JP2003252200A - 気圧式倍力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 気圧式倍力装置において、一定の入力に対し
て、出力が一旦立上った後、更に徐々に増大することに
より、感覚的な制動力の不足を解消する。 【解決手段】 ハウジング内を定圧室(負圧)と変圧室と
に画成するパワーピストンにバルブボディ2を連結す
る。バルブボディ2内のリアクションディスク3とプラン
ジャ8との間にリアクション機構9を介装する。プランジ
ャ8の移動によって、ポペットシール11を開き、変圧室
に大気を導入してパワーピストンに推力を発生させてサ
ーボ力を得る。制動時に入力ロッド10への入力を一定に
保持すると、プランジャ8が移動して、一旦、出力が立
上った後、リアクションディスク3からの反力によっ
て、シリンダボア25の粘性流体がオリフィス29を介して
シリンダボア26に移動することにより、ピストン部24が
徐々に後退し、その分、プランジャ8が更に前進するの
で、出力を徐々に増大させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の車両のブレ
ーキ装置に装着される気圧式倍力装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、自動車のブレーキ装置には、
制動力を高めるために気圧式倍力装置が装着されてい
る。気圧式倍力装置としては、一般的に、ハウジング内
をパワーピストンによって定圧室(エンジン吸気負圧に
よって常時負圧に維持されている)と変圧室とに画成
し、パワーピストンに連結されたバルブボディ内に設け
られたプランジャを入力ロッドによって移動させること
により、変圧室に大気(正圧)を導入して、定圧室と変圧
室との間に圧力差を発生させ、この圧力差によってパワ
ーピストンに生じた推力をリアクション部材を介して出
力ロッドに作用させるとともに、出力ロッドからリアク
ション部材に作用する反力の一部を入力ロッドにフィー
ドバックするようにしたものが知られている。

【０００３】この種の気圧式倍力装置の入力(ブレーキ
ペダルの操作力)と出力(制動力)との関係は、図7中に実
線で示すように、制動初期段階において、プランジャと
リアクション部材との隙間によるジャンプイン出力Aを
生じ、その後、入力に対して出力が直線的に比例して全
負荷点Bに達するというものとなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
気圧式倍力装置を装着したブレーキ装置では、制動時に
ブレーキペダル踏力を一定に保持すると、気圧式倍力装
置の出力が一定に保持されて、一定の制動力が発生する
ことになるが、運転者の感覚的には、ジャンプイン出力
による制動力の迅速な立上りに対して、制動後期に制動
力の不足が感じられることがある。

【０００５】かかる感覚的な制動力の不足を解消すべ
く、制動時にブレーキペダル踏力を一定に保持した場
合、徐々に制動力が増大するようなブレーキ装置が望ま
れており、例えば特開平3−112764には、制動時に絞り
通路を介して遅れをもって大気が導入される圧力室の圧
力をプランジャに作用させることにより、一定の入力に
対して、一旦立上った出力が更に徐々に増大するように
複雑な構造を有する気圧式倍力装置が開示されている。

