク８３０が弾性変
形するとき、その一部がプランジャ６０と倍力ピストン
２８との間に喰われることを防止する上で有効である。
なお、反力ディスク８３０の突き出た中央部分８３０ｃ
は、倍力装置１０が非作動状態のときには、プランジャ
６０の前部６３０の端面から少し離れている。それは、
すでに述べたとおり、倍力装置１０の作動初期における
操作力を軽減するためである。

【００１４】他方、出力部材７０の大径部７５０の底壁
部分７５４には、外周部分の一部を残した内径側に凹み
９０があり、その凹み９０は金属ダイヤフラム８５０と
の間の空所となっている。金属ダイヤフラム８５０は、
反力ディスク８３０と同一の径であり、反力ディスク８
３０に隣り合いつつ出力部材７０の大径部７５０の奥に
位置する。したがって、金属ダイヤフラム８５０は、そ
の外周部分が大径部７５０の底壁部分７５４によって支
持され、凹み９０に臨む中央部分は凹み９０内に逃げる
ように自由に変形可能である。こうした金属ダイヤフラ
ム８５０は、倍力装置１０の作動時、出力部材７０側か
らの反力を反力ディスク８３０に対し、その周辺部分か
ら中央部分にわたり均一化させるように機能する。反力
を受けるときの金属ダイヤフラム８５０の実質的なばね
定数は、ダイヤフラム８５０を構成する材料の機械的な
特性と、凹み９０の面積とによって規定される。

【００１５】さて、出力部材７０の大径部７５０の筒状
部分７５２は、倍力ピストン２８の対応するリング状の
溝２８９の内部に入り込むが、反力ディスク８３０と金
属ダイヤフラム８５０をはさみ込んだ状態においては、
筒状部分７５２の端面と溝２８９の底面との間に所定の
クリアランスＬが設定される。このクリアランスＬは、
大径部７５０の凹み９０の深さに比べれば小さく、図３
に示すように、倍力装置１０が作動状態にあり、反力デ
ィスク８３０および金属ダイヤフラム８５０が弾性変形
することに応じて、クリアランスＬはゼロになるような
値である。クリアランスＬがゼロになることは、出力部
材７０に加わる反力を倍力ピストン２８が受けること、
つまり、入力部材５０側への反力の伝達を遮断すること
を意味する。この発明では、クリアランスＬがゼロにな
るまでの比較的小さな出力段階においては、出力部材７
０側からの反力をプランジャ６０を介して入力部材５０
側に伝達するのに対し、クリアランスＬがゼロになった
後の大きな出力段階においては、出力部材７０側と入力
部材５０側との間の反力の伝達を遮断し、反力部材８０
自体の弾性変形に基づく力によって入力部材５０に対し
反力を生じさせる。

【００１６】図４が、負圧式倍力装置１０の入力（入力
部材５０に加わるペダル踏力あるいは操作力）と出力
（出力部材７０からマスタシリンダ側に加わる補助力）
との関係を示す、入出力特性図である。この特性図が示
す特性曲線上、点Ｏから点Ａに至る間が、倍力装置１０
の作動に伴いプランジャ６０の前部６３０の端面が反力
ディスク８３０の一面に接するまでの初期の状態であ
る。点Ａから点Ｂに至る間は、クリアランスＬがある状
態からゼロになるまでの間である。その間、プランジャ
６０に入力部材５０から入力が加わり、出力部材７０か
ら反力部材８０に反力が加わる。そのため、反力部材８
０を構成する金属ダイヤフラム８５０および反力ディス
ク８３０は、凹み９０内に押し込まれるように弾性変形
する。それにより、クリアランスＬは減少するが、今ま
でと同様、反力ディスク８３０により配分された反力が
プランジャ６０を通して入力部材５０側に伝達される。
その後、入力および反力の増大に伴って、クリアランス
Ｌがゼロとなり、点Ｂに達する。そして、クリアランス
Ｌがゼロになった以降は、金属ダイヤフラム８５０の凹
み９０に臨む面積と金属ダイヤフラム８５０の機械的性
質により定まるばね定数に応じて、入出力特性が定ま
り、実質的に倍力比がアップする。すなわち、クリアラ
ンスＬがゼロの点Ｂから全負荷作動点Ｃに至る間の第２
の勾配は、点Ａから点Ｂに至る間の第１の勾配に比べて
大きく、その間入力部材５０側に生じる反力は減少す
る。

【００１７】なお、反力部材８０については、出力部材
７０’の大径部７５０’の内部ではなく、図５に示すよ
うに、倍力ピストン２８’の内部に支持させるようにす
ることもできる。その場合、特性の変化点Ｂを定めるク
リアランスＬについては、出力部材７０’の大径部７５
０’の外周部分に設定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例である負圧式倍力装置の全
体構造を示す断面図である。

