(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シェルと、該シェルに設けられ該シェル内を負圧室と制御圧室とに画成した隔壁部材と、該隔壁部材に設けられ入力軸の押圧操作に応じて前記負圧室と制御圧室との間を連通，遮断する制御弁機構と、前記負圧室と制御圧室との間の差圧により前記入力軸の押圧操作力を倍力して外部に出力する出力軸とからなる負圧式の倍力手段と、
エンジンの吸気マニホールドで発生した負圧を前記倍力手段の負圧室内に導くように前記シェルに接続される負圧導管と、
該負圧導管の途中に設けられ、前記負圧室と制御圧室との間の差圧を増大させるために前記吸気マニホールドからの負圧よりもさらに低い負圧を前記負圧室内に生じさせる負圧ポンプ手段と、
前記負圧導管の途中に設けられ、前記負圧室側から吸気マニホールド側に向けて空気が流通するのを許し、逆向きの流れを阻止する逆止弁とを備え、
前記負圧ポンプ手段は、
大径シリンダおよび小径シリンダを有するポンプハウジングと、
該ポンプハウジングの大径シリンダ内に摺動可能に設けられ、該大径シリンダ内を第１の圧力室と第２の圧力室とに画成した大径ピストンと、
前記ポンプハウジングに形成され、前記吸気マニホールドからの負圧を第１の圧力室に導入する負圧導入路と、
前記大径ピストンを第１の圧力室側から第２の圧力室側に向けて常時付勢し、該負圧導入路からの負圧により前記第１の圧力室が第２の圧力室よりも低圧となると、このときの差圧によって前記大径ピストンが第２の圧力室側から第１の圧力室側に向け摺動変位するのを許す付勢手段と、
前記大径ピストンが大径シリンダ内を前記第１の圧力室側に向けてストロークエンドまで摺動変位したときに前記第２の圧力室を外部の大気に対して遮断し、前記大径ピストンが大径シリンダ内を前記第２の圧力室側に向けてストロークエンドまで摺動変位したときには前記第２の圧力室を大気と連通させる第１の切換弁機構と、
前記大径ピストンが大径シリンダ内を前記第１の圧力室側に向けてストロークエンドまで摺動変位したときに前記第１の圧力室を第２の圧力室と連通させ、前記大径ピストンが大径シリンダ内を前記第２の圧力室側に向けてストロークエンドまで摺動変位したときには前記第１の圧力室を第２の圧力室に対して遮断する第２の切換弁機構と、
前記大径ピストンに追従して前記ポンプハウジングの小径シリンダ内を摺動変位し、該小径シリンダ内にポンプ室と大気室とを画成する小径ピストンと、
前記ポンプ室内の空気が大気室側に向けて排出されるのを許し、逆向きの流れを阻止する負圧補償弁と、
常時は閉弁して前記ポンプ室内を前記シェル内の負圧室から遮断し、前記ポンプ室内の圧力が前記シェル内の負圧室よりも低い圧力となったときに前記ポンプ室を負圧室に連通させる負圧供給弁とにより構成してなる負圧式倍力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両用エンジンの吸気マニホールドで発生した負圧を利用してブレーキペダル等の踏込み操作力を倍力するのに好適に用いられる負圧式倍力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、シェルと、外周側が該シェルに取付けられ、該シェル内を負圧室と制御圧室とに画成したダイヤフラムと、該ダイヤフラムの内周側に設けられ、前記負圧室と制御圧室との間を連通，遮断する制御弁機構と、ブレーキペダル等を介して押圧操作され、該制御弁機構を開閉弁させる入力軸と、前記負圧室と制御圧室との間に生じる差圧により前記入力軸の押圧操作力を倍力して外部に出力する出力軸とからなる負圧式倍力装置は知られている。
【０００３】
この種の従来技術による負圧式倍力装置では、例えば自動車用エンジンの吸気マニホールドで発生した負圧を前記シェルの負圧室内に導き、前記ブレーキペダルが踏込み操作されるまでの車両の非制動時には、例えば前記制御弁機構により負圧室と制御圧室とを連通させ、前記負圧室と制御圧室とを共に負圧状態におくようにしている。
【０００４】
そして、車両の制動時にはブレーキペダルの踏込み操作で入力軸が押圧操作されると、前記制御弁機構で負圧室と制御圧室とを遮断すると共に、制御圧室側に大気圧を導入することにより、シェル内の負圧室と制御圧室との間に差圧を発生させ、このときの差圧を利用してブレーキペダルの踏み力を倍力した操作力を出力軸からマスタシリンダへと伝える。
【０００５】
この結果、倍力装置はブレーキペダルの踏込み操作力を倍力した力でマスタシリンダを駆動することができ、該マスタシリンダから各車輪側のブレーキシリンダに向けてブレーキ液圧を供給することにより、これらのブレーキシリンダで車両の各車輪に制動力を付与できるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術による負圧式倍力装置では、エンジンの吸気マニホールドで発生した負圧を、負圧導管等によりそのままシェルの負圧室内に導いているに過ぎないから、例えば５００ｍｍＨｇ程度の負圧しか負圧室内に発生させることができず、これ以上の出力を負圧式倍力装置からマスタシリンダへと伝えることができないという問題がある。
【０００７】
特に、車両の大型化に伴って負圧式倍力装置の出力を向上させることは大きな課題となっている。しかし、単に負圧室やシェルを大きくして装置全体を大型化した場合には、車両のエンジンルーム側での取付スペースを確保するのが難しくなり、コストアップの原因になる等の問題がある。
【０００８】
