JP6218491B2

JP6218491B2 - 負圧ブースタ

Info

Publication number: JP6218491B2
Application number: JP2013170371A
Authority: JP
Inventors: 上野　修; 修上野
Original assignee: VEONEER NISSIN BRAKE SYSTEMS JAPAN CO.LTD.; Autoliv Nissin Brake Systems Japan Co Ltd
Current assignee: VEONEER NISSIN BRAKE SYSTEMS JAPAN CO.LTD.; Autoliv Nissin Brake Systems Japan Co Ltd
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2017-10-25
Anticipated expiration: 2033-08-20
Also published as: JP2015039905A

Description

本発明は、車両のブレーキ系に配置される負圧ブースタに関し、より詳しくはシール部材およびブーツ部材の固定構造に関する。

ブレーキは、車両の速度を保ち、あるいは所定の位置に停止させるために、ブレーキペダルの踏力で操作され、ペダル踏力を補助する倍力装置が広く採用される。倍力装置の中には、負圧を利用する負圧ブースタがある。このような負圧ブースタの構造が各種知られている（例えば、特許文献１（図３）参照。）。

この特許文献１の負圧ブースタは、後方に開放した前部シェル半体および前方に開放した後部シェル半体で構成されるブースタシェルを備え、ブースタシェルに、その内部を負圧室と作動室とに区画するダイヤフラムを収容する。このダイヤフラムに、入力杆および入力杆の前後動に応じて作動室を負圧室と大気とに連通切り換えする制御弁を、内部に配設する弁筒が、ダイヤフラムに連設される。後部シェル半体の後壁に設けられる支持筒部の後端と入力杆とに、弁筒を被覆するブーツの端部が取り付けられている。

支持筒部は、その内部にシール部材等が配設されるようになっている。しかし、支持筒部は、取付状態を安定させるため、後端に向けて縮径する段付き形状に形成され、さらにブーツを取り付けるために後端部が拡径するラッパ形状に形成されている。このため、支持筒部が複雑な形状となり、加工費が嵩む。

特開２０１１−１３１６９６号公報

本発明は、製造コストの低減化を図ることができる負圧ブースタを提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、後方に開放した椀形状の前部シェル半体および前方に開放した椀形状の後部シェル半体で構成されるブースタシェルと、このブースタシェル内を負圧室と作動室とに区画するダイヤフラムと、このダイヤフラムに入力を補助される入力杆と、この入力杆の前後動に応じて前記作動室を前記負圧室と大気とに連通切り換えする制御弁と、前記ダイヤフラムに連設される弁筒と、この弁筒の外周面に設けられるシール部材と、前記弁筒の外周面を摺動自在に支持するブッシュと、前記弁筒を覆う伸縮可能なブーツとを備えた負圧ブースタにおいて、前記後部シェル半体は、中央部において後方に延びるように形成された円筒状の支持筒部と、この支持筒部の後端部から内周方向に突出した環状の環状突出部とを備え、前記ブッシュは、前記支持筒部の内周面に沿って設けられる円筒部と、この円筒部から後方に突出すると共に前記環状突出部に係合する複数の係合爪と、前記円筒部の内周面の後端側から後方に延びると共に後端部外周に前記ブーツの一端が取り付けられるブーツ取付部とを備え、前記シール部材は、前記弁筒の外周面と前記ブッシュの内周面とをシールする第１シール部と、前記ブッシュの前端側外周面と前記支持筒部の内周面とをシールする第２シール部と、前記第１シール部及び前記第２シール部を連結する連結部とを備え、前記シール部材は、前記ブッシュに支持された状態で取り付けられ、前記シール部材に嵌合穴が設けられ、前記ブッシュの前記円筒部に嵌合突起が設けられ、この嵌合突起を前記嵌合穴に嵌合することで、前記ブッシュに前記シール部材が取り付けられ、前記ブッシュの円筒部に設けた嵌合突起は、前記円筒部の周方向に内周面から径方向内方に突出する複数の嵌合突起であり、前記シール部材に設けた嵌合穴は、前記連結部に周方向に設けられ、前記複数の嵌合突起が嵌合される複数の嵌合穴であることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、弁筒の前部に取り付けられ、弁筒の後退限を規制するキー部材が設けられ、シール部材の前端部でキー部材を受け止めることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、ブッシュは、樹脂製であることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、後部シェル半体は、支持筒部の後端部から内周方向に突出した環状の環状突出部を備え、ブッシュは、円筒部から後方に突出すると共に環状突出部に係合する複数の係合爪を備える。後部シェル半体の環状突出部とブッシュの係合爪とが係合固定され、シール部材はブッシュに支持された状態で取り付けられるので、支持筒部を段付き及びラッパ形状にしなくても、シール部材及びブーツを支持筒部に安定して取り付けた状態にすることができる。したがって、支持筒部を簡単な形状にできるので、加工費を低減でき、製造コストの低減化を図ることができる。

