(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動壁により内部を負圧室と作動室とに分割されるブースタハウジングと、可動壁を支えかつこの可動壁に作用する差圧を制御する制御弁を内包した制御ハウジングとを備え、この制御弁は作動ロッドにより作動され、制御ハウジング内に配置された第１弁座と作動ロッドで移動される弁ピストン上に配置された第２弁座とを有し、これらの２つの弁座は互いに同軸状に配置され、更に、弾性変形可能な弁部材と、電磁石により作動され、前記弁座と同軸状に配置されて作動ロッドにかかわらずに作動室を通気可能な可動の第３弁座とを備える、自動車用負圧ブレーキブースタであって、
前記電磁石（20）は、弁ピストン（９）に強固に連結され、制御ハウジング（５）内を摺動可能に配置され、この電磁石が作動されたときに、前記第３弁座（24）が弁ピストン（９）と同期して移動し、作動室を通気可能であることを特徴とする負圧ブレーキブースタ。
【請求項２】
前記制御ハウジング（５）にゴム弾性反作用ディスク（６）を介して支えられ、その出力を伝達するプッシュロッド（14）を含む請求項１に記載の負圧ブレーキブースタであって、
前記電磁石（20）は、弁ピストン（９）のボウル状軸方向延長部（25）内に配置され、この延長部は反作用ディスク（６）側の開口部を閉鎖部材（30）で閉じられ、この閉鎖部材は更に作動ロッド（７）に導入された入力を反作用ディスク（６）に伝達可能であることを特徴とする負圧ブレーキブースタ。
【請求項３】
前記電磁石（20）の環状のコイル（46）内に配置されたアーマチュア（31）は、一部が閉鎖部材（30）内に突入し、第３弁座（24）とアーマチュア（31）との間の力伝達は円筒状のピン（32）により行われ、第３弁座（24）を装架する力伝達プレート（33）がこの円筒状ピンに固着されることを特徴とする請求項２に記載の負圧ブレーキブースタ。
【請求項４】
前記第３弁座（24）は、制御ハウジング（５）内をシールされて案内されるリング（34）に設けられ、周方向に間隔をおいて配置される少なくとも２つの保持アーム（35）により力伝達プレート（33）に結合され、電磁石（20）が作動されたときに、前記第１弁座（15）よりも突出可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載の負圧ブレーキブースタ。
【請求項５】
前記力伝達プレート（33）は四角形状の形状を有し、弁ピストン（９）を横方向に貫通しかつこの力伝達プレートの厚さよりも大きな軸方向寸法に形成された半径方向溝（36）内に配置され、電磁石（20）が作動されたときに、力伝達プレート（33）を介して前記第３弁座（24）に電磁石の作動力を伝達することを特徴とする請求項３に記載の負圧ブレーキブースタ。
【請求項６】
前記第３弁座（24）は、前記第1,第２弁座（15,16）間の半径方向中間部に介挿され、かつ第１弁座（15）に対してシールされていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１に記載の負圧ブレーキブースタ。
【請求項７】
前記第３弁座（24）は、第２弁座（16）に対して軸方向にオフセットした状態で配置される請求項１から６のいずれか１に記載の負圧ブレーキブースタ。
【請求項８】
前記円筒状のピン（32）は、閉鎖部材（30）と前記弁ピストン（９）の延長部（25）内に配置された案内部（37）とに形成された内孔内を案内されることを特徴とする請求項３から７のいずれか１に記載の負圧ブレーキブースタ。
【請求項９】
前記弁ピストンが、制御ハウジング内に軸方向の遊びを設けて配置された横部材を介して、ブースタハウジングの内側に形成されたストッパ（38）に当接する請求項１から８のいずれか１に記載の負圧ブレーキブースタであって、
前記第３弁座（24）は、解除位置で、弁部材（10）から所定距離（ｂ）に配置され、この距離（ｂ）は、横部材（11）と制御ハウジング（５）に設けられて前記遊びを作動ロッド（７）側で区画する係止面（39）との間の距離（ａ）より大きいかあるいは等しく、作動時に横部材（11）を移動可能であることを特徴とする負圧ブレーキブースタ。
【請求項１０】
ばね（40）が前記アーマチュア（31）と案内部（37）との間に介挿され、このばねは、このアーマチュア（31）を、電磁石（20）の作動方向と反対方向に付勢することを特徴とする請求項８または９に記載の負圧ブレーキブースタ。
【請求項１１】
可動壁により内部を負圧室と作動室とに分割されるブースタハウジングと、可動壁を支えかつこの可動壁に作用する差圧を制御する制御弁を内包した制御ハウジングとを備え、この制御弁は作動ロッドにより作動され、制御ハウジング内に配置された第１弁座と作動ロッドで移動される弁ピストン上に配置された第２弁座とを有し、これらの２つの弁座は互いに同軸状に配置され、更に、弾性変形可能な弁部材と、電磁石により作動され、前記弁座と同軸状に配置されて作動ロッドにかかわらずに作動室を通気可能な可動の第３弁座とを備える、自動車用負圧ブレーキブースタであって、
前記第３弁座（24）は、ブースタハウジング（１）内の作動室（３）と負圧室（４）を分離させるためにのみ作用し、前記電磁石（20）から独立して作動可能な弁（41）が設けられ、この弁は作動室（３）を制御弁（12）に関わりなく通気可能であることを特徴とする負圧ブレーキブースタ。
【請求項１２】
前記ブースタハウジングが２つの互いに連結されるハウジング部を備える請求項11に記載の負圧ブレーキブースタであって、
