JP3831825B2 - 気圧式倍力装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のブレーキ系統に用いられる気圧式倍力装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
気圧式倍力装置としては、シェル本体内をダイアフラムを備えたパワーピストンにより定圧室と変圧室とに区画し、前記パワーピストンに支持させたバルブボデー内に入力軸と連結されたプランジャを含む弁機構を配設し、前記プランジャの摺動に応じて前記弁機構を作動させることにより、前記定圧室と前記変圧室とに差圧を発生させてパワーピストンを推進し、該パワーピストンに生じた推力をリアクションディスクを介して出力軸に伝達し、かつ該出力軸からの反力の一部を前記リアクションディスクから前記プランジャを介して前記入力軸に伝えるようにしたものがある。
【0003】
このような気圧式倍力装置装置において、その入力と出力との関係は、通常は、図4に示すように、制動初期段階に所定のジャンプイン出力Aを生じた後、入力の増加に応じて出力が直線的に増大し、全負荷作用点Bまでその関係が続くようになっている。なお、ジャンプイン出力Aは、非作動時におけるリアクションディスクとプランジャとの間の隙の存在によって生じる現象であり、これが大きいほど高減速度が得られるようになる。
【0004】
上記した入出力特性において、その入力と出力との比すなわち倍力比を小さく設定すると、当然のことながら高い出力を得るためには高い入力が必要となり、急制動時(パニック制動時)に踏力の弱い人が十分な出力を出せない虞がある。一方、倍力比を大きく設定すると、軽くブレーキを踏んでも大きな出力が得られるため、不用意に急制動することにもなり、両方の要求を満足させることはかなり面倒なこととなっている。なお、倍力比はリアクションディスクに対する出力軸の接触面積とプランジャの接触面積との比で決まり、したがって倍力比を変更する場合は、設計変更が必要となる。
【0005】
そこで、例えば、特開平8−85442号公報に記載の気圧式倍力装置では、図5に示すように、バルブボデー1内に入力軸2と連動可能に配設されたプランジャ3と出力軸4によりバルブボデー1に押えられたリアクションディスク5との間に、反力受け6とばね受け7との間にボルト8を用いてスプリング9を所定のセット荷重を発生するように圧縮状態で保持してなる反力調整機構Sを介装する構成としている。このような反力調整機構Sを備えた気圧式倍力装置によれば、図6に示すように、ジャンプイン出力Aを生じた以降の倍力作用の過程において、入力がスプリング9のセット荷重Cに達するまでは、反力受け6とプランジャ3とが一体となって反力を受けるので、従来と基本的に変わりのない入出力特性が得られるが、入力がスプリング9のセット荷重Cを越えると、スプリング9が縮んで2次的なジャンプイン出力Dが生じて倍力比が大きくなり、出力の大きい領域において入力(踏力)を軽減することが可能になる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したスプリング9の撓みを利用して大きな2次的なジャンプイン出力Dを得ようとすると、スプリング9の撓み量を大きくする必要があり、このためには、撓んだ時のスプリング9の応力を下げる、すなわちスプリング9のバネ定数を下げなければならない。一方、スプリング9のバネ定数を下げるには、その巻き数を増やすか、その有効径を大きくしなければならないが、巻き数を増やすとバルブボデー1ひいては倍力装置の軸方向寸法が長くなって、車両に対する設置スペース上の問題が生じ、従ってスプリング9の有効径を大きくするのが望ましい。
【0007】
しかしながら、上記公報に記載の気圧式倍力装置では、プランジャ3の摺動孔内にそのままスプリング9を納める構造としているため、その有効径を大きくすることには一定の制約があり、所望の2次的なジャンプイン出力Dを得ることが困難であるという問題があった。また、このような構造では、組付時に、反力調整機構Sがリアクションディスク5側へ抜けることが往々に起こり、組付性に劣るという問題もあった。
