(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、外周側が該ケーシングに固着され、該ケーシング内を定圧室と変圧室とに画成するパワーピストンと、該パワーピストンの内周側に固着され、前記ケーシング内における該パワーピストンの変位に連動して軸方向に変位可能となったバルブボデーと、一端側が前記ケーシングの一側外部に突出し、他端側が該バルブボデーに挿入して設けられた入力軸と、外部作動気体に対する前記変圧室の連通，遮断及び前記定圧室に対する前記変圧室の連通，遮断を、前記バルブボデー内に設けられたポペット弁体と協働して行うために前記バルブボデー内に設けられ、該入力軸の押動操作により前記バルブボデーに対して相対変位するプランジャと、一端側が前記バルブボデーに嵌合され、他端側が前記ケーシングの他側より外部に突出した出力軸と、該出力軸の一端側と前記バルブボデーとの間に介在され、前記入力軸の押動操作時に前記変圧室と定圧室との間の圧力差によって前記バルブボデーに発生する推力を該出力軸に伝達すると共に、該出力軸からの反力の一部を前記プランジャに伝える弾性樹脂材料のリアクション部材とからなる気圧式倍力装置において、
前記プランジャは、
前記入力軸の他端側が一体的に取付けられ、前記ポペット弁体を作動させる入力軸側部材と、
該入力軸側部材に対し相対変位可能に設けられ、前記入力軸の押動時に前記出力軸からの反力が前記リアクション部材に伝達されているときには該リアクション部材が当接する出力軸側部材と、
該出力軸側部材と入力軸側部材との間に配設され、前記入力軸の非押動時に前記出力軸からの反力が前記リアクション部材に伝達されていないときには、該出力軸側部材と入力軸側部材との間に自由長状態で介在されたヒステリシス防止用弾性部材とから構成し、
該ヒステリシス防止用弾性部材は、前記入力軸への押動操作を解除したときに前記出力軸側部材を前記リアクション部材に向けて押圧する構成としたことを特徴とする気圧式倍力装置。
【請求項２】
ケーシングと、外周側が該ケーシングに固着され、該ケーシング内を定圧室と変圧室とに画成するパワーピストンと、該パワーピストンの内周側に固着され、前記ケーシング内における該パワーピストンの変位に連動して軸方向に変位可能となったバルブボデーと、一端側が前記ケーシングの一側外部に突出し、他端側が該バルブボデーに挿入して設けられた入力軸と、外部作動気体に対する前記変圧室の連通，遮断及び前記定圧室に対する前記変圧室の連通，遮断を、前記バルブボデー内に設けられたポペット弁体と協働して行うために前記バルブボデー内に設けられ、該入力軸の押動操作により前記バルブボデーに対して相対変位するプランジャと、一端側が前記バルブボデーに嵌合され、他端側が前記ケーシングの他側より外部に突出した出力軸と、該出力軸の一端側と前記バルブボデーとの間に介在され、前記入力軸の押動操作時に前記変圧室と定圧室との間の圧力差によって前記バルブボデーに発生する推力を該出力軸に伝達すると共に、該出力軸からの反力の一部を前記プランジャに伝える弾性樹脂材料のリアクション部材とからなる気圧式倍力装置において、
前記プランジャは、
前記入力軸の他端側が一体的に取付けられ、前記ポペット弁体を作動させる入力軸側部材と、
該入力軸側部材に対し相対変位可能に設けられ、前記入力軸の押動時に前記出力軸からの反力が前記リアクション部材に伝達されているときには該リアクション部材が当接する出力軸側部材とを備え、
該出力軸側部材と入力軸側部材との間には、
前記入力軸の非押動時に前記出力軸からの反力が前記リアクション部材に伝達されていない状態では軸方向に圧縮可能に保持されていると共に、その軸方向の伸長を自由長よりも短い所定長に規制され、所定のセット荷重が付加されてなる倍力比変更用弾性部材と、前記入力軸の非押動時に前記出力軸からの反力が前記リアクション部材に伝達されていないときには自由長状態とされてなるヒステリシス防止用弾性部材と
を直列に介在させる構成とし、
該ヒステリシス防止用弾性部材は、前記入力軸への押動操作を解除したときに前記出力軸側部材を前記リアクション部材に向けて押圧する構成としたことを特徴とする気圧式倍力装置。
【請求項３】
前記ヒステリシス防止用弾性部材は自由長状態のスプリングからなり、その最大撓み荷重は前記変圧室と定圧室との間の圧力差が最大となったときにおける前記入力軸に対する押動力である最大負荷点入力以上に設定してなる請求項１または２に記載の気圧式倍力装置。
【請求項４】
前記ヒステリシス防止用弾性部材は自由長状態のスプリングからなり、その最大撓み荷重は前記変圧室と定圧室との間の圧力差が最大となったときにおける前記入力軸に対する押動力である最大負荷点入力以下に設定してなる請求項１または２に記載の気圧式倍力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両のブレーキペダルに対する踏力を倍力してマスタシリンダへと伝えるのに好適に用いられる気圧式倍力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車両のブレーキ系統には、ブレーキペダルとマスタシリンダとの間にブースタ装置としての気圧式倍力装置が設けられている。
【０００３】
そこで、この種の従来技術による気圧式倍力装置を、タンデム型の気圧式倍力装置を例に、図１３ないし図１７を参照して説明する。
【０００４】
図において、１は気圧式倍力装置のケーシングで、該ケーシング１はフロントシェル２、リアシェル３及び中間シェル４から構成され、これらは外周側で互いに気密状態で固着されている。そして、フロントシェル２には前壁２Ａの中央部にマスタシリンダ（図示せず）の一部を収納するための段付凹部２Ｂが形成されている。また、リアシェル３には車両（図示せず）への取付面となる後壁３Ａから軸方向外向きに後方筒部３Ｂが突設されている。一方、中間シェル４には後述のバルブボデー７を挿通させるための孔部４Ａが、その中央部に形成されている。
【０００５】
５，６はケーシング１内に設けられたダイヤフラム等からなるパワーピストンで、該パワーピストン５は外周側がフロントシェル２と中間シェル４との間に固着され、フロントシェル２と中間シェル４との間に形成される前室を第１の負圧室（定圧室）Ａと第１の変圧室Ｂとに画成している。また、パワーピストン６は外周側がフロントシェル２とリアシェル３との間に中間シェル４を介して固着され、中間シェル４とリアシェル３との間に形成される後室を第２の負圧室（定圧室）Ｃと第２の変圧室Ｄとに画成している。
【０００６】
７はリアシェル３の後方筒部３Ｂ、中間シェル４の孔部４Ａ内に挿通され、ケーシング１内を軸方向変位可能に設けられたバルブボデーで、該バルブボデー７は大径部７Ａ側がケーシング１内でパワーピストン５，６の内周側に固着され、小径筒部７Ｂ側がリアシェル３の後方筒部３Ｂからケーシング１の外部に延出されている。そして、バルブボデー７はパワーピストン５，６の変位に連動してケーシング１内を軸方向に変位する構成となっている。また、バルブボデー７の大径部７Ａには互いに離間して連通路８，９が形成され、連通路９は変圧室Ｂ，Ｄ間を常時連通させるものである。
【０００７】
一方、連通路８は負圧室Ａ，Ｃ間を常時連通させるものであると共に、小径筒部７Ｂ側に向けて軸方向にも延び、後述のポペット弁体１４等と共に変圧室Ｂ，Ｄを負圧室Ａ，Ｃに連通，遮断させるための弁機構を構成するものである。そして、このためにバルブボデー７の小径筒部７Ｂには、図１４に示すように連通路８の開口端側に位置して環状の弁座部７Ｃが形成され、該弁座部７Ｃにはポペット弁体１４が離着座する構成となっている。また、バルブボデー７には大径部７Ａの内周側に位置して軸方向に突出する筒状突出部７Ｄが一体形成されている。