前記弁（41）は、作動室（３）を形成するハウジング部（42）に配置されることを特徴とする負圧ブレーキブースタ。
【請求項１３】
前記弁（41）は、無励磁時に閉の空圧電磁弁であることを特徴とする請求項11または12に記載の負圧ブレーキブースタ。
【請求項１４】
前記制御ハウジング（５）内の弁部材（10）は、この弁部材（10）を保持する保持リング（21）と共に、制御ハウジング（５）内に空圧室（17）を区画し、この空圧室に、作動室（３）内の空気圧が作用する請求項１から10のいずれか１に記載の負圧ブレーキブースタ。
【請求項１５】
前記弁部材（10）は、そのシール面（44）の領域内に少なくとも１の通路（19）を設けられ、この通路は、弁座により区画されかつ作動室（３）に接続された環状室（43）と、空圧室（17）との間を接続することを特徴とする請求項14に記載の負圧ブレーキブースタ。
【請求項１６】
前記弁部材（10）は、そのシール面（44）の領域内で半径方向内方に配置されたシール縁部（13）を設けられ、このシール縁部は、制御ハウジング（５）内で弁部材（10）を保持する保持リング（21）と共に、空圧室（17）を区画することを特徴とする請求項14または15に記載の負圧ブレーキブースタ。
【請求項１７】
前記弁部材（10）の実際の位置を検出可能とする手段（47,48,49,52,53,54）を有することを特徴とする請求項１から16のいずれか１に記載の負圧ブレーキブースタ。
【請求項１８】
前記弁部材（10）の作動距離を直接検知可能な手段（47,49）を有することを特徴とする請求項17に記載の負圧ブレーキブースタ。
【請求項１９】
ホール効果センサ（49）が、第１弁座（15）の領域内で制御ハウジング（５）に組込まれ、弁部材（10）に組込まれた永久磁石（47）と共働することを特徴とする請求項18に記載の負圧ブレーキブースタ。
【請求項２０】
ホール効果センサが、弁部材（10）内に設けられかつ永久磁石と共働し、この永久磁石は第１弁座（15）の領域内で制御ハウジング（５）内に配置されることを特徴とする請求項18に記載の負圧ブレーキブースタ。
【請求項２１】
電磁石（20）のアーマチュア（31）の作動距離を検知することにより、弁部材（10）の移動距離を間接的に検知することの可能な手段（48,52,53,54）を有することを特徴とする請求項17に記載の負圧ブレーキブースタ。
【請求項２２】
制御ハウジング（５）内をシール状態で案内されかつアーマチュア（31）に力伝達可能に結合された力伝達プレート（33）に固着されるリング（34）上に、第３弁座が設けられる請求項21に記載の負圧ブレーキブースタであって、
永久磁石（52）が力伝達プレート（33）内に配置され、弁ピストン（９）内に配置されたホール効果センサ（53）と共働することを特徴とする負圧ブレーキブースタ。
【請求項２３】
電磁石（20）の作動空隙（51）内の磁束密度を検知可能な手段（48,54）が設けられ、電磁石（20）に供給される電流が同時に測定されることを特徴とする請求項21に記載の負圧ブレーキブースタ。
【請求項２４】
アーマチュア（31）と、弁ピストン（９）内に配置された案内部（37）との間に電磁石の作動空隙（51）が形成される請求項23に記載の負圧ブレーキブースタであって、アナログ状に作動するホール効果センサ（48）がアーマチュア（31）に面する側で案内部（37）に配置されることを特徴とする負圧ブレーキブースタ。
【請求項２５】
電磁石の帰還路内にホール効果センサ（54）が配置されることを特徴とする請求項23に記載の負圧ブレーキブースタ。
【請求項２６】
電磁石が弁ピストンの延長部（25）内に配置される請求項25に記載の負圧ブレーキブースタであって、
ホール効果センサ（54）が前記延長部（25）の壁部内に組込まれることを特徴とする負圧ブレーキブースタ。
【請求項２７】
電気スイッチ手段（55,56）が設けられ、その制御信号は電磁石（20）の電流供給に影響を与え、供給電流を遮断可能であることを特徴とする請求項１から26のいずれか１に記載の負圧ブレーキブースタ。
【請求項２８】
前記スイッチ手段（55,56）は、弁ピストン（９）と制御ハウジング（５）との間の相対動により作動可能であることを特徴とする請求項27に記載の負圧ブレーキブースタ。
【請求項２９】
前記スイッチ手段（55,56）は、弁ピストン（10）に設けられたマイクロスイッチ（55）と、制御ハウジング（５）にあるいはこの内部に配置された作動部材（56）とで形成されることを特徴とする請求項28に記載の負圧ブレーキブースタ。
【請求項３０】
前記作動部材（56）は、制御ハウジング（５）に対して移動可能に配置され、作動方向に対して反対方向に弾力的に付勢されることを特徴とする請求項29に記載の負圧ブレーキブースタ。
【請求項３１】
前記作動部材（56）は、この作動部材とマイクロスイッチ（55）に近接する制御ハウジング（５）の端部との間に軸方向の間隙を形成するように、圧縮ばね（57）の付勢力の下で、ブースタハウジングに強固に形成されたストッパ（58）に当接することを特徴とする請求項30に記載の負圧ブレーキブースタ。
【請求項３２】
前記作動部材（56）は、互いに入れ子状に案内され、互いに離隔する方向に弾力的に付勢された２つの部材（59,60）から形成されることを特徴とする請求項29から31のいずれか１に記載の負圧ブレーキブースタ。
【請求項３３】