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、本発明は全体を大型化することなく出力を確実に向上でき、マスタシリンダ等に大きな操作力を伝えることができる上に、取付スペースを小さくでき、コストダウンを図り得るようにした負圧式倍力装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【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、請求項１の発明は、シェルと、該シェルに設けられ該シェル内を負圧室と制御圧室とに画成した隔壁部材と、該隔壁部材に設けられ入力軸の押圧操作に応じて前記負圧室と制御圧室との間を連通，遮断する制御弁機構と、前記負圧室と制御圧室との間の差圧により前記入力軸の押圧操作力を倍力して外部に出力する出力軸とからなる負圧式の倍力手段と、
エンジンの吸気マニホールドで発生した負圧を前記負圧室内に導くように前記シェルに接続される負圧導管と、
該負圧導管の途中に設けられ、前記負圧室と制御圧室との間の差圧を増大させるために前記吸気マニホールドからの負圧よりもさらに低い負圧を前記負圧室内に生じさせる負圧ポンプ手段と、
前記負圧導管の途中に設けられ、前記負圧室側から吸気マニホールド側に向けて空気が流通するのを許し、逆向きの流れを阻止する逆止弁とを備え、
前記負圧ポンプ手段は、
大径シリンダおよび小径シリンダを有するポンプハウジングと、
該ポンプハウジングの大径シリンダ内に摺動可能に設けられ、該大径シリンダ内を第１の圧力室と第２の圧力室とに画成した大径ピストンと、
前記ポンプハウジングに形成され、前記吸気マニホールドからの負圧を第１の圧力室に導入する負圧導入路と、
前記大径ピストンを第１の圧力室側から第２の圧力室側に向けて常時付勢し、該負圧導入路からの負圧により前記第１の圧力室が第２の圧力室よりも低圧となると、このときの差圧によって前記大径ピストンが第２の圧力室側から第１の圧力室側に向け摺動変位するのを許す付勢手段と、
前記大径ピストンが大径シリンダ内を前記第１の圧力室側に向けてストロークエンドまで摺動変位したときに前記第２の圧力室を外部の大気に対して遮断し、前記大径ピストンが大径シリンダ内を前記第２の圧力室側に向けてストロークエンドまで摺動変位したときには前記第２の圧力室を大気と連通させる第１の切換弁機構と、
前記大径ピストンが大径シリンダ内を前記第１の圧力室側に向けてストロークエンドまで摺動変位したときに前記第１の圧力室を第２の圧力室と連通させ、前記大径ピストンが大径シリンダ内を前記第２の圧力室側に向けてストロークエンドまで摺動変位したときには前記第１の圧力室を第２の圧力室に対して遮断する第２の切換弁機構と、
前記大径ピストンに追従して前記ポンプハウジングの小径シリンダ内を摺動変位し、該小径シリンダ内にポンプ室と大気室とを画成する小径ピストンと、
前記ポンプ室内の空気が大気室側に向けて排出されるのを許し、逆向きの流れを阻止する負圧補償弁と、
常時は閉弁して前記ポンプ室内を前記シェル内の負圧室から遮断し、前記ポンプ室内の圧力が前記シェル内の負圧室よりも低い圧力となったときに前記ポンプ室を負圧室に連通させる負圧供給弁とからなる構成を採用している。
【００１０】
上記構成によれば、負圧ポンプ手段を用いて、吸気マニホールドからの負圧よりもさらに低い負圧を生じさせることにより、負圧室と制御圧室との間の差圧を確実に増大でき、このときの差圧分だけ出力軸からより大きな力を取出すことができる。また、負圧導管の途中には倍力手段の負圧室と吸気マニホールドとの間に位置して逆止弁を設けているから、負圧ポンプ手段および負圧室内を吸気マニホールド側よりもさらに低い圧力（負圧）状態に保持することができる。
【００１１】
この場合、前記負圧ポンプ手段を、大径シリンダおよび小径シリンダを有するポンプハウジングと、該ポンプハウジングの大径シリンダ内に摺動可能に設けられ前記吸気マニホールドからの負圧と外部の大気圧との差圧により前記大径シリンダ内で往復動を繰返す大径ピストンと、該大径ピストンに追従して前記ポンプハウジングの小径シリンダ内を往復動し該小径シリンダ内にポンプ室と大気室とを画成する小径ピストンと、前記ポンプ室内の空気が大気室側に向けて排出されるのを許し、逆向きの流れを阻止する負圧補償弁と、常時は閉弁して前記ポンプ室内を前記シェル内の負圧室から遮断し、前記ポンプ室内の圧力が前記シェル内の負圧室よりも低い圧力となったときに前記ポンプ室を負圧室に連通させる負圧供給弁とから構成している。
【００１２】
このため、前記負圧ポンプ手段は、吸気マニホールドからの負圧と大気圧との差圧によって大径ピストンがポンプハウジングの大径シリンダ内で往復動を繰返すときに、小径ピストンが大径ピストンに追従してポンプハウジングの小径シリンダ内を往復動するから、小径ピストンがポンプ室から大気室側に向けて摺動変位するときに前記吸気マニホールドからの負圧よりもさらに低い圧力（負圧）をポンプ室内に発生させることができる。
【００１３】
そして、前記ポンプ室内の圧力がシェル内の負圧室よりも低い圧力となったときには、前記負圧ポンプ手段の負圧供給弁が開弁するので、前記ポンプ室からシェル内の負圧室に向けてより低い圧力（負圧）を供給することができる。また、前記小径ピストンが大気室からポンプ室側に向けて摺動変位するときには、該ポンプ室内の圧力が大気圧レベルまで上昇したとしても、このときにはポンプ室内の空気を前記負圧補償弁により大気室側に排出できるから、ポンプ室内を常に大気圧以下の圧力状態に保持することができる。
