(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力空間（１ａ）を内部に形成されたハウジング（１）と、
該ハウジング内に前後方向に進退可能に設けられ前記圧力空間を変圧室（６）と負圧室（５）とに区画する可動部材（４）と、
該可動部材に結合されているパワーピストン（８）と、
該パワーピストン内に前後方向に夫々相対移動可能に装架された入力部材（３２）と出力部材（１４）と、
前記入力部材と前記パワーピストンに夫々設けられた大気弁座（２１ａ）および負圧弁座（２７）、該大気弁座に接離して前記変圧室を大気に連通、遮断する大気弁（３１ａ）、および該負圧弁座に接離して前記変圧室を前記負圧室に連通、遮断する負圧弁（２８）を備えた弁機構（３０）と、
前記出力部材の反力の一部を前記入力部材に伝達する反力付与手段（３３）と、を備えた負圧式倍力装置において、
前記入力部材（３２）の前進により前記大気弁座（２１ａ）が前記大気弁（３１ａ）から開離して前記パワーピストン（８）が前進する際に、前記パワーピストンの前記ハウジング（１）に対する前進量を所定割合で減少させた距離だけ前記負圧弁座（２７）の位置を前記パワーピストンに対して後方に移動させる負圧弁座後退手段（４５）を備えたことを特徴とする負圧式倍力装置。
【請求項２】
請求項１において、前記負圧弁座（２７）は、前記パワーピストン（８）に設けられた固定負圧弁座（８ｋ）と、前記パワーピストンの内周に前後方向に移動可能に気密的に嵌合された移動弁座部材（４０）に形成された移動負圧弁座（４０ｂ）とで構成され、
前記負圧弁座後退手段（４５）は、前記移動弁座部材をパワーピストンに対して後方に付勢するスプリング（４３）と、前記パワーピストンを径方向に貫通する梃子部材（２２）とを備え、前記梃子部材が一端部位で前記パワーピストンの支点部位（８ｒ）に傾動自在に支持され、他端部位で前記ハウジング（１）に当接し、中間部位で前記移動弁座部材に係合することにより、前記移動負圧弁座が、前記パワーピストンの前記ハウジングに対する前進量を所定の梃子比で減少させた距離だけ前記固定負圧弁座に対して後方に移動されるように構成されていることを特徴とする負圧式倍力装置。
【請求項３】
請求項２において、前記梃子部材（２２）が前記入力部材（３２）の前記ハウジング（１）に対する後退を制限するキー部材としても機能することを特徴とする負圧式倍力装置。
【請求項４】
請求項１において、前記負圧弁座（２７）は、前記パワーピストン（８）に設けられた固定負圧弁座（８ｋ）と、前記パワーピストンの内周に前後方向に移動可能に気密的に嵌合された移動弁座部材（４０）に形成された移動負圧弁座（４０ｂ）とで構成され、
前記負圧弁座後退手段（４５）は、前記移動弁座部材をパワーピストンに対して後方に付勢する第１スプリング（４３）と、前記移動弁座部材を前記ハウジング（１）に対して前方に付勢する第２スプリング（５２）とを備え、前記入力部材（３２）の前進により前記大気弁座（２１ａ）が前記大気弁（３１ａ）から開離して前記パワーピストン（８）が前進する際に、前記移動負圧弁座が、前記パワーピストンの前記ハウジングに対する前進量を前記第１及び第２スプリングのばね定数に基づく所定割合で減少させた距離だけ前記固定負圧弁座に対して後方に移動されるように構成されていることを特徴とする負圧式倍力装置。
【請求項５】
請求項４において、前記パワーピストン（８）を径方向に貫通し前記入力部材（３２）の前記ハウジング（１）に対する後退を制限するキー部材（５０）に前記移動弁座部材（４０）が係合され、前記第２スプリング（５２）が前記ハウジングと前記キー部材との間に介在されていることを特徴とする負圧式倍力装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記負圧弁座は、前記パワーピストン（８）に設けられた固定負圧弁座（８ｋ）と、前記パワーピストンの内周に前後方向に移動可能に気密的に嵌合された移動弁座部材（４０）に形成された移動負圧弁座（４０ｂ）とを備え、
前記負圧弁座後退手段（４５）は、前記移動弁座部材をパワーピストンに対して後退方向に付勢する第１スプリング（４３）と、前記パワーピストンに径方向に設けられた径方向貫通穴（５６）に挿通され両端部位で前記ハウジング（１）と対向し中間部位で前記移動弁座部材と係合するキー部材（５５）と、該キー部材の一端端部位を前記ハウジングに対して前方に付勢する第２スプリング（５７）とを備え、前記キー部材は、前記パワーピストンの前記ハウジングに対する位置および前記第１および第２スプリングの付勢力に応じて前記ハウジング、前記径方向貫通穴の前壁または後壁と当接することを特徴とする負圧式倍力装置。
【請求項７】
請求項６において、前記第２スプリング（５７）が前記キー部材（５５）の一端部位に固定された板ばね（５７）であることを特徴とする負圧式倍力装置。
【請求項８】
請求項２乃至７のいずれか１項において、前記負圧弁座（２７）は、前記弁機構（３０）が非作動状態にある場合、前記移動負圧弁座（４０ｂ）が前記固定負圧弁座（８ｋ）より前進した位置に位置決めされることにより、作動の初期段階では固定負圧弁座が負圧弁座として機能し、前記パワーピストン（８）が所定量以上前進すると、前記移動負圧弁座が前記固定負圧弁座より後方に位置することにより、前記移動負圧弁座が前記負圧弁座として機能するように構成されていることを特徴とする負圧式倍力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用の負圧式倍力装置に関し、特に出力部材の作動ストロークより入力部材の作動ストロークを短縮できる負圧式倍力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、入力部材の作動ストロークが出力部材の作動ストロークよりも短縮するように構成した負圧式倍力装置は知られており、例えば、特許文献１に記載されている。かかる負圧式倍力装置は、特許文献１の図１に示されているように、シェル２内部を負圧室Ａ及び変圧室Ｂに区画する可動部材５が前後方向に移動可能に設けられ、可動部材５にバルブボディ３が設けられている。バルブボディ３には、入力軸８によって作動され変圧室Ｂと大気との連通を開閉する大気弁２６、および負圧室Ａと変圧室Ｂとの連通を開閉する真空弁２５を備えた弁機構７が設けられている。バルブボディ３の内周部には、真空弁２５の真空弁座２１が形成された筒状部材１８が摺動自在に嵌合され、この筒状部材１８は、ばね１７によって後方に付勢されている。バルブボディ３に径方向に穿設された変圧通路２８にキー部材１３が軸方向の間隙Ｌだけ前後移動可能に貫通され、キー部材１３に弁プランジャ１６及び筒状部材１８が前後方向に所定距離相対移動可能に係合されている。バルブボディ３の先端には、リアクションディスク１５を介して出力軸１１が連結され、出力軸１１に作用するブレーキ反力がアクションディスク１５により弁プランジャ１６を介して入力軸８に伝達されるようになっている。弁プランジャ１６には、大気弁２６の大気弁座２２が形成されている。
【０００３】
これにより、入力軸８が前進されて弁機構７が作動を開始してバルブボディ３が前進しても、バルブボディ３が間隙Ｌだけ前進するまでの間は、筒状部材１８延いては真空弁座２１、および筒状部材１８と係合するキー部材１３は、ばね１７のばね力により後方に付勢され、キー部材１３がシェル２の壁面２ｂに当接して後退端に保持されている。そして、入力軸８が前進されて、キー部材１３がバルブボディ３の変圧通路２８のリヤ側端面に当接すると、真空弁座２１がバルブボディ３に対して間隙Ｌだけ後退されることとなり、出力軸１１の作動ストロークが入力軸８の作動ストロークより間隙Ｌだけ長くなり、出力軸１１側のマスタシリンダ等の軸方向の遊びを吸収することができる。
【特許文献１】特開２００３−１９１８３５号公報（第３〜５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のものにおいては、バルブボディ３が間隙Ｌだけ前進するまでの間は、真空弁座２１が後退端に保持される構成になっているので、ごくゆっくりしたブレーキ操作であっても、大気弁２６が開弁したままになり、バルブボディ３の変圧通路２８のリヤ側端面がキー部材１３に当接するまでバルブボディ３は間隙Ｌだけ一気に前進することとなる。このような衝撃的な作動は運転者に違和感として感じられる虞がある。
