JP2006341791A - 負圧式倍力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 閉止状態の大気弁座と大気弁との気密性を向上し、ブレーキペダルを踏む力に応じたブレーキ油圧をマスタシリンダに正確に発生、保持させる負圧式倍力装置を提供する。
【解決手段】 負圧弁が負圧弁座に接近、当接するとき、負圧弁および負圧弁座に形成された芯だし部が弁体をバルブピストンに対してセンタリングするので、大気弁がバルブピストンに対して偏心することが防止でき、大気弁座が常に正常な当接位置で大気弁と当接し、閉止状態での大気弁座と大気弁との気密性が向上する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両用の負圧式倍力装置に関し、特に閉止状態での大気弁座と大気弁との気密性を向上した負圧式倍力装置に関するものである。

一般に、例えば特許文献１に記載されたような負圧式倍力装置においては、ブースタシェル１１，１２がダイヤフラム３３により変圧室Ｒ４と定圧室Ｒ２に区画され、ダイヤフラムにバルブピストン３１が固定され、このバルブピストンにプランジャ５１が嵌合されている。プランジャの前端部はバルブピストンの基端部に嵌合し、反力部材８０を介在して出力ロッド８１と当接し、後端部はバルブピストンの円筒部３１ａ内で入力ロッド６０に回動可能に連結され、入力ロッドを介してブレーキペダルに連結されている。バルブピストンの円筒部内周には定圧室に連通する環状の負圧弁座が形成され、プランジャの後端には変圧室に連通する環状の大気弁座が形成されている。バルブピストンの円筒部内にはプランジャの後端と対向して環状の弁体５２が収納され、該弁体は、その平坦な前端面が負圧弁座および大気弁座と接離する負圧弁および大気弁をなし、入力ロッドとの間に介在された圧縮スプリング５３のばね力によって前方に付勢されている。
実開平４−２４８６９号公報（明細書第５頁から第１０頁、図）

しかしながら、上記した特許文献１に記載されたものにおいては、弁体はバルブピストンの円筒部にガイドされておらず、入力ロッドとの間に介在された圧縮スプリングのばね力によって前方に付勢されているので、ブレーキペダルが揺動することによって押動される入力ロッドがバルブピストンの軸線に対して若干傾斜して移動されると、圧縮スプリングのばね力の作用方向も傾斜し、弁体がバルブピストンに対して偏心した状態で負圧弁が負圧弁座に着座することがある。

この状態で大気弁座と大気弁とが開離され、バルブピストンが変圧室と定圧室との圧力差に応じた作動力で反力部材を介して出力ロッドを押動し、出力ロッドによりマスタピストンが押動されてマスタシリンダに油圧が発生すると、反力部材が弾性変形してプランジャを後方へ押圧し、大気弁座がバルブピストンに対して偏心位置にある大気弁に着座し、ブレーキペダルの踏力に応じたブレーキ油圧をマスタシリンダに保持するように作動する。

しかしながら、大気弁が偏心していると、大気弁座の当接位置が正常位置からズレてしまい、閉止状態の大気弁と大気弁座との気密性が悪くなり、ブレーキペダルの踏力に応じたブレーキ油圧をマスタシリンダに保持できなくなる。特に、大気弁を環状の突起とし、プランジャが嵌合隙間によってバルブピストンに対して僅かに傾いても大気弁座が大気弁に密着するように、大気弁座を球面に形成した負圧式倍力装置では、偏心した大気弁に大気弁座が当接すると、大気弁と大気弁座との間に幾何学的に隙間が生じてしまい気密性が悪くなる。

本発明は、閉止状態の大気弁座と大気弁との気密性を向上し、ブレーキペダルを踏む力に応じたブレーキ油圧をマスタシリンダに正確に発生、保持させる負圧式倍力装置を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、ブースタシェルが区画部材により変圧室と定圧室とに区画され、該区画部材にバルブピストンの基端部が固着され、前記変圧室と定圧室の圧力差に基づく前記区画部材の出力が前記バルブピストンから出力ロッドに反力部材を介して伝達され、前記反力部材と連携して作用するプランジャがブレーキペダルによって軸線方向に移動される入力ロッドと連結され、負圧弁座および大気弁座が前記バルブピストンおよび前記プランジャに形成され、該負圧弁座および大気弁座に向かって弁体がばね力により付勢され、該弁体に設けられた負圧弁および大気弁が前記負圧弁座および前記大気弁座に接離して前記変圧室を前記定圧室および大気に連通、遮断する負圧式倍力装置において、前記負圧弁と前記負圧弁座とが接近、当接するとき、前記弁体を前記バルブピストンに対してセンタリングする芯だし部が前記負圧弁および前記負圧弁座に形成されていることである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記芯だし部は、芯だし突部が前記負圧弁に環状に設けられ、該芯だし突部と前記軸線方向に対して傾斜する面で当接する芯だし面部が前記負圧弁座に環状に設けられていることである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１または請求項２において、前記大気弁座が球面に形成されていることである。

