(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、前記シェル本体を挿通してその後方へ筒状部を延ばしたバルブボデーを支持させ、該バルブボデー内に入力軸と連動する弁プランジャおよび該弁プランジャと当接・離間して前記変圧室を前記定圧室と大気とに選択的に連通するポペット弁を含む弁機構を配設し、該弁機構の作動により前記定圧室と前記変圧室とに差圧を発生させて、前記パワーピストンを前進させるようにした気圧式倍力装置において、前記弁プランジャを、前記入力軸に連結されたプランジャ本体と該プランジャ本体に摺動自在に嵌合された筒状の弁座部材とから形成し、さらに前記弁座部材を、前記ポペット弁に当接する位置と前記ポペット弁から離間する位置とに選択的に変位させる操作手段を設け、前記操作手段は、バルブボデーに内装され常時は弁座部材をポペット弁に当接する方向へ付勢する付勢手段と、前記バルブボデーの筒状部外周に摺動自在に嵌合され前記弁座部材に先端部側を作動連結させたスリーブと、該スリーブを摺動させて前記弁座部材を前記ポペット弁から離間する方向へ変位させる駆動手段とから成ることを特徴とする気圧式倍力装置。
【請求項２】
駆動手段が、スリーブを内周壁としてその周りに形成した容積可変の環状チャンバと、該チャンバ内に大気と負圧とを選択的に供給する圧力変更手段とを備え、該チャンバの内・外の圧力差により前記スリーブを摺動させるようになっ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。
【請求項３】
前記バルブボデーに半径方向孔を設け、該半径方向孔に挿入した連結部材を介して前記弁座部材に前記スリーブの先端部側を作動連結させたことを特徴とする請求項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、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】
気圧式倍力装置は、従来一般には、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、前記シェル本体を挿通してその後方へ筒状部を延ばしたバルブボデーを支持させ、該バルブボデー内に入力軸と連動する弁プランジャおよび該弁プランジャと当接・離間して前記変圧室を前記定圧室と大気とに選択的に連通するポペット弁を含む弁機構を配設し、該弁機構の作動により前記定圧室と前記変圧室とに差圧を発生させて、前記パワーピストンを前進させるようになっている。
【０００３】
この種の気圧式倍力装置では、入力軸と作動連結されたブレーキペダルが解放状態にある時には、変圧室に定圧室内の圧力（通常、負圧）が導入されて不作動状態になるが、近年、必要に応じて変圧室に大気を導入して自動出力させるようにした、いわゆる自動出力タイプの気圧式倍力装置が開発されている。
【０００４】
そして従来、上記した一般の気圧式倍力装置を自動出力タイプとするため、例えば特開昭６０−１９７４５４号公報に記載のものでは、バルブボデー内に、前記倍力作用を行う弁機構とは別に補助弁を配設し、この補助弁をシェル本体外に配置した作動器により動かして、前記弁機構とは無関係に変圧室に通じる負圧通路を遮断し、一方、シェル本体に接続した、バルブボデーとは独立の大気管路を開閉弁により開いて、変圧室に大気を導入するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に記載の自動出力タイプの気圧式倍力装置によれば、倍力作用に関与する既存の弁機構に加えて、新たに２つの弁機構が必要となり、コスト負担が増大するという問題があった。
【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、既存の弁機構に改良を加えることにより新たな弁機構の設置を不要とし、もって一般の気圧式倍力装置を安価に自動出力タイプとすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、バルブボデー内の弁機構を構成する弁プランジャを、前記入力軸に連結されたプランジャ本体と該プランジャ本体に摺動自在に嵌合された筒状の弁座部材とから形成し、さらに前記弁座部材を、前記ポペット弁に当接する位置と前記ポペット弁から離間する位置とに選択的に変位させる操作手段を設け、前記操作手段は、バルブボデーに内装され常時は弁座部材をポペット弁に当接する方向へ付勢する付勢手段と、前記バルブボデーの筒状部外周に摺動自在に嵌合され前記弁座部材に先端部側を作動連結させたスリーブと、該スリーブを摺動させて前記弁座部材を前記ポペット弁から離間する方向へ変位させる駆動手段とから成るようにしたことを特徴とする。
