JPS6226156A - ブレ−キ倍力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は車両に用いられるブレーキ倍力装置に関する。

「従来の技術」 一般にブレーキ倍力装置は、シェル内に摺動自在に配設
したパワーピストンと、このパワーピストン軸部のバル
ブボディ内に収納した弁機構と、上記パワーピストンの
作動方向前方側に形成した定圧室と後方側に形成した変
圧室と、上記弁機構を構成する弁プランジャを作動させ
て波路を切換えさせ、上記変圧室に圧力流体を供給して
パワーピストンを前進させる入力軸とを備えている。

しかるに、従来のこの種のブレーキ倍力装置においては
サーボ比は実質的に一定となっていて変更することがで
きなかった。したがって、例えばブレーキ倍力装置をト
ラック用のブレーキ倍力装置として用いる場合には、空
車状態と積車状態とで運転者の制動感覚に差が生じ、積
車時には制動力が小さいと感知されることが多かった。

また同一の制動状態でも、運転者によっては制動力が大
きい、或いは小さいと感知することがあり、好みの制動
感覚に個人差があった。

このため、本件出願人は、上記バルブボディ内に形成し
た空間内に補助ピストンを配設してこれを上記弁プラン
ジャに連結し、この補助ピストンに流体圧力を作用させ
て上記弁プランジャを作動方向前方側或いは後方側に付
勢し、同一の踏力に対して同方向或いは逆方向の作用力
を及ぼしてサーボ比を調整できるようにしたブレーキ倍
力装置を提案している（特願昭１３０−２４８０７号、
特願昭Ｈ−５３９８４号）。

［発明が解決しようとする問題点」 しかるに、上記補助ピストンに摺動シール部材を設けて
その両側に圧力室を形成した場合には、その摺動シール
部材の摺動抵抗よるヒステリシスが生じるという問題が
あることから、そのような問題の生じないダイアフラム
によって圧力室を形成することが望ましい。

しかしながらダイアフラムによって圧力室を形成する場
合には１、一般に、常に一方の圧力室内に導入する流体
圧力を他方の圧力室に導入する流体圧力よりも大きく保
ち、ダイアフラムが補助ピストンから離隔したり、或い
は再接触時にその一部が噛込まれることがないようにす
る必要があることから、ダイアフラム両側の圧力室に導
入する圧力流体の大小関係に一定の制限があり、したが
って多種類のサーボ比を得ることに制限があった。

他種類のサーボ比を得るために、上記大小関係にとられ
れずにダイアフラム両側の圧力室に自由な大きさの流体
圧力を供給できるようにすることは可能であるが、上記
噛込み等を防止できる構成とすると、通常はダイアフラ
ム両側における流体圧力の作用するダイアフラム有効径
が同一となる。上記サーボ比を選定するにあたっては、
種々の条件に対応した最適なサーボ比を数種類選定する
ことが望ましいが、上記ダイアフラム両側の有効径が同
一であると、サーボ比の値を自由に選定することが困難
となり、ダイアフラム両側の有効径を自由に異ならすこ
とができるようにすることが望まれていた。

特に、上記補助ピストンを設けたブレーキ倍力装置では
、車両の停車等の一定の状態を検出してその補助ピスト
ンを付勢することにより強制的に上記弁機構を切換えさ
せて変圧室に大気圧を導入させ、これによりブレーキペ
ダルを踏込んでいなくてもブレーキ作用を行なえるよう
にした停車ブレーキ装置として利用することが可能であ
るが、上記弁機構を切換えさせるために補助ピストンの
受圧面積をかなり大きくすると上記サーボ比が大きくな
りすぎ、細かなサーボ比制御を行なうことが困難となっ
ていた。

「問題点を解決するための手段」 本発明はそのような事情に鑑み、上記補助ピストンとバ
ルブボディとの間にダイアフラムを張設してダイアフラ
ムの両側にそれぞれ圧力室に区画形成するとともく、そ
れら圧力室へ圧力流体を供給する供給装置を設け、さら
に上記補助ピストンとハウジングとの少なくともいずれ
か一方に、一方の圧力室に圧力流体が供給された際にダ
イアフラムと密着して圧力を受けるとともに、他方の圧
力室に圧力流体が供給された際にダイアフラムとの離隔
を許容する半径方向に延びる支持部を形成して、各圧力
室内に導入される圧力流体が作用するダイアフラムの有
効径をそのダイアフラムの両面で異ならせたものである
。