【０００５】
また、負圧式倍力装置では、ブレーキ解除操作時に所定の応答性を確保するために、真空弁２５の開弁量を所定量確保する必要がある。ところが、特許文献１に記載のものにおいては、プランジャ１６の後退端を決定するキー部材１３を使って真空弁座２１を後退端に保持し、弁機構の非作動時にこの真空弁座２１と僅かな隙間を持って弁体２４の第１シート部Ｓ１を対向させる構成としているので、ブレーキ解除操作時における真空弁２５の所定量の開弁量が、非作動状態における真空弁２５の開弁量となる。この所定量の開弁量は、ブレーキ操作時には入力軸８のロスストロークとなるので、入力軸８のロスストロークの減少という本来の目的に対してマイナス要因となる。
【０００６】
本発明は、入力部材の作動ストロークを出力部材の作動ストロークよりも所定量だけスムーズに短縮させることができる簡素な構成の負圧式倍力装置を提供することを目的とする。
【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、圧力空間（１ａ）を内部に形成されたハウジング（１）と、該ハウジング内に前後方向に進退可能に設けられ前記圧力空間を変圧室（６）と負圧室（５）とに区画する可動部材（４）と、該可動部材に結合されているパワーピストン（８）と、該パワーピストン内に前後方向に夫々相対移動可能に装架された入力部材（３２）と出力部材（１４）と、前記入力部材と前記パワーピストンに夫々設けられた大気弁座（２１ａ）および負圧弁座（２７）、該大気弁座に接離して前記変圧室を大気に連通、遮断する大気弁（３１ａ）、および該負圧弁座に接離して前記変圧室を前記負圧室に連通、遮断する負圧弁（２８）を備えた弁機構（３０）と、前記出力部材の反力の一部を前記入力部材に伝達する反力付与手段（３３）と、を備えた負圧式倍力装置において、前記入力部材（３２）の前進により前記大気弁座（２１ａ）が前記大気弁（３１ａ）から開離して前記パワーピストン（８）が前進する際に、前記パワーピストンの前記ハウジング（１）に対する前進量を所定割合で減少させた距離だけ前記負圧弁座（２７）の位置を前記パワーピストンに対して後方に移動させる負圧弁座後退手段（４５）を備えたことである。
【０００８】
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、前記負圧弁座（２７）は、前記パワーピストン（８）に設けられた固定負圧弁座（８ｋ）と、前記パワーピストンの内周に前後方向に移動可能に気密的に嵌合された移動弁座部材（４０）に形成された移動負圧弁座（４０ｂ）とで構成され、前記負圧弁座後退手段（４５）は、前記移動弁座部材をパワーピストンに対して後方に付勢するスプリング（４３）と、前記パワーピストンを径方向に貫通する梃子部材（２２）とを備え、前記梃子部材が一端部位で前記パワーピストンの支点部位（８ｒ）に傾動自在に支持され、他端部位で前記ハウジング（１）に当接し、中間部位で前記移動弁座部材に係合することにより、前記移動負圧弁座が、前記パワーピストンの前記ハウジングに対する前進量を所定の梃子比で減少させた距離だけ前記固定負圧弁座に対して後方に移動されるように構成されていることである。
【０００９】
請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項２において、前記梃子部材（２２）が前記入力部材（３２）の前記ハウジング（１）に対する後退を制限するキー部材としても機能することである。
【００１０】
請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記負圧弁座（２７）は、前記パワーピストン（８）に設けられた固定負圧弁座（８ｋ）と、前記パワーピストンの内周に前後方向に移動可能に気密的に嵌合された移動弁座部材（４０）に形成された移動負圧弁座（４０ｂ）とで構成され、前記負圧弁座後退手段（４５）は、前記移動弁座部材をパワーピストンに対して後方に付勢する第１スプリング（４３）と、前記移動弁座部材を前記ハウジング（１）に対して前方に付勢する第２スプリング（５２）とを備え、前記入力部材（３２）の前進により前記大気弁座（２１ａ）が前記大気弁（３１ａ）から開離して前記パワーピストン（８）が前進する際に、前記移動負圧弁座が、前記パワーピストンの前記ハウジングに対する前進量を前記第１及び第２スプリングのばね定数に基づく所定割合で減少させた距離だけ前記固定負圧弁座に対して後方に移動されるように構成されていることである。
【００１１】
請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項４において、前記パワーピストン（８）を径方向に貫通し前記入力部材（３２）の前記ハウジング（１）に対する後退を制限するキー部材（５０）に前記移動弁座部材（４０）が係合され、前記第２スプリング（５２）が前記ハウジングと前記キー部材との間に介在されていることである。
【００１２】
請求項６に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記負圧弁座は、前記パワーピストン（８）に設けられた固定負圧弁座（８ｋ）と、前記パワーピストンの内周に前後方向に移動可能に気密的に嵌合された移動弁座部材（４０）に形成された移動負圧弁座（４０ｂ）とを備え、前記負圧弁座後退手段（４５）は、前記移動弁座部材をパワーピストンに対して後退方向に付勢する第１スプリング（４３）と、前記パワーピストンに径方向に設けられた径方向貫通穴（５６）に挿通され両端部位で前記ハウジング（１）と対向し中間部位で前記移動弁座部材と係合するキー部材（５５）と、該キー部材の一端端部位を前記ハウジングに対して前方に付勢する第２スプリング（５７）とを備え、前記キー部材は、前記パワーピストンの前記ハウジングに対する位置および前記第１および第２スプリングの付勢力に応じて前記ハウジング、前記径方向貫通穴の前壁または後壁と当接することである。
【００１３】
請求項７に係る発明の構成上の特徴は、請求項６において、前記第２スプリング（５７）が前記キー部材（５５）の一端部位に固定された板ばね（５７）であることである。
【００１４】
請求項８に係る発明の構成上の特徴は、請求項２乃至７のいずれか１項において、前記負圧弁座（２７）は、前記弁機構（３０）が非作動状態にある場合、前記移動負圧弁座（４０ｂ）が前記固定負圧弁座（８ｋ）より前進した位置に位置決めされることにより、作動の初期段階では固定負圧弁座が負圧弁座として機能し、前記パワーピストン（８）が所定量以上前進すると、前記移動負圧弁座が前記固定負圧弁座より後方に位置することにより、前記移動負圧弁座が前記負圧弁座として機能するように構成されていることである。
【発明の効果】
【００１５】
上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、入力部材（３２）の前進により大気弁座（２１ａ）が大気弁（３１ａ）から開離してパワーピストン（８）が前進する際に、負圧弁座（２７）の位置は、パワーピストンのハウジング（１）に対する前進移動量を所定割合で減少させた距離だけパワーピストンに対して後方に移動される。従って、入力部材が僅かに前進して大気弁座が大気弁から開離されると、パワーピストンは、入力部材の前進量に負圧弁座のパワーピストンに対する後退量を加算した量だけ前進するので、弁機構（３０）はパワーピストンの前進に伴って再び閉弁されることができる。
【００１６】
これにより、入力部材の前進により大気弁座が大気弁から開離すると、パワーピストンが一気に前進することがなく、運転者に違和感を与えるようなこがなくなる。そして、入力部材の前進に伴ってパワーピストンを円滑に前進させることができるとともに、出力部材の作動ストロークを入力部材の作動ストロークよりも所定量だけスムーズに漸増することができ、ブレーキペダル（２５）踏み始め部分での出力部材側のマスタシリンダ（１１）等における遊びと呼ばれる部分での入力部材の作動ストロークを短縮することができる。
【００１７】