また本発明では、シール部材に嵌合穴が設けられ、ブッシュの円筒部に嵌合突起が設けられる。嵌合突起を嵌合穴に嵌合するだけであるので、簡単な構造で、シール部材をブッシュで支持することができる。

請求項２に係る発明では、弁筒の前部に取り付けられ、弁筒の後退限を規制するキー部材は、シール部材の前端部で受け止められるので、キー部材とブッシュとの接触を回避させるための部品を別途設けなくても、シール部材の前端部で、キー部材とブッシュとの接触を回避させることができる。キー部材およびブッシュの摩耗を防いで耐久性を確保することができる。加えて、シール部材を弾性を有するので、キー部材が当接する際の衝撃をシール部材の弾性力によって吸収することができる。

請求項３に係る発明では、ブッシュは、樹脂製である。切削加工を行うことなくブッシュを成形できるので、容易且つ安価にブッシュを製造することができる。

本発明に係る負圧ブースタの断面図である。図１の要部拡大図である。図２の要部斜視図である。図１に係る負圧ブースタの作用図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は図１に示すとおり、図１の左側を前とする。

先ず、本発明の実施例の概要を図面に基づいて説明する。
図１、図２に示すように、負圧ブースタ１０のブースタシェル１１は、後方に開放した椀形状の前部シェル半体１１ａと、前方に開放した椀形状の後部シェル半体１１ｂとで構成され、前部シェル半体１１ａと後部シェル半体１１ｂとは対向端が相互に結合される。前部シェル半体１１ａおよび後部シェル半体１１ｂは鋼板製であり、後部シェル半体１１ｂは、自動車の車体Ｆに複数本のボルト１２によって取り付けられる。また、マスタシリンダＭのシリンダボディＭａは、前部シェル半体１１ａの前壁に複数本のボルト１３によって取り付けられる。

ブースタシェル１１には、ブースタピストン１４が前後往復動可能に収容される。ブースタシェル１１内は、ブースタピストン１４と、このブースタピストン１４の後面に重ねて設けられるとともに前部シェル半体１１ａおよび後部シェル半体１１ｂ間に狭持されるダイヤフラム１５とによって、前側の負圧室１６と後側の作動室１７とに区画される。また、負圧室１６は、前部シェル半体１１ａに設けられる負圧導入管２４を介して負圧源Ｖに接続される。なお、負圧源Ｖは、例えば内燃機関の吸気マニホールドや負圧ポンプである。

ブースタピストン１４は、鋼板により環状に形成されており、このブースタピストン１４およびダイヤフラム１５の中心部に、合成樹脂製の弁筒２０が結合される。後部シェル半体１１ｂの中心部には、後方に延出する支持筒部２２が一体に設けられる。弁筒２０は、支持筒部２２にブッシュ５０及びシール部材６０を介して摺動自在に支持される。

弁筒２０内には、弁ピストン２８と、この弁ピストン２８に連結される入力杆３０と、この入力杆３０の前後動に応じて作動室１７を負圧室１６と大気とに連通切り換えする制御弁４８とが設けられ、入力杆３０の後端にはブレーキペダルＰが連結される。

