(57)【要約】  ブレーキの操作性を好適に確保することができる真空倍力構造を提供する。【解決手段】  真空倍力構造１０は、内燃機関１１の吸気通路１２に第１通路１３を介して真空倍力装置１５を連通するとともに、第１通路１３に第１チェック弁１６を備え、内燃機関１１の排気通路１８に第２通路１９を介して真空倍力装置１５を連通するとともに、第２通路１９に第２チェック弁２１を備える。この真空倍力構造１０によれば、吸気通路１２の負圧および排気通路１８の負圧を利用して、真空倍力装置１５の負圧室２５を負圧状態に保ち、この負圧状態を利用して真空倍力装置１５のオペレーティングロッド３８にかかった力を倍力してプッシュロッド４２から出力する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に連通する負圧室を有し、この負圧室を、前記吸気通路の負圧を利用して負圧状態に保ち、この負圧状態を利用して入力軸にかかった力を倍力し、倍力した力を出力軸から出力する真空倍力構造において、
前記内燃機関の排気通路のうち、内燃機関の排気ポート近傍に、前記負圧室を通路を介して連通し、
この通路に、排気通路の負圧を利用して負圧室を負圧状態に保つ負圧保持手段を設けたことを特徴とする真空倍力構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空倍力構造に係り、内燃機関の吸気通路に生じた負圧を利用して負圧室を負圧状態に保つことにより、入力を倍力させて出力する真空倍力構造に関する。
【０００２】
ここで、負圧とは、大気圧以下から絶対圧零（絶対真空）までの圧力をいう。
なお、大気圧より低い圧力の気体で満たされた空間内の状態を、通常、真空ということから、負圧を利用して入力を倍力させる倍力構造を「真空倍力構造」と称して説明する。
【背景技術】
【０００３】
自動車などのブレーキ系統には、ブレーキペダルにかかった踏力を倍力する真空倍力装置が用いられている。この真空倍力装置として、エンジンに混合気を吸入する際に発生する負圧を利用するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−１００５６０号公報
【０００４】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図８は従来の基本構成を説明する図である。
真空倍力装置１００は、内燃機関１０１の吸気通路１０２を、吸気負圧通路１０３を介して負圧室１０４に連通するとともに、２次空気供給通路１０５を、配管１０６を介して負圧室１０４に連通したものである。
【０００５】
２次空気供給通路１０５を排気ガス浄化用触媒１０８の上流側に連通し、２次空気供給通路１０５にエアポンプ１０７を設ける。エアポンプ１０７を駆動することにより内燃機関１０１に２次空気を供給する。
このエアポンプ１０７の駆動の際に、配管１０６に負圧が発生する。
【０００６】
ここで、吸気通路１０２から混合気を内燃機関１０１の燃焼室に吸気することにより、吸気通路１０２に負圧が発生する。
吸気通路１０２内の負圧を利用して真空倍力装置１００の負圧室１０４を負圧状態にするだけでは、負圧室１０４を所定の負圧状態まで下げることができない場合には、配管１０６の負圧を利用して負圧室１０４を所定の負圧状態まで下げる。
【０００７】
負圧室１０４を所定の負圧状態まで下げることで、ブレーキペダル（図示せず）を踏んだ際に、負圧室１０４の負圧を利用して入力軸１０９にかかった踏力を倍力し、倍力させた踏力を出力軸１１０から出力する。
出力軸１１０でマスターシリンダのプランジャを操作して、ブレーキを作動させる。