上記のように構成した請求項２に係る発明によれば、パワーピストン（８）が前進する際に、梃子部材（２２）が一端部位でパワーピストンの支点部位（８ｒ）に傾動自在に支持され、他端部位でハウジング（１）に当接し、中間部位で移動負圧弁座（４０ｂ）が形成された移動弁座部材（４０）と係合する。これにより、移動負圧弁座が、パワーピストンのハウジングに対する前進量を所定の梃子比で減少させた距離だけパワーピストンに対して後方に移動されるので、簡単な構成で請求項１にかかる発明と同様の効果を奏する負圧倍力装置を提供することができる。
【００１８】
上記のように構成した請求項３に係る発明によれば、梃子部材（２２）が入力部材（３２）のハウジング（１）に対する後退を制限するキー部材としても機能するので、負圧弁座後退手段を安価に構成することができる。
【００１９】
上記のように構成した請求項４に係る発明によれば、移動負圧弁座（４０ｂ）が形成された移動弁座部材（４０）が、第１スプリング（４３）によりパワーピストン（８）に対して後方に付勢されるとともに、第２スプリング（５２）によりハウジング（１）に対して前方に付勢される。これにより、パワーピストンが前進する際に、移動負圧弁座が、パワーピストンのハウジングに対する前進量を第１及び第２スプリングのばね定数に基づく所定割合で減少させた距離だけ前記パワーピストンに対して後方に移動されるので、簡単な構成で請求項１にかかる発明と同様の効果を奏する負圧倍力装置を提供することができる。
【００２０】
上記のように構成した請求項５に係る発明によれば、パワーピストン（８）を径方向に貫通し入力部材（３２）のハウジング（１）に対する後退を制限するキー部材（５０）に移動弁座部材（４０）が係合され、移動弁座部材をハウジングに対して前方に付勢する第２スプリング（５２）がハウジングとキー部材との間に介在されているので、負圧弁座の位置を簡素な構成によりパワーピストンのハウジングに対する前進量を所定割合で減少させた距離だけパワーピストンに対して後方に移動させることができる。
【００２１】
上記のように構成した請求項６に係る発明によれば、入力部材（３２）の前進により大気弁座（２１ａ）が大気弁（３１ａ）から開離してパワーピストン（８）が前進するにつれて、キー部材（５５）が、両端部位でハウジング（１）に当接し、キー部材が両端側でパワーピストンの径方向貫通穴（５６）の前壁に当接して直径方向に位置する状態から、第１および第２スプリング（４３），（５７）の付勢力に応じて一端側が径方向貫通穴の前壁、他端部位がハウジングに当接する傾斜増加状態、一端側が径方向貫通穴の前壁から離脱し他端側が径方向貫通穴の後壁と当接する傾斜減少状態、両端側で径方向貫通穴の後壁に当接して直径方向に位置する状態に順次変化し、移動弁座部材（４０）は、パワーピストンのハウジングに対する前進移動量をキー部材の傾斜に基づく梃子比で減少させた距離だけワーピストンに対して相対的に後方に漸次移動され、移動負圧弁座（４０ｂ）は固定負圧弁座（８ｋ）より所定距離だけ後方に位置するようになる。従って、入力部材が僅かに前進して大気弁座が大気弁から開離されると、パワーピストンは、入力部材の前進量に負圧弁座のパワーピストンに対する後退量を加算した量だけ前進するので、弁機構（３０）はパワーピストンの前進に伴って再び閉弁されることができる。
【００２２】
これにより、入力部材が前進されたときに、パワーピストンが一気に前進して、運転者に違和感を与えるようなこがなくなり、入力部材の前進に伴ってパワーピストンを円滑に前進させることができるとともに、キー部材がパワーピストンに必要最小限の幅で設けられた径方向貫通穴の前壁と後壁との間を傾動しながら移動することにより、出力部材の作動ストロークを入力部材の作動ストロークよりも所定量だけスムーズに漸増することができ、かつ装置を小型、軽量化することができる。
【００２３】
さらに、ブレーキ解除時に、キー部材は両端側でパワーピストンの径方向貫通穴の後壁に当接して直径方向に位置する状態から、一端部位がハウジングに第２スプリングを介して当接し、他端部位がハウジングに当接する状態、一端側が径方向貫通穴の前壁に当接し他端部位がハウジングに当接する状態、両端側で径方向貫通穴の前壁に当接して直径方向に位置する状態に順次変化し、移動弁座部材は、パワーピストンのハウジングに対する後退移動量に応じてキー部材によりパワーピストンに対して相対的に前方に漸次移動され、移動負圧弁座は固定負圧弁座より所定距離だけ前方に位置するようになる。これにより、入力部材が後退端近傍に後退されたときに、パワーピストンが一気に後退して、運転者に違和感を与えるようなことがなくなる。
【００２４】
上記のように構成した請求項７に係る発明によれば、キー部材（５５）の一端部位を前方に付勢する第２スプリングとして、板ばね（５７）がキー部材の一端部位に固定されているので、簡単かつ安価な構成でキー部材の一端部位を前方に確実に付勢することができる。
【００２５】
上記のように構成した請求項８に係る発明によれば、弁機構（３０）が非作動状態にあるとき、移動負圧弁座（４０ｂ）が固定負圧弁座（８ｋ）より前進した位置に位置決めされており、作動の初期段階では固定負圧弁座が負圧弁座（２７）として機能し、パワーピストン（８）が所定量以上前進すると、移動負圧弁座が固定負圧弁座より後方に移動することにより、固定負圧弁座が負圧弁座として機能するので、簡単な構成で、パワーピストンが前進する際に、負圧弁座の位置をパワーピストンに対して後方に移動させることができる。さらに、非作動状態における移動負圧弁座と固定負圧弁座との段差を、ブレーキ解除時の大気弁座（２１ａ）と大気弁（３１ａ）との開離量として確保することができるので、非作動状態での固定負圧弁座と第１負圧弁（３１ｂ）との開離量を最小限にすることができ、入力部材のロスストロークを最小限にとどめることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る負圧式倍力装置の第１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、ハウジング１は、フロントシェル２及びリアシェル３から構成され、両シェル２，３間には、可動部材としての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、ハウジング１内部の圧力空間１ａを負圧室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が負圧室５側で重合され、ダイヤフラム４及びプレート７には円筒状のパワーピストン８の基端部８ａの外周面が気密的に固着され、基端部８ａの前端面が負圧室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、負圧室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。
【００２７】
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。パワーピストン８には基端部８ａから摺動円筒部８ｂが後方に突設され、摺動円筒部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の内周面と摺動円筒部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。
【００２８】
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負圧室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ハウジング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。各タイロッド１２にはダイヤフラム４に設けた各シール部の摺動穴が気密を保って夫々摺動自在に嵌合され、負圧室５と変圧室６との間の気密的な区画を維持している。
【００２９】
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の後端部から負圧室５内に突出し、パワーピストン８の前端面近傍まで延在している。パワーピストン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。パワーピストン８は負圧室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の出力をリアクションディスク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とパワーピストン８の前端面との間にはリターンスプリング１６が介在され、パワーピストン８を後方に付勢している。