図１および図２に示されるように、弁筒２０には、弁ピストン２８を摺動自在に嵌合するガイド孔２１が設けられている。弁ピストン２８の前端には頸部２８ａを介して反力ピストン２７が、また弁ピストン２８の後端にはフランジ状の大気導入弁座４１がそれぞれ形成される。この大気導入弁座４１を囲うように同心に配置される環状の負圧導入弁座４０が、弁筒２０に形成される。弁ピストン２８には、入力杆３０がボールジョイント３０ａを介して首振り可能に連結される。

また、弁筒２０には、負圧導入弁座４０および大気導入弁座４１と協働する環状の弁部４４ａを有する伸縮可能な筒状の弁体４４が前後一対の弁ホルダ４５によって取り付けられ、この弁体４４はその全体がゴム等の弾性材で成形されている。弁部４４ａは、大気導入弁座４１および負圧導入弁座４０に着座可能に対向して配置される。この弁部４４ａと入力杆３０との間には、弁部４４ａを負圧導入弁座４０および大気導入弁座４１との着座方向へ付勢する弁ばね４６が設けられる。負圧導入弁座４０、大気導入弁座４１、弁体４４および弁ばね４６によって制御弁４８が構成される。

弁ホルダ４５および入力杆３０間には、入力戻しばね４７が設けられ、この入力戻しばね４７によって入力杆３０は後退方向へ付勢され、弁ホルダ４５は弁筒２０内の固定位置に保持される。

弁筒２０には、一端が負圧室１６に開口するとともに他端が負圧導入弁座４０の外周部に開口するように形成される第１ポート３８と、一端が作動室１７に開口するとともに他端が負圧導入弁座４０および大気導入弁座４１間に開口するように形成される第２ポート３９とが設けられる。

また、弁筒２０は、伸縮可能なブーツ７０で覆われている。ブーツ７０の前端の嵌め込み部７１は、後述するブッシュ５０に取り付けられ、ブーツ７０の後端は入力杆３０に取り付けられている。ブーツ７０の後端部には、弁体４４の内側に連通する大気導入口４９が設けられる。入力杆３０の外周面と弁筒２０の内周面との間には、大気導入口４９に流入する空気を濾過するフィルタ２９が設けられる。このフィルタ２９は柔軟性を有する。このため、入力杆３０と弁筒２０の相対運動を阻害しない。

また、弁筒２０の前部には、前方に突出する作動ピストン２５が設けられ、この作動ピストン２５の中心部を貫通するように小径孔２１ａが設けられ、この小径孔２１ａに反力ピストン２７が摺動自在に嵌合される。作動ピストン２５の外周にカップ体３１が摺動自在に嵌合され、このカップ体３１に作動ピストン２５および反力ピストン２７に対向する偏平な弾性ピストン３２が設けられる。反力ピストン２７と弾性ピストン３２の間には、負圧ブースタ１０の非作動時に一定の間隙ができるように設定されている。

カップ体３１の前面には、出力杆３５が設けられる。結果、出力杆３５は、カップ体３１を介して弁筒２０に摺動可能に支持されることになる。また、マスタシリンダＭが備えるマスタピストンＭｂの後端部は、前部シェル半体１１ａの中心部に設けられる嵌合筒部３３に摺動可能に嵌合されており、このマスタピストンＭｂに出力杆３５が連接される。

作動ピストン２５、反力ピストン２７、弾性ピストン３２およびカップ体３１で、出力杆３５の出力の一部を入力杆３０にフィードパックする反力機構３４を構成する。カップ体３１および弁筒２０の前端面に、リテーナ３６が当接するように設けられ、このリテーナ３６とブースタシェル１１の前壁との間に、ブースタピストン１４および弁筒２０を後退方向へ付勢するブースタ戻しばね３７が設けられる。

また、弁筒２０には、ブースタピストン１４及び弁ピストン２８の後退限を規制するキー部材２６が一定距離の範囲で軸方向移動可能に取り付けられている。

キー部材２６は、厚肉の鋼板製であり、一対の脚部２６ａ（片方のみを図示）の基端部を連結部２６ｂを介して相互に一体に連結してなる二股状のものであり、弁ピストン２８と反力ピストン２７間の頸部２８ａを跨いでいる。ブースタピストン１４の後退時、弁筒２０の外周面から突出したキー部材２６の両端部が、シール部材６０の前端部６３に当接することにより、ブースタピストン１４の後退限が規定される。また、キー部材２６が頸部２８ａの前端に設けられる反力ピストン２７の後面を受け止めることにより、弁筒２０に対する弁ピストン２８の後退限が規定される。

