JPH0968058A - 排気ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気管の全閉時のみでなく排気ブレーキバル
ブが閉弁位置に達する前から閉弁位置に達する迄の期間
に亘ってシール機能を発揮することができ、しかも、経
時変化による機能劣化を来すことのない耐久性に優れた
高性能のシール手段を備えた排気ブレーキ装置を提供す
る。 【解決手段】 ピストンロッド挿通孔７内に配設された
摺動式のリング状シートバルブ２０と、このシートバル
ブ２０附勢用の附勢部材（例えば、戻しばね２１）と、
ピストンロッド５の外周に一体に設けられた筒状シート
部２２とでシール手段を構成し、ピストンロッド５のス
トロークの途中でシート部２２をシートバルブ２０に密
着状態で当接させてシートバルブ２０を附勢部材２１の
附勢力に抗しつつ移動させることによって、ピストンロ
ッド５のストロークの途中から前記シール手段にてピス
トンロッド５と挿通孔７との間をシールする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車などに使用
される排気ブレーキ装置に関し、さらに詳しくは、スラ
イド式の排気ブレーキ装置における排気ガスのシール構
造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の排気ブレーキ装置として
は、図７に示されるものがある。図７において、１はエ
ンジンの排気管であって、エンジンからの排気ガスはこ
の排気管１内を矢印α方向に流されて外部に排出される
ようになっている。排気管１の途中にはカプラ２が配設
され、このカプラ２内に、排気管１の横断方向に摺動自
在な排気ブレーキバルブ３が配設されている。また、カ
プラ２はアクチュエータ４と相互に連結され、アクチュ
エータ４のピストンロッド５は端板６の挿通孔７に、シ
ール部８を介して挿通されてカプラ２内に突出され、排
気ブレーキバルブ３と連結されている。

【０００３】かくして、アクチュエータ４の圧力室９に
圧縮空気を導入すると、アクチュエータ４のシリンダハ
ウジング１０内に配設されたピストン１１が戻しばね１
２の附勢力に抗して矢印ａ方向に往動され、これに応じ
てピストンロッド５及び排気ブレーキバルブ３が直線駆
動され、排気管１の排気通路１ａがその内部に露出され
た排気ブレーキバルブ３にて閉塞されるようになってい
る。また、前記圧力室９の圧縮空気を大気に排出する
と、ピストン１１は戻しばね１２の附勢力により矢印ｂ
方向に復動され、これに応じて排気管１の排気通路１ａ
が開放されるようになっている。なお、図７において、
１３，１４は前記挿通孔７内に嵌入されたガイドブッシ
ュ、１５は大気圧室、１６は大気弁である。

【０００４】ところで、上述のシール部８は排気ガスが
アクチュエータ４側に漏洩・侵入するのを抑制するため
に配設されるものであって、複数のシールリングにて構
成されている。しかし、このシール部８を構成する複数
のシールリングとしては、通常、アスベスト製のものを
使用しているため、摩耗による劣化を生じやすく、シー
ル性のばらつきが大きいのが実状である。このため、排
気管１の閉塞時（閉弁時）には、排気ガスが前記シール
部８から僅かな隙間を介してアクチュエータ４のシリン
ダハウジング１０内に侵入し、排気ガスに含まれる煤が
シリンダハウジング１０の内面に塗布されている潤滑用
グリースに付着してしまうおそれがある。このようにグ
リースに煤が付着するとグリースが劣化し、潤滑不良に
よるパッキン気密不良を来すという不具合がある。

【０００５】そこで、本出願人は、排気ガスのシール手
段を付加した排気ブレーキ装置を実願平３−５７８７３
号として既に提案した。この排気ブレーキ装置は、図８
に示すように、ピストンロッド５の外周に一体に固着し
た円筒状シール部材１７と、端板６の挿通孔７の内側端
部部分１８において前記ピストンロッド５を挿通するよ
うに配設されたリング状シール部材１９とから成るシー
ル手段を備えるようにしたものである。かくして、本装
置では、ピストン１１が作動されて排気ブレーキバルブ
３が閉弁位置に配置される際に、円筒状シール部材１７
の先端部が図８（一点鎖線参照）及び図９に示す如くリ
ング状シール部材１９に圧接され、これによりピストン
ロッド５の挿通孔７がシールされるようになっている。
従って、本装置の場合には、排気ブレーキバルブ３の閉
弁時すなわち排気通路１ａの全閉時には、既述のシール
部８及び前記シール手段の両部において、アクチュエー
タ４のシリンダハウジング１０内への排気ガス（煤）の
侵入がそれぞれ防止されるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
如き構成の排気ブレーキ装置にあっては、前記シール手
段は排気通路１ａが排気ブレーキバルブ３にて全閉され
た状態の下で初めてその機能を発揮する構造であるた
め、次のような問題点を有している。すなわち、排気ブ
レーキバルブ３の閉弁時（排気管１の全閉時）には良好
なシール効果を得ることができるものの、排気ブレーキ
バルブ３が閉弁位置に配置されるまでの期間すなわち半
開状態時においては、アクチュエータ４のシリンダハウ
ジング１０内への排気ガスの侵入を防止することができ
ないという問題点がある。しかも、リング状シール部材
１９は端板６の挿通孔７内に完全固定状態で嵌着される
ので、摩耗や加工寸法誤差に影響を受け易く、従って良
好なシール機能を常に期待することができないのが実状
である。その上、リング状シール部材１９の耐久性につ
いても問題がある。