【００３０】
図２に示すように、パワーピストン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より小径の係止部材収納穴８ｄ、プランジャ収納穴８ｅ、プランジャ収納穴８ｅより大径の弁体収納穴８ｆが軸線上に順次穿設されている。反力室穴８ｃの底面には、外側の内周面が反力室穴８ｃの内周面と連続する環状凹溝８ｎが軸線方向に形成されている。環状凹溝８ｎには出力ロッド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、出力ロッド１４の後端面、環状突起１４ａの内周面、および反力室穴８ｃの底面によって囲まれた反力室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リアクションディスク１７が収納されている。２１はプランジャ収納穴８ｅ内に前後方向に移動可能に収納されたプランジャで、後端部に形成された拡張部の後端面外周縁部に大気弁座２１ａが形成されている。プランジャ２１の先端軸部２１ｂは、パワーピストン８の基端部８ａに反力室穴８ｃと係止部材収納穴８ｄとを連通して穿設された貫通穴８ｉに嵌合され、先端面が貫通穴８ｉに摺動自在に嵌合された当接部材１９の後端面に当接している。反力室１５、リアクションディスク１７、プランジャ２１の先端軸部２１ｂ、貫通穴８ｉ等により、出力ロッド１４の反力の一部を入力部材３２に伝達する反力付与手段３３が構成されている。
【００３１】
２２はＨ字状の梃子部材で、この梃子部材２２によってパワーピストン８に対するプランジャ２１の相対移動量が制限される。梃子部材２２の両側の直線部の内側がプランジャ２１に形成された環状の係合溝２１ｃ内に前後方向に所定量相対移動可能に侵入し、両端部は係止部材収納穴８ｄの一側壁および他側壁に半径方向に穿設された矩形穴８ｐ，８ｑに両直線部の外側面で摺接して外部に延在している。梃子部材２２の前後方向の肉厚寸法は、矩形穴８ｐの前後方向寸法より小さくされているので、パワーピストン８とプランジャ２１とは、所定距離だけ軸線方向に相対移動することができるとともに、梃子部材２２はパワーピストン８に対して傾動することができる。梃子部材２２がパワーピストン８に対して傾動するとき、矩形穴８ｐの係止部材収納穴８ｄ内周面への開口部の後方縁部は、梃子部材２２の一端部位を傾動自在に支持するパワーピストン８の支点部位８ｒとして機能する。梃子部材２２は、一端部位がパワーピストン８の支点部位８ｒに支持されて傾動し、矩形穴８ｐの摺動円筒部８ｂ外周面への開口部の前方縁部に当接して傾動を阻止されるまで傾動する。矩形穴８ｑは、梃子部材２２の傾動を許容するように後方に長く伸ばされている。
【００３２】
さらに、梃子部材２２は、パワーピストン８の後退を制限するために、パワーピストン８の外周側に突出した両端部にてリアシェル３の突出部３ａの端面に当接可能である。このようにハウジング１に対する後退を制限された梃子部材２２に矩形穴８ｐ，８ｑの両前端面が当接し、パワーピストン８が後退端に停止されるとともに、係合溝２１ｃの前端面が梃子部材２２に当接してプランジャ２１が後退端に停止される。このように、梃子部材２２は、プランジャ２１のハウジング１に対する後退を制限するキー部材としても機能する。
【００３３】
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はフィルタ２４を貫通して摺動円筒部８ｂより後方に延在し、ブレーキペダル２５に連結されている。かかるプランジャ２１と入力ロッド２３とにより、ブレーキペダル２５によって軸動される入力部材３２が構成されている。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、パワーピストン８の摺動円筒部８ｂの外周を覆っている。
【００３４】
変圧室６を負圧室５または大気に切換えて連通する弁機構３０は、プランジャ２１とパワーピストン８に夫々設けられた大気弁座２１ａおよび負圧弁座２７、大気弁座２１ａに接離して変圧室６を大気に連通、遮断する大気弁３１ａ、および負圧弁座２７に接離して変圧室６を負圧室５に連通、遮断する負圧弁２８を備えている。大気弁３１ａおよび負圧弁２８は、弁体収納穴８ｆ内に前後方向に移動可能に収納された円盤状の弁体３１に設けられている。
【００３５】
即ち、プランジャ収納穴８ｅとパワーピストン８の弁体収納穴８ｆとの間に形成された段部には、２個の湾曲長円状の平面が形成され、各平面に固定負圧弁座８ｋが軸線に対して対称に突設されている。固定負圧弁座８ｋは平面に凸条が軸線を中心とする円弧に沿って彎曲した長円の周囲に突設して形成され、固定負圧弁座８ｋに取囲まれた通路８ｍはパワーピストン８の側壁を貫通して負圧室５に開口している。
【００３６】
４０はプランジャ２１を取囲む移動弁座部材で、後方の円筒部４０ａはプランジャ収納穴８ｅの大径部内周にシール４１によって気密的にシールされて軸線方向に移動可能に嵌合されている。移動弁座部材４０の円筒部４０ａ後端には大気弁座２１ａを包囲する移動負圧弁座４０ｂが形成され、移動負圧弁座４０ｂは不作動状態においては、固定負圧弁座８ｋより僅かに前方に位置していて、不作動状態において弁体３１に接することはない。移動弁座部材４０の円筒部後端は、固定負圧弁座８ｋと円周方向にずらした位置、例えば２個の固定負圧弁座８ｋの間で部分的に大径側に拡大されて一対の大気導入部４０ｃとなり、大気弁座２１ａが大気弁３１ａから開離したとき、大気は主として大気導入部４０ｃを通って導入される。移動負圧弁座４０ｂが固定負圧弁座８ｋより弁体３１側に位置するように移動弁座部材４０を後方に付勢する付勢手段としての圧縮スプリング４３が移動弁座部材４０の円筒部４０ａの端面とプランジャ収納穴８ｅ内周面に設けられたばね座面との間に介在されている。
【００３７】
移動弁座部材４０の先端部にはプランジャ２１の先端軸部２１ｂの大径部に摺動可能に嵌合する環状の係合部４０ｄが設けられ、係合部４０ｄと円筒部４０ａとの間は２本の連結部４０ｅで連結されている。２本の連結部４０ｅは先端軸部２１ｂの両側でＨ字状の梃子部材２２の両直線部に挟まれ、梃子部材２２の横棒部が一方の連結部４０ｅの外周に当接し両直線部の内側面に形成された係止部が他方の連結部４０ｅの外周に係合して抜け止めされている。そして、移動弁座部材４０の係合部４０ｄが梃子部材２２の中間部位に係合することにより、移動弁座部材４０の梃子部材２２に対する後方移動が制限される。移動弁座部材４０は梃子部材２２によって回り止めされ、一対の大気導入部４０ｃが梃子部材２２と同位相に保持され、２個の固定負圧弁座８ｋの間に位置される。２本の連結部４０ｅは、プランジャ２１の軸線方向に設けられた連通溝を通ってプランジャ収納穴８ｅから係止部材収納穴８ｄに延在している。
【００３８】
そして、弁体３１の前端面には固定負圧弁座８ｋに接離して変圧室６と負圧室５とを連通、遮断する平面の第１負圧弁３１ｂが形成されている。弁体３１の前端面の第１負圧弁３１ｂより小径側には、固定負圧弁座８ｋより後退した移動負圧弁座４０ｂに接離して変圧室６と負圧室５とを連通、遮断する平面の第２負圧弁３１ｃが形成されている。弁体３１の前端面の第２負圧弁３１ｃより小径側に大気弁３１ａが環状に設けられている。
【００３９】
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は弁体収納穴８ｆの内周に嵌合され、入力ロッド２３の中央部に突設されたばね受けとの間に介在された圧縮スプリング３６のばね力により弁体収納穴８ｆの肩部に押圧されている。入力ロッド２３に設けられたばね受けと弁体３１の後端面との間には圧縮スプリング３７が介在され弁体３１を前方に付勢している。プランジャ収納穴８ｅ、係止部材収納穴８ｄは、プランジャ２１の軸線方向に設けられた連通溝、矩形穴８ｐ，８ｑを介して変圧室６に連通されている。
【００４０】