【００１５】
即ち、大径ピストンが大径シリンダ内を第２の圧力室側に向けてストロークエンドまで摺動変位したときには、第１の切換弁機構により前記第２の圧力室を外部の大気に連通させ、第２の切換弁機構により第１，第２の圧力室間を遮断するから、負圧導入路からの負圧で前記第１の圧力室内を負圧状態とし、前記第２の圧力室内を大気圧とすることができ、第１，第２の圧力室間に生じる差圧により前記大径ピストンを第２の圧力室側から第１の圧力室側に向け付勢手段に抗して摺動変位させることができる。
【００１６】
そして、前記大径ピストンが大径シリンダ内を第１の圧力室側に向けてストロークエンドまで摺動変位したときには、第１の切換弁機構が閉弁状態に切換わることにより前記第２の圧力室を外部の大気に対して遮断し、第２の切換弁機構が開弁状態に切換わることにより第１，第２の圧力室間を連通させるから、第１，第２の圧力室を共に大気に対して遮断して互いに等しい圧力状態に保持でき、前記付勢手段の付勢力により前記大径ピストンを第１の圧力室側から第２の圧力室側に向けて摺動変位させることができる。
【００１７】
この結果、吸気マニホールドからの負圧と大気圧との差圧等によって大径ピストンをポンプハウジングの大径シリンダ内で往復動させることができ、小径ピストンを大径ピストンに追従してポンプハウジングの小径シリンダ内で往復動させることにより、小径ピストンがポンプ室から大気室側に向けて摺動変位するときに前記吸気マニホールドからの負圧よりもさらに低い圧力（負圧）をポンプ室内に発生させることができる。
【００１８】
そして、ポンプ室内の圧力がシェル内の負圧室よりも低い圧力となったときには負圧供給弁が開弁するので、ポンプ室からシェル内の負圧室に向けてより低い圧力（負圧）を供給することができる。また、前記小径ピストンが大気室からポンプ室側に向けて摺動変位するときには、該ポンプ室内の圧力が大気圧レベルまで上昇したとしても、このときにはポンプ室内の空気を負圧補償弁により大気室側に排出できるから、ポンプ室内を常に大気圧以下の圧力状態に保持することができる。
【００１９】
【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従って詳細に説明する。
【００２０】
ここで、図１ないし図４は本発明の実施例による負圧式倍力装置を車両のブレーキ装置に適用した場合を示している。
【００２１】
図において、１は車両の運転室内に設けられるブレーキペダル、２は該ブレーキペダル１で作動される負圧式倍力装置を示し、該負圧式倍力装置２は図１に示すように、負圧式の倍力手段となる倍力装置本体３と、後述の負圧ポンプ装置１４とから大略構成されている。
【００２２】
ここで、倍力装置本体３は、運転室下部側のボード（図示せず）等に固着されたシェル４と、外周側が該シェル４に取付けられ該シェル４内を負圧室Ａと制御圧室Ｂとに画成した隔壁部材としてのダイヤフラム５と、該ダイヤフラム５の内周側に設けられ、ブレーキペダル１による入力軸６の押圧操作に応じて負圧室Ａと制御圧室Ｂとの間を連通，遮断する制御弁機構７と、負圧室Ａと制御圧室Ｂとの間の差圧により入力軸６の押圧操作力を倍力して外部に出力する出力軸８等とから構成されている。
【００２３】
また、倍力装置本体３のシェル４には負圧室Ａと連通する位置に接続管部４Ａが設けられ、該接続管部４Ａは負圧導管９を介してエンジンの吸気マニホールド１０に接続されている。そして、該吸気マニホールド１０で発生した負圧は負圧ポンプ装置１４によってさらに低い圧力（以下、真空圧という）まで下げられ、この真空圧がシェル４内の負圧室Ａ内に導かれる。
【００２４】
一方、シェル４内の制御圧室Ｂにはブレーキペダル１の踏込み操作時に制御弁機構７を介して大気圧が導入され、シェル４内には負圧状態の負圧室Ａと大気圧状態の制御圧室Ｂとの間に大きな差圧が発生する。そして、倍力装置本体３はブレーキペダル１の踏込み操作時に室Ａ，Ｂ間の差圧を利用して、ペダル踏み力を倍力した操作力を出力軸８から後述のマスタシリンダ１１へと伝える。
【００２５】
１１はブレーキペダル１により倍力装置本体３を介して作動されるマスタシリンダを示し、該マスタシリンダ１１はタンデムマスタシリンダとして構成され、２個の出力ポート１１Ａ，１１Ａを有している。そして、該マスタシリンダ１１は倍力装置本体３の出力軸８に連動するピストン（図示せず）を備え、このピストンはブレーキペダル１の踏込み操作時に液体リザーバ１２からのブレーキ液をブレーキ液圧として、各出力ポート１１Ａから車両のブレーキ装置（図示せず）に向け各ブレーキ配管１３を介して供給する。
【００２６】
１４は負圧導管９の途中に設けられた負圧ポンプ装置を示し、該負圧ポンプ装置１４は、負圧導管９の一側管部９Ａを介してエンジンの吸気マニホールド１０に接続され、負圧室Ａ側の空気が吸気マニホールド１０に向けて流通するのを許し逆向きの流れを阻止する逆止弁１５と、該逆止弁１５とシェル４の負圧室Ａとの間に位置して負圧導管９の途中に設けられた負圧ポンプ手段としての負圧ポンプ１６とから構成され、該負圧ポンプ１６は図２に示す後述の接続管部２３が負圧導管９の他側管部９Ｂを介してシェル４の接続管部４Ａに接続されている。
【００２７】
１７は負圧ポンプ１６のポンプハウジングで、該ポンプハウジング１７は図２ないし図４に示す如く、大径シリンダ１８Ａが形成された有底筒状の隔絶室ハウジング１８と、該隔絶室ハウジング１８の大径シリンダ１８Ａをその開口端側から施蓋するように隔壁１９を介して隔絶室ハウジング１８に固着された有蓋筒状の作動室ハウジング２０とからなり、作動室ハウジング２０は逆止弁１５のケーシングを兼用している。そして、作動室ハウジング２０には小径シリンダ２０Ａと後述のリリーフ用プランジャ４８が挿嵌される摺動穴２０Ｂとがそれぞれ有底穴として形成されている。
