JP4716100B2 - 気圧式倍力装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両のブレーキ装置に装着される気圧式倍力装置に関するものである。

一般的に、自動車のブレーキ装置には、制動力を高めるために気圧式倍力装置が装着されている。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（エンジン吸気負圧によって常時負圧に維持されている）と変圧室とに画成し、パワーピストンに連結されたバルブボディ内に設けられたプランジャを入力ロッドによって移動させることにより、変圧室に大気（正圧）を導入して、定圧室と変圧室との間に圧力差を発生させ、この圧力差によって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作用させるとともに、出力ロッドからリアクション部材に作用する反力の一部を入力ロッドにフィードバックするようにしたものが知られている。

一般的に、この種の気圧式倍力装置の入力（ブレーキペダルの操作力）と出力（制動力）との関係は、制動初期段階において、プランジャとリアクション部材との隙間によるジャンプイン出力によって制動力を立ち上げた後、入力に対して出力が直線的に比例して全負荷に達するというものである。

しかしながら、上記従来の気圧式倍力装置のようにブレーキペダル操作力と制動力とが直線的に比例する特性では、緊急時に大きな制動力を発生させる場合には、当然に大きな操作力が必要となる。そこで、緊急時に大きな制動力を必要とする場合に、ブレーキペダル操作力を軽減すべく、いわゆるブレーキアシスト機構を備えた気圧式倍力装置が望まれている。ブレーキアシスト機構を備えた気圧式倍力装置は、制動時の車輪のロックを防止するアンチロックブレーキ装置と相まって、緊急時の制動力を大幅に向上させることが期待できる。

本出願人は、図７に示すようなブレーキアシスト機構を備えた気圧式倍力装置を提案している（例えば特許文献１の図２８参照）。図７は、気圧式倍力装置のバルブボディ１の内部を示しており、入力ロッド２に連結されたプランジャ３と、出力ロッド４に取付けられたリアクションディスク５との間にブレーキアシスト機構６が介装されている。
特開２００４−５１０７８公報

ブレーキアシスト機構６は、プランジャ３に当接するホルダ７とリアクションディスク５に当接するピストン８とが弾性部材９をはさんでステム１０によって連結結合されており、同じ直径を有するこれらの外周に略円筒状のスリーブ１１が摺動可能に嵌合されている。ステム１０は、ホルダ７に摺動可能に挿通されており、ブレーキアシスト機構６は、弾性部材９の弾性によって軸方向に圧縮可能となっている。

スリーブ１１には、内周溝１２が形成されている。ホルダ７とスリーブ１１との間にはスプリング１３が介装されており、スプリング１３のばね力によって、スリーブ１１が出力ロッド４側へ付勢されて、ピストン８のフランジ部１４に当接している。この状態では、スリーブ１１の内周面が弾性部材９に当接しており、スリーブ１１が入力ロッド２側へ移動することにより、スリーブ１１の内周溝１２が弾性部材９に対向するようになっている。そして、ピストン８とホルダ７とをステム１０によって連結することにより、ピストン８、ホルダ７、弾性部材９及びスプリング１３をサブアセンブリすることができる。

このように構成したことにより、通常の制動時には、スリーブ１１の円筒部内周面によって弾性部材９の形状が保持されることにより、ブレーキアシスト機構６は軸方向に殆ど圧縮されないので、通常の気圧式倍力装置と同様、入力に対してほぼ比例する出力が発生する。

急制動時には、入力速度（ブレーキペダルの踏込速度）が大きいため、スリーブ１１は、バルブボディ１に固定された受圧部材１５にその先端部が当接し、ピストン８に対して後退して、内周溝１２が弾性部材９上に移動する。この状態では、弾性部材９は、軸方向に圧縮されたとき、内周溝１２内へ押し込まれて拡径することにより、軸方向に圧縮され易くなる。これにより、バルブボディ１に対してプランジャ３が大きく変位し、倍力比が増大して、迅速に大きな制動力を発生させることができる。