上述の負圧弁座２７は、パワーピストン８に設けられた固定負圧弁座８ｋと、パワーピストン８の内周に前後方向に移動可能に気密的に嵌合された移動弁座部材４０に形成された移動負圧弁座４０ｂとで構成され、負圧弁２８は弁体３１に設けられた第１および第２負圧弁３１ｂ、３１ｃで構成されている。そして、負圧弁座後退手段４５は、移動弁座部材４０、この移動弁座部材４０をパワーピストン８に対して後方に付勢する圧縮スプリング４３、パワーピストン８を矩形穴８ｐ，８ｑを通って径方向に貫通する梃子部材２２等を備え、入力部材３２の前進により大気弁座２１ａが大気弁３１ａから開離してパワーピストン８が前進する際に、パワーピストン８のハウジング１に対する前進移動量を所定割合で減少させた距離だけ負圧弁座２７の位置をパワーピストン８に対して相対的に後退させるように構成されている。
【００４１】
次に、上記した実施形態に係る負圧式倍力装置の作動について説明する。図１，２に示す状態は、ブレーキペダル２５が踏まれていない状態であり、弁機構３０は、変圧室６を負圧室５に連通し大気から遮断する出力減少作用状態を採っている。即ち、ハウジング１に当接した梃子部材２２に入力部材３２およびパワーピストン８が当接することにより、大気弁座２１ａが大気弁３１ａに当接し、且つ固定負圧弁座８ｋが第１負圧弁３１ｂから微小量開離した状態となり、変圧室６は負圧室５と同じ圧力に低下している。
【００４２】
従って、可動部材であるダイヤフラム４とパワーピストン８には前進力が作用せず、リターンスプリング１６のばね力により後退され、パワーピストン８は、梃子部材２２がリアシェル３の突出部３ａの段部内面に当接して後退端に後退保持されている。このとき、移動弁座部材４０の係合部４０ｄが梃子部材２２の中間部位に係合し、移動負圧弁座４０ｂは固定負圧弁座８ｋより所定量だけ予め前進した位置（図６におけるａ点）にある。
【００４３】
ブレーキペダル２５が踏まれて、入力ロッド２３によりプランジャ２１が圧縮スプリング３６のばね力に抗して前進されると、弁体３１が圧縮スプリング３７のばね力により前進され、第１負圧弁３１ｂが固定負圧弁座８ｋに当接して変圧室６と負圧室５との連通を遮断する。これにより、弁機構３０は、出力減少作用状態から出力保持作用状態に切り換わる。入力部材３２が更に前進されると、大気弁座２１ａと大気弁３１ａとが開離され、エアフィルタ２４により濾過された大気が矩形穴８ｐ，８ｑを通って変圧室６に流入し、弁機構３０が出力増加作用状態に切り換わる。弁機構３０が出力増加作用状態に切り換わることにより、大気が変圧室６に流入して変圧室６の圧力が上昇し、ダイヤフラム４には変圧室６と負圧室５との差圧により前進力が発生する。この前進力がパワーピストン８からリアクションディスク１７を介して出力ロッド１４に伝達され、ダイヤフラム４、パワーピストン８及び出力ロッド１４がハウジング１に対し一体的に前進を開始し、マスタシリンダ１１の作動が開始される。パワーピストン８が入力部材３２に対して前進することにより、弁体３１の大気弁３１ａが再び大気弁座２１ａに当接して大気との連通が遮断され、変圧室６への大気の流入が遮断されて、弁機構３０が出力保持状態に切り換わる。
【００４４】
パワーピストン８の前進初期においては、梃子部材２２は、移動弁座部材４０を介して圧縮スプリング４３により後方に付勢されるので、ハウジング１に当接したままで、移動弁座部材４０は後退位置に保持される。この間は、固定負圧弁座８ｋが負圧弁座２７として作用し、負圧弁２８として作用する第１負圧弁３１ｂと当接するので、負圧弁座２７はパワーピストン８と同じだけ移動することになる。即ち、パワーピストン８に対する負圧弁座２７の後退量はなく、入力部材３２の作動ストロークを短縮する機能を有さない通常の負圧式倍力装置と同じ動作になる。
【００４５】
運転者がブレーキペダル２５の操作量を増すと、弁機構３０が出力増加作用状態に切り換わり、大気が変圧室６に流入してダイヤフラム４に前進力が作用する。これにより、パワーピストン８がハウジング１に対して前進し、パワーピストン８の支点部位８ｒと梃子部材２２との隙間が無くなると（図３の状態、図６上のｂ点）、梃子部材２２が支点部位８ｒを支点として傾動を開始する。即ち、梃子部材２２は、一端部位でパワーピストン８の支点部位８ｒに傾動自在に支持され、他端部位でハウジング１に当接し、中間部位で移動弁座部材４０の係合部４０ｄと係合する。これにより、移動負圧弁座４０ｂが、パワーピストン８のハウジング１に対する前進量を所定の梃子比で減少させた距離だけパワーピストン８に対して相対的に後退されるので、移動負圧弁座４０ｂの位置は、固定負圧弁座８ｋに対して徐々に後方に移動されていく。所定の梃子比は、支点部位８ｒで支持される梃子部材２２の一端部位と移動弁座部材４０が係合する中間部位との間の距離と、梃子部材２２の一端部位とハウジングに当接する他端部位との間の距離との比である。
【００４６】
移動負圧弁座４０ｂがパワーピストン８に対して後退するので、やがて移動負圧弁座４０ｂが固定負圧弁座８ｋよりも後退する（図６のＣ点）。すると、弁体３１も圧縮スプリング３７のばね力に抗して後方に移動され、大気弁３１ａを大気弁座２１ａから更に開離させる。従って、大気弁３１ａの開弁度が増大されることとなり、可変室６の圧力が更に上昇してダイヤフラム４、パワーピストン８及び出力ロッド１４がハウジング１に対して更に前進することになる。つまり、パワーピストン８及び出力ロッド１４の前進量が入力部材３２の前進量よりも大きくなる。この前進量の増大が、入力部材３２の前進量に対し比例的に徐々に発生するので、運転者に不快感を与えるような衝撃が発生する虞はない。なお、この過程で、リアクションディスク１７がパワーピストン８と出力ロッド１４とによって圧縮変形されてパワーピストン８の貫通穴８ｉに進入する。
【００４７】
この貫通穴８ｉに進入してきたリアクションディスク１７とプランジャ２１の先端軸部２１ｂとの接触が始まるまでは、入力が変わらず出力だけが増大する、当業者によく知られたジャンプアップと呼ばれる状態となる。リアクションディスク１７が入力部材３２に当接した以降は、入力部材３２に出力ロッド１４からの出力に対応した反力が、入力部材３２をパワーピストン８に対して後退させる方向に付与される。
【００４８】
移動負圧弁座４０ｂが後退することにより、リアクションディスク１７が入力部材３２に接触するために必要とされる変形量が増大するので、入力・出力特性が変化する。具体的には、リアクションディスク１７の必要変形量が増加することにより、入力部材３２への反力が減少するので、結果的には、同じ入力に対する出力が増大することになる。この特性変化が望ましい場合は、そのままにしてもよいが、出力が増大する傾向を抑制する必要がある場合は、特許文献１に開示されているように、パワーピストン８のリアクションディスク１７に接触する面の形状を調整することにより、出力増大傾向を調整することができる。
【００４９】
パワーピストン８が更に前進すると、梃子部材２２が前後端面でパワーピストン８の矩形穴８ｐ，８ｑに当接して傾動が阻止されるようになる（図４の状態、図６上のｄ点）。この状態で移動負圧弁座４０ｂは固定負圧弁座８ｋより所定量だけ後退しており、これ以上パワーピストン８が前進しても、梃子部材２２と移動負圧弁座４０ｂはパワーピストン８と一体になって前進する。このようにして、入力部材３２の作動ストロークより出力ロッド１４の作動ストロークを所定量だけ漸増することができる。これにより、ブレーキペダル踏み始め部分でのマスタシリンダ等の出力部材側における遊びと呼ばれる部分で必要な出力ロッド１４の作動ストロークを得ることができ、入力部材の作動ストロークを短縮することができる。この間は、移動負圧弁座４０ｂが負圧弁座２７として作用し、負圧弁２８として作用する第２負圧弁３１ｃと当接する。
【００５０】
ブレーキ解除時には、ブレーキペダル２５を戻すことで入力部材３２を後退させる。大気弁座２１ａが大気弁３１ａに当接して弁体３１が圧縮スプリング３７のばね力に抗して後方に移動され、第２負圧弁３１ｃが移動負圧弁座４０ｂから開離され、負圧室５と変圧室６とが連通される。特に、急激にブレーキペダル２５を戻す場合には、入力部材３２は、梃子部材２２が前後端面でパワーピストン８の矩形穴８ｐ，８ｑに当接して傾動が阻止される状態になるまでパワーピストン８に対して後退可能であるが（図５の状態）、このときの第２負圧弁３１ｃと移動負圧弁座４０ｂとの開弁量は、図２で示す弁機構３０の非作動状態での固定負圧弁座８ｋと移動負圧弁座４０ｂとの段差にほぼ等しくなる。このように、移動負圧弁座４０ｂを位置決めするために梃子部材２２を用いる場合でも、非作動状態で移動負圧弁座４０ｂを固定負圧弁座８ｋより前進した位置に位置決めすることにより、初期のロスストロークを最小限にすることと、ブレーキ解除時の第２負圧弁３１ｃと移動負圧弁座４０ｂとの開弁量を十分確保することとを両立させることができる。そのままブレーキ解除を続けると、ピストン前進時と反対の過程を経て図２の非作動状態に近づいていき、その過程で固定負圧弁８ｋと第１負圧弁３１ｂとの開弁量は小さくなるが、その動作は入力部材３２の作動ストロークを短縮する機構を持たない通常の負圧式倍力装置と全く同様である。