「作用」 そのような構成とすれば、上記摺動シール部材を用いた
場合のようなヒステリシスが生じないことは勿論、上記
ダイアフラムの両側の有効径が異なるので相対的に多種
類のサーボ比を得ることが可能となり、特に大きな有効
径側の受圧面積によリ上記停車ブレーキ装置のｊａ　を
敞を確保しつつ、小さな有効径側の受圧面積で所要の小
さなサーボ比変化を得ることも可能となる。

「実施例」 以下図示実施例について本発明を説明すると、第１図に
おいて、ブレーキ倍力装置のシェル１内にパワーピスト
ン２を摺動自在に設けるとともに、このパワーピストン
２の背面にダイアフラム３を張設し、上記パワーピスト
ン２およびダイアフラム３によって上記シェルｌ内を前
方の定圧室４と後方の変圧室５とに区画している。そし
て上記パワーピストン２の軸部に一体にバルブボディ６
を設け、このバルブボディ６内に流路を切換える弁機構
７を収納している。

上記弁機構７はバルブボディ６に形成した第１弁座１０
、弁プランジャ１１に形成した第２弁座１２および両弁
座１０．１２にパワーピストン２の後方側すなわち第１
図の右方からばね１３の弾撥力によって着座する弁体１
４を備えている。そして、上記第１弁座１０と弁体１４
とのシート部より外側を通路１５を介して上記定圧室４
に連通させ、さらにその定圧室４をシェル１に設けた負
圧導入管１６を介して図示しないエンジンのインテーク
マニホールド等の負圧源に連通させている。

他方、上記第１弁座１０と弁体１４．および第２弁座１
２と弁体１４との各シール部の中間部はバルブボディ６
に形成した通路１７を介して変圧室５に連通させ、さら
に上記第２弁座１２と弁体１４とのシート部より内側は
フィルタ１８を介して大気に連通させている。なお、上
記変圧室５は、上記バルブボディ６を摺動自在に貫通さ
せたシール部材１９によって外部との気密を保っている
。

上記弁機構７を構成する弁プランジャ１１は図示しない
ブレーキペダルに連動させた入力軸２５に連結し、また
弁プランジャ１１の先端面は出力軸２６の基部に形成し
た凹陥部内に収納したリアクションディスク２７に対向
させている。そして、上記出力軸２６はシール部材２８
を貫通してシェル１の外部に突出させるとともに図示し
ないマスターシリンダのピストンに連動させている。

上記パワーピストン２や／くルブポデイ６等は、通常は
、リターンスプリング２９によって図示非作動位置に保
持するようにし、この非作動状態では、上記弁プランジ
ャ１１がバルブボディ６から抜出るのを防止するキ一部
材３０はシェルｌの内面に′：！！３接してバルブボデ
ィ６に対する弁プランジャ１１の自由な右行を規制し、
次に入力軸２５および弁プランジャ１１が作動された際
に直ちに上記弁機構７による流体回路の切換え動作が得
られるようにしている。

以上の構成は基本的に従来周知の負圧式ブレーキ倍力装
置と異なるところはなく、図示しないブレーキペダルが
踏み込まれて入力軸２５および弁プランジャ１１が左行
された際には、弁体１４がバルブボディ６の第１弁座１
０に着座して上記変圧室５と定圧室４間の連通を遮断す
るとともに、弁体１４が弁プランジャ１１の第２弁座１
２から離座して大気と変圧室５とを連通させるので、こ
れにより大気が上記変圧室５内に供給される。そしてパ
ワーピストン２前後に圧力差が発生してパワーピストン
２がリターンスプリング２９の弾撥力に抗して前進され
ると、ブレーキ作用が行なわれる。

