JP2018144644A - ブレーキブースタ - Google Patents

Abstract

【課題】実用性の高いブレーキブースタを提供する。
【解決手段】入力ロッド１２，６０の前進によってその入力ロッド１２，６０の弁体として機能する部分８４が弁座８２から離間して変圧室２２への大気の導入を許容するととともに、入力ロッド１２，６０の後退によって弁体として機能する部分８４が弁座８２に着座して変圧室２２への大気の導入を禁止する弁機構を備え、弁体として機能する部分８４と弁座８２との各々に斥力を発生させる１対の磁石９０，９２を設ける。本ブレーキブースタ１０によれば、変圧室２２と大気とを連通・遮断する弁機構の特性を、リターンスプリング１０２，１０６の弾性力の特性と、１対の磁石９０，９２の斥力の特性とを合わせて、設定することが可能である。
【選択図】図２

Description

本発明は、ブレーキ操作の操作力を助勢するブレーキブースタに関する。

下記特許文献１には、エンジンの吸気管内で発生する負圧が導入される負圧室と、大気が導入される変圧室との差圧を利用して、ブレーキ操作の操作力を助勢するブレーキブースタが記載されている。そのブレーキブースタは、ブレーキ操作がなされていない状態においては、変圧室の圧力は負圧室の圧力と等圧とされて、作動しないようにされている。そして、ブレーキ操作部材に操作力が加えられ、そのブレーキ操作部材の動作と連動する入力ロッドの前進に伴って、弁機構が開弁して変圧室に大気が導入されることで、負圧室と変圧室とに差圧を生じさせるように構成されている。

特開２００８−１６８７２４号公報

上記ブレーキブースタにおいては、あるブレーキ力を保持しようとする場合、ブレーキ操作部材の動作が止められても、変圧室と大気とを連通・遮断する弁機構が閉弁するまでは、変圧室の圧力が変化する虞がある。そのブレーキ保持部材の動作停止後の変圧室の圧力変化は、ブレーキ操作の操作フィーリングに影響を及ぼすため問題となる。例えば、変圧室と大気とを連通・遮断する弁機構を閉弁させる力を強くして、閉弁を早くすることで、操作フィーリングの悪化を抑制できると考えられる。しかしながら、変圧室と大気とを連通・遮断する弁機構を閉弁させる向きの力には、入力ロッドを後退させる方向に付勢するリターンスプリングの付勢力が含まれる。そのため、弁機構を閉弁させる向きの力を大きくすべく、リターンスプリングの付勢力を増加させると、ブレーキ操作の操作荷重まで増加させてしまうことになる。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、そのような問題に対処することにより、ブレーキブースタの実用性を向上させ得ると考えられる。したがって、本発明は、実用性の高いブレーキブースタを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のブレーキブースタは、入力ロッドの前進によって入力ロッドの弁体として機能する部分が弁座から離間して変圧室への大気の導入を許容するととともに、入力ロッドの後退によって入力ロッドの弁体として機能する部分が弁座に着座して変圧室への大気の導入を禁止する弁機構を備え、入力ロッドの一部と弁座との各々に、斥力を発生させる１対の磁石が設けられたことを特徴とする。

本発明のブレーキブースタによれば、変圧室と大気とを連通・遮断する弁機構の特性を、リターンスプリングの弾性力の特性と、磁石の斥力の特性とを合わせて設定することが可能である。例えば、リターンスプリングのセット荷重を大きくして、そのリターンスプリングによる弁機構を閉弁させる力を大きくしても、同じ磁極の磁石が接近するほど斥力が曲線的に増加することを合わせることで、ブレーキ操作部材を動作させる際の荷重を低減させることができる。つまり、本発明のブレーキブースタによれば、ブレーキ操作部材の操作性を維持しつつ、変圧室と大気とを連通・遮断する弁機構の閉弁する速度を向上させることが可能となっているのである。

