(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シェル本体内をダイアフラムを備えたパワーピストンにより定圧室と変圧室とに区画し、前記パワーピストンに支持させたバルブボデー内に入力軸と連結されたプランジャを含む弁機構を配設し、前記プランジャの摺動に応じて前記弁機構を作動させることにより、前記定圧室と前記変圧室とに差圧を発生させてパワーピストンを推進し、該パワーピストンに生じた推力をリアクションディスクを介して出力軸に伝達し、かつ該出力軸からの反力の一部を前記リアクションディスクから前記プランジャを介して前記入力軸に伝えるようにした気圧式倍力装置において、前記プランジャが摺動するバルブボデー内のプランジャ摺動孔内に、温度変化に応じてプランジャとリアクションディスクとの間隙を変化させて、ジャンプイン出力を所定の大きさとする間隙調整手段を配設し、前記間隙調整手段は、少なくともリアクションディスクよりも温度による硬度変化が大きくて、高温側ではリアクションディスクよりも軟化し低温側ではリアクションディスクよりも硬化する特性を有する弾性部材と、該弾性部材を部分的に逃がしその圧縮変形を許容すべく、該弾性部材の周りまたはその内部に形成された空所とを備えていることを特徴とする気圧式倍力装置。
【請求項２】
間隙調整手段が、リアクションディスクからの反力を受ける反力受けをさらに備えていることを特徴とする請求項１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、車両のブレーキ系統に用いられる気圧式倍力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
気圧式倍力装置としては、シェル本体内をダイアフラムを備えたパワーピストンにより定圧室と変圧室とに区画し、前記パワーピストンに支持させたバルブボデー内に入力軸と連結されたプランジャを含む弁機構を配設し、前記プランジャの摺動に応じて前記弁機構を作動させることにより、前記定圧室と前記変圧室とに差圧を発生させてパワーピストンを推進し、該パワーピストンに生じた推力をリアクションディスクを介して出力軸に伝達し、かつ該出力軸からの反力の一部を前記リアクションディスクから前記プランジャを介して前記入力軸に伝えるようにしたものがある。
【０００３】
図８は、上記した気圧式倍力装置の要部構造を示したもので、同図中、１はバルブボデー、２はプランジャ、３はブレーキペダルと連動する入力軸、４はバルブ機構、５はバルブボデー１と出力軸６との間に介装されたリアクションディスクをそれぞれ表している。このような気圧式倍力装置において、通常は、プランジャ２とリアクションディスク５との間に所定の間隙δが形成されており、この間隙δの存在により、制動の初期段階では、図９に示すように、入力一定で出力がＪまで増大する、いわゆるジャンプイン現象が起こり、このジャンプイン現象が生じた後、すなわちリアクションディスク５がバルブボデー１内のプランジャ摺動孔７内に膨出変形して間隙δが解消された後は、入力の増加に応じて出力が直線的に増大する、倍力比一定の関係が続くようになる。なお、同図中、Ａ点は全負荷作動点を表している。
【０００４】
ここで、上記ジャンプイン出力Ｊの大きさは、ブレーキ操作性を考慮して設定されている。一方、このジャンプイン出力Ｊは、上記したプランジャ２とリアクションディスク５との間隙（設定間隙）δに加えて、ゴム製であるリアクションディスク５の変形能の影響を受け、その変形能が小さいほど、すなわちその硬度が高いほど、プランジャ摺動孔７内へのリアクションディスク５の膨出変形量が少なくなり、前記間隙δが実質的に拡大してジャンプイン出力Ｊは大きくなる。なお、倍力比は、リアクションディスク５に対する出力軸６の接触面積とプランジャ２の接触面積との比で決まり、これもブレーキ操作性を考慮して決定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の気圧式倍力装置によれば、常温付近の硬度を基準にリアクションディスクを選定しているため、寒冷地等で外気温が極端に下がる環境では、リアクションディスクの硬度がかなり高レベルとなり、プランジャ摺動孔内へのリアクションディスクの膨出変形量が、常温環境下よりも極端に小さくなって、ジャンプイン出力Ｊが過大になる虞があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、温度変化に伴うリアクションディスクの、プランジャ摺動孔内への