(57)【要約】【課題】  コイルスプリングの１巻き目と２巻き目の線材を所定範囲に亘って密着させることにより、コイルスプリングが振動しても線材の接離による接触音を生ずることがない静粛性の高い倍力装置を提供する。【解決手段】  弁機構により変圧室が大気（或いは圧力空気源）または定圧室に連通されると、変圧室と定圧室との間に差圧が生じ、または消滅し、区画部材はコイルスプリングを圧縮し、またはコイルスプリングの伸長により非作動位置に後退される。コイルスプリングは急激に圧縮または伸長されると振動するが、コイルスプリングの１巻き目は線材がコイル軸線に直角な平面で巻かれ、１巻き目と線材間隔が狭くなる２巻き目は線材の端部から所定範囲に亘って１巻き目と線材が密着されているので、コイルスプリングが振動しても線材が接離して接触音を発生することがない。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブースタシェル（１）が区画部材（４）により変圧室（６）と定圧室（５）とに区画され、該区画部材にバルブピストン（８）の基端部（８ａ）が固着され、前記変圧室と定圧室の圧力差に基づく前記区画部材の出力が前記バルブピストンから出力ロッド（１４）に反力部材（１７）を介して伝達され、前記反力部材と連携して作用するプランジャ（２１）がブレーキペダル（２５）によって軸線方向に移動される入力ロッド（２３）と連結され、前記バルブピストンと前記プランジャとの相対移動に基づいて前記変圧室を前記定圧室および大気または圧力空気源に連通、遮断する弁機構（３０）を備え、前記バルブピストンと前記ブースタシェルのフロント側内面との間にコイルスプリング（１６）が介在された倍力装置において、
前記コイルスプリング（１６）の線材（４０）は、１巻き目（４１）がコイル軸線（４２）に直角な平面で巻かれ、２巻き目（４３）が前記線材の端部（４４）から所定範囲（Ｌ）に亘って前記１巻き目と線材が密着して巻かれていることを特徴とする負圧倍力装置。
【請求項２】
請求項１において、前記コイルスプリング（１６）の線材（４０）は、コイルスプリングの自由状態において１巻き目（４１）がコイル軸線（４２）に直角な平面で巻かれ、２巻き目（４３）が前記線材の端部（４４）から所定範囲（Ｌ）に亘って前記１巻き目と線材が密着して巻かれていることを特徴とする負圧倍力装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記コイルスプリング（１６）は中央部分の直径が両端部分の直径より大きいビヤ樽状であることを特徴とする倍力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用の倍力装置に関し、特に静粛性を向上した倍力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、負圧式倍力装置においては、ブースタシェルがダイヤフラムにより変圧室と定圧室に区画され、ダイヤフラムにバルブピストンが固定され、このバルブピストンにプランジャが嵌合されている。プランジャの前端部はバルブピストンの基端部を貫通してマスタシリンダのマスタピストンを押動するようになっている。後端部はバルブピストンの円筒部内で入力ロッドに回動可能に連結され、入力ロッドを介してブレーキペダルに連結されている。バルブピストンとプランジャとの相対移動に基づいて変圧室を定圧室および大気に連通、遮断する弁機構が設けられている。バルブピストンとブースタシェルのフロント側内面との間にコイルスプリングが介在され、バルブピストンおよびダイヤフラム等を非作動位置に後退させるようになっている。
【０００３】
このコイルスプリングの線材は、１巻き弱だけコイル軸線に直角な平面で巻かれ、線材の端部の手前からリードに応じて螺旋状に巻かれている。従って、コイルスプリングが、バルブピストンとブースタシェルのフロント側内面との間にセット荷重をかけた状態で介在されると、図４に示すように、コイルスプリング５０の２巻き目５２の始まり部分５３が線材５４の端部５５に乗り上げ、２巻き目５２の線材５４は、ねじりモーメントによるねじれ角によって１巻き目５１の線材に接近するとともに、セット荷重によって端部５５を支点として湾曲状に曲げられ、端部５５から離間した微小隙間部５６で１巻き目５１の線材５４に極めて接近した後に徐々に離間していく。