このブレーキ作動状態からブレーキペダルの踏力を開放
すれば、弁プランジャ１１の第２弁座１２が弁体１４に
着座して変圧室５と大気との連通を遮断するとともに、
弁体１４が第１弁座１０から離座して変圧室５を定圧室
４に連通させるので、パワーピストン２はリターンスプ
リング２９によって元の非作動位置に復帰されるように
なる。

そして上記パワーピストン２の後退によってキ一部材３
０がシェル１の内面に当接するとこれに連動する弁プラ
ンジャ１１の後退は停止するが、パワーピストン２およ
びバルブボディ６の後退は継続し、そのバルブボディ６
の後退によってバルブボディ６の第１弁座１０が弁体１
４に近接して両者の間隙がほぼ零となるとバルブボディ
６がキ一部材３０に当接して停止する。したがって、次
に再び入力軸２５が前進された際には直ちに弁機構７の
波路が切換えられることとなる。

然して本実施例においては、上記バルブポデイ６を、段
付筒状本体６ａと、この段付筒状本体６ｄの左端大径部
内に嵌゛合した中間プレート６ｂと、さらに上記段付筒
状本体６ａの左端面に取付けた固定プレート６ｃとから
構成し、かつ上記中間プレート６ｂと固定プレート６ｃ
との間に空間を形成している。

そしてこの空間内に全体として概略皿状の補助ピストン
４０を摺動自在に嵌合し、上記弁プランジャ１１に形成
した段部とその弁プランジャ１１に取付けたスナップリ
ング４１とによって補助ピストン４０を弁プランジャ１
１に取付けるとともに、この補助ピストン４０とバルブ
ボディ６との間に２枚のダイアフラム４２．４３を張設
して上記空間内を３つの圧力室４４．４５．４６に区画
形成している。

上記補助ピストン４０の後方に位置する圧力室４４は、
バルブボディ６に形成した通路４７、定圧室４内に螺旋
状に配設してバルブボディ６に接続した可撓性を有する
導管４８、およびシェル１の外部においてその導管４８
に接続した導管４８を介して上記圧力室４４に圧力流体
を供給する供給装置ｉ５０の流路切換機構５１に接続し
ている。同様に、補助ピストン４０の前方かつ外側に位
置する圧力室４５もバルブボディ６に形成した通路５２
、定圧室４内に螺旋状に配設した可撓性を有する導管５
３、およびシェル１外部の導管５４を介して上記供給装
置５０の流路切換機構５１に接続している。これに対し
、補助ピストン４０の前方かつ内側に位置する圧力室４
Ｂは、バルブボディ６に形成した通路５５を介して常時
定圧室４内に連通させている。

上記流路切換機構５１は導管６０を介して上記定圧室４
が連通ずる図示しない負圧源に連通させるとともに、導
管６１を介して上記変圧室５内に連通させてあり、さら
に大気圧を導入するための大気ボート６２を設けている
。また、上記供給装置５０はマイクロコンピュータを含
む制御装置６３を備えており、この制御装置８３は、車
両の積載状態を検出する車重センサ６４からの検出信号
や停車プレーギ装と６５からの信号に応じて上記流路切
換機構５１の流路を切換え、後方側の圧力室４４に大気
圧、変圧室５内の圧力、又は負圧を切換え導入し、前方
かつ外側の圧力室４５に変圧室５内の圧力、又は負圧を
切換え導入することができるようにしている（第２図参
照）。

なおＬ記停車ブレーキ装置６５は、車速センサ６６、ブ
レーキランプスイッチ６７、アクセルスイッチ６８．停
車ブレーキ解除スイッチ６９、パーキングブレーキスイ
ッチ７０．および運転席側のドアスイッチ７１から構成
してあり、また上記車重センサ６４としては、車体と車
軸との間のサスペンションストロークから積載量を検出
するものや、座席に設けた荷重スイッチから積を量を検
出するもの等、適宜の構成のものが使用できる。

次に、上述したように、後方側の圧力室４４に大気圧、
変圧室５内の圧力、又は負圧が導入され、前方かつ外側
の圧力室４５に変圧室５内の圧力、又は負圧が導入され
るようになっており、また前方かつ内側の圧力室４６内
には常に定圧室４内の負圧が導入されている。その結果
、圧力室４６内の圧力は圧力室４５内の圧力よりも大き
くなることはないので、その間を区画する前方側のダイ
アフラム４３は、圧力室４５　（ＩＩが高圧側、圧力室
４６側が低圧側となるということのみを考慮して張設す
ればよい。