上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、負圧弁が負圧弁座に接近、当接するとき、負圧弁および負圧弁座に形成された芯だし部が弁体をバルブピストンに対してセンタリングするので、大気弁がバルブピストンに対して偏心することが防止でき、大気弁座と大気弁とが常に正常な当接位置で当接し、閉止状態での大気弁座と大気弁との気密性が向上し、ブレーキペダルを踏む力に応じたブレーキ油圧をマスタシリンダに正確に発生、保持させることができる。

上記のように構成した請求項２に係る発明によれば、負圧弁に環状に設けられた芯だし突部が、負圧弁座に環状に設けられた芯だし面部と軸線方向に対して傾斜する面で当接することにより、弁体をバルブピストンに対してセンタリングするので、請求項１にかかる発明の効果に加え、芯だし突部と芯だし面部との当接面においても負圧弁と負圧弁座とが密着することができ、閉止状態での負圧弁と負圧弁座との気密性を向上することができる。

上記のように構成した請求項３に係る発明によれば、大気弁座が球面に形成されているので、プランジャがバルブピストンに対して僅かに傾いても大気弁座が大気弁に密着することができるとともに、大気弁がバルブピストンに対して同心に維持されるので、大気弁座と大気弁とが当接したとき、両者間に幾何学的な隙間が生じることがなく、気密性を向上することができる。

以下、本発明に係る負圧式倍力装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、ブースタシェル１は、フロントシェル２およびリアシェル３から構成され、両シェル２，３間には、フレキシブルなダイヤフラム４が外周縁のビードで気密的に挟着され、ブースタシェル１の内部を定圧室５と変圧室６とに区画している。ダイヤフラム４には円盤状のプレート７が定圧室５側で重合され、ダイヤフラム４およびプレート７には円筒状のバルブピストン８の基端部８ａの外周面が気密的に固着され、基端部８ａの前端面が定圧室５に露出している。フロントシェル２には負圧導入管１０が取付けられ、定圧室５は負圧導入管１０を介してエンジンの吸気マニホールドに連通されてエンジン作動中は常に負圧に維持されている。

図２に示すように、リアシェル３の中心部は、外方に屈曲されて円筒状の突出部３ａが後方に向けて突設され、軸線上に貫通穴３ｂが形成されている。バルブピストン８には基端部８ａから円筒部８ｂが後方に突設され、円筒部８ｂが貫通穴３ｂを貫通してリアシェル３の突出部３ａから後方に突出されている。貫通穴３ｂの内周面と円筒部８ｂの外周面との間にはシール９が介在され、変圧室６を大気から遮断している。

１１はマスタシリンダで、マスタシリンダ１１は図１に示すように、後端部１１ａがフロントシェル２に形成された中心穴を貫通して定圧室５内に気密的に突出し、フランジ部１１ｂがフロントシェル２の前面に当接している。フロントシェル２とリアシェル３とは、両シェルで構成されるブースタシェル１の軸線と外周との略中間位置で軸線と平行に延在する複数本、例えば２本のタイロッド１２で結合されてマスタシリンダ１１に固定されている。各タイロッド１２にはダイヤフラム４に設けた各シール部の摺動穴が気密を保って夫々摺動自在に嵌合され、定圧室５と変圧室６との間の気密的な区画を維持している。

１３はマスタシリンダ１１に前後方向に摺動可能に嵌合されたマスタピストンで、マスタシリンダ１１の後端部から定圧室５内に突出し、バルブピストン８の前端面近傍まで延在している。バルブピストン８とマスタピストン１３との間には出力ロッド１４が介在されている。バルブピストン８は定圧室５と変圧室６との室内の圧力差に基づくダイヤフラム４の出力を反力部材１７を介して出力ロッド１４に伝達し、出力ロッド１４がマスタピストン１３を前方に押動する。フロントシェル２とバルブピストン８の前端面との間にはリターンスプリング１６が介在されバルブピストン８を後方に付勢している。