【００５１】
図６は、ブレーキペダル２５の踏み込み過程での、パワーピストン８の動きと、固定負圧弁座８ｋ、移動負圧弁座４０ｂの動きをグラフ化したものである。パワーピストン８の前進量から所定割合で減少させた移動量だけ移動負圧弁座４０ｂの位置がパワーピストン８に対して後退している部分は、グラフ上で、移動負圧弁座４０ｂの動きを示す線が４５度より小さい右上がりの線で表されている。
【００５２】
次に、図７，８に基づいて第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態と負圧弁座後退手段４５のみが異なるので、この相違点を主として説明し、他の部分については、第１の実施形態と同一の参照番号を付して説明を省略する。
【００５３】
第２の実施形態においては、梃子部材２２とほぼ同じ形状のキー部材５０によってパワーピストン８に対するプランジャ２１の相対移動量が規制される。キー部材５０の両側の直線部の内側がプランジャ２１に形成された環状の係合溝２１ｃ内に前後方向に所定量相対移動可能に侵入し、両端部は係止部材収納穴８ｄに半径方向に穿設された矩形穴８ｓに両直線部の外側面で摺接して外部に延在している。キー部材５０の前後方向の肉厚寸法は、矩形穴８ｓの前後方向寸法より小さくされているので、パワーピストン８とプランジャ２１とは、所定距離だけ軸線方向に相対移動することができる。
【００５４】
負圧弁座後退手段４５は、移動弁座部材４０をパワーピストン８に対して後方に付勢する第１スプリング４３と、移動弁座部材４０をハウジング１に対して前方に付勢する第２スプリング５２とを備えている。第２スプリング５２は、ハウジング１とキー部材５０との間に介在されており、第２スプリング５２の密着荷重は第１スプリング４３のセット時の荷重より小さく設定されている。
【００５５】
第２の実施形態の作動を説明する。ブレーキペダル２５が踏まれていない図７に示す非作動状態では、パワーピストン８はリターンスプリング１６により後方に付勢され、密着状態まで圧縮された第２スプリング５２に乗ったキー部材５０により後退端に位置決めされ、入力部材３２もキー部材５０により後退端に位置決めされる。この状態で、大気弁座２１ａが大気弁３１ａに当接し、固定負圧弁座８ｋが第１負圧弁座３１ｂから微少量開離した状態となり、変圧室６の圧力は負圧室５の圧力と同じ圧力に低下している。このとき、キー部材５０と係合する移動弁座部材４０の移動負圧弁座４０ｂは固定負圧弁座８ｋより所定量前進した位置にある（図６上のａ点）。
【００５６】
運転者がブレーキペダル２５を操作し、入力ロッド２３が圧縮スプリング３６に抗して前進されると、第１の実施形態の場合と同じように弁機構３０が作動し、パワーピストン８が前進する。前進の初期において、キー部材５０は、移動弁座部座４０を介して第１スプリング４３により後方に付勢され、第２スプリング５２により前方に付勢される。この段階では第１スプリング４３のばね力が第２スプリング５２の密着荷重を上回るので、キー部材５０及び移動弁座部材４０延いては移動負圧弁座４０ｂは原位置に保持される。この間は固定負圧弁座８ｋが負圧弁座２７として作用するので、負圧弁座２７はパワーピストン８と同じだけ前進することとなる。即ち、パワーピストン８に対する負圧弁座２７の後退量はなく、入力部材３２の作動ストロークを短縮する機能を有さない通常の負圧式倍力装置と同じ動作となる。
【００５７】
運転者がブレーキペダル２５の操作量を増すと、パワーピストン８がハウジング１に対して前進し、これとほぼ一体に前進する弁体３１が、原位置に保持されたままの移動負圧弁座４０ｂに当接する（図６のｂ点）。第１スプリング４３、第２スプリング５２のばね定数をそれぞれｋ１，ｋ２とし、ある時点からのパワーピストン８の前進量をΔｘ、移動負圧弁座４０ｂの後退量をΔｙとすると、この間の第１スプリング４３のばね力は（ｋ１×Δｙ）だけ減少し、第２スプリング５２のばね力は〔ｋ２×（Δｘ−Δｙ）〕だけ減少する。この間の前後で釣り合いが保たれるためには、Δｙ＝ｋ２×Δｘ／（ｋ１＋ｋ２）となる。即ち、パワーピストン８のハウジング１に対する前進量を第１及び第２スプリング４３，５２のばね定数に基づく所定割合で減少させた距離だけ移動負圧弁座４０ｂの位置がパワーピストン８に対して相対的に後方に移動される。移動負圧弁座４０ｂがこのようにパワーピストン８に対して後退するので、第２の実施形態においても第１の実施形態の場合と同様に、入力部材３２の作動ストロークより出力ロッド１４の作動ストロークが短縮される。
【００５８】
なお、上記では説明を簡単にするために負圧力による影響を含めていない。しかし、実際に負圧力の影響で移動負圧弁座４０ｂの位置がずれる場合は、第２スプリング５２の密着荷重とばね定数ｋ２を調整すればよい。
【００５９】
パワーピストン８がさらに前進すると、キー部材５０がパワーピストン８に当たるようになる（図８の状態、図６のｄ点）。この状態で、移動負圧弁座４０ｂはパワーピストン８に対して最大限に後退しており、これ以上パワーピストン８が前進しても、キー部材５２と移動負圧弁座４０ｂはパワーピストン８と一体になって前進する。
【００６０】
上記第１及び第２の実施形態では、非作動状態での弁機構３０の状態が、変圧室６を負圧室５に連通するとともに大気から遮断する出力減少作用状態であるとしているが、変圧室６が負圧室５から遮断された出力保持作用状態となるようにしてもよい。
【００６１】
次に、第３の実施形態について図９乃至図１６に基づいて説明する。第３の実施形態は、第１の実施形態と弁体３１の形状および負圧弁座後退手段４５が異なるので、この相違点を主として説明し、他の部分については、第１の実施形態と同一の参照番号を付して説明を省略する。
【００６２】
弁機構３０は弁体収納孔８ｆに遊嵌する筒状の弁体３１を備え、弁体３１の前壁部３１ｆの前面に負圧弁座２７に接離して変圧室６と負圧室５とを連通、遮断する負圧弁２８が設けられ、後壁部３１ｒの前面には、大気弁座２１ａと接離して変圧室６と大気とを連通、遮断する大気弁３１ａが形成されている。第１の実施形態の場合と同様に、パワーピストン８のプランジャ収納穴８ｅの大径部には、移動弁座部材４０が気密的にシールされて軸線方向に移動可能に嵌合され、第１スプリングとしての圧縮スプリング４３により後方に付勢されている。移動弁座部材４０の先端部にはプランジャ２１の先端軸部２１ｂの大径部に摺動可能に嵌合する環状の係合部４０ｄが設けられ、係合部４０ｄと円筒部４０ａとの間は２本の連結部４０ｅで連結されている。２本の連結部４０ｅは先端軸部２１ｂの両側でキー部材５５の両直線部に挟まれている。そして、移動弁座部材４０の係合部４０ｄがキー部材５５の中間部位に係合することにより、移動弁座部材４０のキー部材５５に対する後方移動が規制される。負圧弁座２７は、パワーピストン８に設けられた固定負圧弁座８ｋと、移動弁座部材４０の円筒部４０ａに形成された移動負圧弁座４０ｂとで構成され、負圧弁２８は弁体３１の前後壁部３１ｆ，３１ｒにそれぞれ設けられた第１および第２負圧弁３１ｂ，３１ｃで構成されている。
【００６３】