本発明の実施例であるブレーキブースタの側面図（一部断面図）である。 図１に示すブレーキブースタが備えるパワーピストンの断面図である。 本実施例のブレーキブースタの作動を、パワーピストン内を拡大して示す図である。 従来のブレーキブースタにおけるブレーキ操作部材のストロークとそのブレーキ操作部材に加わる踏力との関係を示した図である。 図２に示すエアバルブの特性を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態として、本発明の一実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記の実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。

本発明の実施例であるブレーキブースタ１０は、オペレーティングロッド１２に接続されたブレーキ操作部材から入力された運転者の操作力を、エンジンの負圧を利用して助勢し、プッシュロッド１４からマスタシリンダに出力する真空式のブレーキブースタ、いわゆるバキュームブースタである。なお、以下の説明において、ブレーキ操作部材が踏み込まれた場合におけるオペレーティングロッド１２およびプッシュロッド１４の移動を前進、ブレーキ操作部材が戻された場合におけるオペレーティングロッド１２およびプッシュロッド１４の移動を後退と呼び、それらロッドが前進させられる側（図１における左側）を前方側、後退させられる側（図１における右側）を後方側と呼ぶ場合がある。

ブレーキブースタ１０は、図１に示すように、内部に２つの圧力室２０，２２が形成されたハウジング２４と、そのハウジング２４内の圧力を調整するバルブ部２６とを含んで構成される。ハウジング２４は、ダイアフラム２８によって、そのダイアフラム２８の前方側の圧力室である負圧室２０と、後方側の圧力室である変圧室２２とに、仕切られている。負圧室２０は、チェック弁３０を介してエンジンの吸気管に接続されており、負圧の供給が許容されるようになっている。

バルブ部２６は、上記のオペレーティングロッド１２およびプッシュロッド１４と、ハウジング２４の後方側に前後方向に摺動可能に保持されたパワーピストン４０とを含んで構成される。そのパワーピストン４０は、前端部の外周面に、上記のダイアフラム２８の内周部が固定されている。また、そのパワーピストン４０は、ハウジング２４の負圧室２０内に設けられた圧縮コイルスプリング４２によって、後方側に向かって付勢されている。

図２に示すように、パワーピストン４０は、概して円筒状のものとされている。そのパワーピストン４０は、自身の内部と負圧室２０とを連通させる第１連通孔５２と、自身の内部と変圧室２２とを連通させる第２連通孔５４とを有している。そのパワーピストン４０の前方側には、プッシュロッド１４が、それの後端にゴム製で円板状のリアクションディスク５０を収容した状態で、そのリアクションディスク５０によりパワーピストン４０の前方側の開口を塞ぐようにして保持されている。

パワーピストン４０の内部には、前端側にリアクションロッド６０が前後方向に摺動可能に嵌入されている。そのリアクションロッド６０は、後方側が筒状に形成されており、オペレーティングロッド１２の前端が挿入されて連結されている。つまり、リアクションロッド６０は、運転者のブレーキ操作によってオペレーティングロッド１２とともに前進・後退させられるのであり、そのリアクションロッド６０とオペレーティングロッド１２によって、入力ロッドが構成されていると考えることができる。そのリアクションロッド６０は、ブレーキ操作がなされていない状態において、リアクションディスク５０から間隔をおいて後方に位置している。そして、リアクションロッド６０が前進させられると、そのリアクションロッド６０の先端がリアクションディスク５０に当接し、そのリアクションディスク５０を介してプッシュロッド１４が前進させられる。なお、そのプッシュロッド１４の前進にともなって、パワーピストン４０も前進させられる。

また、パワーピストン４０の内部には、コントロールバルブ７０が、前後方向に摺動可能に嵌入されている。コントロールバルブ７０は、円筒状で、前端に内側に延出した円環状のフランジ部７２を有するものとされている。そのフランジ部７２の前面には、円環状のゴム７４が貼着されている。そのコントロールバルブ７０は、前方側に移動させられると、フランジ部７２がゴム７４を介して、パワーピストン４０の内部に形成された段差部７６に当接した状態となる。その状態においては、第１連通孔５２の開口が塞がれるようになっている。また、コントロールバルブ７０の後端には、前面に円環状のゴム８０が貼着された円環状の弁座部材８２が固定されている。その弁座部材８２は、それの前面が、リアクションロッド６０の後端に形成されたフランジ８４の背面と対向するように設けられている。そして、弁座部材８２とフランジ８４とが、ゴム８０を介して当接可能となっている。