図２に示すように、バルブピストン８には、前端面から後端面に向けて反力室穴８ｃ、反力室穴８ｃに開口する小径の反力穴８ｄ、反力穴８ｄに連なる中径の中間穴８ｈ、中間穴８ｈより大径の弁体収納穴８ｅが軸線上に順次穿設されている。反力室穴８ｃの底面には、外側の内周面を反力室穴８ｃの内周面と共通にする環状凹溝８ｆが軸線方向に形成され、環状凹溝８ｆに出力ロッド１４の後端に形成された環状突起１４ａが軸線方向に相対移動可能に嵌合されている。環状突起１４ａと反力室穴８ｃの底面との間で反力室１５が形成され、反力室１５内に弾性材料で形成された円盤状の反力部材１７が収納されている。

２１は先端軸部２１ａが反力穴８ｄ内に摺動可能に嵌合されたプランジャで、先端面が反力部材１７の後端面と対向している。２２はＨ字状のキー部材で、両側の直線部の内側がプランジャ２１に形成された環状溝２１ｃ内に侵入し、両端部はバルブピストン８の半径方向に穿設された矩形穴８ｇに両直線部の外側面で摺接して外部に延在している。これにより、バルブピストン８とプランジャ２１とは、矩形穴８ｇおよび環状溝２１ｃの幅を加算した距離からキー部材２２の厚さを２倍した距離を減じた距離だけ軸線方向に相対移動することができる。

プランジャ２１の後端には入力ロッド２３が回動可能に連結され、入力ロッド２３は塵芥等の通過を防止するフィルタ２４と吸音機能を有するサイレンサ２７を貫通して円筒部８ｂより後方に延在し、ブレーキペダル２５（図１参照）に連結されている。入力ロッド２３とリアシェル３の突出部３ａとの間には蛇腹２６が固定され、バルブピストン８の円筒部８ｂの外周を覆っている。蛇腹２６の端面には円周上複数の通気穴２６ａが開口され、この通気穴２６ａよりサイレンサ２７およびフィルタ２４を介してバルブピストン８内に外気が導入されるようになっている。

変圧室６を定圧室５または大気に切換えて連通する弁機構３０は、バルブピストン８の中間穴８ｈと弁体収納穴８ｅとの間の段部８ｋに形成された環状の負圧弁座８ｉを有している。環状の負圧弁座８ｉは、段部８ｋの端面が外方に向かって前方に傾斜され、この傾斜端面と中間穴８ｈの内周面とを円弧で結んで形成されている。負圧弁座８ｉより外側で弁収納穴８ｅに開口する通路８ｊはバルブピストン８の側壁を貫通して定圧室５に開口している。プランジャ２１の後端面には負圧弁座８ｉより内側で大気弁座２１ｂが形成されている。弁体収納穴８ｅ内には円盤状の弁体３１が前後方向に移動可能に遊嵌されている。弁体３１の前端面には負圧弁座８ｉに接離して変圧室６と定圧室５とを連通、遮断する負圧弁３１ａが形成されている。弁体３１の前端面の負圧弁３１ａより内側には大気弁３１ｂが環状に突設され、大気弁座２１ｂが大気弁３１ｂに接離して変圧室６と大気とを連通、遮断する。プランジャ２１が嵌合隙間によって先端軸部２１ａを中心にバルブピストン８に対して僅かに傾いても大気弁座２１ｂが大気弁３１ｂに密着するように、大気弁座２１ｂは先端軸部２１ａを中心とする球面に形成されている。

負圧弁３１ａが負圧弁座８ｉに接近、当接したとき、弁体３１をバルブピストン８に対してセンタリングする芯だし部４０が負圧弁３１ａおよび負圧弁座８ｉに形成されている。即ち、図３に示すように負圧弁３１ａには、芯だし突部４１が環状に設けられ、円弧状の負圧弁座８ｉの中間穴８ｈに近い内側部分は、軸線方向に対して傾斜する面で芯だし突部４１と当接する環状の芯だし面部４２をなしている。