膨出変形量の過不足を補償し、もって温度変化によらずジャンプイン出力を所定の大きさに維持することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、シェル本体内をダイアフラムを備えたパワーピストンにより定圧室と変圧室とに区画し、前記パワーピストンに支持させたバルブボデー内に入力軸と連結されたプランジャを含む弁機構を配設し、前記プランジャの摺動に応じて前記弁機構を作動させることにより、前記定圧室と前記変圧室とに差圧を発生させてパワーピストンを推進し、該パワーピストンに生じた推力をリアクションディスクを介して出力軸に伝達し、かつ該出力軸からの反力の一部を前記リアクションディスクから前記プランジャを介して前記入力軸に伝えるようにした気圧式倍力装置において、前記プランジャが摺動するバルブボデー内のプランジャ摺動孔内に、温度変化に応じてプランジャとリアクションディスクとの間隙を変化させて、ジャンプイン出力を所定の大きさとする間隙調整手段を配設し、前記間隙調整手段は、少なくともリアクションディスクよりも温度による硬度変化が大きくて、高温側ではリアクションディスクよりも軟化し低温側ではリアクションディスクよりも硬化する特性を有する弾性部材と、該弾性部材を部分的に逃がしその圧縮変形を許容すべく、該弾性部材の周りまたはその内部に形成された空所とを備えているように構成したことを特徴とする。
【０００８】
このように構成した気圧式倍力装置においては、間隙調整手段が、温度変化に応じてプランジャとリアクションディスクとの間隙を変化させ、リアクションディスクの硬度変化による膨出変形量の過不足を補って、ジャンプイン出力を所定の大きさとする。
【０００９】
本発明においては、上記間隙調整手段を構成する弾性部材が、温度が高い時には、軟化してリアクションディスクの圧力を受けて変形し、リアクションディスクとプランジャとの間隙を拡大し、一方、温度が低い時には、弾性部材の変形が抑えられて、該間隙が拡大するのが抑制される。
【００１０】
本発明において、この間隙調整手段は、リアクションディスクからの反力を受ける反力受けをさらに備えている構成とすることができる。この場合は、前記反力受けがリアクションディスクからの反力を一様に受けるので、倍力比が不安定になることはない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
【００１２】
図１および２は、本発明の第１の実施の形態を示したものである。本実施の形態はタンデム型として構成したもので、図１にその要部構造を、図２にその全体的な構造をそれぞれ示している。図１および図２において、１１は、フロントシェル１２とリヤシェル１３とからなるシェル本体で、シェル本体１１内はセンターシェル１４により前・後２室に区画され、この前・後２室はさらに、ダイアフラム１５，１６を備えたパワーピストン１７，１８により定圧室１９，２０と変圧室２１，２２とに区画されている。各パワーピストン１７，１８には、シェル本体１１の軸心上に配置したバルブボデー２３が嵌合支持されている。バルブボボデー２３は、カップ形状の大径部２３ａと筒状の小径部２３ｂとを連設しており、その小径部２３ｂは、センターシェル１４およびリヤシェル１３を気密的にかつ摺動自在に挿通してリヤシェル１３の後方へ延ばされている。
【００１３】
バルブボデー２３には、２つの定圧室１９と２０とを連通しかつ各定圧室１９，２０をバルブボデー２３内に連通する定圧通路（負圧通路）２５が設けられる他、２つの変圧室２１と２２とを連通しかつ各変圧室２１，２２をバルブボデー２３内に連通する空気通路（大気通路）２６が設けられている。フロント側の定圧室１９には、フロントシェル２の前部に接続した導入管２７を通じて、例えばエンジン負圧が導入されるようになっており、一方、バルブボデー２３の小径部２３ｂの開口側にはサイレンサ２８とフィルタ２９とが配設されている。
【００１４】