図１０において、５５はＨ字状のキー部材で、このキー部材５５によってパワーピストン８に対するプランジャ２１の相対移動量が制限される。キー部材５５の両側の直線部５５ａの内側がプランジャ２１に形成された環状の係合溝２１ｃ内に前後方向に所定量相対移動可能に侵入し、両端部は係止部材収納穴８ｄの一側壁および他側壁に半径方向に穿設された径方向貫通穴５６に両直線部５５ａの外側面で摺接して外部に延在している。両直線部５５ａの外側面に形成された４個の係止部５５ｂが径方向貫通穴５６の両外端縁に係合して抜け止めされ、キー部材５５の一端部位で両直線部５５ａを連結する横棒部５５ｃが、パワーピストン８の一方外側でリアシェル３の突出部３ａの内端面と対向し、他端部位がパワーピストン８の他方外側で突出部３ａの内端面と対向している。そして、キー部材５５が両端部位でハウジング１の後方内端面である突出部３ａの内端面に当接して後退を制限されると、径方向貫通穴５６の両前壁がキー部材５５に一端側および他端側で当接してパワーピストン８が後退端に停止されるとともに、係合溝２１ｃの前端面がキー部材５５に当接してプランジャ２１が後退端に停止される。このように、キー部材５５は、プランジャ２１のハウジング１に対する後退を制限する部材としても機能する。キー部材５５の前後方向の肉厚寸法は、径方向貫通穴５６の前後方向寸法より小さくされているので、パワーピストン８とプランジャ２１とは、所定距離だけ軸線方向に相対移動することができるとともに、キー部材５５はパワーピストン８に対して傾動することができる。
【００６４】
キー部材５５の一端部位である横棒５５ｃには、両端部がハウジング１の後方内端面に向かって屈曲する板ばね５７の中央部が固定され、板ばね５７はキー部材５５をハウジング１に対して前方に付勢する第２スプリングとして機能する。そして、負圧弁座後退手段４５は、移動弁座部材４０をパワーピストン８に対して後退方向に付勢する第１スプリングと、パワーピストン８に径方向に設けられた径方向貫通穴５６に挿通され両端部位でハウジング８と対向し中間部位で移動弁座部材４０と係合するキー部材５５と、該キー部材５５の一端部位をハウジング１に対して前方に付勢する第２スプリング５７とを備えている。そして、キー部材５５は、パワーピストン８のハウジング１に対する位置および第１、第２スプリング４３，５７の付勢力に応じてハウジング１、径方向貫通穴５６の前壁または後壁と当接して傾動する
次に、上記した第３の実施形態に係る負圧式倍力装置の作動について説明する。図９に示す状態は、ブレーキペダル２５が踏まれていない状態であり、弁機構３０は、変圧室６を負圧室５に連通し大気から遮断する出力減少作用状態を採っている。即ち、ハウジング１に当接したキー部材５５に入力部材３２およびパワーピストン８が当接することにより、大気弁座２１ａが大気弁３１ａに当接し、且つ固定負圧弁座８ｋが第１負圧弁３１ｂから微小量開離した状態となり、変圧室６は負圧室５と同じ圧力に低下している。
【００６５】
従って、可動部材であるダイヤフラム４とパワーピストン８には前進力が作用せず、リターンスプリング１６のばね力により後退され、板ばね５７の密着荷重はリターンスプリング１６の付勢力より小さいので、板ばね５７はキー部材５５とハウジング１とに密着し、パワーピストン８はキー部材５５がハウジング１の後方内端面に当接して後退端に後退保持されている。このとき、移動弁座部材４０の係合部４０ｄがキー部材５５の中間部位に係合し、移動負圧弁座４０ｂは固定負圧弁座８ｋより所定量だけ予め前進した位置にある。
【００６６】
ブレーキペダル２５が踏まれて、入力ロッド２３によりプランジャ２１が圧縮スプリング３６のばね力に抗して前進されると、弁機構３０は、出力減少作用状態から出力保持作用状態に切り換わる。入力部材３２が更に前進されると、弁機構３０が出力増加作用状態に切り換わり、ダイヤフラム４には変圧室６と負圧室５との差圧により前進力が発生する。この前進力がパワーピストン８からリアクションディスク１７を介して出力ロッド１４に伝達され、マスタシリンダ１１の作動が開始される。パワーピストン８が入力部材３２に対して前進することにより、弁体３１の大気弁３１ａが再び大気弁座２１ａに当接して弁機構３０が出力保持状態に切り換わる。
【００６７】
パワーピストン８の前進初期においては、キー部材５５が移動弁座部材４０を介して圧縮スプリング４３によりその中間部位で後方に付勢され、一端部位において板ばね５７により前方に付勢されるので、キー部材５５は他端部位がハウジング１に当接し、一端側で径方向貫通穴５６の前壁に押圧された傾斜状態となり、パワーピストンの前進につれて傾斜が増加する。
【００６８】
キー部材５５の他端部位がハウジング１と当接する点５８から移動弁座部材４０の係合部４０ｄがキー部材５５の中間部位と当接する点５９までの長さをＡ、点５９からキー部材５５が一端側で径方向貫通穴５６の前壁と当接する点６０までの長さをＢとすると、移動弁座部材４０はパワーピストン８の前進量に梃子比
Ａ／（Ａ＋Ｂ）を乗じた量だけパワーピストン８に対して後退する。このように、第３の実施形態においては、板ばね５７のばね力を圧縮スプリング４３のばね力より大きくとることができ、パワーピストン８の前進の初期段階から移動弁座部材４０の後退を開始させることができる。
【００６９】
このパワピストン８の前進初期段階（図１１の状態）で、移動負圧弁座４０ｂが固定負圧弁座８ｋより前進した位置にある間は、固定負圧弁座８ｋが負圧弁座２７として作用し、負圧弁２８として作用する第１負圧弁３１ｂと当接するので、負圧弁座２７はパワーピストン８と同じだけ移動することになる。即ち、パワーピストン８に対する負圧弁座２７の後退量はなく、入力部材３２の作動ストロークを短縮する機能を有さない通常の負圧式倍力装置と同じ動作になる。
【００７０】
運転者がブレーキペダル２５の操作量を増すと、弁機構３０が出力増加作用状態に切り替わり、大気が変圧室６に流入してダイヤフラム４に前進力が作用する。これにより、パワーピストン８がハウジング１に対して前進し、キー部材５５の傾斜が大きくなり、移動負圧弁座４０ｂがパワーピストン８に対して後退するので、やがて移動負圧弁座４０ｂが固定負圧弁座８ｋよりも後退し（図１２の状態）、パワーピストン８及び出力ロッド１４の前進量が入力部材３２の前進量よりも大きくなる。この前進量の増大が、入力部材の前進量に対して比例的に徐々に発生するので、運転者に不快感を与えるような衝撃が発生する虞はない。この過程で、リアクションディスク１７がパワーピストン８と出力ロッド１４とによって圧縮変形されてパワーピストン８の貫通穴８ｉに進入し、ジャンプアップ状態を経て、プランジャ２１の先端に当接し入力部材３２に反力を付与する。
【００７１】
パワーピストン８が更に前進してキー部材５５の傾斜がさらに大きくなると、板ばね５７の付勢力が減少する。圧縮スプリング４３、板ばね５７、圧縮スプリング３７の付勢力をそれぞれｆ１，ｆ２，ｆ３とし、キー部材５５の他端部位がハウジング１と当接する点５８から移動弁座部材４０の係合部４０ｄがキー部材５５の中間部位と当接する点５９までの長さをＡ、点５９から板ばね５７のキー部材５５への着力点６３までの長さをＣとすると、
Ａ×（ｆ１−ｆ３）＝（Ａ＋Ｃ）×ｆ２  
が成立した時点で、キー部材５５が一端側で径方向貫通穴５６の前壁から離れる（図１３の状態）。
【００７２】
この時点でのｆ１，ｆ２をＦ１，Ｆ２とし、この状態からのパワーピストン８の前進量をｓ１、移動弁座部材４０のパワーピストン８に対する後退量をｓ２、圧縮スプリング４３、板ばね５７のばね定数をｋ１，ｋ２とすると、圧縮スプリング３７の長さは変わらないので、
Ａ×(Ｆ１−ｓ２×ｋ１−ｆ３)＝(Ａ＋Ｃ)×[Ｆ２−(ｓ１−ｓ２)×(Ａ＋Ｃ)／Ａ×ｋ２]  が成立する。
従って、Ａ２×ｓ２×ｋ１＝(Ａ＋Ｃ)２×(Ｓ１−ｓ２)×ｋ２
即ち、(Ａ＋Ｃ)２×ｋ２×Ｓ１＝[Ａ２×ｋ１＋(Ａ＋Ｃ) ２×ｋ２]×ｓ２
となるので、移動弁座部材４０はパワーピストン８の前進量ｓ１に
[(Ａ＋Ｃ) ２×ｋ２]／[Ａ２×ｋ１＋(Ａ＋Ｃ) ２×ｋ２]  （<１）
を乗じた量ｓ２だけパワーピストン８に対して後退する。
【００７３】
パワーピストン８が更に前進すると、キー部材５５が、他端部位がハウジング１に当接していた他端側でパワーピストン８の径方向貫通穴５６に当接し、それ以降はキー部材５５とハウジング１とは離れる（図１４参照）。その時点での圧縮スプリング４３、板ばね５７、圧縮スプリング３７の付勢力をそれぞれＦ１'，Ｆ２'，ｆ３とし、キー部材５５が他端側で径方向貫通穴５６と当接する点６１から移動弁座部材４０の係合部４０ｄがキー部材５５の中間部位と当接する点５９までの長さをＤ、点５９から板ばね５７のキー部材５５への着力点６３までの長さをＣとすると、
Ｄ×(Ｆ１'−ｆ３)＝(Ｄ＋Ｃ)×Ｆ２'が成立する。
【００７４】
この時点からのパワーピストン８の前進量をｓ１'、移動弁座部材４０の後退量をｓ２'、圧縮スプリング４３、板ばね５７のばね定数をｋ１、ｋ２とすると、圧縮スプリング４３はｓ２'だけ伸び、板ばね５７は、