弁体３１の後端は弁体３１の軸線方向の移動を許容するベローズ３４により環状の保持体３５に連結されている。保持体３５は、入力ロッド２３の中央部に係止されたリテーナ３７との間に介在された圧縮スプリング３８のばね力により弁体収納穴８ｅに形成された段部に押圧されている。弁体３１の後端面と入力ロッド２３に形成された肩部との間には圧縮スプリング３９が介在され、弁体３１を入力ロッド２３に対して前方に付勢している。これにより、ブレーキの非作動時は、大気弁座２１ｂを大気弁３１ｂに接触させて変圧室６と大気との連通を遮断するとともに、負圧弁３１ａを負圧弁座８ｉに対して僅かに離れた位置に保持して変圧室６と定圧室５とを互いに連通している。

次に、上記した実施形態に係る負圧式倍力装置の作動について説明する。ブレーキペダル２５の作動時においては、入力ロッド２３によりプランジャ２１が圧縮スプリング３８のばね力に抗して前進され、弁体３１が圧縮スプリング３９のばね力により前進される。これにより、負圧弁３１ａの平坦部分が円弧状の負圧弁座８ｉの頂点部分に当接して変圧室６と定圧室５との連通が遮断される。負圧弁３１ａが負圧弁座８ｉに接近、当接するとき、負圧弁３１ａに設けられた芯だし突部４１が、負圧弁座８ｉの芯だし面部４２によりガイドされて接近し、軸線方向に対して傾斜する面で当接するので、弁体３１は芯だし部４０によりバルブピストン８に対してセンタリングされる。

プランジャ２１が更に前進されると、大気弁座２１ｂと大気弁３１ｂとが開離され、サイレンサ２７およびフィルタ２４を介してバルブピストン８内に導入された大気が中間室８ｈ、矩形穴８ｇ等を介して変圧室６に流入する。これにより、変圧室６と定圧室５との間で圧力差が発生し、バルブピストン８はダイヤフラム４に作用する両室５，６内の圧力差に応じた作動力で反力部材１７を弾性変形して出力ロッド１４を介してマスタピストン１３を押動する。反力部材１７の弾性変形により、反力部材１７が反力穴８ｄに流入してプランジャ２１の先端軸部２１ａの先端部を後方へ押圧するため、プランジャ２１が後退されて大気弁座２１ｂが大気弁３１ｂに着座して大気と変圧室６との連通を遮断し、ブレーキペダル２５の踏力に応じたブレーキ油圧がマスタシリンダ１１に発生、保持される。このとき、ブレーキペダル２５を踏む力は、入力ロッド２３を介してプランジャ２１の先端軸部２１ａから反力部材１７に伝達され、反力部材１７が踏力に応じて弾性変形するので、運転者は反力を感じることができる。

負圧弁３１ａが負圧弁座８ｉに接近、当接するとき、芯だし部４０が弁体３１をバルブピストン８に対してセンタリングするので、弁体３１はバルブピストン８に対して同心に保持され、大気弁座２１ｂと大気弁３１ｂとは正常な当接位置で高い気密性で当接し、ブレーキペダルの踏力に応じたブレーキ油圧をマスタシリンダに正確に発生、保持する。さらに、負圧弁３１ａに芯だし突部４１が環状に設けられ、この芯だし突部４１が、負圧弁座８ｉに環状に設けられた芯だし面部４２と軸線方向に対して傾斜する面で当接するので、この軸線方向に対して傾斜する環状の当接面によっても大気と変圧室６との連通を高い気密性で遮断する。また、大気弁座２１ｂは球面に形成されているので、プランジャ２１がバルブピストン８に対して僅かに傾いても大気弁座２１ｂは高い気密性で大気弁３１ｂに密着することができる。このとき、大気弁３１ｂはバルブピストン８に対して同心に維持されているので、大気弁座２１ｂと大気弁３１ｂとの間に幾何学的な隙間が生じることがなく、大気弁座２１ｂと大気弁３１ｂとは高い気密性で当接する。

ブレーキ作動後、ブレーキペダル２５が開放されると、プランジャ２１が圧縮スプリング３８のばね力によりバルブピストン８に対して後方に移動され、大気弁座２１ｂが大気弁３１ｂに当接した状態で弁体３１が圧縮スプリング３９のばね力に抗してバルブピストン８に対して相対的に後方に移動され、負圧弁３１ａが負圧弁座８ｉから開離される。これにより、定圧室５内の負圧が通路８ｊを通って変圧室６に導入され、変圧室６と定圧室５との室内の圧力差がなくなり、バルブピストン８、プレート７およびダイヤフラム４がリターンスプリング１６のばね力により後方に移動されるとともに、マスタピストン１３が後方に移動されてマスタシリンダ１１内の油圧が無くなる。

