(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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前記シェル本体を挿通してその後方へ延ばしたバルブボデーを支持させ、該バルブボデー内に入力軸と連動するプランジャを含む弁機構を配設し、該弁機構の作動により前記定圧室と前記変圧室とに差圧を発生させて、パワーピストンに生じる推力を前記バルブボデーに装着したリアクションディスクを介して出力軸に伝達し、かつその時の反力を前記リアクションディスクを介して前記プランジャおよび入力軸に伝達するようにした気圧式倍力装置において、前記リアクションディスクの一部を、緩やかな速度の力が加わった時には変形し、速い速度の力が加わった時には変形し難いクッション材にて置換したことを特徴とする気圧式倍力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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】
気圧式倍力装置は、従来一般には、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前記シェル本体を挿通してその後方へ延ばしたバルブボデーを支持させ、該バルブボデー内に入力軸と連動するプランジャを含む弁機構を配設し、該弁機構の作動により前記定圧室と前記変圧室とに差圧を発生させて、パワーピストンに生じる推力を前記バルブボデーに装着したリアクションディスクを介して出力軸に伝達し、かつその時の反力を前記リアクションディスクを介して前記プランジャおよび入力軸に伝達する構造とされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動車の走行においては、急制動を必要とする場合が往々にしてあり、このような場合には小さな踏力（入力）で高い出力が得られること、すなわち大きな倍力比が得られることが望まれる。しかしながら、上記した従来の倍力装置では、リアクションディスクに対する出力軸とプランジャ（入力軸）との接触面積の比がそのまま倍力比となっているため、入力速度に関係なく倍力比は一定となり、急制動を必要とする時にのみ高出力を得ることは不可能なこととなっていた。
なお、大きな倍力比が得られるようにリアクションディスクに対する出力軸とプランジャとの接触面積の比を設定すると、通常の制動時においても急制動されることとなり、ペダルフィーリングの悪化が避けられないようになる。
【０００４】
本発明は、ペダルフィーリングの悪化を招くことなく、必要時に大きな倍力比が得られる気圧式倍力装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、リアクションディスクを介して出力および反力を伝達する気圧式倍力装置において、前記リアクションディスクの一部を、緩やかな速度の力が加わった時には変形し、速い速度の力が加わった時には変形し難いクッション材にて置換するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
このように構成した気圧式倍力装置では、通常の制動時は、入力速度が小さいのでクッション材が変形し、そのクッション材の占める面積分だけ出力軸に対するリアクションディスクの接触面積が減じて小さな倍力比となる。一方、急制動を必要として入力速度が大きくなるような場合は、クッション材が変形しないので出力軸に対するリアクションディスクの全接触面積が出力伝達に寄与し、大きな倍力比が得られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて説明する。
【０００８】
図１〜３は、本発明の第１の実施の形態としての気圧式倍力装置を示したものである。この気圧式倍力装置は、図３にその全体構造を示すようにフロントシェル２とリヤシェル３とからなるシェル本体１を備え、シェル本体１内をダイアフラム４を備えたパワーピストン５により定圧室６と変圧室７とに区画し、パワーピン５にシェル本体１の軸心上に配置した中空のバルブボデー８を嵌合支持させている。バルブボデー８は、前記パワーピストン５に支持された前端側を大径部８ａとして構成すると共に、前記大径部8aに続く後端側を小径部8bとして構成し、この小径部８ｂをリヤシェル３を摺動自在に挿通してその後方へ延ばしている。バルブボデー８には、定圧室６内をバルブボデー８の小径部8b内に連通する定圧通路（負圧通路）９が設けられる他、小径部8b内を変圧室７内に連通する空気通路（大気通路）10が設けられている。定圧室６には、フロントシェル２の前部に接続した導入管11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８の小径部8bの開口側にはサイレンサ12とフィルタ13とが内装されている。
【０００９】