【0008】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、有効径の大きなスプリングの使用を可能として2次的なジャンプイン出力の増大を図り、併せて組付性の改善を図ることである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の1つは、上記課題を解決するため、バルブボデー内には、前記プランジャ側の大径孔と前記リアクションディスク側の小径孔とからなる段付きの軸孔が形成され、該軸孔内で、前記プランジャとリアクションディスクとの間には、前記リアクションディスクに当接してその反力を受ける反力受けをスプリングにより所定のセット荷重で保持してなる反力調整機構が介装され、前記反力調整機構のスプリングは、前記反力受けが摺動可能に嵌入する前記軸孔の小径孔の直径よりも大きな外径を有して、前記大径孔内に配置されており、前記反力受けは、前記大径孔内に位置する部分に前記リアクションディスク側への抜けを規制するフランジ部を有して、前記小径孔に前記プランジャ側から挿入されるようになっており、該反力受けはさらに、前記リアクションディスクから前記所定のセット荷重を超える出力反力を伝えられたときでも前記軸孔内で前記バルブボデーと干渉することなく前記プランジャ側へ自由に移動可能であり、前記反力受けが受けた前記リアクションディスクからの出力反力が前記プランジャに伝えられることを特徴とする。
また、本発明の他の1つは、バルブボデー内には、前記プランジャ側の大径孔と前記リアクションディスク側の小径孔とからなる段付きの軸孔が形成され、該軸孔内で、前記プランジャとリアクションディスクとの間には、前記リアクションディスクに当接してその反力を受ける反力受けをスプリングにより所定のセット荷重で保持してなる反力調整機構が介装され、前記反力調整機構のスプリングは、前記反力受けが摺動可能に嵌入する前記軸孔の小径孔の直径よりも大きな外径を有して、前記大径孔内に配置されており、前記反力受けは、前記リアクションディスクから前記所定のセット荷重を超える出力反力を伝えられたときでも前記軸孔内で前記バルブボデーと干渉することなく前記プランジャ側へ自由に移動可能であり、前記反力受けが受けた前記リアクションディスクからの出力反力が前記プランジャに伝えられることを特徴とする。
【0010】
このように構成した気圧式倍力装置においては、反力受けの摺動孔に制約されることなくスプリングの有効径を大きく設定できるので、より大きな2次的なジャンプイン出力を得ることができる。しかも、スプリングを配置した大径孔内に反力受けのフランジ部を位置させたことにより、組付時に、反力調整機構がリアクションディスク側へ抜けることもなくなる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
【0012】
図1は、本発明に係る気圧式倍力装置の全体的な構造を、図2はその要部構造をそれぞれ示したものである。図1および図2において、10は、フロントシェル11とリヤシェル12とからなるシェル本体で、シェル本体10内はダイアフラム13を備えたパワーピストン14により定圧室15と変圧室16とに区画されている。パワーピストン14には、シェル本体10の軸心上に配置したバルブボデー17の大端部17aが嵌合支持されている。バルブボデー17は、前記大端部17aに続く部分を小径の筒状部17bとして構成しており、この筒状部17bは、リヤシェル12を気密的にかつ摺動自在に挿通してその後方へ延ばされいる。
【0013】
バルブボデー17には、その筒状部17b内を定圧室15に連通する定圧通路18が軸方向に設けられる他、該筒状部17b内を変圧室16に連通する空気通路(大気通路)19が半径方向に設けられている。定圧室15には、フロントシェル11の前部に接続した導入管20を通じて、例えばエンジン負圧が導入されるようになっており、一方、バルブボデー17の筒状部17bには、その後端開口からサイレンサ21およびフィルタ22を経て大気が導入されるようになっている。