弁座部材８２には、ゴム８０より内周側に、円環状の磁石９０が貼着されている。また、リアクションロッド６０のフランジ８４には、その背面に、円環状の磁石９２が貼着されている。それら弁座部材８２の磁石９０と、リアクションロッド６０の磁石９２とは、同じ磁極（Ｓ極）のものとされ、互いに対向するように設けられている。したがって、リアクションロッド６０と、弁座部材８２との間には、それら２つの磁石９０，９２の斥力によって、互いに離間する向きの力が作用する。つまり、それら２つの磁石９０，９２の斥力によって、リアクションロッド６０、つまり、オペレーティングロッド１２には、前方に向かう力が作用するとともに、弁座部材８２には、後方に向かう力作用するのである。なお、これら２つの磁石９０，９２の効果については、後に詳しく説明する。

さらに、パワーピストン４０の内部には、円環状のばね受け部材１００が摺動可能に挿入されている。上記の弁座部材８２の背面とばね受け部材１００との間には、圧縮コイルスプリング１０２が配設されるとともに、ばね受け部材１００とオペレーティングロッド１２に固定されたばね座１０４との間に、リターンスプリングとしての圧縮コイルスプリング１０６が配設されている。そのスプリング１０２によって、弁座部材８２およびコントロールバルブ７０は前方に向かって付勢され、スプリング１０６によって、オペレーティングロッド１２が後方に向かって付勢されている。

さらにまた、パワーピストン４０の後端には、その後方側の開口を塞ぐようにして、フィルタ１１０が配設される。パワーピストン４０の内部には、このフィルタ１１０を通過して大気が流入するようになっており、その際に、パワーピストン４０内に大気中の塵や埃が入り込むことがこのフィルタ１１０によって防止される。弁座部材８２とばね受け部材１００との間には、前後方向に伸縮可能なシール部材１１２が設けられており、パワーピストン４０内に流入した大気が、コントロールバルブ７０の外周面とパワーピストン４０の内周面との間を流れることが防止される。

以上のように構成された本ブレーキブースタ１０の作動について、図３を参照しつつ説明する。まず、運転者によってブレーキ操作がなされていない状態においては、図３(ａ)に示すように、パワーピストン４０が、スプリング４２によって後端側に位置させられるとともに、オペレーティングロッド１２およびリアクションロッド６０が、スプリング１０６によって後端側に位置させられる。また、コントロールバルブ７０および弁座部材８２が、スプリング１０２によって、前方側に付勢されて、弁座部材８２がフランジ８４に当接させられる。なお、弁座部材８２とフランジ８４との間には、磁石９０、９２による斥力が発生しているが、図４に示すように、スプリング１０２の弾性力が磁石９０，９２による斥力より大きくされているため、弁座部材８２がフランジ８４に当接させられるようになっているのである。

弁座部材８２がフランジ８４に当接した状態においては、弁座部材８２とリアクションロッド６０とによって、パワーピストン４０内が、前方側の空間１２０と、後方側の空間１２０とに、仕切られることになる。そして、後方側の空間１２２には、フィルタ１１０を介して大気が流入するが、前方側の空間１２０への大気の流入は、阻止されることになる。

また、リアクションロッド６０が後端側に位置し、かつ、弁座部材８２がフランジ８４に当接した状態においては、コントロールバルブ７０は、段差部７６に当接しておらず、前方側の空間１２０は、第１連通孔５２によって、負圧室２０と連通した状態となっている。その前方側の空間１２０は、第２連通孔５４によって、常時、変圧室２２と連通した状態となっている。つまり、負圧室２０および変圧室２２が、大気から遮断された状態で、互いに連通しており、負圧で等圧な状態となっている。なお、この状態において、リアクションロッド６０は、先端がリアクションディスク５０から後方側に離間した状態となっている。