【０００８】
さらに、バルブボデー７には弁座部７Ｃの位置から筒状突出部７Ｄに向けて軸方向に延びる貫通穴としての段付穴１０が形成され、該段付穴１０内には後述のプランジャ１９が摺動可能に挿嵌されている。また、バルブボデー７には小径筒部７Ｂの基端側に位置して径方向に延びるキー挿入穴１１と他の連通路１２とが形成され、キー挿入穴１１内には後述のストップキー２０が挿入されている。そして、連通路１２は段付穴１０内の大径部側を変圧室Ｄ内に常時連通させると共に、連通路９を介して変圧室Ｂにも常時連通する構成となっている。
【０００９】
１３は一端側がリアシェル３の後方筒部３Ｂから外部に突出し、他端側がバルブボデー７の小径筒部７Ｂ内に挿入して設けられた入力軸で、該入力軸１３は突出端側が車両のブレーキペダル（図示せず）に連結され、ブレーキ操作時には図１３中の矢示Ｅ1 方向に押動操作される。また、入力軸１３の先端（他端）側には図１４に示すように球形部１３Ａが一体形成され、該球形部１３Ａは後述のプランジャ１９にカシメにより連結されている。
【００１０】
１４はバルブボデー７の小径筒部７Ｂ内に設けられたポペット弁体で、該ポペット弁体１４は弾性材料によって略筒状に形成され、その一端側は後述の戻しばね１６等を介して小径筒部７Ｂの内周壁に固着されている。そして、ポペット弁体１４の他端側は弱ばね１５により、図１４に示すようにバルブボデー７の弁座部７Ｃに向けて常時付勢され、ポペット弁体１４は後述するプランジャ１９の当接部１９Ａとバルブボデー７の弁座部７Ｃとに離着座する構成となっている。
【００１１】
１６はバルブボデー７の小径筒部７Ｂと入力軸１３との間に配設された戻しばねで、該戻しばね１６はバルブボデー７に対して入力軸１３を図１３中の矢示Ｅ2 方向に向けて常時付勢し、押動操作の解除時にはバルブボデー７がケーシング１内を図１３に示す初期位置（後述のストップキー２０により規制された位置）に戻るまで、バルブボデー７に対して入力軸１３を矢示Ｅ2 方向に押圧する。これにより、入力軸１３への操作解除時に戻しばね１６は、図１７に示すようにポペット弁体１４をバルブボデー７の弁座部７Ｃから離座させるようになっている。
【００１２】
１７はバルブボデー７の小径筒部７Ｂ内に装着されたフィルタで、該フィルタ１７は外部から小径筒部７Ｂ内に導入される外部作動気体としての空気を清浄化し、ケーシング１内にダスト等が侵入するのを防止するものである。
【００１３】
１８は小径筒部７Ｂの突出端側を保護するためのブーツで、該ブーツ１８は弾性材料により蛇腹状の筒体として形成され、その一端側は小径筒部７Ｂの先端面側に固着されている。また、ブーツ１８の他端側はリアシェル３の後方筒部３Ｂ先端側に取付られ、図１４に示すようにリアシェル３の後方筒部３Ｂ内を摺動するバルブボデー７の小径筒部７Ｂ外周面をダスト等から保護する構成となっている。
【００１４】
１９はバルブボデー７の段付穴１０内に摺動可能に挿嵌されたプランジャで、該プランジャ１９の一端側は段付筒状に形成され、小径筒部７Ｂ内ヘと突出している。そして、プランジャ１９の突出端側には入力軸１３が固着され、プランジャ１９は入力軸１３と一体に図１３中の矢示Ｅ1 ，Ｅ2 方向に変位する構成となっている。
【００１５】
ここで、プランジャ１９の突出端側には図１４に示すように、バルブボデー７の弁座部７Ｃよりも小径に形成された環状弁座としての当接部１９Ａが一体に設けられ、該当接部１９Ａはポペット弁体１４に離着座することにより小径筒部７Ｂ内の大気圧を連通路１２側に導入，遮断するものである。そして、プランジャ１９の当接部１９Ａはバルブボデー７の弁座部７Ｃ及びポペット弁体１４と共に弁機構を構成し、小径筒部７Ｂ内の大気圧に対する変圧室Ｂ，Ｄの連通，遮断を制御すると共に、負圧室Ａ，Ｃに対する変圧室Ｂ，Ｄの連通，遮断を後述の如く制御する。
【００１６】
また、プランジャ１９の他端側は図１４に示すように、段付穴１０の小径部側に挿嵌された受圧凸部１９Ｂとなり、該受圧凸部１９Ｂの先端面と後述のリアクションディスク２５との間には予め決められた一定寸法の隙間Ｓが形成されている。さらに、プランジャ１９の外周側にはキー挿入穴１１と対応する位置に環状溝１９Ｃが形成され、該環状溝１９Ｃにはストップキー２０が係合状態で取付けられている。
【００１７】
２０はプランジャ１９の戻り位置を規制するストップキーで、該ストップキー２０は略長方形状の平板として形成され、バルブボデー７のキー挿入穴１１を介してプランジャ１９の環状溝１９Ｃに遊嵌状態で係合されている。そして、ストップキー２０の端部はバルブボデー７から径方向に一定寸法だけ突出し、リアシェル３側のストッパ部材２１に当接することにより、入力軸１３に対する押動操作解除時のバルブボデー７及びプランジャ１９の戻り位置を図１４に示すように規制する構成となっている。
【００１８】
２２は入力軸１３の押動操作力を倍力した状態で外部に出力するための出力軸で、該出力軸２２は一端側に大径のフランジ部２２Ａが設けられ、該フランジ部２２Ａはリアクションディスク２５を介してバルブボデー７の筒状突出部７Ｄに嵌合されている。そして、入力軸１３への押動操作時に出力軸２２は図１３中の矢示Ｆ1 方向に大きな出力（図１５参照）をもって押動されるものである。また、出力軸２２の他端側はフロントシェル２の段付凹部２Ｂ等を介して外部へと突出し、前記マスタシリンダのピストン（図示せず）を軸方向に押圧する構成となっている。
【００１９】
２３はバルブボデー７の筒状突出部７Ｄ側に設けられたばね受で、該ばね受２３は出力軸２２のフランジ部２２Ａを介して筒状突出部７Ｄの外周側に取付けられ、戻しばね２４と共にフランジ部２２Ａの抜止めを行う構成となっている。また、戻しばね２４はばね受２３とフロントシェル２の段付凹部２Ｂとの間に配設され、バルブボデー７を図１３中の矢示Ｆ2 方向に常時付勢するものである。
【００２０】
２５はバルブボデー７の筒状突出部７Ｄと出力軸２２のフランジ部２２Ａとの間に配設されたリアクション部材としてのリアクションディスクで、該リアクションディスク２５は弾性樹脂材料からなり円板状に形成され、後述の如く負圧室Ａ，Ｃと変圧室Ｂ，Ｄとの間の圧力差により図１３中の矢示Ｆ1 方向でバルブボデー７に発生する推力を出力軸２２に伝達する。
【００２１】
ここで、リアクションディスク２５はこのときに図１６に示すように弾性変形し、その一部がプランジャ１９の受圧凸部１９Ｂに当接する位置まで段付穴１０内に向けて寸法Ｓ1 分だけ膨出する。そして、この状態でリアクションディスク２５は出力軸２２からの反力をフランジ部２２Ａを介して受承すると共に、反力の一部を受圧凸部１９Ｂを介して入力軸１３側に伝え、ブレーキペダル側に踏み応えを発生させるものである。
【００２２】
２６はフロントシェル２に設けられた負圧導入管で、該負圧導入管２６は、例えば図１３に示すようにＬ字状に屈曲したパイプ等からなり、エンジンの吸気マニホールドに逆止弁（いずれも図示せず）等を介して接続されている。そして、負圧導入管２６は前記エンジンの作動時に吸気マニホールド内で発生した負圧を負圧室Ａ，Ｃ内へと導くことにより、これらの負圧室Ａ，Ｃ内を大気圧よりも低い圧力に保持するものである。
【００２３】
２７は前記マスタシリンダをフロントシェル２に固定するための固定ボルト、さらに、２８，２８，…はリアシェル３の後壁３Ａに固着された取付ボルトで、該各取付ボルト２８はリアシェル３を含めてケーシング１全体を車両のエンジンルーム内壁等に取付けるものである。
【００２４】