【0014】
バルブボデー17内には、変圧室16に対して定圧通路(負圧通路)18と大気通路19とを選択的に開く弁機構23が配設されている。弁機構23は、バルブボデー17の大端部17aに設けた軸孔24に摺動自在に納めされたプランジャ25、バルブボデー17の筒状部17bの内面に押え部材26(図2)を用いて基端部が固定された弾性変形可能な弁体27、この弁体27の前端の外縁部と定圧通路18の開口を含むようにバルブボデー17の内周に形成された弁座部とで構成される負圧弁28(図2)、弁体27の前端の内縁部とプランジャ25の後端に形成された弁座部とで構成される大気弁29(図2)を備えている。プランジャ25の後端部には、ブレーキペダル(図示略)と連動する入力軸30が連結され、また、弁体27は、この入力軸30に一端を係合させた弁ばね31により、常時は負圧弁28および大気弁29を閉じる方向へ付勢されている。なお、入力軸30は、前記押え部材26に一端を係合させた戻しばね32により常時はブレーキペダル側へ付勢されている。また、プランジャ25は、バルブボデー17に半径方向から挿入したストップキー33によりバルブボデー17との相対移動範囲が規制されている。
【0015】
一方、バルブボデー17の大端部17aの前端中央には、ゴム等の弾性体からなるリアクションディスク34を介して出力軸35の基端大端部35aが作動連結されている。出力軸35の基端大端部35aはカップ状をなしており、前記リアクションディスク34は、この基端大端部35aのカップ部内に納められて、その中央部分を前記したバルブボデー17の軸孔24に臨ませている。定圧室15には、バルブボデー17を作動位置から非作動位置(図1、2に示す位置)に復帰させる戻しばね36が配設されており、前記出力軸35の基端大端部35aは、この戻しばね36の一端を受けるばね受け37(図2)によりバルブボデー17に対して押えられている。なお、出力軸35の先端部は、フロントシェル11を気密的に挿通してその前方へ延ばされ、例えばマスタシリンダに作動連結されるようになる。また、リヤシェル12の後面には、本倍力装置を車体に取付けるための複数のスタッドボルト38が、フロントシェル11の前面にはマスタシリンダを取付けるためのスタッドボルト39がそれぞれ植立されている。
【0016】
ここで、上記バルブボデー17の軸孔24は、大径孔40と小径孔41とを連接した段付き孔として形成されており、その大径孔40はプランジャ25側(リヤ側)に、その小径孔41はリアクションディスク34側(フロント側)にそれぞれ配置されている。そして、この軸孔24内には、その大径孔40から小径孔41にかけて反力調整機構42が配設されている。この反力調整機構42は、前記小径孔41に先端を摺動可能に嵌入させかつその長手方向の中間部位に設けたフランジ部43aを前記大径孔40内に位置させた反力受け43と、プランジャ25側に位置して大径孔40内に配設されたハット形状のばね受け44と、このばね受け44と前記反力受け43のフランジ部43aとの間に介装されたスプリング45と、ばね受け44の頂部を挿通させて反力受け43に先端部をねじ込ませたボルト46とからなっている。
【0017】
上記スプリング45は、ボルト46のねじ込み量を調整することにより圧縮状態で保持され、所定のセット荷重を発生するようになっている。このスプリング45は、小径孔41の口径すなわち反力受け43の先端の直径より十分に大きな有効径を有しており、そのバネ定数は、前記特開平8−85442号公報に記載のスプリングに比べて小さな値となっている。
【0018】
反力調整機構42は、反力受け43、ばね受け44およびスプリング45をボルト46により組付けたサブアセンブリ体として供され、その全長は、倍力装置の非作動状態で確保される、プランジャ25とリアクションディスク34との間の距離よりも小さく設定されている。したがって、非作動状態では、反力受け43の先端とリアクションディスク34との間には所定の隙47が確保されるようになる。また、反力調整機構42を構成する反力受け43の後端とばね受け44の先端との間には軸方向に所定の隙48が確保されている。一方、ばね受け44内には、ボルト46の頭部が前記隙48よりも大きな距離を移動できるだけの逃げが確保されており、したがって、反力受け43とばね受け44とは前記隙48の大きさ内で相対移動できるようになっている。なお、反力調整機構42のサブアセンブリ体は、後方からバルブボデー17内に挿入して組付けられるが、この組付けに際しては、反力受け43のフランジ部43aがストッパとなってバルブボデー17の前方への抜けが規制され、その組付けは容易となる。