このように構成した気圧式倍力装置においては、操作手段により弁プランジャの弁座部材をポペット弁から離間させれば、変圧室に大気が自動的に導入される。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、上記駆動手段を、スリーブを内周壁としてその周りに形成した容積可変の環状チャンバと、該チャンバ内に大気と負圧とを選択的に供給する圧力変更手段とを備え、該チャンバの内・外の圧力差により前記スリーブを摺動させる構成としたことを特徴する。
【０００９】
さらに、請求項３に記載の発明は、上記バルブボデーに半径方向孔を設け、該半径方向孔に挿入した連結部材を介して前記弁座部材に前記スリーブの先端部側を作動連結させたことを特徴とする。
【００１０】
【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。
【００１１】
図１乃至図３は、本発明の第１の実施の形態としての気圧式倍力装置を示したものである。本気圧式倍力装置は、タンデム型として構成したもので、フロントシェル２とリヤシェル３とからなるシェル本体１内はセンターシェル４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５，６を備えたパワーピストン７，８により定圧室９，１０と変圧室１１，１２とに区画されている。各パワーピストン７，８には、シェル本体１の軸心上に配置したバルブボデー１３が嵌合支持されており、バルブボデー１３は、センターシェル４およびリヤシェル３をシール部材１４、１５を介して気密的にかつ摺動自在に挿通して、その後端側の筒状部１３ａをリヤシェル３の後方へ延ばしている。
【００１２】
バルブボデー１３には、２つの定圧室９と１０とを連通しかつ各定圧室９，１０をバルブボデー１３の筒状部１３ａ内に連通する定圧通路（負圧通路）１６が設けられる他、２つの変圧室１１と１２とを連通しかつ各変圧室１１，１２をバルブボデー１３の筒状部１３ａ内に連通する空気通路（大気通路）１７が設けられている。負圧通路１６および大気通路１７のそれぞれは、バルブボデー１３に穿設した軸方向孔１６ａ，１７ａと半径方向孔１６ｂ，１７ｂとから成っている。フロント側の定圧室９には、フロントシェル２の前部に接続した導入管１８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１３の小径部の開口側にはサイレンサ１９とフィルタ２０とが配設されている。
【００１３】
バルブボデー１３内には、前・後の変圧室１１，１２に対して前記負圧通路１６と大気通路１７とを選択的に開く弁機構２１が配設されている。弁機構２１は、バルブボデー１３に摺動自在に嵌挿された弁プランジャ２２と、バルブボデー１３の内面に押え部材２３（図２）を用いて基端部が固定された弾性変形可能なポペット弁２４とを備えている。
【００１４】
弁プランジャ２２は、図２および図３に良く示されるように、バルブボデー１３に設けた軸孔に摺動自在に嵌挿されたプランジャ本体２５と、このプランジャ本体２５にシール部材２６を介して気密的にかつ摺動自在に嵌合され、一端に前記ポペット弁２４の前端の内縁部に当接可能な大気用弁座２７を有する筒状の弁座部材２８とから成っている。弁座部材２８は、プランジャ本体２５に摺動自在に嵌合され一端を該弁座部材２８に当接させたばね受け２９とバルブボデー１３内の段差面との間に介装したばね３０により、常時はその弁座２７をポペット弁２４に当接させる方向へ付勢されている。弁座部材２８はまた、その内周に設けた段差部２８ａをプランジャ本体２５の一端に設けたフランジ２５ａに係合させることによりプランジャ本体２５からの抜けが規制されており、この状態で、弁座部材２８の先端部（弁座２７側）がプランジャ本体２５より所定距離だけ突出するようになっている。プランジャ本体２５の後端部には、ブレーキペダル（図示略）から延ばした入力軸３１が連結されており、この入力軸３１が、図の左方向へ前進することによりプランジャ本体２５と弁座部材２８とは一体的に左方向へ移動するようになる。