前記作動部材（56）は、制御ハウジング（５）内をシール状態で案内されかつブースタハウジングに固定されたストッパ（58）と共働する作動タペット（59）と、この作動タペット（59）から離隔する方向に弾力的に付勢された状態で取付けられたスリーブ（60）とで形成され、このスリーブは作動タペット（59）と同軸状に配置されかつマイクロスイッチ（55）と共働することを特徴とする請求項32に記載の負圧ブレーキブースタ。
【請求項３４】
弁ピストンが、制御ハウジング内に配置された反作用ディスクと力伝達係合可能で、この制御ハウジングが負圧ブレーキブースタの出力を出力部材（プッシュロッド）に伝達可能である請求項１から33のいずれか１に記載の負圧ブレーキブースタであって、
前記弁ピストン（９）は伝達ディスク（61）により反作用ディスク（６）に軸方向に当接し、この伝達ディスクは制御ハウジング（５）内の制限内で軸方向に可動に装着され、負圧ブレーキブースタの作動方向に対して反対方向の動きは、制御ハウジング（５）に設けられかつ弁ピストン（９）を作動方向に対して反対方向に更に移動可能とする係止面（環状面62）により規制されることを特徴とする負圧ブレーキブースタ。
【請求項３５】
前記制御ハウジング（５）は、制御弁（12）を収容する案内部（64）に確実に結合される前部（63）を含む２つの部材からの組立て構造を有し、前記前部（63）は力の出力部材（プッシュロッド14）と反作用ディスク（６）と伝達ディスク（61）とを収容することを特徴とする請求項１から34のいずれか１に記載の負圧ブレーキブースタ。
【発明の詳細な説明】
本発明は、可動壁により内部を負圧室と作動室とに分割されるブースタハウジングと、可動壁を支えかつこの可動壁に作用する差圧を制御する制御弁を内包した制御ハウジングとを備え、この制御弁は作動ロッドにより作動され、制御ハウジング内に配置された第１弁座と作動ロッドで移動される弁ピストン上に配置された第２弁座とを有し、これらの２つの弁座は互いに同軸状に配置され、更に、弾性変形可能な弁部材と、電磁石により作動され、前記弁座と同軸状に配置されて作動ロッドにかかわらずに作動室を通気可能な可動の第３弁座とを備える、自動車用負圧ブレーキブースタに関する。
この形式のブレーキブースタは、例えば欧州特許出願第０  478  396  A1に記載されている。制御ハウジング内を案内される第３弁座を作動するこの従来の負圧ブレーキブースタにおける電磁石は、制御ハウジングに設けられるか、あるいは、負圧室に面するこの凹部内に移動不能に配置される。この電磁石により負圧ブレーキブースタを独立して作動すると、制御ハウジングあるいは第３弁座と弁ピストンとの間で相対移動が生じる。これは、その弁部材による力に抗して制御弁を開くために、独立した作動の開始時に大きな作動力を形成する必要のある電磁石が、更に、遊動距離を移動させなければならないことを意味する。
更に、ブースタハウジング内に突出するマスタシリンダの組立てに不都合な問題を生じさせ、この問題はブレーキブースタの組立て寸法を変更することによってのみ解消することが可能である。
したがって、本発明の目的は、電磁石によって形成される独立した作動力を大きく減少することのできる装置を提供することにある。
この目的を達成する本発明は、可動壁により内部を負圧室と作動室とに分割されるブースタハウジングと、可動壁を支えかつこの可動壁に作用する差圧を制御する制御弁を内包した制御ハウジングとを備え、この制御弁は作動ロッドにより作動され、制御ハウジング内に配置された第１弁座と作動ロッドで移動される弁ピストン上に配置された第２弁座とを有し、これらの２つの弁座は互いに同軸状に配置され、更に、弾性変形可能な弁部材と、電磁石により作動され、前記弁座と同軸状に配置されて作動ロッドにかかわらずに作動室を通気可能な可動の第３弁座とを備える、自動車用負圧ブレーキブースタであって、
前記電磁石は、弁ピストンに強固に連結され、制御ハウジング内を摺動可能に配置され、この電磁石が作動されたときに、前記第３弁座が弁ピストンと同期して移動し、作動室を通気可能であることを特徴とする。
本発明を具体化するため、本発明の有益な態様では、負圧ブレーキブースタの出力を伝達するプッシュロッドがゴム弾性反作用ディスクを介して制御ハウジング上で支えられ、電磁石は弁ピストンのボウル状（bowl shape）であるのが好ましい軸方向延長部内に配置され、この延長部は反作用ディスク側の開口部を閉鎖部材により閉じられ、この閉鎖部材は更に作動ロッドに導入された入力を反作用ディスクに伝達することができる。これにより、本発明の負圧ブレーキブースタは、軸方向に沿う全長を増大させることなく、ブースタハウジング内でこの負圧ブレーキブースタの下流側にマスタシリンダシリンダを好適に組込むことのできる、特にコンパクトな構造となる。
本発明の負圧ブレーキブースタの他の好ましい態様では、電磁石の磁束が好適な磁力線経路を形成するために、この電磁石のアーマチュアの一部が閉鎖部材内を案内され、第３弁座とアーマチュアとの間の力伝達は、円筒状のピンにより行われ、このピンに、第３弁座を装架する力伝達プレートが固着される。これにより、磁束の漏れ（stray fluxes）あるいは半径方向の力による磁気損失を減少することができる。
本発明における重量最適化を計った構造では、制御ハウジング内をシール状態で案内されかつ半径方向に対向するのが好ましい少なくとも２つの保持アームにより力伝達プレートに結合されるリング上に、第３弁座が設けられる。前記力伝達プレートは四角形状の形状を有し、弁ピストンを横方向に貫通しかつこの力伝達プレートの厚さよりも大きな軸方向寸法に形成された半径方向溝内に配置され、電磁石が作動されたときに、力伝達プレートを介して前記第３弁座に電磁石の作動力を伝達することが好ましい。