【０００６】本発明は、上記の点に鑑みて成されたもの
であり、感覚的な制動力の不足を解消すべく、一定の入
力に対して、一旦立上った出力が更に徐々に増大する特
性を有する簡単な構造の気圧式倍力装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項1に係る発明は、ハウジング内をパワーピ
ストンによって定圧室と変圧室とに画成し、前記パワー
ピストンに連結したバルブボディ内に配置したプランジ
ャを入力ロッドによって移動させることにより、弁手段
を開いて前記変圧室に作動気体を導入して前記定圧室と
変圧室との間に圧力差を発生させ、この圧力差によって
前記パワーピストンに生じた推力をリアクション部材を
介して出力ロッドに作用させるとともに、該出力ロッド
から前記リアクション部材に作用する反力の一部を前記
入力ロッドに伝達するようにした気圧式倍力装置におい
て、前記プランジャと前記リアクション部材との間に、
圧縮荷重を受けると徐々に短縮し、荷重を解除すると元
の長さに復帰するリアクション機構を介装したこと特徴
とする。このように構成したことにより、制動時に入力
ロッドへの入力を一定に保持すると、プランジャが移動
して弁手段が開き、一旦出力が立ち上がった後、リアク
ション部材からの反力によって、リアクション機構が徐
々に短縮し、その分プランジャが更に前進することによ
り、出力が徐々に増大する。請求項2の発明に係る気圧
式倍力装置は、上記請求項1の構成において、前記リア
クション機構は、流体が封入されたシリンダと、該シリ
ンダ内に摺動可能に嵌装されて荷重を受けるピストン
と、前記シリンダ内の前記ピストンの摺動によって生じ
る流体の流れに抵抗を付与する抵抗手段と、前記ピスト
ンをその原位置へ付勢する付勢手段とを備え、前記ピス
トンの移動によって短縮および復帰することを特徴とす
る。このように構成したことにより、リアクション部材
からの反力に対して、シリンダ内のピストンの摺動によ
って生じる流体の流れに抵抗手段によって抵抗を付与す
ることにより、リアクション機構が徐々に短縮する。ま
た、請求項3の発明に係る気圧式倍力装置は、上記請求
項1の構成において、前記リアクション機構は、粘弾性
を有する部材によって短縮および復帰することを特徴と
する。このように構成したことにより、リアクション部
材からの反力に対して、粘弾性を有する部材が変形する
ことによって、リアクション機構が徐々に短縮する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。本発明の第1実施形態につい
て図1ないし図3を参照して説明する。図1は、本実施形
態に係る気圧式倍力装置1の要部であるバルブボディ2の
内部を示している。気圧式倍力装置1は、上記従来の気
圧式倍力装置と同様、図示しないハウジングの内部がパ
ワーピストンによって、定圧室と変圧室とに画成されて
おり、パワーピストンに略円筒状のバルブボディ2の一
端部が連結され、バルブボディ2の他端側がハウジング
の後壁に摺動可能かつ気密的に挿通されて外部へ延出さ
れている。バルブボディ2の一端部には、リアクション
ディスク3(リアクション部材)を介して出力ロッド4が連
結されており、出力ロッド4の先端部は、ハウジングの
前壁に取付けられたマスタシリンダ(図示せず)のピスト
ンに連結される。

【０００９】バルブボディ2の内部は、小径ボア5、中径
ボア6および大径ボア7を有する段付形状をなしており、
中径ボア6内にプランジャ8が摺動可能に嵌装され、リア
クションディスク3とプランジャ8との間にリアクション
機構9が介装されている。プランジャ8には、入力ロッド
10の一端部が連結されており、入力ロッド10の他端側
は、バルブボディ2の端部に装着された通気性のダスト
シール(図示せず)に挿通されて外部へ延出されている。

【００１０】バルブボディ2の大径部7には、ポペットシ
ール11(弁手段)が取付けられており、バルブボディ2の
中、大径部6,7間の段部に形成されたシート部12および
プランジャ8の後端部に形成されたシート部13がポペッ
トシール12に着座している。バルブボディ2の中径部6
は、バルブボディ2の側壁に設けられた通路14を介して
ハウジング内の変圧室に連通されている。大径部7のポ
ペットシール11の内側に形成された室15は、前述のダス
トシールを介して大気に開放されている。また、大径部
7のポペットシール11の外側に形成された室16は、バル
ブボディ2の側壁に設けられた通路(図示せず)を介して
ハウジングの定圧室に連通されている。

【００１１】これにより、プランジャ8のシート部13が
ポペットシール11に離着座することによって変圧室と大
気との間の連通、遮断が行われ、また、バルブボディ2
のシート部12がポペットシール11に離着座することによ
って定圧室と変圧室との間の連通、遮断が行われる。

【００１２】バルブボディ2の通路14には、ストップキ
ー17が挿通されており、ストップキー17がハウジングに
固定されたストップリング18およびプランジャ8に係合
して、バルブボディ2の後退位置およびバルブボディ2の
プランジャ8との相対移動量を規制している。なお、図1
中、符号19は入力ロッド10の戻しばね、20はポペットシ
ール11にシート力を付与するポペットばねを示す。

【００１３】次に、本実施形態の要部であるリアクショ
ン機構9について説明する。リアクション機構9は、リア
クションロッド21と、シリンダロッド22と、フリーピス
トン23とを備えている。リアクションロッド21は、一端
部がバルブボディ2の小径ボア5に摺動可能に嵌装されて
リアクションディスク3に当接し、他端部が中径ボア6内
に延出されて、その先端部にピストン部24(ピストン)が
形成されている。小径ボア5には、リアクションロッド2
1の後退量を規制してリアクションディスク3の過度の変
形を防止する段部5Aが形成されている。

【００１４】シリンダロッド22は、両端部にシリンダボ
ア25,26(シリンダ)が形成されており、一方のシリンダ
ボア25にリアクションロッド21のピストン部24が摺動可
能に嵌装され、他方のシリンダボア26にフリーピストン
23が摺動可能に嵌装され、シリンダボア26側の端部がプ
ランジャ8に当接している。シリンダボア25,26内には、
粘性流体が封入されている。