【０００４】
このため、ブレーキペダルが急激に作動されてコイルスプリング５０が急激に圧縮または伸張された場合、コイルスプリング５０が振動し、微小隙間部５６で２巻き目５２の線材５４が１巻き目５１の線材５４に接離して接触音が発生する。このコイルスプリングの線材の接触音を防止するために、特許文献１に記載された負圧式倍力装置では、コイルスプリングの端部がゴムのカバー１３によって覆われている。
【特許文献１】国際公開第０２／４３９９８号パンフレット（第４，５頁、Ｆｉｇ．１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した特許文献１に記載されたものにおいては、コイルスプリングの端部をゴムのカバーで被覆してコイルスプリング端部での振動による線材の接触音を防止するようにしているので、ゴムのカバーが別途必要となり、コストアップの要因となる。さらに、ゴムが経時劣化して弾性が低下するとコイルスプリングの振動を減衰する能力が低下し、コイルスプリングから生じる騒音を低減できなくなる。
【０００６】
本発明は、コイルスプリングの１巻き目と２巻き目の線材を所定範囲に亘って密着させることにより、コイルスプリングが振動しても線材の接離による接触音を生ずることがない静粛性の高い倍力装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、ブースタシェル（１）が区画部材（４）により変圧室（６）と定圧室（５）とに区画され、該区画部材にバルブピストン（８）の基端部（８ａ）が固着され、前記変圧室と定圧室の圧力差に基づく前記区画部材の出力が前記バルブピストンから出力ロッド（１４）に反力部材（１７）を介して伝達され、前記反力部材と連携して作用するプランジャ（２１）がブレーキペダル（２５）によって軸線方向に移動される入力ロッド（２３）と連結され、前記バルブピストンと前記プランジャとの相対移動に基づいて前記変圧室を前記定圧室および大気または圧力空気源に連通、遮断する弁機構（３０）を備え、前記バルブピストンと前記ブースタシェルのフロント側内面との間にコイルスプリング（１６）が介在された倍力装置において、
【０００８】
前記コイルスプリング（１６）の線材（４０）は、１巻き目（４１）がコイル軸線（４２）に直角な平面で巻かれ、２巻き目（４３）が前記線材の端部（４４）から所定範囲（Ｌ）に亘って前記１巻き目と線材が密着して巻かれていることである。
【０００９】
請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記コイルスプリング（１６）の線材（４０）は、コイルスプリングの自由状態において１巻き目（４１）がコイル軸線（４２）に直角な平面で巻かれ、２巻き目（４３）が前記線材の端部（４４）から所定範囲（Ｌ）に亘って前記１巻き目と線材が密着して巻かれていることである。
【００１０】
請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１または請求項２において、前記コイルスプリング（１６）は中央部分の直径が両端部分の直径より大きいビヤ樽状であることである。
【発明の効果】
【００１１】
上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、弁機構により変圧室が大気（或いは圧力空気源）または定圧室に連通されると、変圧室と定圧室との間に差圧が生じ、または消滅し、区画部材はコイルスプリングを圧縮し、またはコイルスプリングの伸長により非作動位置に後退される。コイルスプリングは急激に圧縮または伸長されると振動するが、コイルスプリングの１巻き目は線材がコイル軸線に直角な平面で巻かれ、１巻き目と線材間隔が狭くなる２巻き目は線材の端部から所定範囲に亘って１巻き目と線材が密着されているので、コイルスプリングが振動しても線材が接離して接触音を発生することがなく、倍力装置の作動時の静粛性を高めることができる。
【００１２】
上記のように構成した請求項２に係る発明によれば、自由状態においてコイルスプリングの２巻き目が線材の端部から所定範囲に亘って１巻き目と線材が密着されているので、コイルスプリングが振動しても線材が接離して接触音を発生することを確実に防止することができる。
【００１３】