このように、２次空気供給用のエアポンプ１０７により発生する負圧を利用して、真空倍力装置１００の負圧室１０４を所定の負圧状態に保つことで、ブレーキの操作性を好適に確保する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、内燃機関１０１は、２次空気を供給しないタイプのものがある。２次空気を供給しないタイプの内燃機関１０１の場合には、吸気通路１０２内の負圧のみを利用して真空倍力装置１００の負圧室１０４を負圧に保つ必要がある。
このため、真空倍力装置１００の負圧室１０４を所定の負圧状態まで下げることが難しい場合があり、その場合には、ブレーキの操作性を好適に確保することが難しい。
【０００９】
本発明は、２次空気を供給しないタイプの内燃機関においても、ブレーキの操作性を好適に確保することができる真空倍力構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、内燃機関の吸気通路に連通する負圧室を有し、この負圧室を、前記吸気通路の負圧を利用して負圧状態に保ち、この負圧状態を利用して入力軸にかかった力を倍力し、倍力した力を出力軸から出力する真空倍力構造において、前記内燃機関の排気通路のうち、内燃機関の排気ポート近傍に、前記負圧室を通路を介して連通し、この通路に、排気通路の負圧を利用して負圧室を負圧状態に保つ負圧保持手段を設けたことを特徴とする。
【００１１】
ここで、内燃機関の吸気通路に生じた負圧を利用して負圧室を負圧状態にする際に、負圧室を所定の負圧状態に保つことが難しい場合が考えられる。
そこで、請求項１において、内燃機関の排気通路のうち、内燃機関の排気ポート近傍に通路を介して負圧室を連通した。そして、この通路に、排気通路の負圧を利用して負圧室を負圧状態に保つ負圧保持手段を設けた。
【００１２】
これにより、負圧室を負圧状態にする際に、吸気通路の負圧を利用するだけでは、負圧室を所定の負圧状態に保つことができない場合でも、排気通路の負圧を利用して負圧室を所定の負圧状態に保つことができる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明では、排気通路の負圧を利用して負圧室を所定の負圧状態に保つことで、２次空気を供給しないタイプの内燃機関においても、ブレーキの操作性を好適に確保することができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
なお、本実施の形態では真空倍力構造をブレーキ系統に採用した例について説明するが、本実施の形態の真空倍力構造はその他の装置（デバイス）に適用することも可能である。
【００１５】
図１は本発明に係る真空倍力構造をブレーキ系統に採用した例を示す概略図である。
真空倍力構造１０は、内燃機関１１の吸気通路１２に第１通路１３を介して真空倍力装置１５を連通するとともに、第１通路１３に第１チェック弁１６を備え、内燃機関１１の排気通路１８に第２通路（通路）１９を介して真空倍力装置１５を連通するとともに、第２通路１９に第２チェック弁（負圧保持手段）２１を備える。
【００１６】
第１通路１３は、吸気通路１２のうち、スロットル弁２２の下流側１２ａに一端部１３ａを連通し、真空倍力装置１５の負圧室２５（図２参照）に他端部１３ｂを連通させた通路である。
吸気通路１３は、スロットル弁２２の上流側１２ｂにエアクリーナー２６を備える。
負圧室２５は、所定の負圧Ｐ１に保たれた状態に保持される空間である。
【００１７】
第１チェック弁１６は、吸気通路１２（具体的には、下流側１２ａ）側の圧力Ｐ２と、負圧室２５の所定の負圧Ｐ１との関係が、Ｐ２＜Ｐ１なったときに開くバルブである。