弁筒２０の横孔２０ｂの軸方向幅は、キー部材２６の板厚よりも大きく設定されており、弁筒２０とキー部材２６とが僅かに相対移動できるようになっている。また、頸部２８ａの軸方向長さは、キー部材２６の板厚よりも大きく設定されており、弁ピストン２８とキー部材２６とが僅かに相対移動できるようになっている。

次に、ブッシュ５０及びシール部材６０について詳しく説明する。
図２、図３に示されるように、支持筒部２２の後端部には、内周方向に突出した環状の環状突出部２３が設けられる。

ブッシュ５０は、支持筒部２２の内周面２２ａに沿って設けられる円筒部５１と、この円筒部５１から後方に突出すると共に環状突出部２３に係合する複数の係合爪５２と、円筒部５１の内周面５５の後端側から後方に延びると共に後端部外周にブーツ７０の一端が取り付けられるブーツ取付部５４と、円筒部５１の内周面５５から内周方向に突出する複数の嵌合突起５６とを備える。

ブーツ取付部５４は、後方に向かって外径が大きくなる、いわゆるラッパ形状を呈している。このため、ブーツ取付部５４を簡単な形状にすることができると共に、ブーツ７０の嵌め込み部７１を容易に取り付けるとができる。また、ブッシュ５０は、射出成形による樹脂製である。切削加工を行うことなくブッシュ５０を成形できるので、容易且つ安価にブッシュ５０を製造することができる。

係合爪５２は外周面側が、先端から基端に向かって外径が大きくなるテーパである。このため、ブッシュ５０を支持筒部２２に差し込むだけで、ブッシュ５０を後部シェル半体１１ｂに係合することができる。

シール部材６０は、弁筒２０の外周面２０ａとブッシュ５０の内周面５５とをシールする第１シール部６２と、ブッシュ５０の前端側外周面５７と支持筒部２２の内周面２２ａとをシールする第２シール部６４とを有する。第１シール部６２と第２シール部６４とは、ブッシュ５０の内周面５５に沿って設けられる環状の連結部６１によって連結され、且つ一体形成されている。また、シール部材６０は、連結部６１に設けられブッシュ５０の嵌合突起５６が嵌合される複数の嵌合穴６５とを備える。

第１シール部６２は、断面視で二股に分かれているため、良好なシール性を確保することができる。また、第２シール部６４は、円筒部５１の前端部から外周方向に突出したフランジを設け、このフランジの外周端から後方に膨出する膨出部を設けた形状である。ブッシュ５０の前端側外周面５７に形成された凹部に第２シール部６４の膨張部が嵌合することで第２シール部６４をブッシュ５０に支持することができる。

ブッシュ５０の嵌合突起５６をシール部材６０の嵌合穴６５に嵌合することで、ブッシュ５０にシール部材６０が取り付けられる。このように、嵌合突起５６を嵌合穴６５に嵌合するだけであるので、簡単な構造で、シール部材６０をブッシュ５０で支持することができる。

また、弁筒２０の前部には、外周方向に突出するキー部材２６が設けられ、キー部材２６はシール部材５０の前端部６３に当接することから、キー部材２６とブッシュ５０との接触を回避させるための部品を別途設けなくてもよい。キー部材２６およびブッシュ５０の摩耗を防いで耐久性を確保することができる。加えて、シール部材２６は弾性を有するので、キー部材２６が当接する際の衝撃をシール部材６０の弾性力によって吸収することができる。

以上に述べたように、後部シェル半体１１ｂの環状突出部２３とブッシュ５０の係合爪５２とが係合固定され、シール部材６０はブッシュ５０に支持された状態で取り付けられるので、支持筒部２２を段付き及びラッパ形状にしなくても、シール部材６０及びブーツ５０を支持筒部２２に安定して取り付けた状態にすることができる。したがって、支持筒部２２の形状を簡単にすることができ、加工費を低く抑えることができる。