【０００７】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたものであって、その目的は、排気管の全閉
時のみでなく排気ブレーキバルブが閉弁位置に達する前
から閉弁位置に達する迄の期間に亘ってシール機能を発
揮することができ、しかも、経時変化による機能劣化を
来すことのない耐久性に優れた高性能のシール手段を備
えた排気ブレーキ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】上述の目的を達成するた
めに、本発明では、シリンダハウジング内にピストンを
摺動可能に配設し、前記シリンダハウジングの挿通孔に
シール手段を介して挿通させたピストンロッドの先端に
排気ブレーキバルブを取付け、圧力流体によって前記ピ
ストンを作動させるのに応じて前記排気ブレーキバルブ
にてエンジンの排気通路を閉塞するようにした排気ブレ
ーキ装置において、前記シール手段を、前記ピストンロ
ッドの外周面と前記挿通孔の内周面との間に前記ピスト
ンロッドのストローク方向に沿って摺動可能な状態で挿
入配置されたリング状シートバルブと、このリング状シ
ートバルブを前記ピストンの側に向けて常時附勢する附
勢部材と、前記ピストンロッドの外周に一体に設けられ
かつ前記リング状シートバルブに対向配置された筒状シ
ート部とで構成し、前記ピストンロッド及び排気ブレー
キバルブのストロークの途中で前記筒状シート部を前記
リング状シートバルブに密着状態で当接させて前記リン
グ状シートバルブを前記附勢部材の附勢力に抗しつつ移
動させることによって、前記ピストンロッド及び排気ブ
レーキバルブのストロークの途中から前記シール手段に
て前記ピストンロッドと挿通孔との間をシールするよう
にしている。

【０００９】また、本発明においては、前記排気ブレー
キバルブが開弁位置から閉弁位置に作動される際に、前
記排気通路内における前記排気ブレーキバルブの上流側
の排気ガスの圧力が急速に上昇する直前に、前記筒状シ
ート部が前記リング状シートバルブに当接するように構
成している。

【００１０】

【作用】上述の構成を採用したことにより、排気ブレー
キバルブが開弁位置から閉弁位置に作動される際に、排
気ブレーキバルブが閉弁位置に達する前からシール手段
によるシール機能が有効に発揮されることとなり、アク
チュエータのシリンダハウジング内への排気ガスの漏洩
が確実に防止される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
１〜図６を参照して説明する。なお、図１〜図６におい
て図７及び図８と同一の部材には同一の符号を付して前
記と重複する説明を省略する。

【００１２】図１は本発明に係る排気ブレーキ装置を示
すものであって、本例の排気ブレーキ装置は、従来の排
気ブレーキ装置に後述の如きシール手段を付設して成る
ものである。このシール手段は、図１及び図２に示すよ
うに、ピストンロッド５の外周面５ａと端板６の挿通孔
７の内周面７ａとの間にピストンロッド５のストローク
方向に沿って摺動可能な状態で挿入配置されたリング状
シートバルブ（フリーピストン）２０と、このリング状
シートバルブ２０をピストン１１の側に向けて常時附勢
する戻しばね（附勢部材）２１と、ピストンロッド５の
ピストン側端部の外周に一体に設けられかつ上述のリン
グ状シートバルブ２０に対向配置された筒状シート部２
２とで構成されている。