運転者によりブレーキ操作部材が踏み込まれて、オペレーティングロッド１２およびリアクションロッド６０が前進させられると、まず、パワーピストン４０に対して相対的に前進して、リアクションロッド６０が、リアクションディスク５０に当接する。そして、その後、そのリアクションディスク５０を弾性変形させつつ、オペレーティングロッド１２およびリアクションロッド６０は、パワーピストン４０とともに前進する、つまり、プッシュロッド１４とともに前進するのである。

上述のように、リアクションロッド１２が前進すると、それに当接している弁座部材８２およびコントロールバルブ７０も、スプリング１０２によって前方に向かって付勢されているため、前進することになる。そして、図３(ｂ)に示すように、コントロールバルブ７０は、段差部７６に当接し、パワーピストン４０に対する前進が止められる。オペレーティングロッド１２およびリアクションロッド６０のさらなる前進に伴って、それらオペレーティングロッド１２およびリアクションロッド６０は、コントロールバルブ７０および弁座部材８２に対して前進させられ、リアクションロッド６０のフランジ８４が弁座部材８２から離間させられるのである。

コントロールバルブ７０が段差部７６に当接させられることで、負圧室２０と前方側の空間１２０とが遮断された状態となっている。また、フランジ８４が弁座部材８２から離間させられることで、前方側の空間１２０と後方側の空間１２０とが連通させられた状態となっている。つまり、運転者によりブレーキ操作部材が踏み込まれている場合には、負圧室２０と変圧室２２とが遮断されるとともに、変圧室２２が大気と連通させられた状態となるのである。この状態においては、負圧室２０が負圧であるのに対し、変圧室２２が大気圧に近づいていくため、負圧室２０と変圧室２２との間に差圧が生じ、その差圧に依拠した力が、ダイアフラム２８を介してパワーピストン４０に作用する。その差圧に依拠した力は、パワーピストン４０を前進させる方向の力であるため、運転者によりオペレーティングロッド１２に加えられた操作力が助勢されるようになっているのである。

以上のような構成から、リアクションロッド６０のフランジ８４が弁体として、弁座部材８２が弁座として機能し、それらリアクションロッド６０，弁座部材８２を含んで、変圧室２２と大気とを連通・遮断する弁機構であるエアバルブが構成されているのである。また、コントロールバルブ７０が弁体として、段差部７６が弁座として機能し、それらコントロールバルブ７０，段差部７６を含んで、負圧室２０と変圧室２２とを連通・遮断する弁機構であるバキュームバルブが構成されている。

次に、運転者がブレーキ操作部材の踏み込みを止めた場合、換言すれば、運転者がブレーキ操作部材をある程度踏み込んだ状態で保持した場合を考える。そのような場合、オペレーティングロッド１２およびリアクションロッド６０の前進は止められるのに対し、パワーピストン４０は、上述した負圧室２０と変圧室２２との間の差圧に依拠した力が作用しているため、前進させられる。それにより、弁座部材８２がフランジ８４に当接させられ、前方側の空間１２０と後方側の空間１２０とが遮断させられる。なお、その場合に、コントロールバルブ７０は、段差部７６に当接した状態となっている。したがって、負圧室２０と変圧室２２とが遮断されるとともに、変圧室２２が大気と遮断された状態となるのである。それにより、変圧室２２の圧力変化が止まるため、パワーピストン４０の前進も止まるのである。

上述したように、ブレーキ操作部材の踏み込みを止めたとしても、変圧室２２が大気と遮断されるまでは、本ブレーキブースタ１０によるブレーキ操作の助勢力の増加が止まらない。実際には、運転者は、ブレーキ操作部材の踏み込みを止めているため、ブレーキ操作の助勢力の増加ではなく、ブレーキ操作部材に対する反力の低下として、感じることになるのである。つまり、従来のブレーキブースタにおいては、図４に示すように、ブレーキの踏み込み量を維持するために、ブレーキに加えている踏力を低下させなければならないという問題がある。