次に、ブレーキペダルＰを踏み込む過程における負圧ブースタ１０の作用について説明する。なお、ブレーキペダルＰを踏み込む過程で、負圧ブースタ１０は次に述べる一連の動作をするが、便宜上、ブレーキペダルＰの任意の位置における負圧ブースタ１０の状態について説明する。

図４（ａ）に示すように、負圧ブースタ１０は、ブレーキペダル（図１、符号Ｐ）が踏み込まれていない休止状態では、制御弁４８は作動室１７を負圧室１６および大気導入口（図１、符号４９）のいずれとも不通にした中立状態になっており、このような制御弁４８により、負圧室１６には負圧導入管（図１、符号２４）を通して供給された負圧源の負圧が蓄えられ、作動室１７には、大気により適当に希釈された負圧が保持される。したがって、ブースタピストン１４には、負圧室１６および作動室１７間に生じる気圧差によりわずかな前進力が与えられるが、この前進力とブースタ戻しばね３７の弾発力とが釣り合ってブースタピストン１４は後退限からわずかに前進したところで停止している。

図４（ｂ）に示すように、ブレーキペダルＰを踏み込み、入力杆３０および弁ピストン２８を前進させれば、当初、ブースタピストン１４は不動であるから、大気導入弁座４１が弁部４４ａから直ちに離れて作動室１７を大気導入口４９に連通させる。その結果、大気が大気導入口４９から矢印のように大気導入弁座４１および第２ポート３９を通って作動室１７に流入して作動室１７を大気圧にする。負圧室１６および作動室１７間に生じた気圧差に基づく前進力によって、ブースタピストン１４はブースタ戻しばね３７の力に抗して前進し、出力杆３５を介してマスタシリンダ（図１、符号Ｍ）のマスタピストン（図１、符号Ｍｂ）を前方へ駆動し、マスタシリンダＭから制動液圧が出力される。

このような制動中、入力杆３０とともに弁ピストン２８も前進し、反力ピストン２７を介して弾性ピストン３２に当接する。弾性ピストン３２は、カップ体３１を介して出力杆３５の作動反力を受けてガイド孔２１側へ膨出変形し、反力ピストン２７に反力の一部を作用させるので、その力は弁ピストン２８および入力杆３０を介してブレーキペダルＰ側へフィードバックされ、運転者は出力杆３５の出力、すなわち制動力の大きさを感知することができる。

次に、ブレーキペダルＰへの踏力を開放すると、先ず入力杆３０がブースタ戻しばね３７の弾発力により弁ピストン２８と共に後退し、大気導入弁座４１を弁部４４ａに着座させると共に弁部４４ａを負圧導入弁座４０から大きく引き離すので、作動室１７が第１ポート３８および第２ポート３９を介して負圧室１６と連通して、作動室１７と負圧室１６間の気圧差がなくなる。このため、ブースタピストン１４はブースタ戻しばね３７の弾発力をもって後退し、マスタシリンダＭの作動を解除する。

そして、ブースタピストン１４および入力杆３０は、弁筒２０に取り付けられたキー部材２６の両端部をシール部材６０の前端部６３に当接させる後退限まで戻り、負圧導入弁座４０を弁部４４ａに着座させるとともに弁部４４ａを大気導入弁座４１からわずかに離間させるので、第２ポート３９を通して再び作動室１７に大気が導入される。この大気の導入により生じた気圧差によって、ブースタピストン１４がわずかに前進すると、大気導入弁座４１および弁部４４ａ間のわずかな隙間は閉じられ、制御弁４８が中立状態に戻る。結果、作動室７には大気に希釈された負圧が保持され、負圧ブースタ１０は図４（ａ）の休止状態となる。

尚、実施の形態では、第１シール部６２を断面視で二股に分かれた形状としたが、これに限定されず、第１シール部６２は、弁筒２０の外周面２０ａとブッシュ５０の内周面５５とをシールすることができれば、肉厚形状としても差し支えない。また、ブッシュ５０の係合爪５２、係合突起５６及びシール部材６０の嵌合穴６５の数は、これに限定されず、ブッシュ５０にシール部材６０を支持し、支持筒部２２の環状突起部２３に係合爪５２を係合できれば、いくつあってもよい。