そのため、このダイアフラム４３の内周側を補助ピスト
ン４０に連結し、外周側をバルブボディ６に連結すると
ともに、その中間部に、低圧側となる圧力室４５側に膨
出させて折返し部４３ａを形成している。

これに対し、圧力室４４．４５間を区画するダイアフラ
ム４２は、各圧力室４４．４５に導入される圧力の組合
せによって圧力室４４側へも圧力室４５側へも付勢され
るので、両方の付勢方向を考慮する必要がある。そして
本実施例ではそのような状態を有効に利用して、圧力室
４５側すなわち前方側へ付勢する際のダイアフラム有効
径Ｄ１を反対側へ付勢する際のダイアフラム有効径Ｄ２
よりも遥かに大きくできるようにしている。

すなわち、上記補助ピストン４０に連結したダイアフラ
ム４２の内周部に、軸方向後方側に膨出する第１折返し
部４２ａを形成するとともに、上記補助ピストン４０に
、上記第１折返し部４２ａの内側に位置してその第１折
返し部４２ａが反転するのを防止する反転防止部４０ａ
を一体に形成している。他方、上記バルブボディ６に連
結したダイアフラム４２の外周部には、軸方向前方側に
膨出して上記第１折返し部４２ａよりも半径方向外方に
位置し、かつそれと反対方向に延びる第２折返し部４２
ｂを形成し、また上記バルブボディ６を構成する中間プ
レート６ｂに、上記第２折返し部４２ｂの内側に位置し
てその第２折返し部４２ｂが反転するのを防止する反転
防止部６ｄを一体に形成している。

そして、両折返し部４２ａ、４２ｂ間に位置する補助ピ
ストン４０の外周部分は、前方を大径側とした円錐状の
支持部４０ｂとして形成してあり、またその支持部４０
ｂに対向する中間プレート６ｂにもその支持部４０ｂと
平行な支持部６ｅを形成し、ダイアフラム４２がいずれ
の方向に付勢されても、いずれか一方の支持部４０ｂ、
６ｅによって上記折返し部４２ａ、４２ｂ間のダイアフ
ラム４２を支持することができるようにしている。

さらに、上記補助ピストン４０の支持部４０ｂを形成し
た部分には、ダイアフラム４２の付勢方向が変わった際
にそのダイアフラム４２に有効に圧力を及ぼさせるため
に、またそのダイアフラム４２の一部が圧力流体を密封
してしまうことがないように貫通孔７５を穿設し、同様
の目的で中間プレート６ｂの反転防止部６ｄから支持部
６ｅにかけて軸方向および放射方向に沿う溝７６を形成
している。なお、貫通孔７５の代わりに溝を形成しても
よいし、ダイアフラム４２偏に溝やリブ等を設けてもよ
いことは勿論である。また前方側のダイアフラム４３の
有効径Ｄ３は、後方側のダイアフラム４２の小径側の有
効径Ｄ２よりもさらに所要量だけ小さくなるように設定
している。

以上の構成を有するブレーキ倍力装置において、これを
停車ブレーキ装置として使用する場合には、制御装置６
３が車両の停止状態を車速センサ６６で検出し、かつブ
レーキペダルが所定時間継続して踏込まれたことをブレ
ーキランプスイッチ６７の連続した操作によって検出す
ると、流路切換機構５１の流路を切換えさせ、流路切換
機構５１の大気に開放されたボート６２から導管４９．
４８、および通路４７を介して補助ピストン４０の後方
側の圧力室４４内に大気圧を導入させるとともに、負圧
源に連通した導管６０から流路切換機構５１、導管５４
．５３および通路５２を介して補助ピストン４ｏの前方
外方側の圧力室４５内に負圧を導入させる（第２図参照
）。