【００２８】
２１は作動室ハウジング２０に設けた接続管部で、該接続管部２１はエンジンの吸気マニホールド１０と逆止弁１５との間で負圧導管９の一側管部９Ａに接続されている。２２は接続管部２１に連通するように作動室ハウジング２０および隔壁１９に形成された負圧導入路を示し、該負圧導入路２２は後述の負圧室Ｃに常時連通し、吸気マニホールド１０からの負圧を負圧室Ｃに導くものである。
【００２９】
２３は作動室ハウジング２０に設けた他の接続管部で、該接続管部２３は負圧導管９の他側管部９Ｂを介してシェル４の接続管部４Ａに接続され、後述するポンプ室Ｇからの真空圧をシェル４内の負圧室Ａに供給するようになっている。なお、図２中では接続管部２１，２３間に位置して作動室ハウジング２０内に逆止弁１５を設ける構成としたものを例示したが、この逆止弁１５は作動室ハウジング２０内に必ずしも設ける必要はなく、作動室ハウジング２０の外部に逆止弁１５を設ける構成としてもよいことは勿論である。
【００３０】
２４は隔絶室ハウジング１８の大径シリンダ１８Ａ内に摺動可能に挿嵌された大径ピストンとしての隔絶ピストンで、該隔絶ピストン２４は大径シリンダ１８Ａ内を第１の圧力室としての負圧室Ｃと第２の圧力室としての背圧室Ｄとに画成している。そして、隔絶ピストン２４の外周側には負圧室Ｃ側に向けて一定寸法だけ突出した環状突部２４Ａが設けられ、該環状突部２４Ａは隔絶ピストン２４が負圧室Ｃ側に向けて大きく摺動変位したときに隔壁１９の外周部に当接し、隔絶ピストン２４のストロークエンドを規制する。
【００３１】
また、隔絶ピストン２４にはその中心部から軸方向両側に向けて延びる小径のロッド２４Ｂ，２４Ｃが一体に設けられ、ロッド２４Ｂの先端側は隔壁１９を貫通して後述の作動ピストン４３に連結されている。一方、隔絶ピストン２４のロッド２４Ｃは隔絶室ハウジング１８の底部側から外部に突出し、その突出端側には円皿状をなすばね受け２５が固着されている。なお、隔絶室ハウジング１８の底部側には該ばね受け２５と軸方向で対向する位置にばね受け用の凹部１８Ｂが形成されている。
【００３２】
２６は隔絶室ハウジング１８の凹部１８Ｂとばね受け２５との間に配設された付勢手段としてのスプリングで、該スプリング２６は隔絶ピストン２４を負圧室Ｃ側から背圧室Ｄ側に向けて常時付勢し、これらの室Ｃ，Ｄ間がほぼ等しい圧力状態となったときに隔絶ピストン２４を負圧室Ｃ側から背圧室Ｄ側に向けて摺動変位させるものである。また、負圧導入路２２からの負圧により負圧室Ｃが背圧室Ｄよりも低圧になったときには、このときの差圧によって隔絶ピストン２４が背圧室Ｄ側から負圧室Ｃ側に向けて摺動変位するのを許すようにスプリング２６のばね荷重は設定されている。
【００３３】
２７はスプリング２６の径方向外側に位置して隔絶室ハウジング１８の底部側に設けられた切換プレートを示し、該切換プレート２７は薄い金属板等から段付の環状板として形成され、その外周側は各ピボット２８により各弱ばね２９を介して隔絶室ハウジング１８の底部側に例えば３点支持状態で取付けられている。そして、切換プレート２７は各弱ばね２９により図３中の矢示Ｅ1 方向に常時付勢され、各ピボット２８により図示の位置に保持されている。
【００３４】
ここで、隔絶ピストン２４がスプリング２６に抗して負圧室Ｃ側へとストロークエンドまで摺動変位し、ばね受け２５がロッド２４Ｃと共に図３中の矢示Ｅ2 方向に大きく変位したときには、ばね受け２５が切換プレート２７に当接することにより、切換プレート２７は各弱ばね２９に抗して矢示Ｅ2 方向に変位すると共に、後述の大気切換バルブ３１を矢示Ｅ2 方向に押圧し、この大気切換バルブ３１を開弁位置から閉弁位置に切換える。
【００３５】
３０はばね受け２５およびスプリング２６等を外側から覆うように隔絶室ハウジング１８の底部側に設けられたカバーで、該カバー３０は金属板等から円錐台状のキャップ体として形成され、隔絶室ハウジング１８の外側で隔絶ピストン２４のロッド２４Ｃ、ばね受け２５、スプリング２６および切換プレート２７等を保護する構成となっている。
【００３６】
３１は隔絶室ハウジング１８の底部側に設けた第１の切換弁機構としての大気切換バルブを示し、該大気切換バルブ３１は図３に示す如く、外周側がストッパ３２により隔絶室ハウジング１８の底部側に取付けられた皿ばね３３と、基端側が該皿ばね３３の内周側にキャップ３４を介して取付けられ、先端側が隔絶室ハウジング１８内の背圧室Ｄ内に突出したガイド弁体３５と、該ガイド弁体３５の中間部外周側に嵌着され、背圧室Ｄを外部の大気に対して気密にシールする環状シート３６とから構成されている。
【００３７】
ここで、隔絶ピストン２４が図２，図３に示す如く背圧室Ｄ側へとストロークエンドまで大きく摺動変位したときに、大気切換バルブ３１はガイド弁体３５の先端側が隔絶ピストン２４で矢示Ｅ1 方向に押圧されることによって図示の如く開弁され、隔絶室ハウジング１８の背圧室Ｄを大気に連通させ、背圧室Ｄ内に大気が導入されるのを許す。そして、大気切換バルブ３１は、その後にキャップ３４が矢示Ｅ2 方向に押圧されるまでは皿ばね３３によりガイド弁体３５を図示の開弁位置に保持し、背圧室Ｄ内を大気圧状態に保つ。
【００３８】