このように構成された従来技術による気圧式倍力装置では、まず、車両の運転者がブレーキペダルを踏込み操作すると、これにより入力軸１３が矢示Ｅ1 方向に押動され、プランジャ１９も図１４に示す隙間Ｓにおいて入力軸１３と一体に変位する。そして、プランジャ１９の変位により環状の当接部１９Ａが、バルブボデー７の弁座部７Ｃとの当接によって追従を規制されたポペット弁体１４から離座すると、バルブボデー７の小径筒部７Ｂ内から連通路１２，９を介して変圧室Ｂ，Ｄ内に大気圧が導入され、負圧室Ａ，Ｃと変圧室Ｂ，Ｄとの間に圧力差が発生する。
【００２５】
即ち、図１５に示す特性線３０の如く、入力軸１３への入力（押動操作力）が入力値ｆa に達した段階でプランジャ１９の当接部１９Ａがポペット弁体１４から離座し、負圧室Ａ，Ｃと変圧室Ｂ，Ｄとの間に圧力差が発生することによってバルブボデー７が前進し、このときの推力がリアクションディスク２５を介して出力軸２２に伝達され、所謂ジャンプインが生じ、出力軸２２からの出力は出力値Ｆa まで急上昇する。そして、その後は入力軸１３への入力（ペダル踏力）が増大するに応じて出力も一定の倍力比で増大することになる。
【００２６】
また、入力軸１３への踏力が入力値ｆa を越えた状態では、負圧室Ａ，Ｃと変圧室Ｂ，Ｄとの間の圧力差に応じてバルブボデー７がパワーピストン５，６と共に矢示Ｆ1 方向に変位し、ポペット弁体１４は弁座部７Ｃに着座した状態でバルブボデー７と共に同方向に変位する。そして、この間にプランジャ１９の当接部１９Ａはポペット弁体１４に対する離着座を繰返し、入力軸１３への踏力を任意の値に保持した状態では、図１６に示すように入力軸１３に対する矢示Ｅ1 方向の入力とリアクションディスク２５を介した矢示Ｆ2 方向の反力とが釣合った（均衡）状態を保つことにより、プランジャ１９の当接部１９Ａはポペット弁体１４に対して着座することになる。
【００２７】
さらに、ペダル（入力軸１３）を大きく踏込むことにより、図１５に示す最大負荷点入力値ｆb まで入力が増大したときには、負圧室Ａ，Ｃと変圧室Ｂ，Ｄとの間の圧力差が最大となり、これ以上に入力軸１３を踏込み操作しても圧力差による倍力作用は発揮できなくなる。そして、出力軸２２は出力値Ｆb 以上の領域では入力軸１３と実質的に一体となって軸方向に変位し、フランジ部２２Ａ側がフロントシェル２の段付凹部２Ｂに当接した段階でストロークエンドに達する。
【００２８】
一方、ブレーキ操作を解除したときには、入力軸１３が戻しばね１６により矢示Ｅ2 方向に押戻され、これに伴ってプランジャ１９も同方向に引張られるために、プランジャ１９の当接部１９Ａは図１７に示すようにポペット弁体１４に着座し、変圧室Ｂ，Ｄを大気に対して遮断することになる。また、このときにプランジャ１９は当接部１９Ａを介してポペット弁体１４を弱ばね１５に抗して矢示Ｅ2 方向に押圧し、バルブボデー７の弁座部７Ｃからポペット弁体１４を強制的に離座させる。
【００２９】
この結果、負圧室Ａ，Ｃと変圧室Ｂ，Ｄとが連通路８，１２等を介して互いに連通することになり、負圧室Ａ，Ｃ内の負圧が変圧室Ｂ，Ｄ側に導入されることにより負圧室Ａ，Ｃと変圧室Ｂ，Ｄとがブレーキ操作解除前の圧力差よりも低い圧力差になる。そして、出力軸２２はバルブボデー７と共に戻しばね２４により矢示Ｆ2 方向に押戻され、最終的にはストップキー２０の突出端側が図１４に示す如くストッパ部材２１に当接することになる。
【００３０】
そして、ストップキー２０がストッパ部材２１に当接した状態で、プランジャ１９の最終戻り位置が規制され、パワーピストン５，６、バルブボデー７、入力軸１３及び出力軸２２等が図１３に示す初期位置に復帰する。また、ポペット弁体１４は、このときにバルブボデー７の弁座部７Ｃとプランジャ１９の当接部１９Ａとに着座し、変圧室Ｂ，Ｄを負圧室Ａ，Ｃと同様の負圧状態に保ったまま次なるブレーキ操作に備えることになる。
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、ブレーキ操作時に図１５中の特性線３０に沿って入力軸１３への踏力（入力）に対して倍力した出力を出力軸２２から取出すことができる。しかし、ブレーキ操作の解除時には、入力に対する出力が前記ブレーキ操作時の場合よりも大きな、図１５中の特性線３１の如く入力に対して出力が低下していく特性となり、入力軸１３と出力軸２２との間の入出力特性に、ブレーキ操作時（ペダルの踏込み時及び踏込み保持時）とその解除時（ペダルの踏戻し時）との間で、同じ入力の大きさに対する出力の大きさがブレーキ解除時の方が大きくなるといったヒステリシスが発生し、ブレーキの解除遅れが起きる等の問題が生じている。
【００３２】
即ち、このヒステリシス特性は図１６、図１７に示すようにリアクションディスク２５の挙動に起因するものである。図１６に示すブレーキ操作の均衡状態では、出力軸２２からの反力をフランジ部２２Ａを介して受承するリアクションディスク２５は、弾性変形してプランジャ１９の受圧凸部１９Ｂに当接する位置まで段付穴１０内に向けて寸法Ｓ1 分だけ膨出し、反力の一部を受圧凸部１９Ｂを介して入力軸１３側に伝えている。
【００３３】
ところが、この均衡状態からブレーキ操作の解除時には、プランジャ１９が入力軸１３と一体に戻しばね１６によって矢示Ｅ2 方向に押戻され、プランジャ１９は、図１７に示すようにバルブボデー７の弁座部７Ｃからポペット弁体１４を離座させるわけであるが、この間リアクションディスク２５は出力軸２２側から矢示Ｆ2 方向の戻し力を受承し続けるので、図１７に示すようにリアクションディスク２５の膨出量は、上記均衡状態に対して寸法Ｓ2 （Ｓ2 ＞Ｓ1 ）まで増大することになる。
【００３４】
このため、ブレーキ操作時とブレーキ操作の解除時とでは図１５中の特性線３０，３１の如く入出力特性がヒステリシスをもつことになり、ブレーキ操作の解除時にはブレーキペダルに粘り感等が残って、ブレーキの解除遅れが生じ易くなり、ブレーキフィーリングが悪くなる虞れがある。
【００３５】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明は入出力特性にヒステリシスが発生するのを抑え、入力軸に対する押動解除時の応答性を高めることができ、例えばブレーキの解除動作を早期に行うことができると共に、ブレーキフィーリングを向上できるようにした気圧式倍力装置を提供することを目的としている。
【００３６】
また、本発明の他の目的は、入力に対する出力の倍力比を複数段で切換えることができ、例えば緊急のブレーキ操作時にも十分に大きなブレーキ力を出力として発生できると共に、入出力特性に発生し易いヒステリシスを小さく抑えることができるようにした気圧式倍力装置を提供することにある。
【００３７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本発明は、ケーシングと、外周側が該ケーシングに固着され、該ケーシング内を定圧室と変圧室とに画成するパワーピストンと、該パワーピストンの内周側に固着され、前記ケーシング内における該パワーピストンの変位に連動して軸方向に変位可能となったバルブボデーと、一端側が前記ケーシングの一側外部に突出し、他端側が該バルブボデーに挿入して設けられた入力軸と、外部作動気体に対する前記変圧室の連通，遮断及び前記定圧室に対する前記変圧室の連通，遮断を、前記バルブボデー内に設けられたポペット弁体と協働して行うために前記バルブボデー内に設けられ、該入力軸の押動操作により前記バルブボデーに対して相対変位するプランジャと、一端側が前記バルブボデーに嵌合され、他端側が前記ケーシングの他側より外部に突出した出力軸と、該出力軸の一端側と前記バルブボデーとの間に介在され、前記入力軸の押動操作時に前記変圧室と定圧室との間の圧力差によって前記バルブボデーに発生する推力を該出力軸に伝達すると共に、該出力軸からの反力の一部を前記プランジャに伝える弾性樹脂材料のリアクション部材とからなる気圧式倍力装置に適用される。