さらに、第１チェック弁１６は、吸気通路１２（下流側１２ａ）側の圧力Ｐ２と所定の負圧Ｐ１との関係が、Ｐ２≧Ｐ１なったときに閉じるバルブである。
この第１チェック弁１６により、吸気通路１２（下流側１２ａ）側の負圧を利用して負圧室２５を所定の負圧Ｐ１状態に保つ。
【００１８】
第２通路１９は、排気通路１８のうち、排気ポート３５近傍の部位１８ａに一端部１９ａを連通し、第１通路１３の途中の部位１３ｃに他端部１９ｂを連通させた通路である。
第２通路１９の一端部１９ａを排気通路１８に連通し、他端部１２ｂを第１通路１３の途中の部位１３ｃに連通することで、排気通路１８を第２通路１９および第１通路１３の一部１３ｄを介して真空倍力装置１５の負圧室２５に連通する。
排気通路１８の端部１８ｂにはマフラー２４を備える。
【００１９】
第２チェック弁２１は、排気通路１８（具体的には、排気ポート３５近傍の部位１８ａ）側の圧力Ｐ３と、負圧室２５の所定の負圧Ｐ１との関係が、Ｐ３＜Ｐ１なったときに開くバルブである。
さらに、第２チェック弁２１は、排気通路１８（排気ポート３５近傍の部位１８ａ）側の圧力Ｐ３と所定の負圧Ｐ１との関係が、Ｐ３≧Ｐ１なったときに閉じるバルブである。
この第２チェック弁２１により、排気通路１８（排気ポート３５近傍の部位１８ａ）側の負圧を利用して負圧室２５を所定の負圧Ｐ１状態に保つ。
【００２０】
内燃機関１１は、シリンダブロック２８にシリンダ２９を備え、シリンダヘッド３１に点火プラグ３２を備え、シリンダヘッド３１の吸気ポート３３を開閉する吸気弁３４を備え、シリンダヘッド３１の排気ポート３５を開閉する排気弁２７を備え、シリンダ２９内にピストン３７を摺動自在に備える。
【００２１】
真空倍力装置１５は、オペレーティングロッド（入力軸）３８に連結部材３９を介してブレーキレバー４１を連結し、プッシュロッド（出力軸）４２にマスターシリンダ４４のプランジャ４５に連結したものである。
ブレーキレバー４１の上端部４１ａをピン４６を介して車体側４７に回動自在に取り付け、ブレーキレバー４１の下端部４１ｂにブレーキペダル４８を取り付ける。
【００２２】
マスターシリンダ４４は、ブレーキ油（図示せず）を供給するリザーバタンク５１を備え、前輪ブレーキ用のアウトレット５２および後輪ブレーキ用のアウトレット５３を備え、前輪ブレーキ用のアウトレット５２および後輪ブレーキ用のアウトレット５３を配管５４を介して前後輪のブレーキシリンダ５５に連通する。
【００２３】
真空倍力構造１０によれば、吸気通路１２（下流側１２ａ）の負圧Ｐ２および排気通路１８（排気ポート３５近傍の部位１８ａ）の負圧Ｐ３を利用して、真空倍力装置１５の負圧室２５を所定の負圧Ｐ１状態に保ち、この負圧Ｐ１状態を利用して真空倍力装置１５のオペレーティングロッド３８にかかった力を倍力し、倍力した力を真空倍力装置１５のプッシュロッド４２から出力することにより、プッシュロッド４２でマスターシリンダ４４のプランジャ４５を押圧するものである。
【００２４】
図２は本発明に係る真空倍力構造を説明する図である。
真空倍力装置１５は、装置本体５７にシリンダ５８を備え、シリンダ５８内にダイヤフラム５９を介してピストン６１を移動自在に設け、ダイヤフラム５９およびピストン６１でシリンダ５８内を負圧室２５と大気圧室６２とに仕切り、負圧室２５にリターンスプリング６３を備え、オペレーティングロッド３８の後端部３８ａに連結部材３９を介してブレーキレバー４１を連結し、プッシュロッド４２の先端部４２ａにマスターシリンダ４４のプランジャ４５に連結したものである。
【００２５】
装置本体５７のシリンダ５８に接続管６４を形成し、この接続管６４を負圧室２５に連通させ、この接続管６４に第１通路１３の他端部１３ｂをつなぐ。負圧室２５に接続管６４を介して第１通路１３の他端部１３ｂを連通する。