【0019】
上記のように構成した気圧式倍力装置は、そのリヤシェル12の後面に植立したスタッドボルト38を用いて車体に取付けられた状態において、入力軸30に図示を略すブレーキペダルが連結される。そして、この取付状態でブレーキペダルを踏込むと、入力軸30とプランジャ25とが、図1の左方向へ一体に移動(前進)し、大気弁29が開いてサイレンサ21およびフィルタ22を通じてバルブボデー17内に大気が流入し、この大気は大気通路19を通って変圧室16に導入される。この結果、負圧が導入されている定圧室15と変圧室16との間に差圧が発生し、パワーピストン14が前進して、その推力がバルブボデー17を介して出力軸35に伝達され、倍力作用が行われる。
【0020】
上記倍力作用の開始に際しては、反力受け43にスプリング45の所定のセット荷重がかかっていることで、プランジャ25の前進に応じて反力受け43が前進し、該反力受け43とリヤディスク34との間の隙47が解消され、この間、所定のジャンプイン出力A(図6)が発生する。そして、前記隙47が解消された以後は、リアクションディスク34の一部が小径孔42内に膨出変形し、出力反力の一部が反力受け43、スプリング45およびばね受け44を介してプランジャ25および入力軸30に伝えられる。したがって、入力軸30を介して伝えられる入力(踏力)がスプリング45のセット荷重C(図6)に達するまでは、入力に応じて出力が直線的に増大し、従来と基本的に変わりのない入出力特性が得られる。しかして、入力がスプリング45のセット荷重Cを越えると、スプリング45が縮んで反力受け43とばね受け44との間の隙48が解消され、この間、図6に示したように2次的なジャンプイン出力Dが生じる。この場合、スプリング45の有効径が十分に大きいことにより隙48を大きく設定できるので、前記した2次的なジャンプイン出力Dは、従来(図6)よりも大きくなり、結果として、出力の大きい領域において入力(踏力)の大幅な軽減が可能になる。
【0021】
ここで、ブレーキペダルから踏力がなくなると、戻しばね32によって入力軸30と一体にプランジャ25が後退し、負圧弁28が開いて定圧室15内の負圧が定圧通路18から大気通路19を経て変圧室16に導入され、前記差圧が解消される。その後、ブレーキペダルの完全解放により、定圧室15内の戻しばね36のばね力によりパワーピストン14およびバルブボデー17が図示の非作動状態に復帰する。
【0022】
なお、本発明は、図3に示すように、反力受け43が摺動する小径孔41をバルブボデーの軸孔24に嵌着した別部材のスペーサ50により形成しても良いもので、この場合は、反力受け43の径が変更(倍力比が変更)になっても、バルブボデー17自体を交換せずとも、スペーサ50を交換することで簡単に対処できるようになる。
また、本発明は、シェル本体内をセンタシェルにより2室に分け、各室に上記した定圧室と変圧室とを配した、いわゆるタンデム型の気圧式倍力装置にも適用できることはもちろんである。
【0023】
【発明の効果】
本発明に係る気圧式倍力装置によれば、有効径の大きなスプリングを使用して2次的なジャンプイン出力を可及的に増大させることができ、倍力比の選択幅が拡がる。
また、反力調整機構は組付けに際してバルブボデーから抜けることがないので、組付性が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一つの実施形態としての気圧式倍力装置の全体的構造を示す断面図である。
【図2】本気圧式倍力装置の要部構造を示す断面図である。
【図3】本発明の他の実施形態としての気圧式倍力装置の要部構造を示す断面図である。