しかしながら、図７に示す従来のブレーキアシスト機構を備えた気圧式倍力装置では、次のような問題がある。ブレーキアシスト機構６をサブアセンブリ化するため、ピストン８とホルダ７とを連結するステム１０が必要であり、部品点数が多く、また、ステム１０をピストン８に圧入する際、精密な軸方向の寸法管理が要求され、組立性が良くない。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で組立性に優れたブレーキアシスト機構を備えた気圧式倍力装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、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、前記パワーピストンに連結したバルブボディ内に配置したプランジャを入力ロッドによって移動させることにより、弁手段を開いて前記変圧室に作動気体を導入して前記定圧室と変圧室との間に圧力差を発生させ、この圧力差によって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作用させるとともに、該出力ロッドから前記リアクション部材に作用する反力の一部を前記入力ロッドに伝達するようにした気圧式倍力装置において、
前記リアクション部材に対向するピストンと、該ピストンと前記プランジャとの間に介装された弾性部材と、前記ピストン、前記弾性部材及び前記プランジャの外周に摺動可能に嵌合して前記弾性部材の拡径を制限する小径円筒部と前記弾性部材の拡径を許容する大径円筒部とを有する段付スリーブと、前記ピストンの前記リアクション部材側の端面に係合する取付部と該取付部から前記段付スリーブの外周側を通って前記プランジャ側へ延びる複数のアーム部と該アーム部の先端部から径方向内側へ突出された爪部とを有するスプリングホルダと、前記段付スリーブの段部と前記爪部との間に介装されて前記段付スリーブを前記リアクション部材側へ付勢するスプリングとを備え、前記段付スリーブは、通常、前記スプリングの付勢力によって前記小径円筒部が前記弾性部材の拡径を制限する位置にあり、前記プランジャの前記バルブボディに対する速度又は移動量が所定値に達したとき、前記スプリングの付勢力に抗して移動して前記大径円筒部が前記弾性部材の拡径を許容するブレーキアシスト機構が設けられていることを特徴とする。

発明に係る気圧式倍力装置によれば、ピストン及び弾性部材の外周に段付スリーブを嵌合し、スプリングホルダの取付部をピストンに係合し、スプリングホルダのアーム部の爪部と段付スリーブの段部との間にスプリングを介装することによって、ブレーキアシスト機構をサブアセンブリすることができる。これにより、従来のステムを廃することができるので、部品点数を少なくすると共に、精密な軸方向の寸法管理を不要として組立性を向上させることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図３に示すように、本実施形態に係る気圧式倍力装置１６は、タンデム型気圧式倍力装置であって、シェル１７（ハウジング）の内部が隔壁１８によって前室１９と後室２０との２室に区画されている。前室１９及び後室２０は、それぞれパワーピストン２１、２２によって定圧室１９Ａ、２０Ａと変圧室１９Ｂ、２０Ｂとに画成されている。定圧室１９Ａ、２０Ａ間及び変圧室１９Ｂ、２０Ｂ間は、それぞれ通路２３、２４によって連通されている。パワーピストン２１、２２には、略円筒状のバルブボディ２５が連結されて、バルブボディ２５は、シェル１７の隔壁１８及び後壁２６に摺動可能かつ気密的に挿通されており、その後端部が後壁２６から外部へ延出されている。バルブボディ２５の前部には、リアクションディスク２７（リアクション部材）を介して出力ロッド２８が連結されており、出力ロッド２８の先端部は、シェル１７の前壁に取付けられるマスタシリンダ（図示せず）のピストンに連結される。

バルブボディ２５内には、ブレーキアシスト機構２９、プランジャ３０、ポペットシール３１（弁手段）及び入力ロッド３２が設けられている。プランジャ３０の一端部とリアクションディスク２７との間にブレーキアシスト機構２９が介装され、プランジャ３０の他端部に入力ロッド３２の一端部が連結されている。入力ロッド３２の他端部は、バルブボディ２５の後端部に装着された通気性のダストシール３３に挿通されて外部へ延出されており、その先端部にブレーキペダル（図示せず）が連結される。ポペットシール３１は、バルブボディ２５のシート部３４及びプランジャ３０のシート部３５に着座しており、プランジャ３０の移動によって、定圧室１９Ａ、２０Ａに連通する通路３６と変圧室１９Ｂ、２０Ｂに連通する通路３７との間及び通路３５と大気との間を開閉する。