一方、隔絶ピストン２４がスプリング２６に抗して負圧室Ｃ側へとストロークエンドまで摺動変位したときには、大気切換バルブ３１のキャップ３４が切換プレート２７により前述の如く矢示Ｅ2 方向に押圧されることにより、大気切換バルブ３１は皿ばね３３が図示の位置から反転され、環状シート３６がガイド弁体３５と共に矢示Ｅ2 方向に付勢されることにより、開弁位置から閉弁位置に切換わる。そして、このときには環状シート３６が背圧室Ｄを外部に対して遮断することにより、次にガイド弁体３５が矢示Ｅ1 方向に押圧されるまで大気切換バルブ３１は閉弁位置を自己保持するものである。
【００３９】
３７は隔絶ピストン２４に設けた第２の切換弁機構としての負圧切換バルブを示し、該負圧切換バルブ３７は図３に示す如く、外周側がストッパ３８により隔絶ピストン２４に取付けられた皿ばね３９と、基端側が該皿ばね３９の内周側にキャップ４０を介して取付けられ、先端側が隔絶室ハウジング１８内の負圧室Ｃ内に突出したガイド弁体４１と、該ガイド弁体４１の中間部外周側に嵌着され、負圧室Ｃを背圧室Ｄに対して気密にシールする環状シート４２とから構成されている。
【００４０】
ここで、隔絶ピストン２４が図２，図３に示す如く背圧室Ｄ側のストロークエンドまで大きく摺動変位したときに、負圧切換バルブ３７はキャップ４０が隔絶室ハウジング１８の底部側に当接して矢示Ｆ1 方向に押圧されることにより、皿ばね３９が図示の如く反転されると共に、環状シート４２がガイド弁体４１を介して矢示Ｆ1 方向に付勢されることにより開弁位置から閉弁位置に切換わる。そして、このときには環状シート４２が負圧室Ｃと背圧室Ｄとの間を遮断することにより、次にガイド弁体４１が矢示Ｆ2 方向に押圧されるまで負圧切換バルブ３７は閉弁位置を自己保持するものである。
【００４１】
一方、隔絶ピストン２４がスプリング２６に抗して負圧室Ｃ側のストロークエンドまで摺動変位したときには、負圧切換バルブ３７はガイド弁体４１の先端側が後述のリリーフ用プランジャ４８に当接し、図３中の矢示Ｆ2 方向に押圧されることにより皿ばね３９が図示の位置から反転される。これにより環状シート４２がガイド弁体４１を介して矢示Ｆ2 方向に付勢され、負圧切換バルブ３７は閉弁位置から開弁位置に切換わる。そして、負圧切換バルブ３７は、その後にキャップ４０が矢示Ｆ1 方向に押圧されるまでは皿ばね３９によりガイド弁体４１を開弁位置に保持し、負圧室Ｃと背圧室Ｄとを連通状態に保つ。
【００４２】
４３は作動室ハウジング２０の小径シリンダ２０Ａ内に摺動可能に挿嵌された小径ピストンとしての作動ピストンで、該作動ピストン４３は小径シリンダ２０Ａ内を図２および図４に示す如くポンプ室Ｇと大気室Ｈとに画成し、大気室Ｈは隔壁１９と作動室ハウジング２０との間に形成した大気連通路４４を介して外部の大気に常時連通している。そして、作動ピストン４３は隔絶ピストン２４のロッド２４Ｂ先端側に連結され、隔絶ピストン２４に追従して小径シリンダ２０Ａ内を往復動するものである。
【００４３】
４５は作動ピストン４３の外周側に設けた負圧補償弁としてのチェック弁で、該チェック弁４５は図４に示すように、作動ピストン４３の外周側に装着され小径シリンダ２０Ａの周壁に摺接する環状のリップシール等から構成されている。そして、チェック弁４５は作動ピストン４３が小径シリンダ２０Ａ内で往復動するときに、ポンプ室Ｇ内の空気が大気室Ｈ側に向けて排出されるのを許し、逆向きの流れを阻止するものである。
【００４４】
４６は接続管部２３とポンプ室Ｇとの間に位置して作動室ハウジング２０に形成された負圧通路、４７は該負圧通路４６の途中に設けた負圧供給弁としての逆止弁で、該逆止弁４７は接続管部２３側からポンプ室Ｇに向けて空気が吸込まれるのを許し、逆向きの流れを阻止する構成となっている。そして、作動ピストン４３が小径シリンダ２０Ａ内をポンプ室Ｇ側に向けて摺動変位し、ポンプ室Ｇ内の圧力が上昇するときには、逆止弁４７が閉弁してポンプ室Ｇ内の空気が接続管部２３側に流れるのを阻止すると共に、チェック弁４５が開弁してポンプ室Ｇ内の空気を大気室Ｈ側に排出させる。
【００４５】
また、作動ピストン４３が小径シリンダ２０Ａ内を大気室Ｈ側に向け摺動変位してポンプ室Ｇ内の圧力を減少させるときには、チェック４５が閉弁して大気室Ｈ側からポンプ室Ｇ内に向け空気が流通するのを阻止すると共に、ポンプ室Ｇ内の圧力が接続管部２３側の圧力よりも低下すると、逆止弁４７が開弁して図１に示すシェル４内の負圧室Ａから接続管部９Ｂ，２３等を介してポンプ室Ｇ内に空気を吸引する。これにより、シェル４内の負圧室Ａには前記吸気マニホールド１０からの負圧よりもさらに低圧の真空圧が、負圧ポンプ１６のポンプ室Ｇから接続管部２３，９Ｂ等を介して供給される。
【００４６】
４８は作動室ハウジング２０の摺動穴２０Ｂ内に摺動可能に挿嵌されたリリーフ用プランジャで、該リリーフ用プランジャ４８は一端側がロッド部４８Ａとなって負圧室Ｃ内に突出し、他端側は摺動穴２０Ｂの底部側に当接可能なストッパ部４８Ｂとなっている。そして、リリーフ用プランジャ４８はストッパ部４８Ｂの外周側に真空圧設定ばね４９を備え、例えば負圧通路４６側の圧力が大気圧よりも該ばね４９の設定圧分だけ下がったときには、このときの差圧（真空圧）によって真空圧設定ばね４９が撓み変形し、リリーフ用プランジャ４８はストッパ部４８Ｂが摺動穴２０Ｂの底部側に当接する位置まで摺動変位する。
【００４７】