【００３８】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記プランジャを、前記入力軸の他端側が一体的に取付けられ、前記ポペット弁体を作動させる入力軸側部材と、該入力軸側部材に対し相対変位可能に設けられ、前記入力軸の押動時に前記出力軸からの反力が前記リアクション部材に伝達されているときには該リアクション部材が当接する出力軸側部材と、該出力軸側部材と入力軸側部材との間に配設され、前記入力軸の非押動時に前記出力軸からの反力が前記リアクション部材に伝達されていないときには、該出力軸側部材と入力軸側部材との間に自由長状態で介在されたヒステリシス防止用弾性部材とから構成し、該ヒステリシス防止用弾性部材は、前記入力軸への押動操作を解除したときに前記出力軸側部材を前記リアクション部材に向けて押圧する構成としたことにある。
【００３９】
上記構成により、プランジャの入力軸側部材と出力軸側部材との間には自由長状態のヒステリシス防止用弾性部材を配設しているから、例えば入力軸を押動操作したときには従来技術のものとほぼ同様の入出力特性を得ることができ、この間にヒステリシス防止用弾性部材を弾性的に圧縮変形させる。そして、入力軸への押動操作を解除したときには、ヒステリシス防止用弾性部材の弾性復元力により出力軸側部材をリアクション部材に向けて押圧でき、該リアクション部材が出力軸側部材と共に入力軸側部材に向けて後退するように相対変位するのを抑えることができる。
【００４０】
また、請求項２の発明が採用する構成の特徴は、前記プランジャは、前記入力軸の他端側が一体的に取付けられ、前記ポペット弁体を作動させる入力軸側部材と、該入力軸側部材に対し相対変位可能に設けられ、前記入力軸の押動時に前記出力軸からの反力が前記リアクション部材に伝達されているときには該リアクション部材が当接する出力軸側部材とを備え、該出力軸側部材と入力軸側部材との間には、前記入力軸の非押動時に前記出力軸からの反力が前記リアクション部材に伝達されていない状態では軸方向に圧縮可能に保持されていると共に、その軸方向の伸長を自由長よりも短い所定長に規制され、所定のセット荷重が付加されてなる倍力比変更用弾性部材と、前記入力軸の非押動時に前記出力軸からの反力が前記リアクション部材に伝達されていないときには自由長状態とされてなるヒステリシス防止用弾性部材とを直列に介在させる構成とし、該ヒステリシス防止用弾性部材は、前記入力軸への押動操作を解除したときに前記出力軸側部材を前記リアクション部材に向けて押圧する構成としたことにある。
【００４１】
上記構成により、プランジャの入力軸側部材と出力軸側部材との間には倍力比変更用弾性部材とヒステリシス防止用弾性部材とを直列に配設しているから、例えば入力軸を押動操作したときには、まず、第１の倍力比をもった入出力特性を得ることができ、この間にヒステリシス防止用弾性部材を弾性的に圧縮変形できる上に、入力が倍力比変更用弾性部材のセット荷重を越えたときには、前記第１の倍力比よりも大きい第２の倍力比をもった入出力特性を得ることができる。そして、入力軸への押動操作を解除したときには、倍力比変更用弾性部材とヒステリシス防止用弾性部材との弾性復元力により出力軸側部材をリアクション部材に向けて押圧し続けることができ、該リアクション部材が出力軸側部材と共に入力軸側部材に向けて後退するように相対変位するのを制限できる。
【００４２】
さらに、請求項３の発明では、ヒステリシス防止用弾性部材は自由長状態のスプリングからなり、その最大撓み荷重は変圧室と定圧室との間の圧力差が最大となったときにおける入力軸に対する押動力である最大負荷点入力以上に設定してなる構成としている。
【００４３】
これにより、入力軸の押動操作時にヒステリシス防止用のスプリングが最大撓み荷重に達することはなくなり、最大負荷点入力以下の領域で倍力比が相対的に小さくなるのを防止できる。
【００４４】
また、請求項４の発明では、ヒステリシス防止用弾性部材は自由長状態のスプリングからなり、その最大撓み荷重は変圧室と定圧室との間の圧力差が最大となったときにおける入力軸に対する押動力である最大負荷点入力以下に設定してなる構成としている。
【００４５】
これにより、入力軸への押動操作力を最大負荷点入力まで増大させるようなときにでも、その途中でヒステリシス防止用のスプリングが最大撓み荷重に達するので、最大負荷点入力以下の領域で倍力比が相対的に小さくなるような入出力特性を得ることができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態による気圧式倍力装置を添付図面に従って詳細に説明する。なお、実施の形態では前述した従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００４７】
ここで、図１ないし図５は本発明の第１の実施の形態を示しているに、図中、４１は本実施の形態で採用したプランジャで、該プランジャ４１は図２に示すように後述の可動弁座４２、段付ピストン４３及びスプリング４４からなる３部材によって構成されている。
【００４８】
４２はバルブボデー７の段付穴１０内に摺動可能に挿嵌されたプランジャ４１の一部を構成する入力軸側部材としての可動弁座で、該可動弁座４２は一端側が段付筒状に形成され、バルブボデー７の小径筒部７Ｂ内ヘと突出している。そして、可動弁座４２の突出端側には入力軸１３の球形部１３Ａがカシメ等の手段でプランジャ４１に対する入力軸１３の多少の揺動を許容できるように固定され、可動弁座４２は入力軸１３と一体に図１中の矢示Ｅ1 ，Ｅ2 方向に変位する構成となっている。
【００４９】
ここで、可動弁座４２の突出端側には図２に示すように、バルブボデー７の弁座部７Ｃよりも小径に形成された環状弁座としての当接部４２Ａが一体に設けられ、該当接部４２Ａはポペット弁体１４に離着座することにより小径筒部７Ｂ内の大気圧を連通路１２側に導入，遮断する。そして、可動弁座４２の当接部４２Ａはバルブボデー７の弁座部７Ｃ及びポペット弁体１４と共に弁機構を構成し、小径筒部７Ｂ内の大気圧に対する変圧室Ｂ，Ｄの連通，遮断を制御すると共に、負圧室Ａ，Ｃに対する変圧室Ｂ，Ｄの連通，遮断を後述の如く制御する。
【００５０】
また、可動弁座４２の他端側には小径の調心軸部４２Ｂと大径の筒状部４２Ｃとが一体形成され、該筒状部４２Ｃは調心軸部４２Ｂよりも小さい突出寸法をもって調心軸部４２Ｂを径方向外側から取囲むようになっている。そして、入力軸１３を後述の最大負荷点入力ｆb1以上まで強く押動したときに、筒状部４２Ｃは先端側が段付ピストン４３の端面に当接し、スプリング４４の最大撓み量を規制する構成となっている。さらに、可動弁座４２の中間部外周側にはキー挿入穴１１と対応する位置に環状溝４２Ｄが形成され、該環状溝４２Ｄには従来技術と同様にストップキー２０が係合状態で取付けられている。
【００５１】
４３は可動弁座４２とは相対変位可能に段付穴１０内に挿入された出力軸側部材としての段付ピストンで、該段付ピストン４３には可動弁座４２と対面する一端側に小径のガイド凹部４３Ａが形成され、該ガイド凹部４３Ａ内には可動弁座４２の調心軸部４２Ｂが摺動可能に挿嵌されている。これにより、段付ピストン４３は段付穴１０内で可動弁座４２に対して心合せされ、段付穴１０内での径方向の位置ずれが規制されている。
【００５２】
また、段付ピストン４３の他端側は段付穴１０の小径部側に挿嵌された受圧凸部４３Ｂとなり、該受圧凸部４３Ｂの先端面とリアクションディスク２５との間には予め決められた一定寸法の隙間Ｓが形成されている。なお、この状態で段付ピストン４３は、可動弁座４２の筒状部４２Ｃ先端との間にも一定の隙間が確保され、スプリング４４に初期荷重が負荷されるのを防止しているものである。