バルブボディ２５の通路３７には、ストップキー３８が挿入されており、ストップキー３８がシェル１７のストッパ３９に係合して、バルブボディ２５の後退位置及びプランジャ３０とバルブボディ２５との相対位置を規定している。なお、図１及び図３において、符号４０はエンジンの吸気管等の負圧源に接続されて定圧室１９Ａに負圧を導入する負圧導入口、４１は入力ロッド３２の戻しばね、４２はポペットシール３１を付勢する弁ばね、４３はバルブボディ２５の戻しばねを示す。

次に、本実施形態の要部であるブレーキアシスト機構２９について図１を参照して説明する。
ブレーキアシスト機構２９は、リアクションディスク２７に当接するピストン４４と、プランジャ３０に当接する弾性部材４５と、これらの外周に取付けられた段付スリーブ４６と、スプリング４７と、スプリングホルダ４８とを備えている。

ピストン４４は、一端側にリアクションディスク２７に当接する小径部４９が突出され、他端側に弾性部材４５と同径となるように縮径された当接部５０が突出された段付の円柱状に形成されている。小径部４９には、円筒状のレシオリング５１が摺動可能に外嵌されている。レシオリング５１は、バルブボディ２５の前端部に取付けられた環状の受圧部材５２に摺動可能に挿通されている。そして、レシリング５１の外周に形成された段部５３が受圧部材５２の内周に形成された段部５４に当接することによって、レシオリング５１の後退位置が規定されている。図１に示す非制動位置において、ピストン４４の小径部４９及びレシオリング５１の先端部とリアクションディスク２７との間には、所定の隙間Ｃ（ジャンプインクリアランス）が設けられている。

弾性部材４５は、プランジャ３０とピストン４４との間に介装されるゴム等の弾性体からなる円柱状の部材であり、プランジャ３０の先端部とピストン４４の当接部５０と弾性部材４５とが同径となっている。

段付スリーブ４６は、ピストン４４の外周に摺動可能に嵌合する大径円筒部５５と、ピストン４４の当接部５０、弾性部材４５及びプランジャ３０の先端部の外周に摺動可能に嵌合する小径円筒部５６とを有しており、図１及び図４に示すように、大径円筒部５５と小径円筒部５６との間に段部５７が形成されている。大径円筒部５５の側壁の端部には、図２及び図４に示すように、矩形の切欠部５８が設けられており、切欠部５８は、円周方向に沿って等間隔で３つ配置されている。

スプリングホルダ４８は、図１及び図５に示すように、ピストン４４の小径部４９が突出する端面の外周部に形成された環状の凹部４４Ａに嵌合するリング状の取付部５９と、取付部５９から径方向外側へ放射状に延び、折曲されて取付部５９の軸方向に沿って延びる３つのアーム部６０とを有している。アーム部６０は、取付部５９の周方向に沿って等間隔で３つ配置されており、段付スリーブ４６の３つの切欠部５８にそれぞれ挿入できるようになっている。また、アーム部６０の先端部には、径方向内側に突出する爪部６１が形成されている。

スプリング４７は、ピストン４４及び弾性部材４５に嵌合された段付スリーブ４６の段部５７と、ピストン４４の凹部４４Ａに取付部５９が嵌合されたスプリングホルダ４８の爪部６１との間に介装されて、段付スリーブ４６の段部５７をピストン４４の当接部５０が突出された端面に常時押圧している。この状態で、段付スリーブ４６の大径円筒部５５の先端部がピストン４４の小径部４９が突出された端面から突出している。

以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
図１に示す非制動状態においては、ポペットシール３１がシート部３４、３５に着座して、変圧室１９Ｂ、２０Ｂが大気及び定圧室１９Ａ、２０Ａ（負圧）から遮断されて、定圧室１９Ａ、２０Ａと変圧室１９Ｂ、２０Ｂと圧力が釣合っており、パワーピストン２１、２２に推力が発生しない。