上記のように構成した請求項３に係る発明によれば、コイルスプリングをビヤ樽状にして振動の発生を抑制したことにより、コイルスプリングの１巻き目と２巻き目の線材が接離することを更に効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る倍力装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、ブースタシェル１は、フロントシェル２およびリアシェル３から構成され、両シェル２，３間には、フレキシブルなダイヤフラム４が外周縁のビードで気密的に挟着され、ブースタシェル１の内部を定圧室５と変圧室６とに区画している。ダイヤフラム４には円盤状のプレート７が定圧室５側で重合され、ダイヤフラム４およびプレート７には円筒状のバルブピストン８の基端部８ａの外周面が気密的に固着され、基端部８ａの前端面が定圧室５に露出している。フロントシェル２には負圧導入管１０が取付けられ、定圧室５は負圧導入管１０を介してエンジンの吸気マニホールドに連通されてエンジン作動中は常に負圧に維持されている。
【００１５】
図２に示すように、リアシェル３の中心部は、外方に屈曲されて円筒状の突出部３ａが後方に向けて突設され、軸線上に貫通穴３ｂが形成されている。バルブピストン８には基端部８ａから円筒部８ｂが後方に突設され、円筒部８ｂが貫通穴３ｂを貫通してリアシェル３の突出部３ａから後方に突出されている。貫通穴３ｂの内周面と円筒部８ｂの外周面との間にはシール９が介在され、変圧室６を大気から遮断している。
【００１６】
１１はマスタシリンダで、マスタシリンダ１１は図１に示すように、後端部１１ａがフロントシェル２に形成された中心穴を貫通して定圧室５内に気密的に突出し、フランジ部１１ｂがフロントシェル２の前面に当接している。フロントシェル２とリアシェル３とは、両シェルで構成されるブースタシェル１の軸線と外周との略中間位置で軸線と平行に延在する複数本、例えば２本のタイロッド１２で結合されてマスタシリンダ１１に固定されている。
【００１７】
１３はマスタシリンダ１１に前後方向に摺動可能に嵌合されたマスタピストンで、マスタシリンダ１１の後端部から定圧室５内に突出し、バルブピストン８の前端面近傍まで延在している。バルブピストン８とマスタピストン１３との間には出力ロッド１４が介在されている。バルブピストン８は定圧室５と変圧室６との室内の圧力差に基づくダイヤフラム４の出力を反力部材１７を介して出力ロッド１４に伝達し、出力ロッド１４がマスタピストン１３を前方に押動する。フロントシェル２とバルブピストン８の前端面との間にはコイルスプリング１６がセット荷重をかけた状態で介在されバルブピストン８を後方に付勢している。コイルスプリング１６は中央部分の直径が両端部分の直径より大きいビヤ樽状とし、荷重に対する安定性、防振性の向上を図っている。
【００１８】
図３に示すように、コイルスプリング１６の線材４０は、コイルスプリングの自由状態において１巻き目４１がコイル軸線４２に直角な平面で巻かれ、２巻き目４３が線材４０の端部４４から所定範囲Ｌに亘って１巻き目４１と線材４０が密着して巻かれ、その後は１巻き目から徐々に開離されている。なお、線材４０はコイルスプリング１６の両端部において同様に巻かれている。
【００１９】
図２に示すように、バルブピストン８には、前端面から後端面に向けて反力室穴８ｃ、反力室穴８ｃに開口する小径の反力穴８ｄ、反力穴８ｄに連なる中径の中間穴８ｈ、中間穴８ｈより大径の弁体収納穴８ｅが軸線上に順次穿設されている。反力室穴８ｃの底面には、外側の内周面を反力室穴８ｃの内周面と共通にする環状凹溝８ｆが軸線方向に形成され、環状凹溝８ｆに出力ロッド１４の後端に形成された環状突起１４ａが軸線方向に相対移動可能に嵌合されている。環状突起１４ａと反力室穴８ｃの底面との間で反力室１５が形成され、反力室１５内に弾性材料で形成された円盤状の反力部材１７が収納されている。
【００２０】
２１は先端軸部２１ａが反力穴８ｄ内に摺動可能に嵌合されたプランジャで、先端面が反力部材１７の後端面と対向している。２２はＨ字状のキー部材で、両側の直線部の内側がプランジャ２１に形成された環状溝２１ｃ内に侵入し、両端部はバルブピストン８の半径方向に穿設された矩形穴８ｇに両直線部の外側面で摺接して外部に延在している。これにより、バルブピストン８とプランジャ２１とは、矩形穴８ｇおよび環状溝２１ｃの幅を加算した距離からキー部材２２の厚さを２倍した距離を減じた距離だけ軸線方向に相対移動することができる。