【００１５】
弁機構２１はまた、バルブボデー１３の内周面に負圧通路１６の開口端を含むように形成された負圧用弁座３２を含んでおり、前記ポペット弁２４の前端の外縁部がこの弁座３２に離着座するようになっている。ポペット弁２４は、入力軸３１に一端を係合させた弁ばね３３により、常時は負圧用弁座３２に着座する方向へ付勢されている。また、入力軸３１とポペット弁２４を固定する押え部材２３との間には、入力軸３１すなわちプランジャ本体２５を常時は後退方向（ブレーキペダル側）へ付勢する第１の戻しばね３４（図２）が介装されている。弁プランジャ２２のプランジャ本体２５は、前記大気通路１７を構成する半径方向孔１７ｂに挿入したストップキー３５により入力軸３１側への移動が規制されており、この移動が規制された状態で上記弁座部材２８はポペット弁２４に衝合する位置に位置決めされる。しかして、弁座部材２８を付勢するばね３０のセット荷重は、弁ばね３３のセット荷重より大きく設定されており、これにより、装置の不作動時には弁座部材２８がポペットバルブ２４を負圧用弁座３２からわずか持上げるように作用する。
【００１６】
バルブボデー１３の全体は、フロント側定圧室９に配設した第２の戻しばね３６（図１）により入力軸３１側へ付勢され、不作動時には、上記ストップキー３５をリヤシェル３の内面に固定したストッパ板３７（図２）に当接させる戻り端に位置決めされる。また、バルブボデー１３の前端部中央には、ゴム製のリアクションディスク３８を介して出力軸３９の基端大径部３９ａが作動連結されている。リアクションディスク３８は、その中央部が前記弁プランジャ２２に対向し、図示の不作動状態では弁プランジャ２２との間に所定の大きさの隙４０を形成している。なお出力軸３９は、フロントシェル２を気密的に挿通してその前方へ延ばされ、これにはマスタシリンダ（図示略）が作動連結されるようになる。
【００１７】
一方、バルブボデー１３の筒状部１３ａには、スリーブ４１がシール部材４２を介して気密的にかつ摺動自在に嵌合されている。スリーブ４１は、リヤシェル３に装着されバルブボデー１３を案内する既存のシール部材１５を摺動自在に挿通してその先端部をリヤシェル３内まで延ばしている。リヤシェル３内において前記スリーブ４１の先端部は、バルブボデー１３に設けた半径方向孔４３に挿入したキー部材４４に当接させられている。キー部材４４は、その先端が前記弁プランジャ２２の弁座部材２８の外周に設けた環状溝２８ｂ（図３）に圧入されている。前記半径方向孔４３は、弁プランジャ２２の軸方向に長い長孔とされており、弁座部材２８はキー部材４４が、この半径方向孔４２内で動き得る範囲内で、バルブボデー１３との相対移動が許容されている。
【００１８】
リヤシェル３の外においてバルブボデー１３の筒状部１３ａの周りには、前記スリーブ４１を内周壁とし、かつカバー４５を外周壁とする環状のチャンバ４６が形成されている。カバー４５は、その先端が固定ブロック４７によりリヤシェル３の後面に気密的に固定され、一方、スリーブ４１は、その後端に設けた外方フランジ４１ａをシール部材４８を介してカバー４５の内面に摺接させている。なお、スリーブ４１は、カバー４５の後端に設けた内方フランジ４５ａにより後方への移動が規制されている。
【００１９】
上記固定ブロック４７には、スリーブ４１の先端部に設けた切欠４１ｂ（図２）を介してチャンバ４６内に通じる貫通孔４９が設けられており、この貫通孔４９には、電磁切換弁５０と、真空ポンプ５１と真空タンク５２とを備えた圧力変更手段５３が負圧源が配管５４により接続されている（図１）。この圧力変更手段５３は、チャンバ４６内を大気と負圧源とに選択的に切換える役割をなすもので、その電磁切換弁５０は、常時は大気側をチャンバ４６に接続する常開弁として設けられている。そして、この状態から電磁切換弁５０を切換えると、チャンバ４６内には真空タンク５２内の負圧が供給され、この結果、スリーブ４１の外方フランジ４１ａを挟んだ内・外の圧力差によりスリーブ４１がシェル本体１内に引き込まれ、その先端で前記キー部材４４を前方へ押圧する。