【００５３】
さらに、４４は段付ピストン４３の一端側と可動弁座４２の他端側との間に配設されたヒステリシス防止用弾性部材としてのスプリングで、該スプリング４４は可動弁座４２の調心軸部４２Ｂ周囲に挿通されたコイルばね等からなり、その外周側を可動弁座４２の筒状部４２Ｃが取囲む構成となっている。
【００５４】
そして、ブレーキ操作を行う前の段階で可動弁座４２等が図１、図２に示す初期位置に復帰している状態（出力軸２２からの反力がリアクションディスク２５に伝達されていない状態）では、可動弁座４２と段付ピストン４３との間にスプリング４４は自由長状態で介在（介装）され、このときにスプリング４４は、ばね力を可動弁座４２と段付ピストン４３とのいずれにも付与することはない。
【００５５】
ここで、ブレーキ操作により、入力軸１３を図１、図２に示す初期状態（ペダルが踏込まれていないブレーキ非作動状態）から矢示Ｅ1 方向に押動した場合、その所謂ジャンプイン後の均衡状態では、図４に示すように、出力軸２２からの反力によりリアクションディスク２５は弾性変形し、反力の一部がプランジャ４１の段付ピストン４３の受圧凸部４３Ｂに伝達されているから、スプリング４４が段付ピストン４３側からのこの反力の一部により可動弁座４２との間で撓み変形され、スプリング４４が段付ピストン４３の受圧凸部４３Ｂをリアクションディスク２５に向けて付勢している状態で均衡している。また、このスプリング４４は、本実施の形態の場合、最大撓み荷重が図３に示す最大負荷点入力ｆb1以上に設定され、通常のブレーキ操作時に可動弁座４２の筒状部４２Ｃと段付ピストン４３との間には、図４に示すような微小な隙間が確保される。
【００５６】
そして、ブレーキ操作の解除時にも可動弁座４２等が初期位置に復帰するまでの間、即ち出力軸２２からの反力がリアクションディスク２５に伝達されている間は、スプリング４４が図５に示すように撓み変形を続け、段付ピストン４３を矢示Ｆ1 方向に付勢し続ける。これにより、スプリング４４はリアクションディスク２５の膨出量を実質的に一定の大きさ（寸法Ｓ3 ）に保持し、後述のヒステリシス防止作用を行うものである。
【００５７】
本実施の形態による気圧式倍力装置は上述の如き構成を有するもので、その基本的作動については従来技術によるものと格別差異はない。
【００５８】
然るに、本実施の形態によれば、バルブボデー７の段付穴１０内に位置して入力軸１３と出力軸２２側のリアクションディスク２５との間に配設したプランジャ４１を、入力軸１３の球形部１３Ａに固着されポペット弁体１４に離着座することにより該ポペット弁体１４を作動させる可動弁座４２と、該可動弁座４２とリアクションディスク２５との間に相対変位可能に配設されリアクションディスク２５からの反力を受承する段付ピストン４３と、該段付ピストン４３と可動弁座４２との間に配設され常時は自由長状態におかれたスプリング４４とから構成したので、下記のような作用効果を得ることができる。
【００５９】
即ち、車両の運転者がブレーキペダルを踏込み操作したときには、入力軸１３が可動弁座４２と共に矢示Ｅ1 方向に押動されることにより、可動弁座４２の当接部４２Ａがポペット弁体１４を開弁させ、変圧室Ｂ，Ｄ内に大気圧が導入される。これにより、負圧室Ａ，Ｃと変圧室Ｂ，Ｄとの間に圧力差が発生し、出力軸２２はパワーピストン５，６及びバルブボデー７を介して矢示Ｆ1 方向の出力を発生させる。
【００６０】
また、このとき、リアクションディスク２５は出力軸２２からの反力により弾性変形するから、リアクションディスク２５は段付ピストン４３の受圧凸部４３Ｂに当接する位置まで段付穴１０内に向けて図４中の寸法Ｓ3 分だけ膨出する。
【００６１】
これにより、スプリング４４は段付ピストン４３と可動弁座４２との間で出力軸２２から段付ピストン４３に伝達される反力の一部によって、弾性的に撓み変形され、段付ピストン４３をリアクションディスク２５側に向けて前記反力に対応したばね力で押圧することになる。このとき、図３に示す特性線４５の如く、入力軸１３への入力（押動操作力）が入力値ｆa1に達した段階で所謂ジャンプインが動的に発生することにより、出力軸２２からの出力は出力値Ｆa1まで急上昇する。そして、その後は入力軸１３への入力（ペダル踏力）が増大するに応じて出力も一定の倍力比で増大することになる。
【００６２】
この場合、段付ピストン４３はリアクションディスク２５と可動弁座４２との間にスプリング４４を介して相対変位可能に設けられているから、リアクションディスク２５の膨出量を寸法Ｓ3 として、例えば図１６に示す従来技術の膨出量（Ｓ1 ＜Ｓ3 ）よりも大きくすることができ、前記ジャンプイン時の出力値Ｆa1を図１５に例示した従来技術の出力値Ｆa に比較して増大できると共に、倍力比自体も大きく設定することができる。
【００６３】
さらに、入力軸１３を大きく踏込むことにより、図３に示す最大負荷点入力ｆb1まで入力が増大したときには、負圧室Ａ，Ｃと変圧室Ｂ，Ｄとの間の圧力差が最大となり、これ以上に入力軸１３を踏込み操作しても圧力差による倍力作用は発揮できなくなる。そして、出力軸２２は出力値Ｆb1以上の領域では入力軸１３と実質的に一体となって軸方向に変位し、フランジ部２２Ａ側がフロントシェル２の段付凹部２Ｂに当接した段階でストロークエンドに達する。
【００６４】
ここで、スプリング４４は最大撓み荷重を図３に示す最大負荷点入力ｆb1以上に設定しているから、入力軸１３への踏力が入力値ｆa1から最大負荷点入力ｆb1の間（通常のブレーキ操作時）では、特性線４５に沿って倍力比を実質的に一定に保つことができ、スプリング４４の撓み変形に影響されて倍力比が途中で変化するのを防止できる。また、通常のブレーキ操作時には可動弁座４２の筒状部４２Ｃと段付ピストン４３との間には、図４に示すように微小な隙間が確保されるものである。
【００６５】
一方、ブレーキ操作を解除したときには、入力軸１３が戻しばね１６により矢示Ｅ2 方向に押戻されることにより、可動弁座４２が当接部４２Ａを介してポペット弁体１４を弱ばね１５に抗して矢示Ｅ2 方向に押圧し、図５に示す如くバルブボデー７の弁座部７Ｃからポペット弁体１４を強制的に離座させる。そして、負圧室Ａ，Ｃは変圧室Ｂ，Ｄと連通路８，１２等を介して連通することにより、負圧室Ａ，Ｃ内の負圧が変圧室Ｂ，Ｄ側に導入され、負圧室Ａ，Ｃと変圧室Ｂ，Ｄとが大気圧よりも低い圧力で実質的に同圧になる。
【００６６】
これにより、出力軸２２はバルブボデー７と共に戻しばね２４により矢示Ｆ2 方向に押戻され、その出力は図３に示す出力値Ｆb1以下の領域を特性線４５に沿って減少してゆく。そして、この間に亘ってもリアクションディスク２５は出力軸２２からの反力を矢示Ｆ2 方向の戻し力として受け、図４に示す如くリアクションディスク２５は段付穴１０内へと膨出するような挙動を続ける。
【００６７】
しかし、段付ピストン４３と可動弁座４２との間に配設したスプリング４４は撓み変形状態にあり、段付ピストン４３をリアクションディスク２５側に向けて前記反力に対応した弾性復元力（ばね力）で押圧し続けるから、リアクションディスク２５の膨出量が寸法Ｓ3 以上に大きくなるのを抑え、リアクションディスク２５が段付ピストン４３と共に可動弁座４２側に向けて後退するように相対変位するのを規制できる。
【００６８】
このため、ブレーキ操作の解除時にもブレーキ操作時とほぼ同様に、図３に示す特性線４５に沿った入出力特性を得ることができ、従来技術のようにブレーキ操作時と解除時とて入出力特性にヒステリシスが発生するのを防止できる。そして、ブレーキ操作の解除時に従来技術のようにブレーキペダルに粘り感等が残ったりすることがなくなり、ブレーキの解除遅れが生じる等の問題を解消することができる。
【００６９】