プランジャ２１はキー部材２２がリアシェル３の突出部３ａの段部内面に当接するのと同時に停止し、バルブピストン８はキー部材２２に当接して停止する。これにより、ブレーキの非作動時に負圧弁３１ａが負圧弁座８ｉに極めて接近した状態となり、ブレーキが掛けられたとき弁体３１の前方移動により負圧弁３１ａが負圧弁座８ｉに迅速に当接することができる。プランジャ２１が停止後にバルブピストン８がキー部材２２に当接するまで後退することにより、負圧弁座８ｉが負圧弁３１ａに接近するときも、負圧弁３１ａに設けられた芯だし突部４１が、負圧弁座８ｉ芯だし面部４２によりガイドされ、弁体３１は芯だし部４０によりバルブピストン８に対してセンタリングされる。なお、プランジャ２１が停止後にバルブピストン８がキー部材２２に当接するまで後退されたとき、負圧弁座８ｉと負圧弁３１ａとが当接するようにしてもよい。

上記実施の形態では、芯だし突部４１が負圧弁３１ａに環状に設けられているが、複数の芯だし突部４１が負圧弁座８ｉに設けられた芯だし面部４２と円周上均等に対向して設けられるようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、芯だし突部４１が負圧弁座８ｉの中間穴８ｈに近い内側部分に設けられた芯だし面部４２と対向して設けられているが、負圧弁座８ｉの段部８ｋの傾斜端面側である外側部分を芯だし面部４２とし、負圧弁座８ｉの外側部分に対向して芯だし突部４１が負圧弁３１ａに設けられるようにしてもよい。

上記実施の形態では、大気弁座２１ｂが球面に形成されているが、軸線方向に直角な平面で形成されるようにしてもよい。

本発明に係る負圧式倍力装置の実施の形態を示す断面図。 図１のＡ−Ａ線に沿って矢視した弁機構部分の拡大断面図。 負圧弁と負圧弁座および大気弁と大気弁座部分の拡大断面図。

符号の説明

１…ブースタシェル、２…フロントシェル、３…リアシェル、４…ダイヤフラム（区画部材）、５…定圧室、６…変圧室、８…バルブピストン、８ｂ…円筒部、８ｉ…負圧弁座、１１…マスタシリンダ、１３…マスタピストン、１４…出力ロッド、１５・・・反力室、１６…リターンスプリング、１７…反力部材、２１…プランジャ、２１ｂ…大気弁座、２２…キー部材、２３…入力ロッド、２５…ブレーキペダル、３０…弁機構、３１…弁体、３１ａ…負圧弁、３１ｂ…大気弁、３８，３９…圧縮スプリング、４０…芯だし部、４１…芯だし突部、４２…芯だし面部。

Claims (3)

1. ブースタシェル（１）が区画部材（４）により変圧室（６）と定圧室（７）とに区画され、該区画部材にバルブピストン（８）の基端部（８ａ）が固着され、前記変圧室と定圧室の圧力差に基づく前記区画部材の出力が前記バルブピストンから出力ロッド（１４）に反力部材（１７）を介して伝達され、前記反力部材と連携して作用するプランジャ（２１）がブレーキペダル（２５）によって軸線方向に移動される入力ロッド（２３）と連結され、負圧弁座（８ｉ）および大気弁座（２１ｂ）が前記バルブピストンおよび前記プランジャに形成され、該負圧弁座および大気弁座に向かって弁体（３１）がばね力（３９）により付勢され、該弁体に設けられた負圧弁（３１ａ）および大気弁（３１ｂ）が前記負圧弁座および前記大気弁座に接離して前記変圧室を前記定圧室および大気に連通、遮断する負圧式倍力装置において、
   前記負圧弁と前記負圧弁座とが接近、当接するとき、前記弁体を前記バルブピストンに対してセンタリングする芯だし部（４０）が前記負圧弁および前記負圧弁座に形成されていることを特徴とする負圧式倍力装置。
2. 請求項１において、前記芯だし部（４０）は、芯だし突部（４１）が前記負圧弁（３１ａ）に環状に設けられ、該芯だし突部と前記軸線方向に対して傾斜する面で当接する芯だし面部（４２）が前記負圧弁座（８ｉ）に環状に設けられていることを特徴とする負圧式倍力装置。
3. 請求項１または請求項２において、前記大気弁座（２１ｂ）が球面に形成されていることを特徴とする負圧式倍力装置。

Images