【００１５】シリンダロッド22には、シリンダボア25,2
6間を連通させる2つの油路27,28が設けられ、一方の油
路27にはオリフィス29(抵抗手段)が設けられ、他方の油
路28には、シリンダボア26側からシリンダボア25側への
粘性流体の流れのみを許容する逆止弁30が設けられてい
る。シリンダロッド22とリアクションロッド21との間に
は戻しばね31(付勢手段)が設けられ、シリンダボア25に
は、シリンダロッド21に対するリアクションロッド21の
突出位置を規制する止輪32が取付けられている。リアク
ションディスク3とリアクションロッド21との間には、
ジャンプイン出力を発生させるための所定の隙間C1が設
けられている。また、通常状態において、シリンダロッ
ド22のシリンダボア25の底部とリアクションロッド21の
ピストン部24との間には、0.2〜1.5mm程度の所定の隙間
C2が設けられている。

【００１６】以上のように構成した本実施形態の作用に
ついて次に説明する。図1に示す非制動位置において
は、ポペットシール11にバルブボディ2のシート部12お
よびプランジャ8のシート部13が着座しており、変圧室
は、大気(作動気体)および定圧室(エンジン吸気負圧等
によって常時負圧に維持されている)から遮断されてお
り、パワーピストンに作用する定圧室と変圧室の圧力が
バランスされているので、パワーピストンに推力が発生
しない。

【００１７】運転者がブレーキペダルを踏込むと、入力
ロッド10が押圧されてプランジャ9を前進させ、プラン
ジャ8のシート部13がポペットシール11から離座して、
変圧室に大気(正圧)が導入される。これにより、定圧室
と変圧室との間に圧力差が生じ、パワーピストンに推力
が発生して、バルブボディ2がリアクションディスク3を
介して出力ロッド4を押圧してサーボ力を発生させる。
そして、パワーピストンの推力によってバルブボディ2
が移動してプランジャ9に追従すると、シート部13がポ
ペットシール11に着座し、変圧室への大気の導入が停止
されて、定圧室と変圧室との圧力差が維持される。

【００１８】このとき、出力ロッド4からリアクション
ディスク3に作用する反力は、その一部がリアクション
機構9を介してプランジャ8に伝達されて入力ロッド10に
フィードバックされる。これにより、ブレーキペダル踏
力に応じたサーボ力を発生させることができる。

【００１９】制動初期段階においては、リアクションデ
ィスク3とリアクションロッド21との隙間C1によって、
プランジャ8は、リアクションディスク3の反力を受ける
ことなく前進することができるので、制動力を迅速に立
ち上げることができる(ジャンプイン作用)。このジャン
プイン作用によってサーボ力を発生させている状態を図
2に示す。図2の状態においては、バルブボディ2によっ
てリアクションディスク3がδ1(ジャンプインクリアラ
ンス)だけ圧縮されており、リアクションロッド21がリ
アクションディスク3に当接している。

【００２０】したがって、入力ロッド10への入力(ブレ
ーキペダル踏力)と出力ロッド4の出力(制動力)との関係
は、図7中に実線で示すように、制動初期段階におい
て、ジャンプイン出力Aを生じ、その後、入力に対して
出力が直線的に比例して全負荷点Bに達するものとな
る。

【００２１】入力ロッド10への操作力を解除すると、プ
ランジ8のシート部13がポペットシール11を後退させて
バルブボディ2のシート部12から離座させる。これによ
り、変圧室の空気が定圧室へ流れ、定圧室と変圧室との
間の圧力差が解消され、パワーピストンの推力が消失
し、バルブボディ2が後退して図1に示す非制動位置へ戻
り、制動が解除される。

【００２２】次に、制動時に運転者がブレーキペダル踏
力を一定に保持した場合について説明する。制動状態に
おいて、運転者が所定時間(3〜20秒程度)、ブレーキペ
ダル踏力を一定に保持すると、リアクション機構9に
は、リアクションディスク3からの反力による圧縮力が
作用しているので、リアクションロッド21のピストン部
24によって加圧されたシリンダボア25内の粘性流体が油
路27を通り、オリフィス29の流通抵抗によって徐々にシ
リンダボア26へ移動する。これにより、図3に示すよう
に、リアクション機構9が隙間C2の分だけ徐々に短縮さ
れ、その分、プランジャ8が前進して変圧室に大気を導
入することにより、サーボ力が徐々に増大し、バルブボ
ディ2によってリアクションディスク3がδ2だけ圧縮さ
れる。このとき、プランジャ8の前進量は微小であるた
め、ペダルを操作している運転者にプランジャ8および
入力ロッド10が前進していることを気づかれることはな
い。