更に、本発明の他の特徴によれば、第３弁座は、２つの弁座間の半径方向中間部に介挿される。
他の好適な実施例では、本発明のブレーキブースタの好適な機能が特に可動壁が戻る際に確保され、ここでは、第３弁座が第２弁座に対して軸方向にオフセットした状態に配置される。本発明の他の実施例では、アーマチュアが確実に案内され、この場合には、閉鎖部材内、および、弁ピストンの延長部に配置された案内部内をピンが案内される。
本発明の他の好ましい態様は、いわゆる遊動距離を最小とした負圧ブレーキブースタに特に適し、その弁ピストンは、制御ハウジング内に軸方向の遊びを有して配置された横部材を介してブースタハウジング上のストッパに当接する。減圧段階でのこの負圧ブレーキブースタの解除動作を、独立した力では作動することのできない装置とほとんど対応したものとするため、本発明によれば、第３弁座は解除位置で、弁部材から、横部材と制御ハウジングに設けられた係止面との間の距離に等しいか、あるいは、これよりも大きく、作動時に横部材を移動（entrain）可能な距離に配置される。独立した作動の後、第３弁座をその初期位置に戻すばねは、アーマチュアと案内部との間に介挿され、このアーマチュアを電磁石の作動方向と反対方向に付勢する。
制御された制動動作を開始し、あるいは、所要の遅れを生じさせるため、本発明の他の好ましい変形例では、第３弁座はチャンバを分離させるためにのみ作用可能であり、電磁石とは独立して作動可能で制御弁にかかわらずに作動室を通気可能な弁が設けられる。これにより、第３弁座によってのみ行う必要のある２つの機能を明確に分離することができ、圧力を一定に保持する作動モードを形成するためにパルス制御は必要ない。非作動時に閉じるのが好ましい空圧電磁弁（pneumatic solenoid valve）として形成される弁が、作動室を含む一方のハウジング部に配置され、これにより、本発明の負圧ブレーキブースタは特に出力（power）失陥時にその作動信頼性を大きなものとする。
本発明の他の好ましい実施例では、負圧ブレーキブースタの反作用力と、第２弁座に作用する戻し力との間の関係が、空圧室を区画する制御ハウジング内の弁部材により、改善あるいは最適化され、作動室内の空圧がこれに作用する。
本発明の他の実施例では、シール面の領域内で少なくとも１の通路を設けられた弁部材により、空圧室の通排気時の特に短い流通路の形成、あるいは、空圧室内の圧力の迅速な変換が、達成され、この流通路は弁座で区画されて作動室に接続される環状室と空圧室との間の接続部を形成する。
最後に、本発明の他の好ましい実施例では、そのシール面の領域内で半径方向内方に配置されたシール縁部が弁部材に設けられ、このシール縁部は弁部材を制御ハウジング内に保持する保持リングと共に、空圧室を区画する。これにより、空圧補償室を効果的にシールすることができる。
ドライバによるものではなく、電磁石により形成される独立したブレーキ力を特別に調整して導入可能とするため、本発明の他の実施例では、弁部材の実際の位置を検出するための手段が設けられる。この方法により調整されて導入される独立したブレーキ力は、あらゆる適用可能な用途で必要なものであり、ドライバにより形成されるのではない最大の独立した最大ブレーキ圧だけでなく、例えば所期の作動状態を、正確に調整した期間にわたって保持することも必要である。
上述の手段は、弁部材の作動距離を直接検知できることが好ましい。直接検知する場合は、弁部材の作動距離がホール効果によるセンサで検知される。２つの実施例が可能であり、
第１の実施例では、ホール効果センサは制御ハウジング、好ましくは第１弁座の領域内に収容され、弁部材に組込まれた永久磁石と共働する。第２の実施例では、ホール効果センサは弁部材内に設けられ、一方、永久磁石は制御ハウジング、好ましくは第１弁座の領域内に配置される。
直接検知するため大量生産された弁部材で形成された場合に必要な変形例について、弁部材作動距離、好ましくは電磁石のアーマチュアの作動距離を間接的に検知する手段を設けることが提案される。このために、第３弁座を装架するリングの作動距離が限定され、このリングはアーマチュアに連結された力伝達部材と共働する。本発明によると、このために永久磁石が力伝達プレートに設けられ、この永久磁石は弁ピストン内に組込まれたホール効果センサと共働する。この形式の検知システムにおいては、第３弁座が弁部材に当接するまでは、弁部材の作動距離との比例関係はなく、したがって、ホール効果センサの出力信号を分析する際に例えばマイクロコントローラにより、この領域を考慮しなければならない。
間接検知の他の方法は、電磁石の作動空隙内の磁束の密度を検出可能な手段を設けることであり、これと同時に電磁石に供給する電流が測定される。この電磁石の作動空隙はアーマチュアと、弁ピストン内に形成された円筒状の案内部とにより限定されるのが好ましい。
この実施例の好ましい改良例は、アナログ状に作動するホール効果センサが、アーマチュアに面する側で案内部に配置される。これにより、電磁石の磁束密度を連続的に検知することが可能となる。
電磁力を形成するために必要な案内部の端面の減少を防止するため、本発明の他の実施例によると、ホール効果センサが電磁石の帰還路（return path）に配置され、好ましくは電磁石を収容する弁ピストンの円筒状延長部の壁部に組込まれる。