また、実施例では、ブッシュ５０と支持筒部２２の係合は、円筒部５１から後方に突出すると共に外周面側をテーパとする係合爪５２としたが、これに限定されず、係合爪５２は、円筒部５１の後端から後方に突出した突出部を設け、突出部の外周面側に環状突出部が嵌る溝を設けた形態としても差し支えない。また、実施例では、嵌合突起５６の形状を突出方向から見て矩形としたが、これに限定されず、嵌合突起５６が嵌合穴６５に嵌合し、ブッシュ５０にシール部材６０を支持できれば、嵌合突起５６の形状は円形等でも差し支えない。また、キー部材２６の形状は、これに限定されず、弁筒２０等の後退限を規制できれば、他の形状でも差し支えない。

本発明の負圧ブースタは、車両のブレーキ系に好適である。

１０…負圧ブースタ、１１…ブースタシェル、１１ａ…前部シェル半体、１１ｂ…後部シェル半体、１５…ダイヤフラム、１６…負圧室、１７…作動室、２０…弁筒、２０ａ…弁筒の外周面、２２…支持筒部、２２ａ…支持筒部の内周面、２３…環状突出部、２６…キー部材、３０…入力杆、４８…制御弁、５０…ブッシュ、５１…円筒部、５２…係合爪、５３…円筒部の内周面、５４…ブーツ取付部、５６…嵌合突起、６０…シール部材、６１…連結部、６２…第１シール部、６３…シール部材の前端部、６４…第２シール部、６５…嵌合穴、７０…ブーツ。

Claims

後方に開放した椀形状の前部シェル半体および前方に開放した椀形状の後部シェル半体で構成されるブースタシェルと、このブースタシェル内を負圧室と作動室とに区画するダイヤフラムと、このダイヤフラムに入力を補助される入力杆と、この入力杆の前後動に応じて前記作動室を前記負圧室と大気とに連通切り換えする制御弁と、前記ダイヤフラムに連設される弁筒と、この弁筒の外周面に設けられるシール部材と、前記弁筒の外周面を摺動自在に支持するブッシュと、前記弁筒を覆う伸縮可能なブーツとを備えた負圧ブースタにおいて、
前記後部シェル半体は、中央部において後方に延びるように形成された円筒状の支持筒部と、この支持筒部の後端部から内周方向に突出した環状の環状突出部とを備え、
前記ブッシュは、前記支持筒部の内周面に沿って設けられる円筒部と、この円筒部から後方に突出すると共に前記環状突出部に係合する複数の係合爪と、前記円筒部の内周面の後端側から後方に延びると共に後端部外周に前記ブーツの一端が取り付けられるブーツ取付部とを備え、
前記シール部材は、前記弁筒の外周面と前記ブッシュの内周面とをシールする第１シール部と、前記ブッシュの前端側外周面と前記支持筒部の内周面とをシールする第２シール部と、前記第１シール部及び前記第２シール部を連結する連結部とを備え、
前記シール部材は、前記ブッシュに支持された状態で取り付けられ、
前記シール部材に嵌合穴が設けられ、前記ブッシュの前記円筒部に嵌合突起が設けられ、この嵌合突起を前記嵌合穴に嵌合することで、前記ブッシュに前記シール部材が取り付けられ、
前記ブッシュの円筒部に設けた嵌合突起は、前記円筒部の周方向に内周面から径方向内方に突出する複数の嵌合突起であり、
前記シール部材に設けた嵌合穴は、前記連結部に周方向に設けられ、前記複数の嵌合突起が嵌合される複数の嵌合穴である、
ことを特徴とする負圧ブースタ。
請求項１記載の負圧ブースタにおいて、
前記弁筒の前部に取り付けられ、前記弁筒の後退限を規制するキー部材が設けられ、
前記シール部材の前端部で前記キー部材を受け止めることを特徴とする負圧ブースタ。
請求項１又は請求項２記載の負圧ブースタにおいて、
前記ブッシュは、樹脂製であることを特徴とする負圧ブースタ。