この結果、リリーフ用プランジャ４８はロッド部４８Ａの先端側が矢示Ｆ1 方向に隔壁１９側へと後退し、隔絶ピストン２４が負圧室Ｃ側のストロークエンドまで摺動変位したときにも、負圧切換バルブ３７のガイド弁体４１がロッド部４８Ａの先端側に当接して矢示Ｆ2 方向に押圧されることはなくなり、負圧切換バルブ３７は閉弁状態を保つことになる。そして、この場合には隔絶ピストン２４がストロークエンドの位置で停止し、作動ピストン４３もポンプ室Ｇ側のストロークエンドで動きを停止してしまうから、負圧通路４６（接続管路２３）側にこれ以上低い真空圧が生じることはなくなる。
【００４８】
５０は隔絶ピストン２４のロッド２４Ｂと隔壁１９との間に配設されたチェック弁で、該チェック弁５０は図４に示すように、ロッド２４Ｂの外周面に摺接する環状のリップシール等から構成されている。そして、チェック弁５０は隔絶ピストン２４が負圧室Ｃ側に摺動変位するときに負圧室Ｃ内の空気が大気室Ｈ側に向けて排出されるのを許し、逆向きの流れを阻止するものである。
【００４９】
さらに、５１はポンプ室Ｇを迂回して逆止弁１５の弁座側を摺動穴２０Ｂ内に連通させるバイパス路で、該バイパス路５１は接続管部２１側を逆止弁１５を介して摺動穴２０Ｂ、負圧通路４６および接続管部２３側に連通させ、例えば接続管部２１，２３間の差圧により逆止弁１５を開，閉弁させるものである。この場合、逆止弁１５は接続管部２１側が接続管部２３側よりも高い圧力のときには閉弁するものの、接続管部２３側が接続管部２１側よりも高い圧力状態となったときには開弁するものである。
【００５０】
本実施例による負圧式倍力装置は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００５１】
まず、図２に示す如く隔絶ピストン２４が隔絶室ハウジング１８の大径シリンダ１８Ａ内を背圧室Ｄ側に向けてストロークエンドまで摺動変位したときには、大気切換バルブ３１が開弁して背圧室Ｄを外部の大気に連通させ、負圧切換バルブ３７が閉弁して負圧室Ｃと背圧室Ｄとの間を遮断する。そして、負圧室Ｃは吸気マニホールド１０からの負圧が負圧導入路２２を介して供給されるから、負圧室Ｃ内は負圧状態となる。また、背圧室Ｄは大気切換バルブ３１を介して大気圧が導入される。
【００５２】
この結果、負圧室Ｃと背圧室Ｄとの間には差圧が発生し、隔絶ピストン２４はこのときの差圧により背圧室Ｄ側から負圧室Ｃ側に向けスプリング２６に抗して摺動変位する。そして、隔絶ピストン２４が負圧室Ｃ側に向けて大きく摺動変位したときには、環状突部２４Ａが隔壁１９の外周部に当接することにより、隔絶ピストン２４のストロークエンドを規制すると共に、負圧切換バルブ３７のガイド弁体４１がリリーフ用プランジャ４８のロッド部４８Ａに当接し、負圧切換バルブ３７は矢示Ｆ1 方向に押圧されて閉弁位置から開弁位置に切換わる。
【００５３】
また、このときには隔絶ピストン２４が負圧室Ｃ側へとストロークエンドまで摺動変位し、ばね受け２５がロッド２４Ｃと共にスプリング２６に抗して図３中の矢示Ｅ2 方向に大きく変位しているから、ばね受け２５はスプリング２６を大きく撓ませた状態で切換プレート２７に当接し、該切換プレート２７が各弱ばね２９に抗して大気切換バルブ３１のキャップ３４を矢示Ｅ2 方向に押圧することにより、大気切換バルブ３１は開弁位置から閉弁位置に切換わり、背圧室Ｄを外部の大気に対して遮断する。
【００５４】
これにより、隔絶ピストン２４が負圧室Ｃ側のストロークエンドまで摺動変位したときには、大気切換バルブ３１が閉弁状態に切換わることにより前記背圧室Ｄを外部の大気に対して遮断すると共に、負圧切換バルブ３７が開弁状態に切換わることにより負圧室Ｃと背圧室Ｄ間を連通させるから、負圧室Ｃと背圧室Ｄとが互いに等しい圧力状態となり、隔絶ピストン２４はスプリング２６の付勢力により負圧室Ｃ側から背圧室Ｄ側に向けて摺動変位するようになる。
【００５５】
そして、隔絶ピストン２４が背圧室Ｄ側のストロークエンドまで図２に示す如く摺動変位すると、大気切換バルブ３１が隔絶ピストン２４により押圧されて開弁位置に切換わり、背圧室Ｄを外部の大気に連通させると共に、負圧切換バルブ３７が隔絶室ハウジング１８の底部側に当接して閉弁位置に切換わり、負圧室Ｃを背圧室Ｄに対して遮断する。これにより、隔絶ピストン２４は負圧室Ｃと背圧室Ｄとの差圧により、再びスプリング２６に抗して背圧室Ｄ側から負圧室Ｃ側に向けて摺動変位するようになる。
【００５６】
かくして、吸気マニホールド１０からの負圧と大気圧との差圧等によって隔絶ピストン２４は隔絶室ハウジング１８の大径シリンダ１８Ａ内で往復動を繰返すようになるから、作動ピストン４３は隔絶ピストン２４に追従して作動室ハウジング２０の小径シリンダ２０Ａ内で往復動を繰返すようになり、作動ピストン４３がポンプ室Ｇから大気室Ｈ側に向けて摺動変位するときに、吸気マニホールド１０からの負圧よりもさらに低い真空圧をポンプ室Ｇ内に発生させることができる。
【００５７】
この場合、隔絶ピストン２４は作動ピストン４３に比較して、例えば３〜５倍程度の外径寸法を有し、大径シリンダ１８Ａ内を摺動変位する隔絶ピストン２４は小径シリンダ２０Ａ内の作動ピストン４３に比較して９〜２５倍程度の受圧面積を有するから、両者の受圧面積に比例した力をもって隔絶ピストン２４により作動ピストン４３を駆動でき、隔絶ピストン２４に追従させて作動ピストン４３を小径シリンダ２０Ａ内で確実に往復動させることができる。
【００５８】