本発明のブレーキブースタの独立した作動が実際に完成されること、特に、保持力でアシストされたブレーキ作動が行われたのちに確保するため、本発明の他の好ましい実施例では、電気スイッチ手段が設けられ、この電気スイッチ手段の制御信号は電磁石への供給電流に影響を与え、特に供給電流を遮断（disconnection）可能である。制御ハウジングあるいはこの内部に配置される作動部材として、スイッチ手段が弁ピストンに配置されたマイクロスイッチであるのが好ましい。
上述のマイクロスイッチの作動距離は、本発明の有益な改良例では拡張され、このスイッチ手段は弁ピストンと制御ハウジングとの間の相対的な動きにより作動することができる。作動部材は、制御ハウジングに対して可動で、作動方向に対抗して弾力的に付勢されて配置されるのが特に好ましい。作動部材は、圧縮ばねの付勢力でブースタハウジングのストッパ上に当接し、マイクロスイッチに近接する端部が制御ハウジングとの間に軸方向の間隙を形成する。
本発明の他の好ましい実施例では、作動部材の公差が効果的に補償され、ここでは、互いに離隔する方向に弾力的に付勢されて互いに入れ子状に案内される部材から２つの作動部材が形成され、特に、制御ハウジング内をシールされて案内されかつストッパと共働する作動タペットと、この作動タペットに弾力的に付勢された状態で取付けられ、この作動タペットと同軸状に配置されてマイクロスイッチと共働するスリーブとから形成される。この場合は、マイクロスイッチの損傷を確実に防止する。
特に独立した力でアシストされた制動作用が終了した後、電磁石の分離を確保するため、本発明の他の実施例では、所定の範囲内で軸方向に可動に制御ハウジング内に装着された伝達ディスクにより、弁ピストンが、負圧ブレーキブースタの出力を伝達する反作用ディスクと軸方向に当接し、負圧ブレーキブースタの作動方向に対する逆方向の動きは、制御ハウジングに設けられて作動方向に対して逆方向に弁ピストンを更に移動可能とするストッパ（環状面）により制限される。
最後に、本発明の負圧ブレーキブースタの組立体は、制御ハウジングが、制御弁を収容する案内部に確実に結合される前部を含む２分割構造を有し、この前部は出力部材（プッシュロッド）と反作用ディスクと伝達ディスクとを収容することにより、容易となる。
以下、添付図面を参照しつつ下記の６つの実施例について詳細に説明する。図中、
第１図は、本発明の負圧ブレーキブースタの第１実施例の一部を欠截した長手方向断面図、
第２図は、本発明の負圧ブレーキブースタの変形した第２実施例の第１図に対応する図、
第３図は、本発明の負圧ブレーキブースタの第３実施例の第１図に対応する図、
第４図は、本発明の負圧ブレーキブースタの第４実施例の第１図に対応する図、
第５図は、本発明の負圧ブレーキブースタの第５実施例の第１図に対応する図、
第６図は、本発明の負圧ブレーキブースタの第６実施例の第１図に対応する図、
第７図は、第６図に示す本発明の負圧ブレーキブースタの各作動態様の図である。
図中、概略的に示す本発明による負圧ブレーキブースタのブースタハウジング１は、軸方向可動壁２により作動室３と負圧室４とに分割されている。軸方向可動壁２は、金属板から深絞りされたダイアフラムプレート８と、この上に当接するフレキシブルなダイアフラム18とを有し、このダイアフラム18は、ダイアフラムプレート８とブースタハウジング１との外周部間のシール部材として、詳細な図示を省略した転動型ダイアフラムを形成する。
作動ロッド７により作動可能な制御弁12は、制御ハウジング５内に収容され、この制御ハウジング５はブースタハウジング１内をシールされて案内され、可動壁２を装架し、この制御ハウジング５に設けられた第１弁座15と、作動ロッド７に連結された弁ピストン９上に設けられた第２弁座16と、これらの２つの弁座15,16と共働しかつ保持リング21上に支えられた弁ばね22により弁座15,16に対して付勢される弁部材10とを備える。作動室３は、制御ハウジング５内を横方向に延びる通路28を通して負圧室４に接続することができる。
制御ハウジング５の端面とヘッドフランジ23を含むプッシュロッド14とに当接するゴム弾性反作用ディスク６を介して、ブレーキ力が図示しないマスタシリンダの作動ピストン上に伝達される。このマスタシリンダは、図示しない負圧側ブースタハウジング部上に配置される。
概略的に図示され、ブースタハウジング１の負圧側端面側の図示しないフランジ上で支えられる戻しばね26は、可動壁２を図示の初期位置に保持する。更に、第２圧縮ばね27が設けられ、この第２圧縮ばね27は作動ロッド７と保持リング21とで支えられ、この付勢力により弁ピストン９あるいはその弁座16が弁部材10に対して付勢される。
制御弁12が作動されたときに、最終的に作動室３を大気に接続するため、ほぼ半径方向に延びる通路29が制御ハウジング５に設けられる。ブレーキ作動の終了時における弁ピストン９の戻りは、横部材11により制限され、この横部材11は図示の負圧ブレーキブースタの作動解除位置では、ブースタハウジング１に設けられたストッパ38に当接する。
更に、第１図から明らかなように、弁部材10は、２つの弁座15,16と共働する環状のシール面44を有し、この環状シール面44は、金属補強ディスク45により補強され、複数の軸方向通路19を設けられている。シール面44の半径方向内方に続いてシール縁部13が配置され、このシール縁部13は、弁部材10を制御ハウジング５内に装着した状態では、その内側壁部あるいは上述の弁部材を保持する保持リング21にシール状態で当接し、これにより空圧室17が制御ハウジング５内に区画される。通路19と開口とで形成される流路は、詳細には記載してないが、空圧室17を、弁座15,16で区画されかつ上記の空圧通路29が延びる環状室43に連通し、したがって、シール面44から離隔した位置で弁部材10側に設けられる空圧室17が、作動室３と常に連通し、弁部材10を圧力補償する。