従って、本実施の形態によれば、図３に示す特性線４５の如く入出力特性にヒステリシスが発生するのを防止でき、ブレーキ操作の解除時に出力軸２２を早期に初期位置に復帰させ、ブレーキ解除動作を速やかに行うことができると共に、操作解除時の応答性を高めることができ、ブレーキフィーリングを向上させることができる。
【００７０】
次に、図６及び図７は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、ヒステリシス防止用弾性部材を出力軸側部材に予め組付けた状態で組立作業を行い得るようにし、組立時の作業性を向上できるようにしたことにある。
【００７１】
図中、５１は本実施の形態で採用したプランジャで、該プランジャ５１は図７に示すように後述の可動弁座５２、ばね受５３、段付ピストン５４、調整ボルト５５及びスプリング５６から構成されている。
【００７２】
５２はバルブボデー７の段付穴１０内に摺動可能に挿嵌された入力軸側部材としての可動弁座で、該可動弁座５２は前記第１の実施の形態で述べた可動弁座４２とほぼ同様に構成され、環状弁座としての当接部５２Ａと、小径の調心軸部５２Ｂと、ストップキー２０が係合状態で取付けられた環状溝５２Ｃとが一体に形成されている。
【００７３】
５３は可動弁座５２と共に入力軸側部材を構成するばね受で、該ばね受５３は金属板等から段付筒状に形成され、その一端側開口部が可動弁座５２の調心軸部５２Ｂに嵌合されている。また、ばね受５３の他端側は段付ピストン５４の端面と当接可能に軸方向で対向配設されている。そして、入力軸１３を図３に例示した最大負荷点入力ｆb1以上まで強く押動したときには、ばね受５３の他端側端面が段付ピストン５４の端面に当接し、スプリング５６の最大撓み量を規制する構成となっている。
【００７４】
５４は可動弁座５２、ばね受５３と相対変位可能に段付穴１０内に挿入された出力軸側部材としての段付ピストンで、該段付ピストン５４には可動弁座５２と対面する一端側に調整具としての調整ボルト５５が螺合状態で取付けられ、該調整ボルト５５により段付ピストン５４は、ばね受５３に対して軸方向に摺動可能に連結されている。また、段付ピストン５４は可動弁座５２の調心軸部５２Ｂ、ばね受５３を介して可動弁座５２に対し心合せされ、段付穴１０内での径方向の位置ずれが規制されている。
【００７５】
ここで、調整ボルト５５は段付ピストン５４への取付け前にばね受５３内に挿通され、その先端側が段付ピストン５４に螺合される。そして、調整ボルト５５の頭部５５Ａとばね受５３の端部との間には図７に示す如く微小寸法の隙間δが確保されるように、段付ピストン５４に対する調整ボルト５５の螺合量は調整されるものである。また、段付ピストン５４の他端側は段付穴１０の小径部側に挿嵌された受圧凸部５４Ａとなり、該受圧凸部５４Ａの先端面とリアクションディスク２５との間には予め決められた一定寸法の隙間Ｓが形成されている。
【００７６】
さらに、５６は段付ピストン５４の一端側とばね受５３との間に配設されたヒステリシス防止用弾性部材としてのスプリングで、該スプリング５６はコイルばね等からなり、ブレーキ操作を行う前の段階で可動弁座５２等が図６、図７に示す初期位置に復帰している状態（出力軸２２からの反力がリアクションディスク２５に伝達されていない状態）では、ばね受５３と段付ピストン５４との間にスプリング５６は自由長状態で介在（介装）されている。そして、このときにスプリング５６は可動弁座５２と段付ピストン５４とのいずれにもばね力を付与することはなく、調整ボルト５５の頭部５５Ａとばね受５３の端部との間には微小寸法の隙間δが確保されるものである。
【００７７】
ここで、ブレーキ操作により、入力軸１３を図６、図７に示す初期状態（ペダルが踏込まれていないブレーキ非作動状態）から矢示Ｅ1 方向に押動した場合、その所謂ジャンプイン後の均衡状態では、図４に示した第１の実施の形態の場合と同様に、出力軸２２からの反力によりリアクションディスク２５は弾性変形し、反力の一部がプランジャ５１の段付ピストン５４の受圧凸部５４Ａに伝達されているから、スプリング５６が段付ピストン５４側からのこの反力の一部により可動弁座５２との間で撓み変形され、スプリング５６が段付ピストン５４の受圧凸部５４Ａをリアクションディスク２５側に向けて付勢している状態で均衡している（図示省略）。
【００７８】
また、このスプリング５６は、本実施の形態の場合、前記第１の実施の形態で述べたスプリング４４と同様に、最大撓み荷重が図３に示した最大負荷点入力ｆb1以上に設定され、通常のブレーキ操作時にばね受５３の先端部と段付ピストン５４の一端側端面との間には、隙間が確保される構成となっている。
【００７９】
そして、ブレーキ操作の解除時にも可動弁座５２等が初期位置に復帰するまでの間、即ち出力軸２２からの反力がリアクションディスク２５に伝達されている間は、スプリング５６が自由長状態に対して撓み変形を続けることになり、段付ピストン５４を矢示Ｆ1 方向に付勢し続ける。これにより、スプリング５６はリアクションディスク２５の膨出量を実質的に一定の大きさ（図５に例示した寸法Ｓ3 ）に保持し、前記第１の実施の形態と同様にヒステリシス防止作用を行うものである。
【００８０】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができるが、特に本実施の形態では、ばね受５３と段付ピストン５４との間にスプリング５６を配置した状態で、調整ボルト５５によりばね受５３を段付ピストン５４に対して軸方向変位可能に連結し、これによりばね受５３、段付ピストン５４、調整ボルト５５及びスプリング５６からなるサブアセンブリ体５７を構成している。
【００８１】
この結果、このサブアセンブリ体５７を組立時に単一部品として取扱うことができ、可動弁座５２の調心軸部５２Ｂをサブアセンブリ体５７のばね受５３に嵌合させるだけで、プランジャ５１の組立作業を容易に行うことができる。そして、この状態でプランジャ５１全体をバルブボデー７の段付穴１０内に装着するときには、例えば図７中の矢示Ｅ1 方向に段付ピストン５４側から挿入するだけでプランジャ５１を段付穴１０内に簡単に組付けることができ、組立時の作業性を向上できる。
【００８２】
次に、図８ないし図１２は本発明の第３の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、プランジャを構成する入力軸側部材と出力軸側部材との間に倍力比変更用弾性部材とヒステリシス防止用弾性部材を直列に介装し、倍力比の変更機能とヒステリシス防止機能との両方を発揮し得る構成としたことにある。
【００８３】
図中、６１は本実施の形態で採用したプランジャで、該プランジャ６１は図９に示すように後述の可動弁座６２、ばね受６３、段付ピストン６４、調整ボルト６５及びスプリング６６，６８により構成されている。
【００８４】
６２はバルブボデー７の段付穴１０内に摺動可能に挿嵌された入力軸側部材としての可動弁座で、該可動弁座６２は前記第１の実施の形態で述べた可動弁座４２とほぼ同様に構成され、環状弁座としての当接部６２Ａと、小径の調心軸部６２Ｂ及び大径の筒状部６２Ｃと、ストップキー２０が係合状態で取付けられた環状溝６２Ｄとが一体に形成されている。この場合、可動弁座６２の筒状部６２Ｃ先端側は、入力軸１３を図１０に例示した入力値ｆc2のレベルまで押動したときに、後述するばね受６３のフランジ部６３Ａに当接し、スプリング６８の最大撓み量を規制する構成となっている。
【００８５】
６３は可動弁座６２の調心軸部６２Ｂに摺動可能に挿嵌されたばね受を示し、該ばね受６３は金属板等から段付筒状に形成され、その一端側には可動弁座６２の筒状部６２Ｃに当接する大径のフランジ部６３Ａが設けられている。また、ばね受６３の他端側は段付ピストン６４の端面に軸方向で対向配設され、段付ピストン６４への当接時にはスプリング６６の最大撓み量を規制するものである。