バルブボデー８内には、変圧室７に対して前記負圧通路９と大気通路10とを選択的に開く弁機構14が内蔵されている。弁機構14は、図１に良く示されるようにバルブボデー８に摺動自在に嵌挿されたプランジャ15と、バルブボデー８の内面に押え部材16を用いて基端部が固定された弾性変形可能な弁体（ポペット弁）17と、負圧通路９の開口端に形成され前記弁体17の前端の外縁部が離着座する第１の弁座18と、プランジャ15の後端に形成され前記弁体17の前端の内縁部が離着座する第２の弁座19とを備えている。プランジャ15の後端部には、ブレーキペダル（図示略）と連動する入力軸20が作動連結され、また、弁体17は、この入力軸20に一端を係止させた弁ばね21により、常時は第１、第２の弁座18、19に着座する方向へ付勢されている。なお、プランジャ15は、バルブボデー８に対して半径方向へ挿入したストップキー22によりバルブボデー８との相対移動範囲が規制されている。また、入力軸20と弁体17を固定する押え部材16との間には、入力軸20を常時は後退方向（ブレーキペダル側）へ付勢する入力軸戻し用ばね23が介装されている。
【００１０】
一方、バルブボデー８の前端中央には凹部8cが形成され、この凹部8c内には、後に詳述するリアクションディスク24が収納されている。また、この凹部8c内には、フロントシェル２を摺動自在に挿通して延ばした出力軸25の基端大径部25a が収納され、この基端大径部25a は前記リアクションディスク24の全面に接触している。リアクションディスク24は、その中央部が前記プランジャ15に対向し、図示の非作動状態ではプランジャ15との間にわずかの隙26を形成するようになっている。なお、定圧室６には、バルブボデー８を介してパワーピストン５を作動位置から非作動位置に復帰させる復帰ばね27が配設されている。また、バルブボデー８の前端には、出力軸25の基端大径部25a が凹部8cから抜けるのを規制するリテーナ28が前記復帰ばね27により押圧固定されている。
【００１１】
上記した気圧式倍力装置は、そのリヤシェル３の後面に植立した複数のスタッドボルト29を用いて車体に組付けられ、一方、この気圧式倍力装置には、そのフロントシェル２に植立した複数のスタッドボルト30を用いてマスタシリンダ（図示略）が組付けられるようになっており、この組付状態で入力軸20の後端には図示を略すブレーキペダルが作動連結されると共に、出力軸25の先端には前記マスタシリンダ内のピストンが作動連結される。
【００１２】
上記組付状態のもとブレーキペダルを踏込むと、入力軸20が前進してプランジャ15が図の左方向へ移動し、第２の弁座19が開いて、サイレンサ12およびフィルタ13を通じてバルブボデー８内に大気が流入し、この大気は大気通路10を通って変圧室７に導入される。この結果、負圧が導入されている定圧室６と大気が導入された変圧室７との間に差圧が発生し、パワーピストン５が推進してその推力がバルブボデー８、リアクションディスク24を介して出力軸25に伝達され、所定の倍力作用が行われる。なお、この倍力作用の初期段階では、プランジャ15とリアクションディスク24との間の隙26の存在により、入力に関係なく出力が急激に増大する、いわゆるジャンプイン現象が生じ、前記隙26がなくなった後は、入力の増大に応じて出力が上昇し、その反力がリアクションディスク24からプランジャ15を経て入力軸20に伝達される
【００１３】
そして、ブレーキペダルから踏力がなくなると、入力軸20がばね23の復元力によって右方向へ移動（後退）すると共に、プランジャ15も後退し、第２の弁座１９が閉じる一方で、第１の弁座18が開き、変圧室７に負圧通路９を経て負圧が導入され、上記した差圧が解消される。その後、復帰ばね27のばね力によりバルブボデー８が戻り方向へ移動し、ストップキー22がリヤシェル３の内面に当接してバルブボデー８の後退が停止され、パワーピストン５が元の位置に復帰する。
【００１４】
ここで、上記リアクションディスク24は、中央に配置された円板状の第１のディスク部材31とこの第１のディスク部材31に外嵌されたリング状の第２のディスク部材32とから成っている。第１のディスク部材31は、従来用いられているものと同様にゴムから製作され、一方、第２のディスク部材32は、緩やかな速度の力が加わった時には変形し、速い速度の力が加わった時には変形し難いクッション材から製作されている。この種のクッション材としては、例えば信越化学工業社製のリバースフォーム（商品名）があり、最近、靴のクッションとして利用されている。
【００１５】
このようなリアクションディスク24を用いた気圧式倍力装置においては、通常の制動時は、入力軸20の前進速度（入力速度）が小さいので、上記クッション材からなる第２のディスク部材32は変形し、第１のディスク部材31のみを介して出力軸25に出力が伝達される。この場合、図２に示すようにリアクションディスク24に対するプランジャ15の接触面積をＡ、第１のディスク部材31の表面積をＢとすると、その時の倍力比αはＢ／Ａとなり、あまり大きな倍力比とならずペダルフィーリングは良好となる。一方、急制動を必要として入力速度が大きくなるような場合は、上記クッション材からなる第２のディスク部材32は変形しないので、第１および第２のディスク部材31と32を含むリアクションディスク24の全体を介して出力軸25に出力が伝達される。この場合、図２に示すようにリアクションディスク24の全表面積をＣ（Ｃ＞Ｂ）とすると、その時の倍力比βはＣ／Ａとなり、前記した倍力比αよりも大きくなって、無理なく急制動が達成される。なお、リアクションディスク２４における第２のディスク部材（クッション材）32の配置形態は上記リング状に限定されず、例えば斑点模様に点在させることができる。
【００１６】
