JP2006037868A - 負圧供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ブレーキの気圧式倍力装置に負圧を供給する負圧供給装置において、真空ポンプの負荷を軽減しつつ、高い真空度の負圧を供給できるようにする。
【解決手段】 エジェクタ４のノズルの入口３１及びディフューザの出口３２をそれぞれ管路３５、３８によってエンジン吸気管のスロットルバルブの上下流に接続する。エジェクタ４の吸引口３０を真空ポンプ３を介して気圧式倍力装置の定圧室２Ａに接続する。エンジン吸気負圧によってノズルの入口３１からディフューザの出口３２へ空気が流れて、吸引口３０にエンジン吸気負圧よりも高い真空度の負圧が生じる。この負圧を真空ポンプ３によって更に増強して定圧室２Ａに供給する。定圧室２Ａの真空度が充分高い場合には、負圧スイッチ７によって真空ポンプ３を停止する。エジェクタ４によって真空ポンプ３の負荷を軽減することができ、消費動力の低減及び真空ポンプ３の小型化が可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車の制動装置の気圧式倍力装置等に負圧を供給するための負圧供給装置に関するものである。

一般的に、自動車の制動装置においては、制動力を高めるために気圧式倍力装置が設けられている。この気圧式倍力装置は、負圧源として、エンジンの吸気負圧を利用しており、吸気負圧を定圧室（負圧室）に導入して、大気圧との差圧によってパワーピストンに推力を発生させて制動装置の操作力を補助している。

近年、自動車のエンジンにおいては、低燃費の要求から、ポンピングロスの低減がなされており、このため、吸気管負圧が減少する傾向にあり、気圧式倍力装置に供給する負圧の不足が問題となってきている。特に、燃料を燃焼室内に直接噴射する直噴ガソリンエンジンでは、低負荷時の吸入空気量が多いため、気圧式倍力装置に供給する負圧の不足が問題となる。
これに対して、例えば特許文献１に示されるように、気圧式倍力装置の負圧供給源として、電動の回転式真空ポンプを用いることにより、エンジンの運転状態にかかわらず、気圧式倍力装置に充分な負圧を供給することが可能である。
特開２００２−１９５１７８号公報

しかしながら、上記公報記載の真空ポンプでは、次のような問題がある。真空ポンプとしてベーンポンプを使用しているが、ベーンポンプは、構造が複雑で製造コストが高く、また、小型化が困難である。単純な構造の往復動ピストン型真空ポンプを使用することも考えられるが、往復動ピストン型真空ポンプは、ピストンの背圧として大気圧が作用するため、気圧式倍力装置に必要な高い真空度を得ようとすると、負荷変動が大きくなり、円滑な運転が困難になる。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、単純な構造で、高い真空度の負圧を供給することができる負圧供給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、請求項１の発明に係る負圧供給装置は、負圧源に接続されるディフューザの上流側にノズルを配置して、当該ノズルとディフューザとの間に吸引口を開口させたエジェクタを有し、該エジェクタの前記吸引口に真空ポンプの吐出口を接続し、該真空ポンプの吸込口を介して負圧を供給することを特徴とする。
請求項２の発明に係る負圧供給装置は、上記請求項１の構成において、前記真空ポンプは、停止中においては、前記吸引口の負圧を直接供給することを特徴とする。
請求項３の発明に係る負圧供給装置は、上記請求項１又は２の構成において、前記ディフューザの出口及び前記吸引口をぞれぞれ逆止弁を介して前記真空ポンプに接続し、前記ディフューザの下流側及び前記吸引口のうち、真空度の高い方の負圧を前記真空ポンプに供給することを特徴とする。
請求項４の発明に係る負圧供給装置は、上記請求項１乃至３のいずれかの構成において、前記エジェクタと、前記真空ポンプと、前記逆止弁と、前記真空ポンプの作動を制御する制御手段とを一体化したことを特徴とする。
請求項５の発明に係る負圧供給装置は、上記請求項１乃至４のいずれかの構成において、前記真空ポンプは、負圧供給対象容器の真空度に応じて作動状態が切り換ることを特徴とする。