【００２１】
プランジャ２１の後端には入力ロッド２３が回動可能に連結され、入力ロッド２３は塵芥等の通過を防止するフィルタ２４と吸音機能を有するサイレンサ２７を貫通して円筒部８ｂより後方に延在し、ブレーキペダル２５（図１参照）に連結されている。入力ロッド２３とリアシェル３の突出部３ａとの間には蛇腹２６が固定され、バルブピストン８の円筒部８ｂの外周を覆っている。蛇腹２６の端面には円周上複数の通気穴２６ａが開口され、この通気穴２６ａよりサイレンサ２７およびフィルタ２４を介してバルブピストン８内に外気が導入されるようになっている。
【００２２】
変圧室６を定圧室５または大気に切換えて連通する弁機構３０は、バルブピストン８の中間穴８ｈと弁体収納穴８ｅとの間の段部８ｋに形成された環状の負圧弁座８ｉを有している。環状の負圧弁座８ｉは、段部８ｋの端面が外方に向かって前方に傾斜され、この傾斜端面と中間穴８ｈの内周面とを円弧で結んで形成されている。負圧弁座８ｉより外側で弁収納穴８ｅに開口する通路８ｊはバルブピストン８の側壁を貫通して定圧室５に開口している。プランジャ２１の後端面には負圧弁座８ｉより内側で大気弁座２１ｂが形成されている。弁体収納穴８ｅ内には円盤状の弁体３１が前後方向に移動可能に遊嵌されている。弁体３１の前端面には負圧弁座８ｉに接離して変圧室６と定圧室５とを連通、遮断する負圧弁３１ａが形成されている。弁体３１の前端面の負圧弁３１ａより内側には大気弁３１ｂが環状に突設され、大気弁座２１ｂが大気弁３１ｂに接離して変圧室６と大気とを連通、遮断する。
【００２３】
弁体３１の後端は弁体３１の軸線方向の移動を許容するベローズ３４により環状の保持体３５に連結されている。保持体３５は、入力ロッド２３の中央部に係止されたリテーナ３７との間に介在された圧縮スプリング３８のばね力により弁体収納穴８ｅに形成された段部に押圧されている。弁体３１の後端面と入力ロッド２３に形成された肩部との間には圧縮スプリング３９が介在され、弁体３１を入力ロッド２３に対して前方に付勢している。これにより、ブレーキの非作動時は、大気弁座２１ｂを大気弁３１ｂに接触させて変圧室６と大気との連通を遮断するとともに、負圧弁３１ａを負圧弁座８ｉに対して僅かに離れた位置に保持して変圧室６と定圧室５とを互いに連通している。
【００２４】
次に、上記した実施形態に係る倍力装置の作動について説明する。ブレーキペダル２５の作動時においては、入力ロッド２３によりプランジャ２１が圧縮スプリング３８のばね力に抗して前進され、弁体３１が圧縮スプリング３９のばね力により前進される。これにより、負圧弁３１ａが円弧状の負圧弁座８ｉの頂点部分に当接して変圧室６と定圧室５との連通が遮断される。
【００２５】
プランジャ２１が更に前進されると、大気弁座２１ｂと大気弁３１ｂとが開離され、サイレンサ２７およびフィルタ２４を介してバルブピストン８内に導入された大気が中間室８ｈ、矩形穴８ｇ等を介して変圧室６に流入する。これにより、変圧室６と定圧室５との間で圧力差が発生し、バルブピストン８はダイヤフラム４に作用する両室５，６内の圧力差によりコイルスプリング１６を圧縮して前進し、圧力差に応じた作動力で反力部材１７を弾性変形して出力ロッド１４を介してマスタピストン１３を押動する。このとき、コイルスプリング１６は、特に急激に圧縮されるとかなり振動するが、その２巻き目４３が線材４０の端部４４から所定範囲Ｌに亘って１巻き目４１と線材４０が密着して巻かれ、その後は１巻き目から徐々に開離しているので、振動により２巻き目の線材４０が１巻き目の線材４０に接離して接触音を発生することがない。
【００２６】
バルブピストン８に押圧されて反力部材１７が弾性変形し、反力部材１７が反力穴８ｄに流入してプランジャ２１の先端軸部２１ａの先端部を後方へ押圧することにより、プランジャ２１が後退されて大気弁座２１ｂが大気弁３１ｂに着座して大気と変圧室６との連通を遮断し、ブレーキペダル２５の踏力に応じたブレーキ油圧がマスタシリンダ１１に発生、保持される。このとき、ブレーキペダル２５を踏む力は、入力ロッド２３を介してプランジャ２１の先端軸部２１ａから反力部材１７に伝達され、反力部材１７が踏力に応じて弾性変形するので、運転者は反力を感じることができる。