バルブボデー２３内には、前・後の変圧室２１，２２に対して前記負圧通路２５と大気通路２６とを選択的に開く弁機構３０が配設されている。弁機構３０は、バルブボデー２３の大径部２３ａの軸心上に設けた軸孔（プランジャ摺動孔）３１に摺動自在に嵌挿されたプランジャ本体３２、バルブボデー２３の小径部２３ｂの内面に押え部材３３を用いて基端部が固定された弾性変形可能な弁体３４、この弁体３４の前端の外縁部と負圧通路２５の開口縁を含むようにバルブボデー２３内に形成された弁座部とで構成される負圧弁３５（図１）、弁体３４の前端の内縁部とプランジャ本体３２の後端に形成され弁座部とで構成される大気弁３６（図１）を備えている。プランジャ本体３２の後端部には、ブレーキペダル（図示略）と連動する入力軸３７が連結され、また、弁体３４は、この入力軸３７に一端を係合させた弁ばね３８により、常時は負圧弁３５、大気弁３６を閉じる方向へ付勢されている。なお、プランジャ本体３２は、バルブボデー２３に対して半径方向へ挿入したストップキー３９によりバルブボデー２３との相対移動範囲が規制されている。また、入力軸３７は、前記押え部材３３に一端を係合させたばね４０により常時は戻し方向（ブレーキペダル側）へ付勢されている。
【００１５】
一方、バルブボデー２３の大径部２３ａのカップ底部分には、ゴム等の弾性部材からなるリアクションディスク４１を介して出力軸４２の基端大径部４２ａが作動連結されている。出力軸４２の基端大径部４２ａはカップ形状をなし、リアクションディスク４１はこの基端大径部４２ａのカップ部内に納められて、その中央部分を前記プランジャ摺動孔３１に臨ませている。フロント側の定圧室１９には、バルブボデー２３を作動位置から非作動位置（図１に示す位置）に復帰させる復帰ばね４３が配設されており、前記出力軸４２の基端大径部４２ａは、この戻しばね４３の一端を受けるばね受け４４によりバルブボデー２３に対して抑えられている。なお出力軸３４の先端部は、フロントシェル１２を気密的に挿通してその前方へ延ばされ、例えばマスタシリンダに作動連結されるようになる。また、リヤシェル１３の後面には、本倍力装置を車体に取付けるための複数のスタッドボルト４５が、フロントシェル１２の前面にはマスタシリンダを取付けるための複数のスタッドボルト４６がそれそれ植立されている。
【００１６】
しかして、バルブボデー２３のプランジャ摺動孔３１内には、プランジャ本体３２と共にプランジャＰを構成する間隙調整手段５０が配設されている。間隙調整手段５０は、ここではリアクションディスク４１側に配置された板状の反力受け５１とプランジャ本体３２側に配置された円柱状の弾性部材５２とからなっている。反力受け５１はプランジャ摺動孔３１内に摺動可能に嵌挿され、一方、弾性部材５２は、プランジャ摺動孔３１の口径より小さい外径を有している。弾性部材５２はまた、プランジャ本体３２の先端面および反力受け５１の背面に形成した凹部３２ａ，５１ａに両端部を嵌合させて、プランジャ本体３２と反力受け５１との間に同軸に保持されている。間隙調整手段５０は、倍力装置の非作動状態で反力受け５１とリアクションディスク４１との間に所定の間隙δ1 を形成するようにその全長が設定されている。間隙調整手段５０はまた、倍力装置の非作動状態で反力受け５１とプランジャ本体３２との間に所定の間隙（空所）δ2 を形成するように、各凹部３２ａ，５２ａの深さと弾性部材５２の長さとを設定している。なお、反力受け５１とリアクションディスク４１との間隙δ1 は、従来一般の倍力装置における間隙δ（図８）より小さく設定されている。
【００１７】
ここで、上記反力受け５１は金属から形成され、一方、弾性部材５２はゴムから形成されており、特に弾性部材５２のゴムとしては、リアクションディスク４１よりも温度による硬度変化の大きいもの（温度感受性の大きいもの）が選定されている。このような温度感受性の大きい材料としては、例えばアクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）があり、このものでは、０℃より温度が上昇する場合はリアクションディスク４１よりも早く軟化し、０℃より温度が低下する場合はリアクションディスク４１よりも早く硬化する特性を有している。
【００１８】
上記のように構成した気圧式倍力装置は、スタッドボルト４５を用いて車体に取付けられた状態において、その入力軸３７に、図示を略すブレーキペダルが連結される。そして、この取付状態でブレーキペダルを踏込むと、入力軸３７とプランジャ本体３２とが、図１および２の左方向へ一体に移動し、大気弁３６が開いてサイレンサ２８およびフィルタ２９を通じてバルブボデー２３内に大気が流入し、この大気は大気通路２６を通って２つの変圧室２２，２１に導入される。この結果、負圧が導入されている定圧室１９，２０と変圧室２１，２２との間に差圧が発生し、前・後のパワーピストン１７，１８が前進して、その推力がバルブボデー２３を介して出力軸４２に伝達され、倍力作用が行われる。
【００１９】