これにより、作動ピストン４３がポンプ室Ｇから大気室Ｈ側に向けて摺動変位するときには、吸気マニホールド１０からの負圧よりもさらに低い真空圧をポンプ室Ｇ内に確実に発生させることができ、ポンプ室Ｇ内の圧力がシェル４内の負圧室Ａよりも低い真空圧となったときには真空圧供給用の逆止弁４７が開弁することによって、ポンプ室Ｇから接続管部２３，９Ｂ等を介してシェル４内の負圧室Ａに向けて真空圧を供給することができる。
【００５９】
また、作動ピストン４３が大気室Ｈからポンプ室Ｇ側に向けて摺動変位するときには、ポンプ室Ｇ内の圧力が大気圧レベルまで上昇したとしても、このときにはポンプ室Ｇ内の空気をチェック弁４５によって大気室Ｈ側に排出できるから、ポンプ室Ｇ内の圧力が大気圧以上まで上昇するのをチェック弁４５により防止でき、ポンプ室Ｇを常に大気圧以下の圧力状態に保持することができる。
【００６０】
従って、本実施例によれば、エンジンの吸気マニホールド１０で発生した負圧を負圧ポンプ装置１４の負圧ポンプ１６により、例えば５００ｍｍＨｇよりもさらに低い真空圧まで確実に下げることができ、この真空圧をシェル４内の負圧室Ａ内に供給することにより、ブレーキペダル１の踏込み操作時に倍力装置本体３のシェル４内で負圧室Ａと制御圧室Ｂとの間に非常に大きな差圧を発生させることができる。そして、ブレーキ操作時には負圧室Ａと制御圧室Ｂとの間の差圧を利用してペダル踏み力を倍力した大きな操作力を出力軸８からマスタシリンダ１１へと伝えることができる。
【００６１】
また、負圧ポンプ１６はエンジンの吸気マニホールド１０をシェル４の負圧室Ａに接続した負圧導管９の途中に逆止弁１５等を介して設ける構成としているから、図１に示す如くシェル４やダイヤフラム５等からなる倍力装置本体３を現行品のまま使用することができ、装置全体が大型化するのを確実に防止できる。
【００６２】
さらに、負圧ポンプ１６の駆動源として吸気マニホールド１０からの負圧を利用しているから、例えば車両のエンジンを真空ポンプ用の駆動源として用いる場合に比較しても、大幅な小型化や軽量化を図ることができ、エンジンルーム側での取付スペースを小さくできると共に、製造コストや組立コスト等を確実に低減することができる。
【００６３】
一方、負圧ポンプ１６のポンプハウジング１７には真空圧設定ばね４９を備えたリリーフ用プランジャ４８を設け、例えば負圧室Ａ側の真空圧が過剰に下がるような場合には、真空圧設定ばね４９を撓み変形させてリリーフ用プランジャ４８のロッド部４８Ａを隔壁１９側に後退させることにより、負圧切換バルブ３７を閉弁状態に保持する構成としているから、隔絶ピストン２４をストロークエンド位置で作動ピストン４３と共に停止させることができ、負圧室Ａ（接続管部２３）側の真空圧が過剰に下がるのを確実に防止できると共に、リリーフ用プランジャ４８等をポンプハウジング１７内にコンパクトに収容することができる等の効果を奏する。
【００６４】
なお、前記実施例では、図２に例示したように接続管部２１，２３間に位置して作動室ハウジング２０内に逆止弁１５を設ける構成としたが、本発明はこれに限らず、例えばポンプハウジング１７とは別体で、作動室ハウジング２０の外部に逆止弁１５を設ける構成としてもよいものである。
【００６５】
また、前記実施例では、倍力装置本体３の出力軸８をブレーキ用のマスタシリンダ１１に連結した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えばクラッチ用のマスタシリンダ等、他のシリンダ装置等に適用してもよいものである。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳述した通り、請求項１に記載の発明によれば、シェル内に負圧室と制御圧室とを画成する隔壁部材および制御弁機構等を有した負圧式の倍力手段と、エンジンの吸気マニホールドで発生した負圧を前記負圧室内に導くように前記シェルに接続される負圧導管とを備え、該負圧導管の途中には、吸気マニホールドからの負圧よりもさらに低い負圧を負圧室内に生じさせる負圧ポンプ手段と、負圧室側から吸気マニホールド側に向けて空気が流通するのを許し逆向きの流れを阻止する逆止弁とを設け、前記負圧ポンプ手段は、大径シリンダおよび小径シリンダを有するポンプハウジングと、該ポンプハウジングの大径シリンダ内に摺動可能に設けられ該大径シリンダ内を第１の圧力室と第２の圧力室とに画成した大径ピストンと、前記ポンプハウジングに形成され、前記吸気マニホールドからの負圧を第１の圧力室に導入する負圧導入路と、前記大径ピストンを第１の圧力室側から第２の圧力室側に向けて常時付勢し、該負圧導入路からの負圧により前記第１の圧力室が第２の圧力室よりも低圧となると、このときの差圧によって前記大径ピストンが第２の圧力室側から第１の圧力室側に向け摺動変位するのを許す付勢手段と、前記大径ピストンが大径シリンダ内を前記第１の圧力室側に向けてストロークエンドまで摺動変位したときに前記第２の圧力室を外部の大気に対して遮断し、前記大径ピストンが大径シリンダ内を前記第２の圧力室側に向けてストロークエンドまで摺動変位したときには前記第２の圧力室を大気と連通させる第１の切換弁機構と、前記大径ピストンが大径シリンダ内を前記第１の圧力室側に向けてストロークエンドまで摺動変位したときに前記第１の圧力室を第２の圧力室と連通させ、前記大径ピストンが大径シリンダ内を前記第２の圧力室側に向けてストロークエンドまで摺動変位したときには前記第１の圧力室を第２の圧力室に対して遮断する第２の切換弁機構と、前記大径ピストンに追従して前記ポンプハウジングの小径シリンダ内を摺動変位し該小径シリンダ内にポンプ室と大気室とを画成する小径ピストンと、前記ポンプ室内の空気が大気室側に向けて排出されるのを許し、逆向きの流れを阻止する負圧補償弁と、常時は閉弁して前記ポンプ室内を前記シェル内の負圧室から遮断し、前記ポンプ室内の圧力が前記シェル内の負圧室よりも低い圧力となったときに前記ポンプ室を負圧室に連通させる負圧供給弁とを備える構成としたから、吸気マニホールドからの負圧よりもさらに低い負圧を負圧ポンプ手段で生じさせることにより、負圧室と制御圧室との間の差圧を確実に増大でき、このときの差圧分だけ出力軸からより大きな力を取出すことができると共に、前記逆止弁によって負圧ポンプ手段および負圧室内を吸気マニホールド側よりもさらに低い圧力（負圧）状態に保持できる。