【００１３】ここで、シール手段及びこれに関連する各
部材の構成についてさらに詳述すると、次の通りであ
る。まず、筒状シート部２２はピストン１１及びピスト
ンロッド５とはそれぞれ別体の金属製筒状部材から成
り、ピストンロッド５の一端部５ｂの外周に嵌着される
と共に、ピストン１１の中央部に設けられたねじ穴２４
に螺着されている。この状態の下で、ピストンロッド５
の一端部５ｂがピストン１１の中央孔に貫通されてナッ
ト２５にてピストン１１に締付固定されており、これに
より、ピストン１１，ピストンロッド５及び筒状シート
部２２が図１に示す如く３者一体に組付けられている。
そして、ピストンロッド５は端板６に形成された挿通孔
７を貫通してアクチュエータ４のシリンダハウジング１
０の外部へ突出され、その他端部５ｃに排気ブレーキバ
ルブ３が連結されている。なお、筒状シート部２２の先
端は断面が湾状に成形されており、この先端面にはＡｌ
₂ Ｏ₃等から成る硬化層が表面処理にて形成されてこの
部分が硬化シート面２６ａとなされている。

【００１４】また、上述のリング状シートバルブ２０
は、別個単独の金属製部材から成り、図２に明示する如
く、シリンダハウジング１０の内部に突出するように形
成された端板６の中央突出部６ａ内に配設されている。
すなわち、端板６の中央突出部６ａを貫通するピストン
ロッド挿通用の挿通孔７内であってかつこの挿通孔７の
内周面７ａとピストンロッド５の外周面５ａとの間に僅
かな隙間をもって遊嵌状態で嵌入配置され、ピストンロ
ッド５のストローク方向（図１において矢印ａ及びｂ方
向）に沿って摺動可能に配設されている。そして、図２
に明示するように、リング状シートバルブ２０の外周に
はＯ−リング２７ａが装着されると共に、このＯ−リン
グ２７ａの外周に挿通孔７の内周面７ａの全周に亘って
摺接するテフロンシート製の摺接部材２７が装着されて
おり、この摺接部材２７ｂが前記内周面７ａに密着して
摺動するように構成することによって、リング状シート
バルブ２０と挿入孔７との間がシールされている。な
お、筒状シート部２２に対向するリング状シートバルブ
２０の端面は筒状シート部２２のシート面２６ａに対応
する形状に成形されると共に、この面にはＡｌ₂ Ｏ₃ 等
による表面処理がなされて硬化シート面２６ｂとなされ
ている。

【００１５】また、上述の戻しばね２１は圧縮コイルば
ねから成り、端板６の挿通孔７内に嵌着されて固定され
たブッシュ２８とリング状シートバルブ２０との間に介
在されている。従って、この戻しばね２１の附勢力によ
りリング状シートバルブ２０がピストンロッド５の復動
方向（図１において矢印ｂ方向）に常時附勢されてい
る。そして、リング状シートバルブ２０と筒状シート部
２２とは、ピストンロッド５のストローク方向において
互いに対応する位置に配置されており、リング状シート
バルブ２０の硬化シート面２６ｂと筒状シート部２２の
シート面２６ａとが互い対向配置されている。しかし
て、通常時（排気ブレーキ装置の非作動時）にはリング
状シートバルブ２０は挿通孔７内のストッパ２９に当接
して挿通孔７の端部部分に保持されており、後述の如く
このリング状シートバルブ２０に筒状シート部２２が当
接してこれを押圧した場合にはピストンロッド５の往動
方向（図１において矢印ａ方向）に摺動されるようにな
っている。

【００１６】一方、排気ブレーキバルブ３が開弁位置か
ら閉弁位置に作動される際に筒状シート部２２のシート
面２６ａがリング状シートバルブ２０のシート面２６ｂ
に当接する時点は、ピストンロッド５及び排気ブレーキ
バルブ３のストロークの途中、すなわち、排気通路内に
おける排気ブレーキバルブ３の上流側の排気ガスの圧力
が急速に上昇する直前の時点Ｔ（図５参照）となるよう
に設定されている。なお、図５は排気ブレーキバルブ３
が開弁位置から閉弁位置に作動される際のストローク位
置Ｓと排気管１内の排気ブレーキバルブ３の背圧Ｐとの
関係を実験によって求めた結果を示すものであって、こ
の実験結果より排気ブレーキバルブ３が全閉位置に配置
される少し前の時点で排気ガスの圧力がほぼ零から正圧
に急上昇する傾向が確認されている。そこで、本例で
は、前記排気ガスの圧力が急速に上昇する時点ｔ（図５
参照）の直前の時点Ｔにおいて筒状シール部２２がリン
グ状シートバルブ２０に当接されるように構成されてい
る。さらに具体的には、排気ブレーキバルブ３乃至ピス
トンロッド５のストローク位置Ｓが排気ブレーキバルブ
３の閉弁位置（全閉位置）より開弁方向に約１０ｍｍの
箇所を超えると排気ガスの圧力は急速にほぼ零になるこ
とが実験により確認されているので、本例では、この約
１０ｍｍのストローク範囲のみでシール機能を発揮させ
るべく設定している。