ブレーキレバー４１の上端部４１ａをピン４６を介して車体側４７に回動自在に取り付け、ブレーキレバー４１の下端部４１ｂにブレーキペダル４８を取り付ける。
【００２６】
ブレーキペダル４８に踏力がかかっていない場合には、負圧室２５と大気圧室６２とが連通され、負圧室２５および大気圧室６２とが負圧Ｐ１に保たれる。
よって、リターンスプリング６３のばね力でピストン６１が大気圧室６２の端部側６２ａに位置する。
【００２７】
この状態で、ブレーキペダル４８に踏力がかかると、負圧室２５と大気圧室６２との連通が遮断され、大気圧室６２に大気が流入する。
負圧室２５と大気圧室６２とに圧力差が生じ、リターンスプリング６３のばね力に抗してピストン６１が負圧室２５の端部側２５ａに移動する。
【００２８】
このピストン６１の移動に伴ってプッシュロッド４２がマスターシリンダ４４に向かって移動し、プッシュロッド４２でマスターシリンダ４４のプランジャ４５を押圧する。
これにより、オペレーティングロッド３８に作用した力を倍力し、倍力した力をプッシュロッド４２から出力する。
【００２９】
プッシュロッド４２でマスターシリンダ４４のプランジャ４５を押圧することにより、マスターシリンダ４４内のブレーキ油をプランジャ４５で押圧する。
この押圧力がブレーキ油を介して前後輪のブレーキシリンダ５５に伝わり、前後輪のブレーキを作動させる。
【００３０】
次に、真空倍力構造の作用を図３〜図６に基づいて説明する。
図３は本発明に係る真空倍力構造の負圧室を吸気通路を利用して負圧にする例を説明する図である。
スロットル弁２２を開口するとともに、吸気弁３４が開いて吸気ポート３３を開口する。さらに、排気弁２７を閉じて排気ポート３５を閉塞した状態に保つ。
この状態で、ピストン３７を上死点Ｈ１から矢印ａの如く下降させる。
【００３１】
吸気通路１２（下流側１２ａ）内の混合気（図示せず）を燃焼室６６内に矢印ｂの如く吸気する。吸気通路１２（下流側１２ａ）内の圧力Ｐ２が、負圧室２５の所定の負圧Ｐ１より低くなり、すなわちＰ２＜Ｐ１の関係が成立して第１チェック弁１６が開く。
真空倍力装置１５の負圧室２５（図２も参照）内の気体が、第１通路１３を経て矢印ｃの如く吸気通路１２（下流側１２ａ）内に吸気され、負圧室２５内が負圧Ｐ４状態になる。
【００３２】
この状態で、負圧室２５は、所定の負圧Ｐ１まで低くなることは十分に考えられるが、本実施の形態では、負圧室２５が負圧Ｐ４まで低下するものとして説明する。
なお、負圧Ｐ４と所定の負圧Ｐ１との関係は、Ｐ４＞Ｐ１である。
【００３３】
図４（ａ），（ｂ）は本発明に係る真空倍力構造の負圧室を負圧状態に保つ例を説明する図である。
（ａ）において、ピストン３７が下死点Ｈ２まで到達したとき、吸気弁３４で吸気ポート３３を閉じる。その後、ピストン３７を矢印ｄの如く上昇させる。
【００３４】
このときの、吸気通路１２（下流側１２ａ）側の圧力Ｐ２と、負圧室２５（図２、図３参照）の負圧Ｐ４との関係は、Ｐ２＞Ｐ４である。
また、排気通路１８（排気ポート３５近傍の部位１８ａ）側の圧力Ｐ３と、負圧室２５の負圧Ｐ４との関係は、Ｐ３＞Ｐ４である。
よって、第１、第２のチェック弁１６，２１を閉じた状態に保ち、負圧室２５（図２、図３参照）を負圧Ｐ４の状態に保持する。
【００３５】
（ｂ）において、ピストン３７が上死点Ｈ１に到達する直前に、点火プラグ３２で混合気を点火する。混合気が燃焼し、燃焼したガス（燃焼ガス）がピストン３７を矢印ｅの如く押し下げる。
【００３６】
このときの、吸気通路１２（下流側１２ａ）側の圧力Ｐ２と、負圧室２５（図２、図３参照）の負圧Ｐ４との関係は、Ｐ２＞Ｐ４である。
また、排気通路１８（排気ポート３５近傍の部位１８ａ）側の圧力Ｐ３と、負圧室２５の負圧Ｐ４との関係は、Ｐ３＞Ｐ４である。