【００８６】
６４は可動弁座６２、ばね受６３と相対変位可能に段付穴１０内に挿入された出力軸側部材としての段付ピストンで、該段付ピストン６４にはばね受６３と対面する一端側に調整具としての調整ボルト６５が螺合状態で取付けられ、該調整ボルト６５により段付ピストン６４は、ばね受６３に対して軸方向に摺動可能に連結されている。また、段付ピストン６４は可動弁座６２の調心軸部６２Ｂ、ばね受６３を介して可動弁座６２に対し心合せされ、段付穴１０内での径方向の位置ずれが規制されている。
【００８７】
ここで、調整ボルト６５は段付ピストン６４への取付け前にばね受６３内に挿通され、その先端側が段付ピストン６４に螺合される。そして、調整ボルト６５は段付ピストン６４に対する螺合位置を変えることにより、スプリング６６のセット荷重を任意に調整できるようになっている。また、段付ピストン６４の他端側は段付穴１０の小径部側に挿嵌された受圧凸部６４Ａとなり、該受圧凸部６４Ａの先端面とリアクションディスク２５との間には予め決められた一定寸法の隙間Ｓが形成されている。
【００８８】
６６は段付ピストン６４の一端側とばね受６３との間に配設された倍力比変更用弾性部材としてのスプリングで、該スプリング６６はコイルばね等からなり、そのセット荷重は予め決められた大きさ（図１０に示す入力値ｆc2程度）に調整ボルト６５を用いて調整されている。この場合、倍力比変更用のスプリング６６は、ヒステリシス防止用のスプリング６８との関連でセット荷重が調整され、例えばこのスプリング６８が最大撓み荷重（図１０中の入力値ｆc2）に達するまでは撓み変形することなく剛体として働き、入力軸１３に入力値ｆc2以上の押動力が加えられたときに撓み変形を開始するものである。
【００８９】
これにより、ブレーキ操作時に入力軸１３への押動力（入力）が図１０に示す入力値ｆc2に達するまでは、スプリング６６が剛体として働き、この間では段付ピストン６４がばね受６３と一体となってリアクションディスク２５からの反力を受承し続ける。そして、入力値ｆa2〜ｆc2の段階では特性線７０Ａに沿って第１の倍力比をもった入出力特性が得られる。
【００９０】
一方、ブレーキ操作時に入力軸１３への押動力（入力）が図１０に示す入力値ｆc2を越えた段階では、このときの入力がスプリング６６のセット荷重を越えることにより、スプリング６６はばね受６３と段付ピストン６４との間で弾性的に撓み変形され、この変形量分だけ段付ピストン６４はリアクションディスク２５からの反力によりばね受６３側へと後退するように相対変位する。これにより、入力値ｆc2〜ｆb2の段階では特性線７０Ｂに沿って第２の倍力比をもった入出力特性が得られ、このときの第２の倍力比を前記第１の倍力比よりも大きくすることができる。
【００９１】
ここで、倍力比変更用のスプリング６６は、ばね受６３と段付ピストン６４との間に調整ボルト６５を介して組付けられることにより、ばね受６３、段付ピストン６４及び調整ボルト６５と共にサブアセンブリ体６７を構成している。この結果、このサブアセンブリ体６７を組立時に単一部品として取扱うことができ、サブアセンブリ体６７にはばね受６３のフランジ部６３Ａ側にスプリング６８を介して可動弁座６２の調心軸部６２Ｂを嵌合させるだけで、プランジャ６１の組立作業を容易に行うことができる。
【００９２】
さらに、６８は可動弁座６２とばね受６３との間に配設されたヒステリシス防止用弾性部材としてのスプリングで、該スプリング６８は可動弁座６２の調心軸部６２Ｂ周囲に挿通されたコイルばね等からなり、その外周側を可動弁座６２の筒状部６２Ｃが取囲む構成となっている。そして、ブレーキ操作を行う前の段階（出力軸２２からの反力がリアクションディスク２５に伝達されていない状態）では、可動弁座６２とばね受６３のフランジ部６３Ａとの間にスプリング６８は自由長状態で介在（介装）され、このときにスプリング６８は、ばね力を可動弁座６２とばね受６３とのいずれにも付与することはない。
【００９３】
ここで、ブレーキ操作により、入力軸１３を図８、図９に示す初期状態（ペダルが踏込まれていないブレーキ非作動状態）から矢示Ｅ1 方向に押動した場合、その所謂ジャンプイン後の均衡状態では、図１１に示したように、出力軸２２からの反力によりリアクションディスク２５は弾性変形し、反力の一部がプランジャ６１の段付ピストン６４の受圧凸部６４Ａに伝達されているから、スプリング６８が段付ピストン６４側からのこの反力の一部によりばね受６３のフランジ部６３Ａと可動弁座６２との間で撓み変形され、スプリング６８が段付ピストン６４の受圧凸部６４Ａをリアクションディスク２５側に向けて付勢している状態で均衡している。
【００９４】
また、このスプリング６８は、本実施の形態の場合、最大撓み荷重が図１０に示す入力値ｆc2のレベルに設定され、入出力特性が第１の倍力比となる特性線７０Ａの途中では、可動弁座６２の筒状部６２Ｃとばね受６３のフランジ部６３Ａとの間に、図１１に示すように微小な隙間Ｃ1 が確保される。
【００９５】
そして、ブレーキ操作の解除時にも可動弁座６２等が初期位置に復帰するまでの間、即ち出力軸２２からの反力がリアクションディスク２５に伝達されている間は、スプリング６８が図１２に示すように自由長状態に対して撓み変形を続けることとなり、その弾性復元力によりばね受６３のフランジ部６３Ａを矢示Ｆ1 方向に付勢し続ける。これによって、スプリング６８はリアクションディスク２５の膨出量を実質的に一定の大きさ（寸法Ｓ4 ）に保持し、前記第１の実施の形態とほぼ同様にヒステリシス防止作用を行うものである。
【００９６】
このとき、ポペット弁体１４が図１２に示す隙間Ｃ2 をもってバルブボデー７の弁座部７Ｃから離座することにより、可動弁座６２の筒状部６２Ｃとばね受６３のフランジ部６３Ａとの間には、図１２に示す隙間Ｃ3 （Ｃ3 ＝Ｃ1 ＋Ｃ2 ）が確保されるものである。
【００９７】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができるが、特に本実施の形態では、プランジャ６１を構成する可動弁座６２と段付ピストン６４との間に、倍力比変更用のスプリング６６とヒステリシス防止用のスプリング６８とをばね受６３等を介して直列に配設する構成としたから、下記のような作用効果を得ることができる。
【００９８】
即ち、通常のブレーキ操作時には入力軸１３への押動力（入力）を入力値ｆa2〜ｆc2の範囲内とすることにより、図１０に示す特性線７０Ａに沿って第１の倍力比をもった入出力特性が得られ、通常の踏み力で出力（マスタシリンダからのブレーキ力）が過大になるのを防止できる。
【００９９】
そして、緊急ブレーキの操作時等に入力軸１３への入力を図１０に示す入力値ｆc2以上まで増大させたときには、特性線７０Ｂに沿って第２の倍力比をもった入出力特性が得られ、このときの第２の倍力比を前記第１の倍力比よりも大きくすることができる。これにより、車両の運転者は緊急制動時にブレーキペダルを過剰に強く踏込む必要がなくなり、十分な制動力を確保することができる。
【０１００】
また、ブレーキ操作の解除時には、少なくともステリシス防止用のスプリング６８により段付ピストン６４の受圧凸部６４Ａをリアクションディスク２５側に向けて付勢でき、入出力特性にヒステリシスが発生するのを確実に抑えることができる。
【０１０１】
なお、前記第２，第３の実施の形態では、ばね受５３（６３）と段付ピストン５４（６４）との間を調整具としての調整ボルト５５（６５）により連結するものとして述べたが、本発明はこれに限らず、例えば圧入代が調整可能となったピン等の調整具を用いてばね受５３（６３）と段付ピストン５４（６４）との間を連結する構成としてもよい。