したがって、上記の装置は負圧ブレーキブースタの反作用力と、弁ピストンに作用する戻し力との間の差を減少し、これにより、反作用力が同じ状態のときに、戻し力を増大し、あるいは、戻し力が同じ状態のときに反作用力を減少することが可能となり、したがって、本発明のブレーキブースタのヒステリシスが改良される。
本発明の負圧ブレーキブースタの独立作動を作動ロッド７にかかわりなく開始するため、第３弁座24が第１（15）および第２弁座16間の半径方向中間部に介挿され、電磁石20により作動することができ、この電磁石20は弁ピストン９の軸方向ボウル状延長部（bowl−shaped extension）25内に配置するのが好ましく、したがって、弁ピストン９と共に制御ハウジング５内を移動することができる。この電磁力20は、延長部25内に固着された案内部37上を摺動するコイル46と、このコイル内に摺動可能に配置されてピン32に取外し不能に結合されたアーマチュア31とを備え、このピン32は案内部37内を案内されかつ延長部25を閉じる閉鎖部材30を案内される。電磁石20の作動空隙51はアーマチュア31と案内部37とで区画される。作動ロッド７に近接する端部で、ピン32は力伝達プレート33を装架し、この力伝達プレート33は四角形構造を有し、弁ピストン９の半径方向溝36に配置され、電磁石20により形成された独立作動力を第３弁座24に伝達することができる。このために、第３弁座24は、制御ハウジング５内をシール状態で案内され、２または３の保持アーム35により力伝達プレート33に結合されている。閉鎖部材30内に一部が突出するアーマチュア31と案内部37との間に圧縮ばね40が介挿され、この圧縮ばね40は、第３弁座24が弁ピストン９に設けられた第２弁座16に対して軸方向にオフセットした状態に配置される（距離ｂ参照）その初期位置にアーマチュア31を保持する。制御ハウジング５内を案内される閉鎖部材30は、上述の反作用ディスク６上に当接し、作動ロッド７に導入された入力を反作用ディスク６に伝達することができる。
コイル46を励磁することにより独立したブレーキ作動が開始すると、アーマチュア31は圧縮ばね40の付勢力に抗して図の右方に向けて移動され、これにより、距離ｂを移動した後、第３弁座24が弁部材10のシール面44に当接する。制御ハウジング５上に設けられた第１弁座15は、この当接で移動され、負圧室４と作動室３との間が接続されなくなる。続いて、第３弁座24と弁部材10とが移動し、第２弁座16が開き、作動室３が通気される。第３弁座24の移動はアーマチュア31が案内部37に当接し、２つの部材間の間隙ｓがゼロになるまで続く。作動ロッド７に作動力が作用してないときは、制御ハウジング５は弁ピストン９に対して、横部材11と制御ハウジング５に設けられた係止面39との間の距離ａに対応する距離だけ前進する。この理由は、ピストンロッド戻しばね27であり、このピストンロッド戻しばね27は、作動ロッド７を介して弁ピストン９を右方に移動し、第２弁座16を再度閉じようとするからである。しかし、第３弁座24が電磁石20と弁ピストン９との間の強固な結合により、同期して移動されるため、弁部材10と第２弁座16との間の間隙が、ｓ−ｂだけ開いた状態に保持される。これにより、作動室３が大気に接続され、制動力がマスタシリンダに伝達される。
圧力保持モードは、電磁石20を交互にオンおよびオフし、あるいは、アナログ制御することにより行われる。電磁石20をオフに切換えたのち、アーマチュア31はばね40の作用により第３弁座24と共に左方に移動し、これにより、第３弁座24が開き、制御弁ばね22で付勢された弁部材10は第２弁座16を閉じる。第１弁座15は上述のように開いているため、負圧室４と作動室３との間の開の接続部を通してこの作動室３から大気が除去され、したがって、マスタシリンダ内の圧力が低下する。続いて、極めて短い間隔で、電磁石が再度励磁され、マスタシリンダ内に再度圧力が形成される。したがって、電磁石20をパルス状に作動することにより、作動室３の通気および排気中のこのシステムの慣性で所要の圧力を形成することができる。
減圧モードは、電磁石20をオフに切換え、第３弁座24を開き、第２弁座16を閉じることにより、形成される。戻しばね26が制御組立体をその初期位置に戻し、横部材11がストッパ38に当接するまで、開位置の第１弁座15を通して作動室３が通気される。制御ハウジング５は、横部材11の側部、図では左側部に当接し、第１弁座15が閉じるまで、移動することができる。そして、この装置はその解除位置に配置される。
しかし、上述の電磁石20に追加的に用いられる弁41の機能を組合わせる場合にも、同様に独立した作動が可能である。無励磁状態で閉の空圧電磁弁として設けられた弁41は、作動室３を区画するブースタハウジング１のハウジング部42に配置するのが好ましく、制御弁12に関わりなく通気を可能とし、電磁石20とは別個独立に作動される。この実施例では、第３弁座24は、弁部材10に当接させて移動することにより、単に作動室３と負圧室４とを分離する作用をなす。
電磁石20と電磁弁41との双方は、独立したブレーキ作動中に励磁される。電磁弁41を開くと、大気が作動室３内に入ることが可能となり、一方、負圧室４との接続は閉位置の第３弁座24により閉じた状態に維持される。
所定圧力に達したときに、電磁弁41を分離することにより、詳細には示さないその弁座が閉じ、瞬間的な状態が保持され、圧力保持モードが形成される。