ｓ１'−ｓ２'×(Ｄ＋Ｃ)／Ｄ  だけ伸び、
圧縮スプリング３７の長さは変わらないので、
Ｄ×(Ｆ１'−ｓ２'×ｋ１−ｆ３)＝(Ｄ＋Ｃ)×[Ｆ２'−ｋ２×ｓ１'＋ｋ２×ｓ２'×(Ｄ＋Ｃ)／Ｄ]  が成立する。
【００７５】
従って、Ｄ２×ｓ２'×ｋ１＝Ｄ×(Ｄ＋Ｃ)×ｓ１'×ｋ２−(Ｄ＋Ｃ) ２×ｓ２'×ｋ２
即ち、[Ｄ２×ｋ１＋(Ｄ＋Ｃ) ２×ｋ２]×ｓ２'＝Ｄ×(Ｄ＋Ｃ）×ｋ２×ｓ１'
となるので、移動弁座部材４０はパワーピストン８の前進量ｓ１'に
[Ｄ×(Ｄ＋Ｃ）×ｋ２]／[Ｄ２×ｋ１＋(Ｄ＋Ｃ) ２×ｋ２]  （<１）
を乗じた量ｓ２'だけパワーピストン８に対して後退する。
【００７６】
パワーピストン８が更に前進すると、キー部材５５が一端側および他端側でパワーピストン８の径方向貫通穴５６の前後壁に当接して傾動が阻止されるようになる（図１５の状態）。この状態で移動負圧弁座４０ｂは固定負圧弁座８ｋより所定量だけ後退しており、これ以上パワーピストン８が前進しても、キー部材５５と移動負圧弁座４０ｂはパワーピストン８と一体になって前進する。このようにして、入力部材３２の作動ストロークより出力ロッド１４の作動ストロークを所定量だけ漸増することができる。
【００７７】
ブレーキ解除時には、ブレーキペダル２５を戻すことで入力部材３２を後退させる。大気弁座２１ａが大気弁３１ａに当接して弁体３１が圧縮スプリング３７のばね力に抗して後方に移動され、第２負圧弁３１ｃが移動負圧弁座４０ｂから開離され、負圧室５と変圧室６とが連通される。特に、急激にブレーキペダル２５を戻す場合には、入力部材３２は、パワーピストン８の径方向貫通穴３６の後壁に当接するキー部材５５に当接するまでパワーピストン８に対して後退可能であるが（図１６の状態）、このときの第２負圧弁３１ｃと移動負圧弁座４０ｂとの開弁量は、図９に示す弁機構３０の非作動状態での固定負圧弁座８ｋと移動負圧弁座４０ｂとの段差にほぼ等しくなる。そのままブレーキ解除を続けると、ピストン前進時と反対の過程を経て図９の非作動状態に近づいていく。ブレーキペダルの解除時には、圧縮スプリング３７のばね力を大気弁座２１ａで受け、移動弁座部材４０には作用しないので、パワーピストン８の前進量に対する移動弁座部材４０の後退量はペダル踏み込み時とは相違するが、第３の実施形態では、前述のように板ばね５７のばね力を高く取ってもペダル踏み込み時のパワーピストン８の前進の初期段階から移動弁座部材４０の後退を開始させることができるので、ペダル解除時においても最終段階、即ち図９の状態まで板ばね５７を密着させることなく、移動弁座部材４０の滑らかな戻し動作を実現させることができる。
【００７８】
また、上記第３の実施形態においても、非作動状態での弁機構３０の状態が、変圧室６を負圧室５に連通するとともに大気から遮断する出力減少作用状態であるとしているが、変圧室６が負圧室５から遮断された出力保持作用状態となるようにしてもよい。このような構成は負圧式倍力装置では広く実施されており、エンジンが停止中で定圧室５に負圧が導入されていない状態ではパワーピストン８とプランジャ２１の双方がキー部材５５により位置決めされている。エンジンが起動されて、負圧室５に負圧が導入されると、パワーピストン８が僅かに前進し、負圧室５と変圧室６との差圧がリターンスプリング１６と釣り合う状態になることが知られている。第３の実施形態にこの構成を適用すると、パワーピストン８の前進初期段階では板ばね５７は圧縮スプリング４３に打ち勝つので、負圧室５への負圧導入時にパワーピストン８だけでなくキー部材５５も傾きつつ前進し、プランジャ２１も前進する。もしプランジャ２１の前進量がパワーピストン８の前進量と同じであれば、変圧室６は負圧室５から遮断されたままで、両室の差圧力でパワーピストン８がどんどん前進してしまうことになるが、第３の実施形態によれば、キー部材５５の他端部位がハウジング１と当接する点５８からプランジャ２１の係合溝２１ｃの前端面がキー部材５５の中間部位と当接する点６２までの長さをＥ、点６２からキー部材５５が一端側で径方向貫通穴５６の前壁と当接する点６０までの長さをＦとすると、プランジャ２１はパワーピストン８の前進量に梃子比
Ｅ／（Ｅ＋Ｆ）を乗じた量だけパワーピストン８に対して後退する。このように、プランジャ２１の前進量はパワーピストン８の前進量のＦ／（Ｅ＋Ｆ）  （<１）倍となり、パワーピストン８の前進によりやがて負圧式倍力装置は出力保持状態に切り替わるので、負圧導入時の初期位置が定まらないという問題は生じない。
【００７９】
上記実施の形態では、入力部材３２への反力はリアクションディスク１７を含む反力付与手段３３から得るようにしているが、反力付与手段としては、特開平５−１９３４８６号公報に記載されているように、マスタシリンダ圧力を受圧する小径のピストンに発生する推力を入力部材に作用させるようにしてもよい。この場合は、入力部材の作動ストロークを出力部材の作動ストロークより短縮させることに伴って生じる入力・出力特性における出力増大傾向が発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に係る負圧式倍力装置の第１の実施形態を示す断面図。
【図２】第１の実施形態に係る弁機構部分の非作動状態を示す拡大断面図。
【図３】弁機構部分の移動負圧弁座の後退が始まる状態を示す図。
【図４】弁機構部分の移動負圧弁座の後退が完了した状態を示す図。
【図５】弁機構部分のブレーキ急解除状態を示す図。
【図６】パワーピストンの移動に対する負圧弁座の移動を示す図。
【図７】第２に実施形態に係る弁機構部分の非作動状態を示す拡大断面図。
【図８】図７に示す弁機構部分の移動負圧弁座の後退が完了した状態を示す図。
【図９】本発明に係る負圧式倍力装置の第３の実施形態を示す断面図。
【図１０】図９の１０−１０線に沿って矢視したキー部材部分の断面図。
【図１１】負圧倍力装置のキー部材がハウジングと径方向貫通穴の前壁に当接する作動状態を示す図。
【図１２】第３の実施形態に係る弁機構部分の移動負圧弁座が固定負圧弁座より後退する状態を示す図。
【図１３】キー部材が一端側で径方向貫通穴の前壁から離れた状態を示す図。
【図１４】キー部材が一端側で径方向貫通穴の前壁から離れ、他端側で後壁に当接した状態を示す図。
【図１５】キー部材が一端側及び他端側で径方向貫通穴の後壁と当接する状態を示す図。
【図１６】第３の実施形態に係る弁機構部分のブレーキ急解除状態を示す図。
【符号の説明】
【００８１】
１…ハウジング、２…フロントシェル、３…リアシェル、４…ダイヤフラム（可動部材）、５…負圧室、６…変圧室、８…パワーピストン、８ｋ…固定負圧弁座、８ｒ…支点部位、１１…マスタシリンダ、１３…マスタピストン、１４…出力ロッド（出力部材）、１５・・・反力室、１６…リターンスプリング、１７…リアクションディスク、２１…プランジャ、２１ａ…大気弁座、２１ｃ…係合溝、２２…梃子部材（キー部材）、２３…入力ロッド、２５…ブレーキペダル、２７…負圧弁座、２８…負圧弁、３０…弁機構、３１…弁体、３１ａ…大気弁、３１ｂ…第１負圧弁、３１ｃ…第２負圧弁、３２…入力部材、３３…反力付与手段、３６，３７…圧縮スプリング、４０…移動弁座部材、４０ｂ…移動負圧弁座、４０ｄ…係合部、４３…圧縮スプリング（第１スプリング）、４５…負圧弁座後退手段、５０，５５…キー部材、５２…第２スプリング、５６…径方向貫通穴、５７…板ばね（第２スプリング）。
【図１】
0004770407.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004770407.tif 000004
【図４】
0004770407.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0004770407.tif 000011
【図１１】
0004770407.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0004770407.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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