すると、第１図の中心線より上半分で示すように、ダイ
アフラム４２は圧力室４４内に導入された圧力より前方
力への付勢力を受けて変形し、補助ピストン４０に設け
た反転防止部４０ａにより折返し部４２ａが反転される
のが防止されつつ補助ピストン４０の支持部４０ｂに密
着され、その補助ピストン４゜を前進させる。これによ
り倍力装置を作用させ、ブレーキ作用を継続することが
できる。なおこの際には、バルブボディ６の支持部６ｅ
はダイアフラム４２の離隔を許容することは勿論である
。

そしてこの停車ブレーキ装置６５には、これによる車両
の停止時にその状態のまま運転者が運転席を離れること
がないようにパーキングブレーキスイッチ７０と運転席
側のドアスイッチ７１とを設けてあり・パーキングブレ
ーキを引かずにドアを開けた場合には制御装置８３によ
って警報器７７を作動させることができるようにしてい
る。

他方、制御装置６３がアクセルペダルの踏込みを検出す
るアクセルスイッチ６日又は手動による停車ブレーキ解
除スイッチ６９が操作されたことを検出した際には、そ
の制御装置６３は後方の圧力室４４内に導入していた大
気圧を排出させるので、これにより入力軸２５が元の非
作動位置に復帰してブレーキ倍力装置によるブレーキ作
用を解放させる。

次に、車両の積載量が大である場合のブレーキ倍力装置
の作動について説明すると、この場合には、上記制御装
置６３はその状態を車重センサ６４で検出して流路切換
機構５１の流路を切換えさせ、補助ピストン４０の後方
側の圧力室４４を上記流路切換機構５１および導管６１
を介して変圧室５内に連通させるとともに、補助ピスト
ン４０の前方外方側の圧力室４５内も変圧室５内に連通
させる。

この状態においては、上記圧力室４４．４５にはともに
変圧室５内の圧力が導入されて両者間に圧力差が生じな
いが、補助ピストン４０の前方内方側の圧力室４６内に
は常時負圧が導入されているので、上記補助ピストン４
０はダイアフラム４３の有効径Ｄ３に作用する変圧室５
内の圧力により弁プランジャ１１並びに入力軸２５に前
進力を付与するので、運転者は軽い踏力で強力な制動力
を得ることができるようになる。したがってこの状態で
は、サーボ比は大となる。

次に、車両の積載量が中程度となると、上記供給装置５
０はその状態を上記車重センサ６４で検出し、いままで
変圧室５に連通していた上記２つの圧力室４４．４５内
に共に負圧を導入させる。この状態においては、全ての
圧力室４４．４５．４６内に負圧が導入されて補助ピス
トン４０の前後に圧力差が生じないので、運転者には補
助ピストン４０を有しないものと同様に本来的に定めら
れた中間の大きさのサーボ比で反力が伝達されるように
なる。

さらに、車両の積載量が小となると、上記供給装置５０
は補助ピストン４０の後方側の圧力室４４に負圧を導入
したまま、前方外方側の圧力室４５を変圧室５内に連通
させるようになる。すると、第１図の中心線より下半分
で示すように、ダイアフラム４２は圧力室４５に導入さ
れた圧力より後退方向への付勢力を受けて変形し、中間
プレート６ｂに設けた反転防止部６ｄにより折返し部４
２ｂが反転されるのが防止されつつバルブボディ６側の
支持部６ｅに密着されるので、補助ピストン４０を後退
方向に付勢する際のダイアフラム有効径Ｄ２は前進方向
の有効径Ｄ１よりも小さくなる。

その結果、補助ピストン４０は、後方側のダイアフラム
４２の有効径Ｄ２と前方側のダイアフラム４３の有効径
ｎ３　（Ｄ２　＞０３　）との差に対応する受圧面積に
作用する変圧室５内の圧力によって入力軸２５の前進方
向と逆向きに付勢されるようになるので１Ｍ転者には一
定の出力を得るのに相対的に重い踏力が要求されるよう
になり、したがって過剰なブレーキ力が生じてスキッド
等を生じさせるのが防止されるようになる。そしてこの
状態では、サーボ比は小となることは明らかである。

次に、第３図は本発明の他の実施例を示したもので、本
実施例では、上記実施例と同−若しくは相当部分のうち
、主要な部分に上記実施例における符号に１００を加え
た符号を付して示したものである。