よって、第１、第２のチェック弁１６，２１を閉じた状態に保ち、負圧室２５を負圧Ｐ４の状態に保持する。
【００３７】
図５は本発明に係る真空倍力構造の負圧室を継続して負圧状態に保つ例を説明する図である。
ピストン３７が下死点Ｈ２に到達する直前に排気弁２７が開いて排気ポート３５が開口する。ピストン３７が矢印ｆの如く上昇し、燃焼ガスを排気ポート３５を介して矢印ｇの如く排気通路１８に排出する。
【００３８】
このときの、吸気通路１２（下流側１２ａ）側の圧力Ｐ２と、負圧室２５（図２、図３参照）の負圧Ｐ４との関係は、Ｐ２＞Ｐ４である。
また、排気通路１８（排気ポート３５近傍の部位１８ａ）側の圧力Ｐ３と、負圧室２５の負圧Ｐ４との関係は、Ｐ３＞Ｐ４である。
よって、第１、第２のチェック弁１６，２１を閉じた状態に保ち、負圧室２５を負圧の状態に保持する。
【００３９】
図６は本発明に係る真空倍力構造の負圧室を排気通路を利用して負圧にする例を説明する図である。
ピストン３７が上死点Ｈ１まで到達した時点で、排気弁２７を閉じて排気ポート３５を閉塞する。
【００４０】
燃焼室６６から排気通路１８内に排出した燃焼ガスが、排気通路１８内を慣性で継続して矢印ｇの如く流れる。
これにより、排気通路１８のうち、排気ポート３５近傍の部位１８ａの圧力Ｐ３が負圧状態になる。
【００４１】
ここで、図５に示すように、燃焼ガスを燃焼室６６内から排気ポート３５を介して矢印ｇの如く排気通路１８に排出する際に、排気ポート３５の出口近傍においてベンチュリ効果が発生し、燃焼ガスの排気流が最も速くなる。
このため、排気弁２７を閉じて排気ポート３５を閉塞した際に、排気ポート３５近傍の部位１８ａにおいて、燃焼室６６から排気通路１８内に排出した燃焼ガスは、排気通路１８内を速い流速で矢印ｇの如く流れる。
【００４２】
これにより、排気通路１８のうち、排気ポート３５近傍の部位１８ａの圧力Ｐ３が、負圧室２５の所定の負圧Ｐ１状態より低くなる。
すなわち、圧力Ｐ３と所定の負圧Ｐ１との関係が、Ｐ３＜Ｐ１になり第２チェック弁２１が開く。
【００４３】
真空倍力装置１５の負圧室２５内の気体が、第１通路１３の一部１３ｄおよび第２通路１９を経て矢印ｈの如く排気通路１８（排気ポート３５近傍の部位１８ａ）内に吸気され、負圧室２５内が所定の負圧Ｐ１まで低くなる。
【００４４】
図３に戻って、排気弁２７を閉じた後、吸気弁３４を開いて吸気ポート３３を開口する。
以下、図３〜図６の工程を順次繰り返すことにより、真空倍力装置１５の負圧室２５を所定負圧Ｐ１の状態に好適に保つことができる。
【００４５】
以上説明したように、真空倍力構造１０によれば、内燃機関１１の排気通路１８のうち、内燃機関１１の排気ポート３５近傍の部位１８ａに第２通路１９を介して負圧室２５を連通した。そして、この第２通路１９に、排気通路１８の負圧を利用して負圧室２５を所定の負圧Ｐ１状態に保つ第２チェック弁２１を設けた。
【００４６】
よって、内燃機関１１の吸気通路１２に生じた負圧Ｐ２を利用して負圧室２５を負圧状態にする際に、負圧室２５を所定の負圧Ｐ１の状態に保つことができない場合でも、排気通路１８に生じた負圧Ｐ３を利用して負圧室２７を所定の負圧Ｐ１状態に保つことができる。
【００４７】
図７は本発明に係る真空倍力構造を採用したブレーキ系統の作動例を説明する図である。
ブレーキペダル４８に踏力Ｆがかかっていないときには、図２に示すリターンスプリング６３のばね力でピストン６１が大気圧室６２の端部側６２ａに位置する。
この状態で、ブレーキペダル４８を踏力Ｆで踏むと、ブレーキレバー４１がピン４６を軸にして矢印ｉの如く揺動する。ブレーキレバー４１が揺動することにより、オペレーティングロッド３８を矢印ｊの如く移動する。