【０１０２】
また、前記第１，第２の実施の形態では、ヒステリシス防止用のスプリング４４（５６）を、最大撓み荷重が図３に示す最大負荷点入力ｆb1以上となるように設定する構成として述べたが、これに替えて、最大撓み荷重を最大負荷点入力以下に設定してもよい。そして、この場合には入力軸１３への押動操作力を最大負荷点入力まで増大させるようなときにでも、その途中でヒステリシス防止用のスプリング４４（５６）が最大撓み荷重に達するので、最大負荷点入力以下の領域で倍力比が相対的に小さくなるような入出力特性を得ることができる。
【０１０３】
一方、前記第３の実施の形態では、ヒステリシス防止用のスプリング６８を、最大撓み荷重が図１０に示す入力値ｆc2のレベルとなるように設定する構成として述べたが、これに替えて、最大撓み荷重を最大負荷点入力以上に設定してもよく、この場合にも図１０に示す入出力特性とほぼ同様の特性を得ることができるものである。
【０１０４】
さらに、前記各実施の形態では、第１，第２の負圧室Ａ，Ｃと変圧室Ｂ，Ｄとを有するタンデム型の気圧式倍力装置を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えばシングル型の気圧式倍力装置に適用してもよいものである。
【０１０５】
【発明の効果】
以上詳述した如く、請求項１に記載の発明によれば、プランジャの入力軸側部材と出力軸側部材との間に自由長状態のヒステリシス防止用弾性部材を配設し、該ヒステリシス防止用弾性部材は、入力軸への押動操作を解除したときに前記出力軸側部材をリアクション部材に向けて押圧する構成としているから、例えば入力軸を押動操作したときには従来技術のものとほぼ同様の入力特性を得ることができ、この間にヒステリシス防止用弾性部材を弾性的に圧縮変形できる。そして、入力軸への押動操作を解除したときには、ヒステリシス防止用弾性部材の弾性復元力により出力軸側部材をリアクション部材に向けて押圧するので、該リアクション部材が出力軸側部材と共に入力軸側部材に向けて後退するように相対変位するのを抑えることができる。従って、入出力特性にヒステリシスが発生するのを防止でき、入力軸に対する押動解除時の応答性を高めることができると共に、例えばブレーキの解除動作を速やかに行うことができ、ブレーキフィーリングを向上させることができる。
【０１０６】
また、請求項２に記載の発明では、プランジャの入力軸側部材と出力軸側部材との間に倍力比変更用弾性部材とヒステリシス防止用弾性部材とを直列に配設し、該ヒステリシス防止用弾性部材は、入力軸への押動操作を解除したときに前記出力軸側部材をリアクション部材に向けて押圧する構成としているから、例えば入力軸を押動操作したときに、最初に第１の倍力比をもった入出力特性を得ることができ、この間にヒステリシス防止用弾性部材を弾性的に圧縮変形できる上に、入力が倍力比変更用弾性部材のセット荷重を越えたときには、前記第１の倍力比よりも大きい第２の倍力比をもった入出力特性を得ることができる。そして、入力軸への押動操作を解除したときには、倍力比変更用弾性部材とヒステリシス防止用弾性部材との弾性復元力により出力軸側部材をリアクション部材に向けて押圧し続けることができ、該リアクション部材が出力軸側部材と共に入力軸側部材に向けて後退するように相対変位するのを制限できる。
【０１０７】
従って、入力に対する出力の倍力比を複数段で切換えることができ、例えば緊急のブレーキ操作時にも十分に大きなブレーキ力を出力として発生できると共に、入出力特性にヒステリシスが発生するのを抑えることができる。そして、入力軸に対する押動解除時の応答性を高めることができ、例えばブレーキの解除動作を早期に行うことができると共に、ブレーキフィーリングを向上できる。
【０１０８】
さらに、請求項３に記載の発明では、ヒステリシス防止用弾性部材を自由長状態のスプリングから構成し、その最大撓み荷重を最大負荷点入力以上に設定しているから、入力軸の押動操作時にヒステリシス防止用のスプリングが最大撓み荷重に達することはなくなり、最大負荷点入力以下の領域で倍力比が相対的に小さくなるのを防止でき、例えばブレーキ操作の途中で倍力比の変更制御を行う場合でも、また、変更制御を行わない場合でも十分な制動力を出力として取出すことができる。
【０１０９】
一方、請求項４に記載の発明では、ヒステリシス防止用のスプリングの最大撓み荷重を最大負荷点入力以下に設定してなる構成としているから、入力軸への押動操作力を最大負荷点入力まで増大させるようなときでも、その途中でヒステリシス防止用のスプリングが最大撓み荷重に達することにより、最大負荷点入力以下の領域で倍力比が相対的に小さくなるような入出力特性を得ることができる。また、ヒステリシス防止用のスプリングを倍力比変更用弾性部材と併用して設ける場合には、スプリングの最大撓み荷重を倍力比変更用弾性部材のセット荷重に対応させることにより、例えばブレーキ操作の途中で倍力比を増大でき、緊急のブレーキ操作時には十分に大きな出力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による気圧式倍力装置を示す縦断面図である。
【図２】プランジャ等を示す図１中の要部拡大図である。
【図３】第１の実施の形態による気圧式倍力装置の入出力特性を示す特性線図である。
【図４】ブレーキ操作時におけるプランジャの動きを示す図２と同様の拡大図である。
【図５】ブレーキ操作の解除時におけるプランジャの動きを示す図２と同様の拡大図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態による気圧式倍力装置を示す縦断面図である。
【図７】プランジャ等を示す図６中の要部拡大図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態による気圧式倍力装置を示す縦断面図である。
【図９】プランジャ等を示す図８中の要部拡大図である。
【図１０】第３の実施の形態による気圧式倍力装置の入出力特性を示す特性線図である。
【図１１】ブレーキ操作時におけるプランジャの動きを示す図９と同様の拡大図である。
【図１２】ブレーキ操作の解除時におけるプランジャの動きを示す図９と同様の拡大図である。
【図１３】従来技術による気圧式倍力装置を示す縦断面図である。
【図１４】プランジャ等を示す図１３中の要部拡大図である。
【図１５】従来技術による気圧式倍力装置の入出力特性を示す特性線図である。
【図１６】ブレーキ操作時におけるプランジャの動きを示す図１４と同様の拡大図である。
【図１７】ブレーキ操作の解除時におけるプランジャの動きを示す図１４と同様の拡大図である。
【符号の説明】
１  ケーシング
２  フロントシェル
３  リアシェル
４  中間シェル
５，６  パワーピストン
７  バルブボデー
８，９，１２  連通路
１０  段付穴
１３  入力軸
１４  ポペット弁体
２２  出力軸
２５  リアクションディスク（リアクション部材）
４１，５１，６１  プランジャ
４２，５２，６２  可動弁座（入力軸側部材）
４３，５４，６４  段付ピストン（出力軸側部材）
４４，５６，６８  スプリング（ヒステリシス防止用弾性部材）
５３，６３  ばね受
５５，６５  調整ボルト（調整具）
５７，６７  サブアセンブリ体
６６  スプリング（倍力比変更用弾性部材）
Ａ，Ｃ  負圧室（定圧室）
Ｂ，Ｄ  変圧室
ｆb1，ｆb2  最大負荷点入力
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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