【図２】図１の倍力装置の要部を拡大して示す要部拡大
断面図である。

【図３】図１の倍力装置の作動状態を説明するための要
部の断面図である。

【図４】図１の倍力装置の入出力特性を示す図である。

【図５】この発明の変形例を示す要部の断面図である。

【符号の説明】

１０負圧式倍力装置２８倍力ピストン３０負圧室（定圧室）３２変圧室５０入力部材６０プランジャ７０出力部材８０反力部材８３０反力ディスク８５０金属ダイヤフラム（ダイヤフラム）９０凹み（空所）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸線方向に互いに離れた前方および後方
の各壁を含み、内部に空所を形成するケーシングと、こ
のケーシングの中に位置し、前記前方壁寄りに定圧室、
前記後方壁寄りに変圧室をそれぞれ区画する倍力ピスト
ンと、前記軸線上、前記倍力ピストンから前記ケーシン
グの外部まで延び、外部側の端部に操作力を受け、内部
側の端部にプランジャを支持する入力部材と、前記軸線
上、前記前方壁を貫き、前記ケーシングの内に位置する
端部が反力部材を介して前記プランジャに対向する出力
部材と、前記入力部材の内側端部のプランジャの動きに
応じて、前記変圧室に気体を導入し、その変圧室と前記
定圧室との間の圧力差に基づいて、前記倍力ピストンに
倍力作用を生じさせる気圧式倍力装置において、前記プ
ランジャと前記出力部材との間に位置する反力部材は、
プランジャ側に対向する反力デイスクと、その反力ディ
スクに隣り合い、前記出力部材側に対向するダイヤフラ
ムとを含み、前記プランジャ側に対向する反力ディスク
の一面について、外周部分を前記倍力ピストンが支持
し、その外周部分の内径側の中央部分に前記プランジャ
の端面が当たり、しかもまた、前記反力ディスクの他面
に位置するダイヤフラムの外周部分を前記出力部材が支
持し、その外周部分の内側のダイヤフラムの中央部分
は、自由な変形が可能であり、さらに、前記ダイヤフラ
ムを支持する出力部材の端部に、前記倍力ピストンに対
し所定のクリアランスをもって対向する部分があり、そ
のクリアランスは、前記反力ディスクおよびダイヤフラ
ムの変形に応じてゼロになることを特徴とする気圧式倍
力装置。
【請求項２】前記入力部材に操作力を加えない非作動
状態において、前記プランジャの端面は前記反力ディス
クの一面から離れ、しかもまた、前記出力部材の端部に
は、前記ダイヤフラムの中央部分が自由に変形すること
を許すための空所がある、請求項１の気圧式倍力装置。
【請求項３】前記ダイヤフラムのばね定数は、前記反
力ディスクのそれよりも大きい、請求項１の気圧式倍力
装置。
【請求項４】前記ダイヤフラムは、前記出力部材から
の反力を前記反力ディスクに対し、その周辺部分から中
央部分にわたり均一化させるように機能する、請求項３
の気圧式倍力装置。
【請求項５】前記空所は、前記入力部材に操作力を加
える作動時、前記クリアランスをゼロにする上で充分な
大きさであり、しかも、全負荷作動点に至るまで前記ダ
イヤフラムの自由な変形を可能とするだけの大きさをも
つ、請求項１の気圧式倍力装置。
【請求項６】倍力ピストンがケーシングの内部を前方
側の定圧室と後方側の変圧室とに区画し、それら変圧室
と定圧室との間の圧力差に基づいて、前記倍力ピストン
に倍力作用を生じさせる気圧式倍力装置であって、入力
部材の前方端部のプランジャが、反力ディスクを介して
出力部材の後方端部に対向し、しかも、前記入力部材に
加わる入力と前記出力部材の出力との入出力特性が、第
１の勾配をもつ第１の直線領域と、その第１の直線領域
に続き、前記第１の勾配よりも大きな第２の勾配をもつ
第２の直線領域とをもつものにおいて、前記第１の直線
領域の作動時には、前記出力部材側から前記反力ディス
クを介して所定の倍力比で配分される反力が前記入力部
材側に作用し、しかもまた、前記第２の直線領域の作動
時には、前記出力部材に作用する反力を前記倍力ピスト
ンで受けることによって、前記入力部材側とは遮断し、
その入力部材に対して、前記反力ディスクおよびその反
力ディスクのばね定数を実質的に高める付加的な弾性手
段との両弾性変形力に基づく力を反力として作用させる
ことを特徴とする、気圧式倍力装置における反力制御方
法。
【請求項７】前記付加的な弾性手段は、前記反力ディ
スクに隣り合ったダイヤフラムである、請求項６の反力
制御方法。