本実施例では、ダイアフラム１４２の後方にさらに第３
のダイアフラム１８０を配設し、このダイアフラム１８
０と上記ダイアフラム１４２との間に停車ブレーキ時に
圧力流体が導入される圧力室１４４を形成すると同時に
、そのダイアフラム１８０の後方とバルブボディ６との
間に負圧室１８１を形成している。そしてこの負圧室１
８１を補助ピストン１４０の軸部に形成した通路１８２
を介して前方かつ内側の圧力室１４６内に連通させるこ
とにより負正室１８１内を常に定圧室１０４内に連通さ
せ、かつ、その負圧室１８１に通路１１５を連通させて
いる。

したがって本実施例では、通路１１５を形成するのに前
述の実施例のように中間プレート６ｂを必要とないため
、バルブボディ１０Ｂの構成が簡単となる。

また本実施例では、各支持部６ｅ、４０ｂにダイアフラ
ム４２の折返し部４２ａ、４２ｂが反転するのを防止す
る反転防止部８ｄ、　４０ａを形成しているが、本実施
例ではそれら反転防止部６ｄ、４０ａを省略している。

「発明の効果」 以Ｅのように、本発明によれば、圧力室を区画する１枚
のダイアフラムを両方向に付勢することができるので各
゛圧力室に導入する圧力の大小関係に制限を受けること
がなく、しかもダイアフラムの両側の有効径を異ならせ
ているので、摺動シール部材を用いた場合のようにヒス
テリシスを生じさせることなく多種類のしかも適宜の値
のサーボ比を得ることが可能となる。

そして特に停車ブレーキ装置として用いる場合には、大
きな有効径側の受圧面積により停車ブレーキ装置の機能
を確保しつつ、小さな有効径側の受圧面積で所要の小さ
なサーボ比変化を得ることが可能となるという効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示し、中心線の上半分と下
半分とで作動方向を異ならせて記載した系統的断面図、
第２図は第１図に示すブレーキ倍力装置においてサーボ
比を変化させる条件を示す図、第３図は本発明の他の実
施例を示し、第１図と同様に中心線の上半分と下半分と
で作動方向を異ならせて記載した断面図である・ １．１０１・・・シェル　　　　　４，１０４・・・定
圧室２．１０２・・・パワーピストン　５．１０５・・
・変圧室６．１０６・・・バルブボディ　　ｅｅ、４０
ｂ・・・支持部１１．１１１・・・弁プランジャ　　７
，１０７・・・弁機構４０．１４０・・・補助ピストン
　　２５，１２５・・・入力軸４２．１４２・・・ダイ
アフラム　　５０・・・供給装置Ｂ４・・・停車ブレー
キ装置　　５１・・・流路切換機構４４．４５，４Ｅｉ
、１４４，１４５，１４６・・・圧力基筒　　３　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シェル内に摺動自在に配設したパワーピストンと、この
   パワーピストン軸部のバルブボディ内に収納した弁機構
   と、上記パワーピストンの作動方向前方側に形成した定
   圧室と後方側に形成した変圧室と、上記弁機構を構成す
   る弁プランジャを作動させて流路を切換えさせ、上記変
   圧室に圧力流体を供給してパワーピストンを前進させる
   入力軸とを備えたブレーキ倍力装置において、上記バル
   ブボディ内に形成した空間内に補助ピストンを配設して
   これを上記弁プランジャに連結し、この補助ピストンと
   バルブボディとの間にダイアフラムを張設してこのダイ
   アフラムの両側にそれぞれ圧力室を区画形成するととも
   に、それら圧力室へ圧力流体を供給する供給装置を設け
   、さらに上記補助ピストンとハウジングとの少なくとも
   いずれか一方に、一方の圧力室に圧力流体が供給された
   際にダイアフラムと密着して圧力を受けるとともに、他
   方の圧力室に圧力流体が供給された際にダイアフラムと
   の離隔を許容する半径方向に延びる支持部を形成して、
   各圧力室内に導入される圧力流体が作用するダイアフラ
   ムの有効径をそのダイアフラムの両面で異ならせたこと
   を特徴とするブレーキ倍力装置。