【００１７】次に、このような構成を有する本例の排気
ブレーキ装置の動作について説明すると、次の通りであ
る。まず、排気ブレーキ装置の非作動時には、図１に示
すようにピストン１１が端板６とは反対側のシリンダハ
ウジング１０の端部箇所に配置され、これに応じて排気
ブレーキバルブ３が排気管１の排気通路１ａから外れた
開弁位置に配置される。この場合には、排気通路１ａが
開放されているため、排気ブレーキは作用しない。な
お、リング状シートバルブ２０は戻しばね２１の附勢力
にてストッパ２９に当接した位置に配置されると共に、
筒状シート部２２はこのリング状シートバルブ２０から
離間した位置に配置される。

【００１８】このような状態の下で、アクチュエータ４
の圧力室９に圧縮空気が導入されると、ピストン１１が
矢印ａ方向に押圧附勢されるため、ピストン１１，ピス
トンロッド，筒状シート部２２及び排気ブレーキバルブ
３が一緒に矢印ａ方向に往動され、これに応じて排気ブ
レーキバルブ３が排気管１の排気通路１ａ内に移動され
てこれを閉塞する閉弁位置に配置される。従って、この
場合には、排気ブレーキが作用することとなる。

【００１９】この際、排気ブレーキバルブ３が開弁位置
から閉弁位置に移動する間におけるピストンロッド５の
ストローク途中の時点（排気ブレーキバルブ３が全閉位
置に配置されるまでに約１０ｍｍであるようなストロー
ク時点ｔ）で、筒状シート部２２の先端のシート面２６
ａが図３に示すようにリング状シートバルブ２０のシー
ト面２６ｂに密着状態で当接してこれを押圧する。この
ため、それ以後のピストンロッド５のストロークに伴っ
て、リング状シートバルブ２０が図４に示すように戻し
ばね２１の附勢力に抗して矢印ａ方向に摺動される。か
くして、筒状シート部２２とリング状シートバルブ２０
との当接・圧着作用により挿通孔７内におけるピストン
ロッド５の挿通部分のシールがなされ、排気管１からの
シリンダハウジング１０内への排気ガスの侵入が防止さ
れる。

【００２０】このような構成の排気ブレーキ装置によれ
ば、ピストンロッド５のストローク途中から排気ブレー
キバルブ３が閉弁位置（排気通路１ａの全閉位置）に配
置されるまでのストローク区間において排気ガスのシー
ル機能が持続して発揮されるため、シリンダハウジング
１０内への排気ガスの侵入量を大幅に削減できる。しか
も、本例によれば、ピストンロッド５の往動距離に比例
して戻しばね２１が縮んで戻しばね２１からリング状シ
ートバルブ２０に作用する附勢力が徐々に大きくなるの
に加えて、ピストンロッド５がストロークして排気ブレ
ーキバルブ３が閉弁位置に近づくにつれてリング状シー
トバルブ２０の背圧（挿通孔７の内周面７ａとピストン
ロッド５の外周面５ａとの間の隙間を通して挿通孔７内
に漏洩する排気ガスの圧力）が大きくなるため、これら
の力が共にリング状シートバルブ２０の押し上げ力とし
て作用して充分に大きなシート力（排気ガスの圧力が高
いほどシート力が高くなる）を得ることができるという
利点がある。

【００２１】さらに、本例においては、筒状シート部２
２をピストン１１から取り外し可能にしたので、硬化シ
ート面２６ａの形成が可能で耐久性にすぐれたものとす
ることができ、しかもメンテナンス時の作業も容易にで
きる。

【００２２】以上、本発明の一実施例につき述べたが、
本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発明
の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能であ
る。例えば、リング状シートバルブ２０及び筒状シート
部２２の形状等は必要に応じて変更可能である。さら
に、既述の実施例では別個の筒状シート部２２を用いる
ようにしたが、図６に示すようにこの筒状シート部２２
をピストン１１に一体成形するようにしても良い。