電磁石20も遮断されると、上述と同様な方法で減圧される。
特に第２図から明らかなように、本発明の負圧ブレーキブースタの第２実施例は、制御弁12の弁部材10の作動距離を直接検知可能な手段を備える。この手段は、弁部材10の作動距離の変化による永久磁石47の磁界の変化を検知するホール効果センサ49を備える。図示の実施例では、ホール効果センサ49は、制御ハウジング５に配置された第１弁座15の領域に設けられ、永久磁石47は弁部材10に組込まれているが、図示しない変形例では、ホール効果センサを弁部材に配置し、永久磁石を制御ハウジングに配置することも同様に可能である。
第３図、第４図および第５図に示す実施例では、弁部材10の作動距離を間接的に規定することのできる手段が設けられている。これは、電磁石20のアーマチュア31の作動距離を検知することにより行われる。
したがって、第３図は、第３弁座24を装架するリング34において上述の作動距離を間接的に測定する実施例を示し、この実施例では、弁ピストン９方向への電磁石のアーマチュア31の絶対的な距離が測定される。このために、第２永久磁石52が力伝達プレート33に組込まれており、第２ホール効果センサ53が永久磁石52と軸方向に対向して弁ピストン９内に配置されている。しかし、第３弁座24と弁部材10とが接触するまで、第３弁座24はその初期位置で弁部材10から離隔しているため、その作動距離に比例関係はない。この事実は、ホール効果センサの信号を分析する際に考慮しなければならない。
基本的に、制御弁の独立作動のために使用される電磁石20の磁束密度Ｂを検知することも可能であり、この磁束密度は作動空隙51のそのときの値Ｓに関連する。磁束密度Ｂは特に電磁石20に供給される電流Ｉにしたがうため、同時に電流値を測定しなければならない。したがって、第４図は、電磁石20の作動空隙51内で磁束密度Ｂを検知する装置を示す。アナログ状に作動するホール効果センサ48が作動空隙41内に、電磁石20の磁束密度を連続的に検知できるように配置される。このホール効果センサ48は上述の案内部37の電磁石アーマチュア31に近接する端面50内に組込むことが好ましい。
第５図は、電磁石アーマチュア31と共働する案内部37の端面50の特に好適な配置を示す。ここに示す実施例では、同様にアナログ状に作動するホール効果センサ54が電磁石20のリターンパス内に配置され、特に、電磁石20を収容する弁ピストン９のボール状延長部25の壁部内に組込まれている。
図示の磁束密度Ｂと、電磁石20に供給される電流Ｉと、作動空隙41の大きさｓとの関係は次の通りである。
Ｂ＝ｆ（I,s）
第６図に最後に示す本発明の負圧ブレーキブースタの実施例では、電気スイッチ手段55,56が設けられ、これらのスイッチ手段は、ドライバによるブレーキ作動に加えて電磁石20も作動され、ドライバの意思にかかわらずに全制動（full braking）を行う（いわゆるブレーキ援助機能）制動作用に特に重要である。スイッチ手段55,56は各ブレーキ作動中に作動されることが特に重要である。同時に、電磁石20は、独立した力でアシストされた制動作用が完了した後に、確実にオフに切換えることを確保しなければならない。図示のスイッチ手段は、弁ピストン９に取付けられかつ２つの作動位置を有するのが好ましいマイクロスイッチ55と、横方向に移動することによりこのマイクロスイッチ55を作動する作動部材56とを備え、この作動部材56は制御ハウジング５あるいは67内の内孔内をシール状態で案内され、符号58で示すブースタ上のストッパと共働する。このストッパ58は後部ブースタハウジングシェルの半径方向カラーにより形成することができる。この作動部材56と制御ハウジング５あるいは67との間に圧縮ばね57が介挿され、マイクロスイッチ55から離隔した側の作動部材56の端部は、その付勢力の下でストッパ58に当接する。この作動部材56は、互いに入れ子状に案内されかつ第２圧縮ばね66により軸方向に離隔する方向に押圧される２つの部材56,60から形成するのが特に好適である。ストッパ58に当接する部材56は作動タペットを備え、この制御ハウジング５あるいは67内における動きは、制御ハウジング５あるいは67内に設けられたストップリング65と共働する半径方向カラー64により制限される。マイクロスイッチ55を作動する第２の部材60は、作動タペット59上を案内されるスリーブ状に形成され、第２の圧縮ばね66を収容する。
最後に、第６図に示すように、図示の実施例のブースタにおける制御ハウジング５は、２つの部材から組立てられた組立て構造を有し、ブースタハウジング内を案内されかつ電磁石20を含む制御弁12を収容する案内部67と、この案内部67に確実に結合された前部63とを備える。上述の反作用ディスク６と、弁部材９の閉鎖部30との間に、制限内で摺動可能に伝達ディスク61が配置され、この伝達ディスク61は、弁ピストン９を介してドライバが導入した作動力に、可動壁２で形成されたブースト力を付加することができる。作動方向に対して反対方向への伝達ディスク61の動きは、係止面あるいは環状面62により規制される。この係止面あるいは環状面は前部63に設けられており、したがって、必要な場合には弁ピストン９を作動方向に対して反対方向に更に移動することも可能である。