上記倍力作用の開始に際しては、リアクションディスク４１がプランジャ摺動孔３１内に膨出変形し、このリアクションディスク４１の押圧力（反力）が反力受け５１を介して弾性部材５２に伝達される。この時、常温程度の高温であると、弾性部材５２は軟化しているので、リアクションディスク４１の押圧力で、その一部が反力受け５１とプランジャ本体３２との間の空所δ2 内へ逃げ込み、弾性部材５２が圧縮拡幅変形する。したがって、反力受け５１とリアクションディスク４１との間隙δ1 、すなわちプランジャＰとリアクションディスク４１との間隙が、初期設定の値よりも拡大し、所望のジャンプイン出力Ｊ（図９）が得られるようになる。
【００２０】
一方、０℃以下となるような低温では、リアクションディスク４１の硬度が高くなってその変形能が低下し、プランジャ摺動孔３１内へリアクションディスク４１が膨出しにくくなる。しかし、このような低温では、同時に弾性部材５２もリアクションディスク４１に先行して硬化してその圧縮拡幅変形が抑制されるので、反力受け５１とリアクションディスク４１との間隙δ1 が、ほぼ初期設定値（従来より狭い）を維持するようになる。したがって、リアクションディスク４１の膨出変形量が小さくても、所望のジャンプイン出力が得られ、例えば氷雪等で低μとなっている路面でも、制動コントロールが悪化することない。
【００２１】
なお、このジャンプイン出力Ｊが生じた以降の倍力作用は、前記従来の場合と同様であり、リアクションディスク４１に対する出力軸４２の接触面積と反力受け５１の接触面積との比で決まる倍力比で出力が増大する。この場合、反力受け５１がリアクションディスク４１に一様に面接触するので、倍力比は安定し、良好なブレーキ操作性が確保される。また、ブレーキペダルから踏力がなくなると、バルブボデー２３内の戻しばね４０によって入力軸３７と一体にプランジャ本体３２が後退し、負圧弁３５が開いて定圧室１９、２０内の負圧が大気通路２６を経て変圧室２２、２１に導入される。その後、ブレーキペダルの完全開放によりフロント側定圧室１９内の戻しばね４３のばね力によりパワーピストン１７、１８とバルブボデー２３とが、図示の非作動位置に復帰する。
【００２２】
図３は、本発明の第２の実施形態を示したものである。なお、以下に説明する実施の形態は、何れも上記第１の実施の形態と基本構造は変わりがないので、図３以下の図において、前出図１および２に示した部分と同一部分には同一符号を付すこととする。本第２の実施の形態の特徴とするところは、間隙調整手段５０を構成する反力受け５１の後部に環状のスカート部６０を設け、このスカート部６０をプランジャ本体３２の先端部の小径部６１に摺動可能に嵌合させた点にある。本間隙調整手段５０の作用するところは、上記第１の実施例と同じであるが、反力受け５１の摺動がより円滑となって、得られる倍力比がより安定する。
【００２３】
図４は、本発明の第３の実施の形態を示したものである。本第３の実施の形態の特徴とするところは、間隙調整手段５０を構成する弾性部材５２として、プランジャ摺動孔３１の口径とほぼ同じ直径を有し、かつ中心に軸孔６２を有するものを用いた点にある。このような弾性部材５２を用いることにより、高温時には弾性部材５２がその軸孔６２を縮径させながら圧縮変形し、プランジャＰとリアクションディスク４１との間隙が拡大し、間隙調整手段５０は上記した第１の実施の形態と同じ作用をなす。しかも、この場合は、第１の実施の形態のようにプランジャ本体３２および反力受け５１に凹部３２ａ，５１ａを設ける必要がなくなるので、加工費用が低減するばかりか、組付けも簡単となる。
【００２４】
図５は、本発明の第４の実施の形態を示したものである。本第４の実施の形態の特徴とするところは、間隙調整手段５０を構成する反力受け５１として背面に凹部６３を有するものと用いると共に、弾性部材５２としてプランジャ摺動孔３１の口径とほぼ同じ直径を有するものを用いた点にある。このように間隙調整手段５０を構成することにより、反力受け５１の背面の凹部６３が弾性部材５２を逃がす空所（間隙δ2 ）を提供し、間隙調整手段５０は上記した第１の実施の形態と同じ作用をなす。しかも、プランジャ本体３２の端部に特別の加工を施す必要がないので、加工コストは低減する。
【００２５】
図６は、本発明の第５の実施の形態を示したものである。本第５の実施の形態の特徴とするところは、間隙調整手段５０を構成する反力受け５１と弾性部材５２とを単純な円板状に形成し、プランジャ本体３２の先端に環状突起６４を設けた点にある。このように間隙調整手段５０を構成することにより、環状突起６４の内および外側部分が、弾性部材５２を逃がす空所（間隙δ2 ）を提供し、間隙調整手段５０は上記第４の実施の形態と同じ作用をなす。しかも、反力受け５１と弾性部材５２は単純形状となっているので、それらの加工コストが低減する。なお、この環状突起６４は、連続に設けても、断続的に設けても良いものである。