【００２０】
上記した気圧式倍力装置は、そのリヤシェル３の後面に植立した複数のスタッドボルト５５を用いて車体に取付けられ、この取付状態で入力軸３１に図示を略すブレーキペダルが連結される。そして常時は、チャンバ４６に大気が導入されており、スリーブ４１は後退端にあって、弁プランジャ２２の弁座部材２８はその弁座２７をポペット弁２４に当接させている。この状態からブレーキペダルを踏込むと、入力軸３１が前進して弁プランジャ２２を構成するプランジャ本体２５と弁座部材２８とが図の左方向へ一体的に移動し、弁座部材２８の大気用弁座２７が開いて、サイレンサ１９およびフィルタ２０を通じてバルブボデー１３内に大気が流入し、この大気は大気通路１７（１７ｂ，１７ａ）を通って２つの変圧室１２，１１に導入される。この結果、負圧が導入されている定圧室９，１０と変圧室１１，１２との間に差圧が発生し、前・後のパワーピストン７，８が前進して倍力した出力がバルブボデー１３を介して出力軸３９に伝達され、一方、その時の出力反力の一部がリアクションディスク３８からプランジャ本体２５および入力軸３１を介してブレーキペダルへ伝達される。なお、この倍力作用の開始に際しては、プランジャ本体２５とリアクションディスク３８との間の隙４０が解消されるまでは、入力に無関係に出力が増大する、いわゆるジャンプイン出力が生じ、その後は、入力の増大に応じて出力が上昇する。
【００２１】
一方、ブレーキペダルから踏力がなくなると、入力軸３１が第１の戻しばね３４の復元力によって右方向へ移動（後退）すると共に、プランジャ本体２５も後退する。すると、ばね３０のばね力により弁座部材２８が後退し、その弁座２７がポペット弁２４に当接して、これを負圧用弁座３２からわずか持上げ、この結果、定圧室９、１０内の負圧が両変圧室１１，１２に導入され、上記した差圧が解消される。その後、第２の戻しばね３６のばね力によりバルブボデー１３が戻り方向へ移動し、ストップキー３５がリヤシェル３内のストッパ板３７に当接してその後退が停止され、パワーピストン７，８が元の位置（不作動状態）に復帰する。
【００２２】
ここで、上記した不作動状態から、圧力変更手段５３内の切換弁５０を操作してチャンバ４６内に負圧を導入すると、図４に示すように、スリーブ４１がシェル本体１内に引き込まれ、その先端がキー部材４４を前方へ押圧する。すると、弁プランジャ２２を構成する弁座部材２８がばね３０の付勢力に抗して前進し、ポペット弁２４が負圧用弁座３２に着座する一方で、大気用弁座２７がポペット弁２４から離間する。この結果、ブレーキペダルが踏み込まれていないにもかかわらず、大気が大気通路１７（１７ｂ，１７ａ）を通って２つの変圧室１２，１１に導入され、負圧が導入されている定圧室９，１０と変圧室１１，１２との間に差圧が発生し、前・後のパワーピストン７，８が前進して、所定の出力が自動的に生じる。なお、本実施の形態において、弁座部材２８を付勢するばね３０、弁座部材２８にキー部材４４を介して作動連結されたスリーブ４１、スリーブ４１を摺動させるチャンバ４６、チャンバ４６内の圧力を変更する圧力変更手段５３等は、弁座部材２８を、ポペット弁２４に当接する位置とポペット弁２４から離間する位置とに選択的に変位させる操作手段を構成するものとなっている。
【００２３】
図５は、本発明の第２の実施の形態を示したものである。本第２の実施の形態の特徴とするところは、上記第１の実施の形態におけるカバー４５をほぼ中央から長手方向に二分割して、その前側を剛体である固定筒６０から、その後側をゴム製のベローズ６１からそれぞれ形成した点にある。この場合、固定筒６０は前記固定ブロック４７によりリヤシェル３に固定し、一方、ベローズ６１はスリーブ４１の後端の外方フランジ４１ａと直接結合する。本第２の実施の形態においては、前記切換弁５０（図１）の操作によりチャンバ４６内に負圧を供給した際、ベローズ６１が縮小してスリーブ４１のシェル本体１内への引込みを援助し、スリーブ４１の引込みはより確実となる。しかも、スリーブ４１とカバー４３との間から摺動部分（シール部材４８）がなくなるのでスリーブ４１の動きは長期的に保証される。