【００２３】

【発明の効果】以上の如く、本発明は、排気ブレーキバ
ルブを作動するピストンロッドのストロークの途中から
排気ガスをシールし始めるシール手段を具備せしめるよ
うにしたものであるから、排気ブレーキバルブの全閉弁
時のみではなくそれ以前のストローク位置から排気ガス
のシール機能が開始されることとなるため、排気ガスが
シリンダハウジング内に漏洩するのを効果的に防止でき
る。また、特に、シール機能の開始時点を排気通路内に
おける前記排気ブレーキバルブの上流側の排気ガスの圧
力が急速に上昇する直前の時点に設定し、排気ガス圧上
昇範囲内でシール機能を発揮させることにより、より一
層効果的なシールを行うことができ、排気ガスの漏洩量
をほぼ零に抑えることが可能である。

【００２４】また、排気ガス漏洩防止のために用いるリ
ング状シートバルブは摺動式のものであるため、リング
状シートバルブ及びこれに関連する各部材の摩耗，位置
ずれ等を吸収することができ、経時変化によるシート力
の低下を来すことなく充分なシール機能を維持すること
ができる。

【００２５】また、閉弁（全閉）位置付近ではリング状
シートバルブ附勢用の弾性部材の附勢力が最大となるの
で排気ブレーキバルブ作動用のピストンの摺動速度はこ
の時点で遅くなり、しかもリング状シートバルブのスト
ロークはピストンロッドのストロークよりも短いので
（例えば、１０ｍｍ程度）、リング状シートバルブの耐
久性は非常に良く、リング状シートバルブの耐久性は排
気ブレーキバルブ作動用のピストンよりも良いので非常
に実用的である。従って、本発明によれば、耐久性に優
れた高性能の排気ブレーキ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る排気ブレーキ装置の一実施例を示
す断面図である。

【図２】上述の排気ブレーキ装置に備えられたシート手
段の構成を示す要部拡大断面図である。

【図３】筒状シート部がリング状シートバルブに当接し
た状態を示す断面図である。

【図４】筒状シート部にてリング状シートバルブが押圧
移動された状態（シール状態）を示す断面図である。

【図５】排気ブレーキバルブの作動時における排気ガス
の圧力と排気ブレーキバルブのストローク位置との関係
を示す特性図である。

【図６】本発明の他の実施例を示す図１と同様の断面図
である。

【図７】従来の排気ブレーキ装置を示す断面図である。

【図８】他の従来の排気ブレーキ装置を示す断面図であ
る。

【図９】図８の排気ブレーキ装置の作動状態を示す要部
拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 排気管 １ａ 排気通路 ３ 排気ブレーキバルブ ４ アクチュエータ ５ ピストンロッド ５ａ 外周面 ６ 端板 ７ 挿通孔 ７ａ 内周面 １０ シリンダハウジング ２０ リング状シートバルブ ２１ 戻しばね（弾性部材） ２２ 筒状シート部 ２６ａ，２６ｂ 硬化シート面 ２７ｂ 摺接部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダハウジング内にピストンを摺動
   可能に配設し、前記シリンダハウジングの挿通孔にシー
   ル手段を介して挿通させたピストンロッドの先端に排気
   ブレーキバルブを取付け、圧力流体によって前記ピスト
   ンを作動させるのに応じて前記排気ブレーキバルブにて
   エンジンの排気通路を閉塞するようにした排気ブレーキ
   装置において、前記シール手段を、前記ピストンロッド
   の外周面と前記挿通孔の内周面との間に前記ピストンロ
   ッドのストローク方向に沿って摺動可能な状態で挿入配
   置されたリング状シートバルブと、このリング状シート
   バルブを前記ピストンの側に向けて常時附勢する附勢部
   材と、前記ピストンロッドの外周に一体に設けられかつ
   前記リング状シートバルブに対向配置された筒状シート
   部とで構成し、前記ピストンロッド及び排気ブレーキバ
   ルブのストロークの途中で前記筒状シート部を前記リン
   グ状シートバルブに密着状態で当接させて前記リング状
   シートバルブを前記附勢部材の附勢力に抗しつつ移動さ
   せることによって、前記ピストンロッド及び排気ブレー
   キバルブのストロークの途中から前記シール手段にて前
   記ピストンロッドと挿通孔との間をシールするようにし
   たことを特徴とする排気ブレーキ装置。
2. 【請求項２】 前記排気ブレーキバルブが開弁位置から
   閉弁位置に作動される際に、前記排気通路内における前
   記排気ブレーキバルブの上流側の排気ガスの圧力が急速
   に上昇する直前に、前記筒状シート部が前記リング状シ
   ートバルブに当接するように構成したことを特徴とする
   請求項１に記載の排気ブレーキ装置。