【００２６】
図７は、本発明の第６の実施の形態を示したものである。本第６の実施の形態の特徴とするところは、上記第５の実施の形態から、反力受け５１を省略した点にある。この場合における間隙調整手段５０の作用は、第５の実施の形態と同じであるが、反力受け５１を省略している分、間隙調整手段５０のコストは大幅に低減する。ただし、反力受け５１が存在しないので、リアクションディスク４１と弾性部材５２とが一様に面接触しない虞れがあり、倍力比はやや不安定となる可能性がある。
【００２７】
なお、上記各実施の形態において、間隙調整手段５０を、ゴム等の弾性部材５２を備えた構成としたが、この間隙調整手段５０は、プランジャＰとリアクションディスク４１との間隙を、温度変化に応じて実質的に変化させる機能を有していれば、その構成は任意であり、例えば前記弾性部材５２に代えて、可逆性の形状記憶合金製部材を用いることができる。
また、上記各実施の形態では、タンデム型への適用例を示したが、本発明の適用型式は任意であり、定圧室と変圧室とを各１つ備えた汎用の気圧式倍力装置へも適用できることはもちろんである。
【００２８】
【発明の効果】
本発明に係る気圧式倍力装置によれば、温度が変化しても所定のジャンプイン出力が得られるように、間隙調整手段がプランジャとリアクションディスクとの間隙を調整するので、制動のコントロール性は向上する。
また、間隙調整手段として、リアクションディスクより温度感受性の大きい弾性部材を選択しているので、弾性部材の硬度変化を利用して、プランジャとリアクションディスクとの間隙を簡単に調整できる。
しかも、間隙調整手段を、リアクションディスクからの反力を受ける反力受けをさらに備えた構成とした場合は、前記反力受けがリアクションディスクからの反力を一様に受けるので、倍力比が不安定になることはなく、装置に対する信頼性は向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態としてのタンデム型気圧式倍力装置の要部構造を示す断面図である。
【図２】図１に示した気圧式倍力装置の全体的な構造を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態としてのタンデム型気圧式倍力装置の要部構造を示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態としてのタンデム型気圧式倍力装置の要部構造を示す断面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態としてのタンデム型気圧式倍力装置の要部構造を示す断面図である。
【図６】本発明の第５の実施形態としてのタンデム型気圧式倍力装置の要部構造を示す断面図である。
【図７】本発明の第６の実施形態としてのタンデム型気圧式倍力装置の要部構造を示す断面図である。
【図８】従来のタンデム型気圧式倍力装置の要部構造を示す断面図である。
【図９】従来の気圧式倍力装置における入出力特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０        シェル本体
１５，１６  ダイアフラム
１７，１８  パワーピストン
１９，２０  定圧室
２１，２２  変圧室
２３        バルブボデー
３０        弁機構
３１        プランジャ摺動孔
３２        プランジャ本体
３７        入力軸
４１        リアクションディスク
４２        出力軸
５０        間隙調整手段
５１        反力受け
５２        弾性部材
Ｐ          プランジャ
δ1         プランジャ本体とリアクションディスクとの間隙
δ2         間隙（弾性部材の逃げ空所）
【図１】
0003811868.tif 000002
【図２】
0003811868.tif 000003
【図３】
0003811868.tif 000004
【図４】
0003811868.tif 000005
【図５】
0003811868.tif 000006
【図６】
0003811868.tif 000007
【図７】
0003811868.tif 000008
【図８】
0003811868.tif 000009
【図９】
0003811868.tif 000010