【００２４】
上記２つの実施の形態においては、チャンバ４６に導入する圧力を圧力変更手段５３により変更し、チャンバ４６の内・外の圧力差を利用して自動出力させるようにしているので、操作部としての圧力変更手段５３を設ける位置に制限を受けず、車両に対する操作部の設置の自由度が増す。因みに、前記特開昭６０−１９７４５４号公報に記載のものでは、シェル本体外に配置した作動器により補助弁を機械的に操作する構造となっているため、倍力作用時に大きく前進するバルブボデーの動きに作動器を追従させなければならず、操作部としての作動器を設ける位置が限定されて（同公報に記載の装置では入力軸に固定）、車両への設置の自由度が減じる。
【００２５】
なお、上記２つの実施の形態において、チャンバ４６を真空ポンプ５１および真空タンク５２（負圧源）に接続して、真空ポンプ５１からチャンバ４６内に負圧を供給するようにしたが、本発明は、これら負圧源を省略して、前記定圧室９に供給するエンジン負圧をチャンバ４６に供給するようにしても良いものである。
また、上記２つの実施の形態では、弁プランジャ２２を構成する弁座部材２８を操作する操作手段として、ばね３０、スリーブ４１、チャンバ４６、圧力変更手段５３等を用いたが、本発明は、この操作手段を限定するものでなく、例えば前記スリーブ４１を弁座部材２８に作動連結して、このスリーブをシェル本体１外に設けた駆動部により機械的に摺動させるようにしても良い。ただし、この場合は前記駆動部を入力軸３１と連動させる必要がある。
さらに、上記２つの実施の形態では、タンデム型として構成した例を示したが、本発明は、定圧室および変圧室をそれぞれ一つずつ設けたシングル型として構成したものも含むことは、もちろんである。
【００２６】
【発明の効果】
上記したように、請求項１に記載の発明によれば、既存の弁プランジャを二重構造として、その一方を操作手段により操作して自動出力させるようにしたので、新たに弁機構を設ける必要がなく、コスト上昇を最小限に抑えることができる効果がある。
また、請求項１に記載の発明によれば、駆動手段によりスリーブを一方向へ摺動させるだけで、自動出力させることができるので、駆動手段を簡単な構造とすることができる。
さらに、請求項２に記載の発明によれば、チャンバの内・外の圧力差によりスリーブを摺動させるようにしたので、車両への操作部の設置の自由度が増し、利用価値が上昇する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態としてのタンデム型気圧式倍力装置の全体的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要部を拡大して示す断面図である。
【図３】図２に示した気圧式倍力装置の要部を拡大して示す断面図である。
【図４】図１に示した気圧式倍力装置の自動出力作用を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の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。
【符号の説明】
１          シェル本体
５，６      ダイアフラム
７，８      パワーピストン
９，１０    定圧室
１１，１２  変圧室
１３        バルブボデー
１３ａ      バルブボデーの筒状部
２１        弁機構
２２        弁プランジャ
２４        ポペット弁
２５        プランジャ本体
２８        弁座部材
３０        ばね（付勢手段）
３１        入力軸
３９        出力軸
４１        スリーブ
４４        キー部材
４５        カバー
４６        チャンバ
５０        電磁切換弁
５１        真空ポンプ
５３        圧力変更手段
６０        固定筒
６１        ベローズ
【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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