【００２３】したがって、図7に示すように、制動時に
入力(ブレーキペダル踏力)を一定値Iで保持した場合、
出力は初期出力F1が立上った後、徐々に増大して終出力
F2となる。制動時間と入力および出力と関係を図8に示
す。このようにして、一定の入力(ブレーキ踏力)に対し
て、一旦立上った出力(制動力)を更に徐々に増大させる
ことができ、運転者の感覚的な制動力の不足感を解消す
ることができる。

【００２４】入力ロッド10への操作力を解除すると、戻
しばね31のばね力によって、リアクションロッド21が図
1に示す初期位置に復帰する。このとき、油路28の逆止
弁30が開弁することにより、粘性流体をシリンダボア26
からシリンダボア25に円滑に戻すことができ、リアクシ
ョンロッド21を初期位置に迅速に復帰させることができ
る。

【００２５】次に、本発明の第2実施形態について、図4
ないし図6を参照して説明する。なお、以下の説明おい
て、上記第1実施形態に対して、同様の部分には同一の
符号を付して、異なる部分についてのみ詳細に説明す
る。

【００２６】図4に示すように、本実施形態に係る気圧
式倍力装置33では、小径ボア5内に、リアクションディ
スク3に当接するレシオプレート34が摺動可能に嵌装さ
れており、このレシオプレート34とプランジャ8との間
に、リアクション機構35が介装されている。なお、段部
5Aによってレシオプレート34の後退量を規制することよ
って、リアクションディスク3の過度の変形を防止して
いる。

【００２７】リアクション機構35は、レシオプレート34
およびプランジャ8に当接するリアクションロッド36お
よびリアクションロッド36とプランジャ8との間に介装
されたエラスティックデフォーマ37とから構成されてい
る。リアクションロッド36は、一端側に小径ボア5に挿
入されてレシオプレート34に当接する小径部38が形成さ
れ、他端側にプランジャ8に当接する円筒部39が形成さ
れている。

【００２８】エラスティックデフォーマ37は、ゴム、エ
ラストマ等からなる粘弾性を有する円筒状部材であり、
荷重が作用すると徐々に変形し、荷重が解除されると元
の形状に復元するものである。エラスティックデフォー
マ37は、リアクションロッド36の円筒部39内に嵌合さ
れ、内部にプランジャ8に形成された凸部40を嵌合させ
て、リアクションロッド36とプランジャ8との間に介装
されている。

【００２９】レシオプレート34とリアクションロッド36
の小径部38との間には、ジャンプイン出力を発生させる
ための所定の隙間C1が設けられている。また、通常状態
において、リアクションロッド36の円筒部39とプランジ
ャ8との間には、エラスティックデフォーマ37によっ
て、0.2〜1.5mm程度の所定の隙間C2が設けられている。
レシオプレート34と小径部38との間には、レシオプレー
ト34の位置を安定させるための保持スプリング41(圧縮
ばね)が設けられている。

【００３０】以上のように構成した本実施形態の作用に
ついて次に説明する。上記第1実施形態と同様、入力ロ
ッド10への入力によってプランジャ8を移動さて、変圧
室に大気を導入してサーボ力を発生させ、リアクション
ディスク3から作用する反力の一部をリアクション機構3
5を介してプランジャ8に伝達して入力ロッドにフィード
バックすることにより、入力に応じたサーボ力を得る。
このとき、レシオプレート34とリアクションロッド36と
の隙間C1によってジャンプイン出力A(図7参照)を得る。
ジャンプイン出力Aを発生させている状態を図5に示す。

【００３１】制動状態において、運転者が所定時間(3〜
20秒程度)、ブレーキペダル踏力を一定に保持すると、
リアクション機構35には、リアクションディスク3から
の反力による圧縮力が作用しているので、エラスティッ
クデフォーマ37が徐々に圧縮変形して、図6に示すよう
に、リアクションロッド36の円筒部39がプランジャ8に
当接する。その結果、プランジャ8が徐々に前進して変
圧室に大気を導入することにより、サーボ力が徐々に増
大し、バルブボディ2によってリアクションディスク3が
δ2だけ圧縮される。このとき、プランジャ8の前進量は
微小であるため、ペダルを操作している運転者にプラン
ジャ8および入力ロッド10が前進していることを気づか
れることはない。