上記第１の実施の形態は、変圧室７に対して大気と負圧とを選択的に導入する汎用の負圧式倍力装置に適用したものであるが、本発明は、該変圧室７に対して圧縮空気と負圧とを選択的に導入する加圧型の気圧式倍力装置にも適用可能である。図４は、そのような加圧型の気圧式倍力装置に適用した本発明の第２の実施の形態を示したものである。なお、ここでは前出図１〜３に示した部分と同じ部分には同一符号を付し、その説明を省略する。本第２の実施の形態において、リヤシェル３の後部にはサブリヤシェル33を用いて蓄圧室34が形成され、この蓄圧室３４には、ポート35および配管36を通じて空気圧縮機37から圧縮空気が供給されるようになっている。配管36の途中には２つの逆止弁38a 、38b を挟んでドライヤ39が介装されており、蓄圧室34にはこのドライヤ39を通した乾燥空気が供給される。また、この配管36の途中の、一方の逆止弁38a とドライヤ39との間の部分には、エンジン負圧を導入するための他の配管40が接続されており、本倍力装置の非作動時にこの配管40中の開閉弁41を開くことで、前記ドライヤ39内に負圧が導入され、その内部の吸湿材が再生されるようになる。
【００１７】
一方、弁機構14を構成するプランジャ15は、長尺な軸部15a を一体に有して、その軸部15a をバルブボデー８内に嵌合固定したガイド部材42に摺動自在に挿入させている。プランジャ15の軸部15a の途中には前記弁機構14を構成する第２の弁座19が形成され、一方、この弁座19に離着座する弁体17は、その基端部が前記ガイド部材42によりバルブボデー８の内面に押圧固定されている。ガイド部材42には、その外周から先端に連通する複数の圧縮空気通路43が形成され、一方、バルブボデー８の小径部8bには、前記圧縮空気通路43に対して蓄圧室34内を連通させる複数の貫通孔44が形成されている。なお、弁体17を着座方向へ付勢する弁ばね21は、その一端がガイド部材42に係止されている。また、入力軸戻し用ばね23は、プランジャ15の軸部15a の後端と入力軸20との間に介装されている。
【００１８】
上記第２の実施の形態においては、ブレーキペダルの踏込みに応じて、入力軸20およびプランジャ15が前進すると、第２の弁座19が開いて蓄圧室34内の圧縮空気がバルブボデー８の貫通孔44、ガイド部材42の圧縮空気通路43よび前記空気通路10を経て変圧室７に導入され、この結果、負圧が導入されている定圧室６との間に大きな差圧が発生し、パワーピストン５が推進してその推力がバルブボデー８、リアクションディスク24を介して出力軸25に伝達され、倍力作用が行われる。
【００１９】
ここで、通常の制動時は、入力軸20の前進速度（入力速度）が小さいので、上記リアクションディスク24の第２のディスク部材（クッション材）32は変形し、第１のディスク部材31のみを介して出力軸25に出力が伝達され、リアクションディスク24に対するプランジャ15の接触面積が小さくなる分、倍力比は小さくなる。一方、急制動を必要として入力速度が大きくなるような場合は、上記第２のディスク部材32は変形しないので、リアクションディスク24の全体を介して出力軸25に出力が伝達され、その時の倍力比は著しく大きくなる。すなわち、変圧室７に圧縮空気を導入して大きな倍力作用を行わせるようにしたこの種の加圧型の気圧式倍力装置において、通常の制動時は倍力比が低くなり、ペダルフィーリングが改善されることになる。
【００２０】
なお、この種の加圧型の気圧式倍力装置では、定圧室６と変圧室７との間に大きな差圧が発生するので、弁機構14を構成する弁体17の筒状の伸縮部が外側に膨らんで、弁座18，19との密着性が阻害されたり、弁体自体の耐久性が低下する虞がある。そこで、例えば図５に示すようにその伸縮部14a の外周部にコイルスプリング45を埋設または接合し、あるいは図６に示すようにその伸縮部14a の外周にビード46を設けて強度を高めるようにするのが望ましい。図５に示すようにコイルスプリング45により補強した場合は、既存の弁ばね21を省略することもでき、部品点数の削減による組付性の改善を図ることができる。
【００２１】
【発明の効果】
上記したように、本発明に係る気圧式倍力装置によれば、通常の制動時には良好なペダルフィーリングを確保できる一方で、急制動を必要とする時には高い出力を得ることができ、ブレーキ操作性が向上する。また、リアクションディスクの材質を一部変更するだけなので、従来の倍力装置の基本を変更することなく適用でき、利用価値は高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である気圧式倍力装置の要部構造を示す断面図である。
【図２】図１に示した気圧式倍力装置の一部をさらに拡大して示す断面図である。
【図３】図１に示した気圧式倍力装置の全体構造を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態である気圧式倍力装置の全体構造を示す断面図である。
【図５】図４に示した気圧式倍力装置で用いる弁体の構造を示す断面図である。
【図６】図４に示した気圧式倍力装置で用いる弁体の、他の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１    シェル本体
４    ダイアフラム
５    パワーピストン
６    定圧室
７    変圧室
８    バルブボデー
14    弁機構
15    プランジャ
20    入力軸
24    リアクションディスク
31    第１のディスク部材
32    第２のディスク部材（クッション材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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