【図4】気圧式倍力装置の一般的な入出力特性を示すグラフである。
【図5】反力調整機構を設けた従来の気圧式倍力装置の要部構造を示す断面図である。
【図6】反力調整機構を設けた従来の気圧式倍力装置の入出力特性を示すグラフである。
【符号の説明】
10 シェル本体
13 ダイアフラム
14 パワーピストン
15 定圧室
16 変圧室
17 バルブボデー
23 弁機構
25 プランジャ
30 入力軸
34 リアクションデスク
35 出力軸
40 大径孔
41 小径孔
42 反力調整機構
43 反力受け
43a フランジ部
44 ばね受け
45 スプリング
46 ボルト
Claims (3)
- シェル本体内をダイアフラムを備えたパワーピストンにより定圧室と変圧室とに区画し、前記パワーピストンに支持させたバルブボデー内に入力軸と連結されたプランジャを含む弁機構を配設し、前記プランジャの摺動に応じて前記弁機構を作動させることにより、前記定圧室と前記変圧室とに差圧を発生させてパワーピストンを推進し、該パワーピストンに生じた推力をリアクションディスクを介して出力軸に伝達し、かつ該出力軸からの反力の一部を前記リアクションディスクから前記プランジャを介して前記入力軸に伝えるようにした気圧式倍力装置において、前記バルブボデー内には、前記プランジャ側の大径孔と前記リアクションディスク側の小径孔とからなる段付きの軸孔が形成され、該軸孔内で、前記プランジャとリアクションディスクとの間には、前記リアクションディスクに当接してその反力を受ける反力受けをスプリングにより所定のセット荷重で保持してなる反力調整機構が介装され、前記反力調整機構のスプリングは、前記反力受けが摺動可能に嵌入する前記軸孔の小径孔の直径よりも大きな外径を有して、前記大径孔内に配置されており、前記反力受けは、前記大径孔内に位置する部分に前記リアクションディスク側への抜けを規制するフランジ部を有して、前記小径孔に前記プランジャ側から挿入されるようになっており、該反力受けはさらに、前記リアクションディスクから前記所定のセット荷重を超える出力反力を伝えられたときでも前記軸孔内で前記バルブボデーと干渉することなく前記プランジャ側へ自由に移動可能であり、前記反力受けが受けた前記リアクションディスクからの出力反力が前記プランジャに伝えられることを特徴とする気圧式倍力装置。
- シェル本体内をダイアフラムを備えたパワーピストンにより定圧室と変圧室とに区画し、前記パワーピストンに支持させたバルブボデー内に入力軸と連結されたプランジャを含む弁機構を配設し、前記プランジャの摺動に応じて前記弁機構を作動させることにより、前記定圧室と前記変圧室とに差圧を発生させてパワーピストンを推進し、該パワーピストンに生じた推力をリアクションディスクを介して出力軸に伝達し、かつ該出力軸からの反力の一部を前記リアクションディスクから前記プランジャを介して前記入力軸に伝えるようにした気圧式倍力装置において、前記バルブボデー内には、前記プランジャ側の大径孔と前記リアクションディスク側の小径孔とからなる段付きの軸孔が形成され、該軸孔内で、前記プランジャとリアクションディスクとの間には、前記リアクションディスクに当接してその反力を受ける反力受けをスプリングにより所定のセット荷重で保持してなる反力調整機構が介装され、前記反力調整機構のスプリングは、前記反力受けが摺動可能に嵌入する前記軸孔の小径孔の直径よりも大きな外径を有して、前記大径孔内に配置されており、前記反力受けは、前記リアクションディスクから前記所定のセット荷重を超える出力反力を伝えられたときでも前記軸孔内で前記バルブボデーと干渉することなく前記プランジャ側へ自由に移動可能であり、前記反力受けが受けた前記リアクションディスクからの出力反力が前記プランジャに伝えられることを特徴とする気圧式倍力装置。
- 前記軸孔の小径孔は、前記バルボデーと別部材の環状のスペーサを前記軸孔に嵌着して形成されることを特徴とする請求項1または2に記載の気圧式倍力装置。
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