請求項１の発明に係る負圧供給装置によれば、エジェクタのノズルからディフューザへの空気の流れによって、吸引口に負圧が生じ、この負圧を真空ポンプによって増強することにより、高い真空度の負圧を得ることができる。エジェクタによって真空ポンプの負荷を軽減することができ、真空ポンプの消費動力の低減及び小型化が可能となる。
請求項２の発明に係る負圧供給装置によれば、必要な負圧の供給量が少ないときには、真空ポンプを停止して、エジェクタの吸引口の負圧を直接供給することができる。
請求項３の発明に係る負圧供給装置によれば、逆止弁によってディフューザの出口及び吸引口のうち、真空度の高いほうの負圧を真空ポンプに供給できるので、効率よく負圧を得ることができる。
請求項４の発明に係る負圧供給装置によれば、エジェクタと、真空ポンプと、逆止弁と、真空ポンプの作動を制御する制御手段とを一体化したことにより、これらを真空倍力装置等の負圧装置に容易に取付けることができる。
請求項５の発明に係る負圧供給装置によれば、真空ポンプの消費電力を低減することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の第１実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。図１及び図２に示すように、第１実施形態に係る負圧供給装置１は、気圧式倍力装置の定圧室２Ａ（負圧室）のアウタシェル２（外壁）に直接取付けられるものであり、真空ポンプ３、エジェクタ４、逆止弁ユニット５、駆動制御基板６（制御手段）及び負圧スイッチ７を備えている。

真空ポンプ３は、ソレノイド駆動の往復動ポンプであって、シリンダ８内に、ピストン９が摺動可能に嵌装されており、このピストン９によってシリンダ内が吸込室８Ａと吐出室８Ｂの２室に画成されている。ピストン９には、ソレノイドアクチュエータ１０のプランジャ１１が連結されている。シリンダ８の底部には、定圧室２Ａに連通される吸込口１２及び吸込口１２の定圧室２Ａ側から吸込室８Ａ側への流通のみを許容する逆止弁である吸込弁１３が設けられている。ピストン９には、吸込室８Ａと吐出室８Ｂとを連通させる通路１４及び通路１４の吸込室８Ａ側から吐出室８Ｂ側への流通のみを許容する逆止弁である吐出弁１５が設けられている。負圧供給装置１が気圧式倍力装置に取付けられた状態で、シリンダ８がアウタシェル２に形成された開口２Ｂに気密的に挿入されて、吸込口１２が定圧室２Ａに連通されるようになっている。

ソレノイドアクチュエータ１０は、プランジャ１１の外周部に巻装されたコイル１６及びプランジャ１１の戻しばね１７を備えており、駆動制御基板６から供給される間欠電流によってコイル１６を励磁して、プランジャ１１を戻しばね１７のばね力に抗して間欠的に移動させることにより、シリンダ８内でピストン９を往復運動させることができる。

駆動制御基板６は、ソレノイドアクチュエータ１０の側部に配置されて、真空ポンプ３のアウタケース１８内の室１９に収容されている。室１９は、通路２０（吐出口）によってシリンダ８の吐出室８Ｂに連通されている。駆動制御基板６は、定圧室２Ａの圧力を検出する負圧スイッチ７が接続されており、定圧室２Ａの真空度が充分高い場合には、負圧スイッチ７がオフとなって、コイル１６への間欠電流（駆動信号）を供給せず、真空度が所定レベルまで低下したとき、負圧スイッチ７がオンとなって、コイル１６へ間欠電流を供給して真空ポンプ３を作動させる。負圧供給装置１が気圧式倍力装置に取付けられた状態で、負圧スイッチ７がアウタシェル２に形成された開口２Ｃに気密的に挿入されるようになっている。

逆止弁ユニット５は、アウタケース１８に一体的に形成され、室１９に連通する２つの逆止弁室２１、２２を有している。逆止弁室２１と室１９と連通させる通路２３には、室１９側から逆止弁室２１側への流通のみを許容する逆止弁２４が設けられている。逆止弁室２２と室１９と連通させる通路２５には、室１９側から逆止弁室２２側への流通のみを許容する逆止弁２６が設けられている。逆止弁ユニット５には、エジェクタ４が取付けられている。