【００２７】
ブレーキ作動後、ブレーキペダル２５が開放されると、プランジャ２１が圧縮スプリング３８のばね力によりバルブピストン８に対して後方に移動され、大気弁座２１ｂが大気弁３１ｂに当接した状態で弁体３１が圧縮スプリング３９のばね力に抗してバルブピストン８に対して相対的に後方に移動され、負圧弁３１ａが負圧弁座８ｉから開離される。これにより、定圧室５内の負圧が通路８ｊを通って変圧室６に導入され、変圧室６と定圧室５との室内の圧力差がなくなり、バルブピストン８、プレート７およびダイヤフラム４がコイルスプリング１６のばね力により後方に移動されるとともに、マスタピストン１３が後方に移動されてマスタシリンダ１１内の油圧が無くなる。
【００２８】
このとき、コイルスプリング１６は、特にブレーキペダル２５が急激に解放されて急に伸張されるとかなり振動するが、その２巻き目４３が線材４０の端部４４から所定範囲Ｌに亘って１巻き目４１と線材４０が密着して巻かれ、その後は１巻き目から徐々に開離しているので、振動により２巻き目の線材４０が１巻き目の線材４０と接離して接触音を発生することがない。
【００２９】
プランジャ２１はキー部材２２がリアシェル３の突出部３ａの段部内面に当接するのと同時に停止し、バルブピストン８はキー部材２２に当接して停止する。これにより、ブレーキの非作動時に負圧弁３１ａが負圧弁座８ｉに極めて接近した状態となり、ブレーキが掛けられたとき弁体３１の前方移動により負圧弁３１ａが負圧弁座８ｉに迅速に当接することができる。プランジャ２１が停止後にバルブピストン８がキー部材２２に当接するまで後退することにより、負圧弁座８ｉは負圧弁３１ａに対して僅かに離れた位置まで後退される。
【００３０】
上記実施の形態では、コイルスプリング１６の線材４０は、コイルスプリング１６の自由状態において１巻き目４１がコイル軸線４２に直角な平面で巻かれ、２巻き目４３が線材４０の端部４４から所定範囲Ｌに亘って１巻き目４１と線材４０が密着して巻かれているが、コイルスプリング１６がフロントシェル２とバルブピストン８の前端面との間にセット荷重をかけて介在された状態において、１巻き目４１がコイル軸線４２に直角な平面で巻かれ、２巻き目４３が線材４０の端部４４から所定範囲Ｌに亘って１巻き目４１と線材４０が密着して巻かれているようにしてもよい。
【００３１】
また、コイルスプリング１６は、ビヤ樽状に限定されるものではなく、円筒状または裁頭円錐状のものとしてもよい。
【００３２】
上記実施の形態では、定圧室５をエンジンの吸気マニホールドに連通して負圧に維持し、バルブピストンと８プランジャ２１との相対移動に基づいて変圧室６を弁機構（３０）により定圧室５および大気に連通、遮断しているが、定圧室を大気に維持し、変圧室を弁機構を介してエアポンプ等からなる定圧の圧力空気源に接続し、バルブピストンと８プランジャ２１との相対移動に基づいて変圧室６を弁機構（３０）により定圧室５および圧力空気源に連通、遮断するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る倍力装置の実施の形態を示す断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿って矢視した弁機構部分の拡大断面図。
【図３】コイルスプリングの端部を示す部分拡大図。
【図４】従来のコイルスプリングの端部を示す部分拡大図。
【符号の説明】
【００３４】
１…ブースタシェル、２…フロントシェル、３…リアシェル、４…ダイヤフラム（区画部材）、５…定圧室、６…変圧室、８…バルブピストン、８ｂ…円筒部、８ｉ…負圧弁座、１１…マスタシリンダ、１３…マスタピストン、１４…出力ロッド、１５・・・反力室、１６…コイルスプリング、１７…反力部材、２１…プランジャ、２１ｂ…大気弁座、２２…キー部材、２３…入力ロッド、２５…ブレーキペダル、３０…弁機構、３１…弁体、３１ａ…負圧弁、３１ｂ…大気弁、３８，３９…圧縮スプリング、４０…線材、４１…１巻き目、４２…コイル軸線、４３…２巻き目、４４…端部、Ｌ…所定範囲。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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