その問題に対処するために、本ブレーキブースタ１０は、エアバルブの特性が、図５に実線で示すように、弁座部材８２とばね受け部材１００との間に配設されたスプリング１０２、および、ばね受け部材１００とオペレーティングロッド１２（詳しくは、ばね座１０４）との間に配設されたスプリング１０６の弾性力と、リアクションロッド６０のフランジ８４と弁座部材８２との各々に設けられた磁石９０，９２の斥力とを、組み合わせて設定されている。

本ブレーキブースタ１０においては、まず、スプリング１０２およびスプリング１０６のセット荷重は、従来のブレーキブースタにおけるリターンスプリングのセット荷重よりも大きな値に設定されている。それにより、フランジ８４と弁座部材８２とが比較的大きく離間している場合には、磁石９０，９２による斥力がほぼ作用せず、フランジ８４と弁座部材８２とには、スプリング１０２，１０６の大きな弾性力によって、着座する方向の大きな力が作用することになる。つまり、従来のブレーキブースタに比較して、閉弁する速度が高く、ブレーキ操作部材が保持されてから閉弁するまでの時間が短縮されている。したがって、本ブレーキブースタによれば、先に述べたブレーキ操作部材に対する反力の低下が抑制されるのである。

しかしながら、スプリング１０２，１０６のセット荷重が大きくされているため、それらスプリング１０２，１０６のみで考えると、ブレーキ操作の踏み込みを開始する際や、保持したブレーキ操作部材を再び踏み込む際に、大きな力が必要となってしまう。それに対して、本ブレーキブースタ１０は、リアクションロッド６０のフランジ８４と弁座部材８２とに設けられた磁石９０，９２によって、図５に二点鎖線で示すように、それらフランジ８４と弁座部材８２との間に、接近するほど大きくなる斥力が作用する。詳しく言えば、磁石９０，９２の斥力は、接近すればするほど増加勾配が大きくなる。また、その斥力は、スプリング１０２，１０６が発生させる接近力より小さくされている。

つまり、図５に実線で示すように、本ブレーキブースタ１０は、上述したように、閉弁する速度が高く設定されているにも関わらず、ブレーキ操作の踏み込みを開始する際や、保持したブレーキ操作部材を再び踏み込む際に必要な操作力が、従来のブレーキブースタと同じ大きさとされているのである。

１０：ブレーキブースタ １２：オペレーティングロッド〔入力ロッド〕 １４：プッシュロッド ２０：負圧室 ２２：変圧室 ２４：ハウジング ２６：バルブ部 ２８：ダイアフラム ４０：パワーピストン ５０：リアクションディスク ５２：第１連通孔 ５４：第２連通孔 ６０：リアクションロッド〔入力ロッド〕 ７０：コントロールバルブ ７６：段差部 ８２：弁座部材〔弁座，弁機構〕 ８４：フランジ〔弁体，弁機構〕 ９０：磁石 ９２：磁石 １０２：圧縮コイルスプリング〔リターンスプリング〕 １０６：圧縮コイルスプリング〔リターンスプリング〕

Claims (1)

1. 負圧が導入される負圧室と大気を導入可能な変圧室との差圧を利用して、運転者のブレーキ操作の操作力を助勢するブレーキブースタであって、
   運転者のブレーキ操作に伴って前進・後退させられる入力ロッドと、
   その入力ロッドを後退させる方向に付勢するリターンスプリングと、
   その入力ロッドの一部が弁体として機能し、その入力ロッドの前進によって弁座から離間して前記変圧室への大気の導入を許容するととともに、後退によって前記弁座に着座して前記変圧室への大気の導入を禁止する弁機構と
   を備え、
   前記弁機構が、
   前記入力ロッドの一部と前記弁座との各々に設けられ、それら入力ロッドの一部と弁座との間に斥力を発生させる１対の磁石を有することを特徴とするブレーキブースタ。

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