ブレーキペダルの踏込み速度が低い通常のブレーキ操作においては、入力ロッド３２によってプランジャ３０を前進させると、シート部３５がポペットシール３１から離間して、変圧室１９Ｂ、２０Ｂに大気が導入されて、定圧室１９Ａ、２０Ａ（負圧）との間に圧力差が生じる。この圧力差によってパワーピストン２１、２２に推力（サーボ力）が発生して、バルブボディ２５が前進してリアクションディスク２７を介して出力ロッド２８を押圧する。バルブボディ２５の前進によってポペットシール３１がシート部３５に着座すると、大気の導入が停止して、定圧室１９Ａ、２０Ａと変圧室１９Ｂ、２０Ｂとの圧力差が維持される。このとき、出力ロッド２８からリアクションディスク２７に作用する反力の一部がブレーキアシスト機構２９を介してプランジャ３０及び入力ロッド３２にフィードバックされる。

このとき、ブレーキアシスト機構２９では、リアクションディスク２７からの反力によって弾性部材４５に軸方向の圧縮力が作用する。弾性部材４５は、ピストン４４の当接部５０、プランジャ３０の先端部及び段付スリーブ４６の小径円筒部５６によって囲まれた密閉空間内にあるため、軸方向の圧縮は、その体積弾性に依存し、弾性係数が充分大きくなるので、殆ど圧縮されない。したがって、ブレーキアシスト機構２９は、軸方向に殆ど短縮されないので、リアクションディスク２７からの反力は、そのままプランジャ３０側に伝達されることになる。

この場合、制動初期段階においては、ピストン４４の小径部４９とリアクションディスク２７との隙間Ｃによって、プランジャ３０は、リアクションディスク２７からの反力を受けることなく前進することができるので、制動力を迅速に立ち上げることができる（ジャンプイン作用）。その後、リアクションディスク２７からの反力がレシオリング５１及びピストン４４の小径部４９を介してプランジャ３０及び入力ロッド３２にフィードバックされることにより、ブレーキペダル踏力に応じた制動力を発生させることができる。そして、レシオリング５１の段部５３が受圧部材５２の段部５４に当接した後は、リアクションディスク２７からの反力に対する受圧面積が減少して倍力比が増大する。

入力ロッド３２への入力を解除すると、戻しばね４１のばね力によって、入力ロッド３２及びプランジャ３０が後退して、プランジャ３０のシート部３５がポペットシール３１を押圧してバルブボディ２５のシート部３４から離間させる。これにより、定圧室１９Ａ、２０Ａと変圧室１９Ｂ、２０Ｂとが連通されて、これらの間の圧力差が解消され、パワーピストン２１、２２の推力が消失して、戻しばねに４３によってバルブボディ２５が後退して制動が解除される。

急制動時、すなわち、ブレーキペダルの踏込み速度が大きい場合、プランジャ３０の移動に対して、パワーピストン２１、２２の推力によるバルブボディ２５の追従動作に遅れが生じる。これにより、段付スリーブ４６の大径円筒部５５の先端部が受圧部材５２に当接して、段付スリーブ４６がピストン４４に対して後退し、大径円筒部５５が弾性部材４５に重なる位置へ移動する。この状態では、図６に示すように、軸方向に圧縮された弾性部材４５は、拡径方向への変形が許容されて、大径円筒部５５によって形成される空間に押込まれるので、軸方向の圧縮に対する弾性係数が充分小さくなる。これにより、ブレーキアシスト機構２９は、プランジャ３０への入力及びリアクションディスク２７からの反力によって軸方向に圧縮されることになる。その結果、リアクションディスク２７からの反力を増大させることなく、プランジャ３０を前進させて、シート部３５をポペットシール３１から離間させることができ、大気を変圧室１９Ｂ、２０Ｂに導入して大きなサーボ力を発生させることができる。このようにして、緊急時にブレーキアシスト機構２９が作動して、弾性部材４５の軸方向の圧縮を許容することにより、ブレーキペダルの操作力を軽減して迅速に大きな制動力を立ち上げることができる。