エジェクタ４は、図２に示すように、ノズル２７の下流側にディフューザ２８を配置して単一のラバールノズルを形成し、ノズル２７のスロート部２９の下流に吸引口３０を開口させたものであり、ノズル２７の入口３１からディフューザ２８の出口３２へ向かって気体を流すと、スロート部２９に音速に達する高速噴流が生成される。この高速噴流により、吸引口３０の気体が吸引されて、吸引口３０からディフューザ２８の出口３２の負圧よりも高い真空度の負圧を得ることができる。エジェクタ４は、平板状の２次元的形状となっており、これにより、複雑なラバールノズル形状を高精度で容易に加工することが可能となる。

エジェクタ４には、ノズル２７の入口３１に連通する入口ポート３３及びディフューザ２８の出口３２に連通する出口ポート３４が設けられており、また、出口３２が逆止弁室２２に連通され、吸引口３０が逆止弁室２１に連通されている。そして、図２に示すように、入口ポート３３は、管路３５によって、エンジンの吸気管３６のスロットルバルブ３７の上流側に接続され、出口ポート３４は、管路３８によって、吸気管３６のスロットルバルブ３７の下流側に接続される。

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。
エンジンの吸気管負圧（吸気管３６のスロットルバルブ３７の上流と下流と差圧）によって、管路３５、３８を介してエジェクタ４の入口３１から出口３２への空気の流れが生じて、吸引口３０に負圧が生じる。吸引口３０の負圧及び出口３２の負圧（吸気管３６のスロットルバルブ３７の下流側の負圧）は、逆止弁ユニット４、室１９及び通路２０を介して真空ポンプ３のシリンダ８内に供給されるが、このとき、逆止弁ユニット４の逆止弁２４、２６によって、吸引口３０及び出口３２の真空度の高い方の負圧が真空ポンプ４に供給されることになる。

真空ポンプ３は、シリンダ８内のピストン９の往復運動によって、エジェクタ４から供給された負圧の真空度を更に高めて、気圧式倍力装置の定圧室２Ａに供給する。また、真空ポンプ３が停止中においては、ピストン９の逆止弁１５及びシリンダ８の底部の逆止弁１３が開くことにより、エジェクタ４から供給された負圧が定圧室２Ａに直接供給されることになる。

そして、定圧室２Ａ内の負圧の真空度を負圧スイッチ７によって監視し、真空度が充分高い場合は、負圧スイッチ７がオフとなり、駆動制御基板６によって真空ポンプ３を停止し、エジェクタ４の吸引口３０又は出口３２からの負圧を定圧室２Ａに直接供給する。このとき、エジェクタ４では、図５に示すように、吸気管負圧の真空度が低い領域において、エンジンの吸気負圧Ｐ１に対して吸引口３０に高い真空度の負圧Ｐ２を生じるので、エンジンの吸気管負圧が不足する低負荷運転において、高い真空度の負圧を供給することができる。

ブレーキの作動等によって気圧式倍力装置の定圧室２Ａ内の負圧の真空度が所定レベルまで低下すると、負圧スイッチ７がオンとなり、駆動制御基板６によって真空ポンプ３を作動させ、エジェクタ４からの負圧の真空度を更に高めて、定圧室２Ａに供給する。これにより、定圧室２Ａの真空度を充分なレベルまで迅速に復帰することができる。

図６に示すように、吸気管負圧Ｐ１を一定としたとき（破線ａ参照）、エジェクタ４の入口３１から出口３２への風量に対する吸引口３０の負圧は、二点鎖線ｂで示すように、風量がＱ１より少ない領域では、吸気管負圧Ｐ１より真空度が高く、風量の増加にともなって真空度が低下し、風量がＱ１に達すると、吸気管負圧Ｐ１とほぼ一致する。したがって、風量がＱ１より大きい領域では、逆止弁２６が開いて、吸気管負圧Ｐ１が直接供給されることになる。なお、実際の供給負圧は、逆止弁２４、２６の圧力損失によって、点線ｃで示すようになる。