従って、全体を大型化することなく気圧式倍力装置の出力を確実に向上でき、マスタシリンダ等に大きな操作力を伝えることができる上に、取付スペース等を小さくすることができ、コストダウンを図ることが可能となる。
【００６７】
ここで、前記負圧ポンプ手段のポンプハウジング内に設けた大径シリンダと小径シリンダとのうち、大径シリンダ内には吸気マニホールドからの負圧と外部の大気圧との差圧により往復動を繰返す大径ピストンを設け、前記小径シリンダ内には該大径ピストンに追従して往復動し該小径シリンダ内をポンプ室と大気室とに画成する小径ピストンを設けると共に、前記ポンプ室内の空気が大気室側に向けて排出されるのを許し、逆向きの流れを阻止する負圧補償弁と、常時は閉弁して前記ポンプ室内を前記シェル内の負圧室から遮断し、前記ポンプ室内の圧力が前記シェル内の負圧室よりも低い圧力となったときに前記ポンプ室を負圧室に連通させる負圧供給弁とを備える構成としたから、前記負圧ポンプ手段は、前記小径ピストンが大径ピストンに追従してポンプ室から大気室側に向けて摺動変位するときに前記吸気マニホールドからの負圧よりもさらに低い圧力（負圧）をポンプ室内に発生させることができ、この負圧を負圧供給弁を介してポンプ室からシェル内の負圧室に向け供給できる。また、前記小径ピストンが大気室からポンプ室側に向けて摺動変位するときには、該ポンプ室内の圧力が大気圧レベルまで上昇したとしても、このときにはポンプ室内の空気を負圧補償弁により大気室側に排出できるから、ポンプ室内を常に大気圧以下の圧力状態に保持することができる。
【００６８】
しかも、大径ピストンが大径シリンダ内を第２の圧力室側に向けてストロークエンドまで摺動変位したときに、第１の切換弁機構により前記第２の圧力室を外部の大気に連通させ、第２の切換弁機構により第１，第２の圧力室間を遮断するから、負圧導入路からの負圧で前記第１の圧力室内を負圧状態とし、前記第２の圧力室内を大気圧とすることができ、第１，第２の圧力室間に生じる差圧により前記大径ピストンを第２の圧力室側から第１の圧力室側に向け付勢手段に抗して摺動変位させることができる。また、前記大径ピストンが大径シリンダ内を第１の圧力室側に向けてストロークエンドまで摺動変位したときには、第１の切換弁機構が閉弁状態に切換わることにより前記第２の圧力室を外部の大気に対して遮断し、第２の切換弁機構が開弁状態に切換わることにより第１，第２の圧力室間を連通させるから、第１，第２の圧力室を共に大気に対して遮断して互いに等しい圧力状態に保持でき、前記付勢手段の付勢力により前記大径ピストンを第１の圧力室側から第２の圧力室側に向けて摺動変位させることができる。
【００６９】
さらに、大径ピストンに追従して小径ピストンがポンプ室から大気室側に向けて摺動変位するときに、吸気マニホールドからの負圧よりもさらに低い圧力（負圧）をポンプ室内に発生させ、この負圧を負圧供給弁を介してポンプ室からシェル内の負圧室に向け供給できるから、気圧式倍力装置の出力を確実に向上でき、マスタシリンダ等に大きな操作力を伝えることができる上に、全体を小型・軽量化して取付スペース等を小さくすることができ、製造コストや組立コスト等を確実に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による気圧式倍力装置を示す全体構成図である。
【図２】図１中の負圧ポンプ装置を拡大して示す縦断面図である。
【図３】図２中の左半分を拡大して示す大気切換弁および負圧切換弁等の縦断面図である。
【図４】図２中の右半分を拡大して示す作動ピストンおよびリリーフ用プランジャ等の縦断面図である。
【符号の説明】
１  ブレーキペダル
２  負圧式倍力装置
３  倍力装置本体（倍力手段）
４  シェル
５  ダイヤフラム（隔壁部材）
６  入力軸
７  制御弁機構
８  出力軸
９  負圧導管
１０  吸気マニホールド
１１  マスタシリンダ
１４  負圧ポンプ装置
１５  逆止弁
１６  負圧ポンプ（負圧ポンプ手段）
１７  ポンプハウジング
１８  隔絶室ハウジング
１８Ａ  大径シリンダ
１９  隔壁
２０  作動室ハウジング
２０Ａ  小径シリンダ
２２  負圧導入路
２４  隔絶ピストン（大径ピストン）
２６  スプリング（付勢手段）
３１  大気切換バルブ（第１の切換弁機構）
３７  負圧切換バルブ（第２の切換弁機構）
４３  作動ピストン（小径ピストン）
４４  大気連通路
４５  チェック弁（負圧補償弁）
４７  逆止弁（負圧供給弁）
４８  リリーフ用プランジャ
Ａ  負圧室
Ｂ  制御圧室
Ｃ  負圧室（第１の圧力室）
Ｄ  背圧室（第２の圧力室）
Ｇ  ポンプ室
Ｈ  大気室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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