ブレーキアシスト機構２９は、段付スリーブ４６の大径円筒部にピストン４４を嵌合し、小径円筒部５６に弾性部材４５を嵌合し、スプリングホルダ４８をアーム部６０を拡開させながら段付スリーブ４６に外嵌して取付部５９をピストン４４の凹部４４Ａに嵌合し、更に、アーム部６０を拡開させながらスプリング４７を段付スリーブ４６の段部５７とスプリングホルダ４８の爪部６１との間に介装することにより、容易にサブアセンブリすることができる。これにより、従来のピストンとホルダとを連結するステムが不要となり、部品点数を削減すると共に組付性を向上させることができる。また、各部材の構造が簡単であり、製造コストの安価ですむ。

なお、上記実施形態では、段付スリーブ４６の切欠部５８及びスプリングホルダ４８のアーム部６０は、３つずつ設けられているが、これらの数は、２つ以上であればよく、適宜選択することができる。

本発明の一実施形態に係る気圧式倍力装置の非制動状態にある要部を拡大して示す縦断面図である。 図１に示す気圧式倍力装置のブレーキアシスト機構のＡ−Ａ線による拡大断面図である。 図１に示す気圧式倍力装置の縦断面図である。 図１に示す気圧式倍力装置のブレーキアシスト機構の段付スリーブの端面図及び縦断面図である。 図１に示す気圧式倍力装置のブレーキアシスト機構のスプリングホルダの端面図及び縦断面図である。 図１に示す気圧式倍力装置において、ブレーキアシスト機構が作動した制動状態にある要部を拡大して示す縦断面図である。 従来のブレーキアシスト機構を備えた気圧式倍力装置の要部を拡大して示すたて断面図である。

符号の説明

１６ 気圧式倍力装置、１７ シェル（ハウジング）、１９Ａ、２０Ａ 定圧室、１９Ｂ、２０Ｂ 変圧室、２１、２２ パワーピストン、２５ バルブボディ、２７ リアクションディスク（リアクション部材）、２８ 出力ロッド、２９ ブレーキアシスト機構、３０ プランジャ、３１ ポペットシール（弁手段）、３２ 入力ロッド、４４ ピストン、４５ 弾性部材、４６ 段付スリーブ、４７ スプリング、４８ スプリングホルダ、５５ 大径円筒部、５６ 小径円筒部、５７ 段部、５９ 取付部、６０ アーム部、６１ 爪部

Claims (1)

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、前記パワーピストンに連結したバルブボディ内に配置したプランジャを入力ロッドによって移動させることにより、弁手段を開いて前記変圧室に作動気体を導入して前記定圧室と変圧室との間に圧力差を発生させ、この圧力差によって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作用させるとともに、該出力ロッドから前記リアクション部材に作用する反力の一部を前記入力ロッドに伝達するようにした気圧式倍力装置において、
   前記リアクション部材に対向するピストンと、該ピストンと前記プランジャとの間に介装された弾性部材と、前記ピストン、前記弾性部材及び前記プランジャの外周に摺動可能に嵌合して前記弾性部材の拡径を制限する小径円筒部と前記弾性部材の拡径を許容する大径円筒部とを有する段付スリーブと、前記ピストンの前記リアクション部材側の端面に係合する取付部と該取付部から前記段付スリーブの外周側を通って前記プランジャ側へ延びる複数のアーム部と該アーム部の先端部から径方向内側へ突出された爪部とを有するスプリングホルダと、前記段付スリーブの段部と前記爪部との間に介装されて前記段付スリーブを前記リアクション部材側へ付勢するスプリングとを備え、前記段付スリーブは、通常、前記スプリングの付勢力によって前記小径円筒部が前記弾性部材の拡径を制限する位置にあり、前記プランジャの前記バルブボディに対する速度又は移動量が所定値に達したとき、前記スプリングの付勢力に抗して移動して前記大径円筒部が前記弾性部材の拡径を許容するブレーキアシスト機構が設けられていることを特徴とする気圧式倍力装置。

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