【００３２】したがって、上記第1実施形態と同様、図7
に示すように、制動時に入力(ブレーキペダル踏力)を一
定値Iで保持した場合、出力は初期出力F1が立上った
後、徐々に増大して終出力F2となる。したがって、制動
時間と入力および出力と関係は図8に示すようになる。
このようにして、一定の入力(ブレーキ踏力)に対して、
一旦立上った出力(制動力)を更に徐々に増大させること
ができ、運転者の感覚的な制動力の不足感を解消するこ
とができる。

【００３３】入力ロッド10への操作力を解除すると、エ
ラスティックデフォーマ37がその弾性によって元の形状
に復帰することにより、リアクションロッド36が図4に
示す初期位置に復帰する。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項1の発明に
係る気圧式倍力装置によれば、プランジャとリアクショ
ン部材との間にリアクション機構を介装したことによ
り、制動時に入力ロッドへの入力を一定に保持すると、
プランジャが移動して弁手段が開き、一旦出力が立ち上
がった後、リアクション部材からの反力によって、リア
クション機構が徐々に短縮し、その分プランジャが更に
前進することにより、出力が徐々に増大する。その結
果、一定の入力(ブレーキ踏力)に対して、一旦立上った
出力(制動力)を更に徐々に増大させることができ、運転
者の感覚的な制動力の不足感を解消することができる。
請求項2の発明に係る気圧式倍力装置によれば、リアク
ション部材からの反力に対して、シリンダ内のピストン
の摺動によって生じる流体の流れに抵抗手段によって抵
抗を付与することにより、リアクション機構を徐々に短
縮することができる。また、請求項3の発明に係る気圧
式倍力装置によれば、リアクション部材からの反力に対
して、粘弾性を有する部材が変形することによって、リ
アクション機構を徐々に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第1実施形態に係る気圧式倍力装置を
示す要部の軸方向断面図である。

【図２】図1の装置において、ジャンプイン作用によっ
てサーボ力が発生した状態を示す図である。

【図３】図1の装置において、リアクション機構が短縮
して、サーボ力が増大した状態を示す図である。

【図４】本発明の第2実施形態に係る気圧式倍力装置を
示す要部の軸方向断面図である。

【図５】図4の装置において、ジャンプイン作用によっ
てサーボ力が発生した状態を示す図である。

【図６】図4の装置において、リアクション機構が短縮
して、サーボ力が増大した状態を示す図である。

【図７】図1および図4に示す気圧式倍力装置の入力と出
力の関係を示す図である。

【図８】図1および図4に示す気圧式倍力装置の制動時間
と入力および出力と関係を示す図である。

【符号の説明】

1,33 気圧式倍力装置 2 バルブボディ 3 リアクションディスク(リアクション部材) 4 出力ロッド 8 プランジャ 9,35 リアクション機構 10 入力ロッド 11 ポペットシール(弁手段) 24 ピストン部(ピストン) 25 シリンダボア(シリンダ) 29 オリフィス(抵抗手段) 31 戻しばね(付勢手段) 37 エラスティックデフォーマ(粘弾性を有する部材)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 徹也 山梨県中巨摩郡▲櫛▼形町吉田1000番地 トキコ株式会社山梨工場内 Ｆターム(参考） 3D048 BB25 BB37 CC26 EE15 EE25 LL07 NN01 QQ07

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング内をパワーピストンによって
   定圧室と変圧室とに画成し、前記パワーピストンに連結
   したバルブボディ内に配置したプランジャを入力ロッド
   によって移動させることにより、弁手段を開いて前記変
   圧室に作動気体を導入して前記定圧室と変圧室との間に
   圧力差を発生させ、この圧力差によって前記パワーピス
   トンに生じた推力をリアクション部材を介して出力ロッ
   ドに作用させるとともに、該出力ロッドから前記リアク
   ション部材に作用する反力の一部を前記入力ロッドに伝
   達するようにした気圧式倍力装置において、 前記プランジャと前記リアクション部材との間に、圧縮
   荷重を受けると徐々に短縮し、荷重を解除すると元の長
   さに復帰するリアクション機構を介装したこと特徴とす
   る気圧式倍力装置。
2. 【請求項２】 前記リアクション機構は、流体が封入さ
   れたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に嵌装されて
   荷重を受けるピストンと、前記シリンダ内の前記ピスト
   ンの摺動によって生じる流体の流れに抵抗を付与する抵
   抗手段と、前記ピストンをその原位置へ付勢する付勢手
   段とを備え、前記ピストンの移動によって短縮および復
   帰することを特徴とする請求項1に記載の気圧式倍力装
   置。
3. 【請求項３】 前記リアクション機構は、粘弾性を有す
   る部材によって短縮および復帰することを特徴とする請
   求項1に記載の気圧式倍力装置。