更に、真空ポンプ３を作動させることにより、図６中に実線ｄで示すように、エジェクタ４の吸引口３０の負圧Ｐ２を増強して、より真空度の高い負圧Ｐ３を得ることができ、吸引風量がＱ１よりも大きいＱ２に達するまで、吸気管負圧Ｐ１よりも高い真空度の負圧を供給することができる。

エジェクタの吸引口３０と真空ポンプ３とを直列に配置したことにより、例えば、定圧室２Ａに−５００ｍｍＨｇの負圧を供給する場合、エジェクタ４によって−２５０ｍｍＨｇ〜−３００ｍｍＨｇ程度の負圧を発生させれば、真空ポンプ３は、２００ｍｍＨｇ〜２５０ｍｍＨｇ程度の差圧で作動することになり、真空ポンプ３の負荷を低減して、消費動力の削減及び真空ポンプの小型化が可能となる。

負圧供給装置１は、真空ポンプ３、エジェクタ４、逆止弁ユニット５、駆動制御基板６及び負圧スイッチ７を一体化して気圧式倍力装置に取付可能としたことにより、車両に容易に組付けることができる。

次に、本発明の第２実施形態について、図３及び図４を参照して説明する。なお、上記第１実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を付して異なる部分についてのみ詳細に説明する。

図３及び図４に示すように、本実施形態に係る負圧供給装置３９では、真空ポンプ３、駆動制御基板６及び負圧スイッチ７を一体化したポンプユニット４０を気圧式倍力装置に装着し、これとは別体としたエジェクタ４及び逆止弁ユニット５をエンジンの吸気管３６に装着し、ポンプユニット４０の吐出ポート４１と逆止弁ユニット５とを１本の管路４２によって接続する構造となっている。

この構造により、上記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。また、気圧式倍力装置側に取付けられたポンプユニット４０の吐出ポート４１と吸気管３６側に取付けられた逆止弁ユニット５とを一本の管路４１によって接続するので、その配管を容易に行うことができる。

本発明の第１実施形態に係る負圧供給装置の縦断面図である。 図１に示す負圧供給装置の回路図である。 本発明の第２実施形態に係る負圧供給装置の気圧式倍力装置側に装着されるポンプユニットの縦断面図である。 本発明の第２実施形態に係る油圧供給装置の回路図である。 吸気管負圧とエジェクタの吸引口負圧との関係を示すグラフ図である。 本発明に係る負圧供給装置における吸気管の風量と供給可能な負圧との関係を示すグラフ図である。

符号の説明

１ 負圧供給装置、３ 真空ポンプ、４ エジェクタ、６ 駆動制御基盤（制御手段）、１２ 吸込口、２０ 通路（突出口）、２４，２６ 逆止弁、２７ ノズル、２８ ディフューザ、３０ 吸引口

Claims (5)

1. 負圧源に接続されるディフューザの上流側にノズルを配置して、当該ノズルとディフューザとの間に吸引口を開口させたエジェクタを有し、該エジェクタの前記吸引口に真空ポンプの吐出口を接続し、該真空ポンプの吸込口を介して負圧を供給することを特徴とする負圧供給装置。
2. 前記真空ポンプは、停止中においては、前記吸引口の負圧を直接供給することを特徴とする請求項１に記載の負圧供給装置。
3. 前記ディフューザの出口及び前記吸引口をぞれぞれ逆止弁を介して前記真空ポンプに接続し、前記ディフューザの下流側及び前記吸引口のうち、真空度の高い方の負圧を前記真空ポンプに供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の負圧供給装置。
4. 前記エジェクタと、前記真空ポンプと、前記逆止弁と、前記真空ポンプの作動を制御する制御手段とを一体化したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の負圧供給装置。
5. 前記真空ポンプは、負圧供給対象容器の真空度に応じて作動状態が切り換ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の負圧供給装置。
   

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