本発明の負圧ブレーキブースタの解除位置では、各部材は第６図に示す位置に配置される。圧縮ばね57はストッパ58に当接する作動タペット59により僅かに圧縮され、軸方向距離あるいは間隙がカラー64とストップリング65との間に形成される。その第１作動位置に配置されているマイクロスイッチ55は、スリーブ60上で軸方向に支えられる。制御ハウジング５あるいは67と、弁ピストン９とは、横部材11を介してブースタハウジングに当接し、弁ピストン９の閉鎖部30は伝達ディスク61上に当接し、この伝達ディスク61は係止面あるいは環状面62および反作用ディスク６から離隔している。
ドライバが弁ピストン９を作動することにより、通常の（強さを加減して）制動作用を開始したときに、弁ピストン９が横部材11から離れ、伝達ディスク61は反作用ディスク６（第7a図参照）に接触する。弁ピストン９と制御ハウジング５あるいは67との間の相対動により、マイクロスイッチ55が作動部材56から離隔する方向に移動し、その結果、第２作動位置に切換えられる。マイクロスイッチ55の作動状態は、電磁石20を作動するための図示しない電子制御装置に信号される。電磁石20が作動されてないときは、信号伝達によりスイッチ手段55,56の作動が適性か否かがチェックされる。圧縮ばね57を解放すると、作動タペット59のカラー64がストップリング65に当接するまで、この作動タペット59が戻される。同時に、作動タペット59とスリーブ60とは、第２圧縮ばね66によるリミットストッパまで互いに付勢されて離隔される。
ドライバが全制動位置とした状態を第7b図に示す。この場合、マイクロスイッチ55が以前と同じくその作動部材56あるいは60から離隔しているため、その作動状態は変化せず、その第２作動位置にとどまる。全制動位置では、スイッチ手段55,56間の距離が増大するだけであり、伝達ディスク61はゴム弾性ディスク６に付勢される。
第7c図は、ドライバが急速に作動することにより、全制動位置に配置された状態を示し、これは図示しない電子装置により開始され、電磁石20が同時に作動される。制御ハウジング５あるいは67に対する弁ピストン９の移動により、マイクロスイッチ55がその第２作動位置に切換えられ、これにより電磁石20を作動することができる。第３弁座24の作動により、弁ピストン９に設けられた（大気）弁座16が更に開いて作動室３が更に通気されると、制御ハウジング５が弁ピストン９との関係で前進し、この移動中に、横部材11は制御ハウジング５あるいは67と接触しない中間位置に配置される。プッシュロッド14に作用する反作用力により、反作用ディスク６は制御ハウジングの案内部67内の凹部内に付勢され、伝達ディスク61が環状面62に当接する。この伝達ディスク61の当接により、弁ピストン９には反作用力が伝達されず、これにより作動ペダルあるいはブレーキペダルではこの反作用力を感得することができない。
解除作動（作動力の減少）が緩やかに行われる場合は、マイクロスイッチ55は作動部材56あるいは59がストッパ58（第６図）に当接することでのみ切換えられる。
解除作動は急速に行われる場合、あるいは、電磁石20の作動により全制動中に作動力が減少する場合は、マイクロスイッチ55が作動部材56,60に当接することにより、このマイクロスイッチ55が第１作動位置に切換えられる。この切換え作動は上述の電子装置に信号され、この電子装置が制御信号を発生して電磁石20を遮断する。制御ハウジング５あるいは67はこれに当接する横部材11に伴われて移動し、一方、伝達ディスク61は反作用部材６の変形により、係止面あるいは環状面62に付勢される。弁ピストン９および30の端部と、伝達ディスク61との間の軸方向距離は、電磁石20で作動される全制動から、ブレーキ装置の解除作動に必要な解除ストロークに対応する。
参照符号リスト
1  ブースタハウジング
2  可動壁
3  作動室
4  負圧室
5  制御ハウジング
6  反作用ディスク
7  作動ロッド
8  ダイアフラムプレート
9  弁ピストン
10  弁部材
11  横部材
12  制御弁
13  シール縁部
14  プッシュロッド
15  弁座
16  弁座
17  室
18  転動型ダイアフラム
19  通路
20  電磁石
21  保持リング
22  弁ばね
23  ヘッドフランジ
24  弁座
25  延長部
26  戻しばね
27  ピストンロッド戻しばね
28  通路
29  通路
30  閉鎖部材
31  アーマチュア
32  ピン
33  力伝達プレート
34  リング35
35  保持アーム
36  溝
37  案内部
38  ストッパ
39  係止面
40  ばね
41  弁
42  ハウジング部
43  環状室
44  シール面
45  補強ディスク
46  コイル
47  永久磁石
48  ホール効果センサ
49  ホール効果センサ
50  端面
51  作動空隙
52  永久磁石
53  ホール効果センサ
54  ホール効果センサ
55  マイクロスイッチ
56  作動部材
57  圧縮ばね
58  ストッパ
59  作動タペット
60  スリーブ
61  伝達ディスク
62  環状面
63  前部
64  カラー
65  ストップリング
66  圧縮ばね
67  案内部
【図７ａ】
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【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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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図７ｄ】
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