【００４８】
オペレーティングロッド３８が移動することにより、負圧室２５と大気圧室６２との連通が遮断され、大気圧室６２に大気が流入する。
負圧室２５と大気圧室６２とに圧力差が生じ、図２に示すリターンスプリング６３のばね力に抗してピストン６１が負圧室２５の端部側２５ａに移動する。
【００４９】
このピストン６１の移動に伴ってプッシュロッド４２がマスターシリンダ４４に向かって移動し、プッシュロッド４２でマスターシリンダ４４のプランジャ４５を矢印ｌ（アルファベット「エル」の小文字）の如く押圧する。
これにより、ブレーキペダル４８からオペレーティングロッド３８に作用した力を倍力し、倍力した力をプッシュロッド４２から出力する。
【００５０】
プッシュロッド４２でマスターシリンダ４４のプランジャ４５を押圧することにより、マスターシリンダ４４内のブレーキ油をプランジャ４５で押圧する。
この押圧力がブレーキ油を介して前後輪のブレーキシリンダ５５に伝わり、前後輪のブレーキを作動させる。
【００５１】
なお、前記実施の形態では、真空倍力構造１０をブレーキ系統に採用した例について説明したが、これに限らないで、真空倍力構造１０は、その他のデバイスの倍力装置として採用しても同様の効果を得ることができる。
【００５２】
また、前記実施の形態では、負圧保持手段として第２チェック弁２１を用いた例について説明したが、負圧保持手段はこれに限定するものではなく、その他の例として電磁弁などを用いることも可能である。
電磁弁などの負圧保持手段は、排気ポート３５近傍の部位１８ａの負圧をセンサーによって検知するとともに、負圧室２５の負圧をセンサーによって検知し、排気ポート３５近傍の部位１８ａの負圧圧力Ｐ３と、負圧室２５の所定の負圧Ｐ１との関係が、Ｐ３＜Ｐ１になったとき、開くように構成したものである。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、内燃機関の吸気通路に生じた負圧を利用して負圧室を負圧状態に保つことで、入力を倍力させて出力する真空倍力構造への適用に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る真空倍力構造をブレーキ系統に採用した例を示す概略図である。
【図２】本発明に係る真空倍力構造を説明する図である。
【図３】本発明に係る真空倍力構造の負圧室を吸気通路を利用して負圧にする例を説明する図である。
【図４】本発明に係る真空倍力構造の負圧室を負圧状態に保つ例を説明する図である。
【図５】本発明に係る真空倍力構造の負圧室を継続して負圧状態に保つ例を説明する図である。
【図６】本発明に係る真空倍力構造の負圧室を排気通路を利用して負圧にする例を説明する図である。
【図７】本発明に係る真空倍力構造を採用したブレーキ系統の作動例を説明する図である。
【図８】従来の基本構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０…真空倍力構造、１１…内燃機関、１２…排気通路、１３…第１通路、１５…真空倍力装置、１６…第１チェック弁、１８…排気通路、１９…第２通路（通路）、２１…第２チェック弁（負圧保持手段）、２５…負圧室、３５…排気ポート、３８…オペレーティングロッド（入力軸）、４２…プッシュロッド（出力軸）。
【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７】
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【図８】
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