JP2016049919A - 負圧式倍力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】負圧式倍力装置にて、作動応答性を阻害することなく、大気の流動音を低減すること。【解決手段】負圧式倍力装置では、バルブボデー２２の軸孔２２ａ内に、プランジャ３２のバルブボデー２２に対する進退移動に応じて負圧室Ｒ１と変圧室Ｒ２間を連通・遮断する負圧弁および変圧室Ｒ２と大気間を連通・遮断する大気弁を備えた弁機構Ｖが組み込まれている。弁機構Ｖは、バルブボデー２２に設けた負圧弁座２２ｄと、プランジャ３２に設けた大気弁体３２ｄと、前記負圧弁座とにより負圧弁を構成する負圧弁部４１ｂ１と前記大気弁体とにより大気弁を構成する大気弁座４１ｂ２とを可動部４１ｂに有し前記軸孔内に組付けられる筒状の弁体４１を備えている。大気弁体３２ｄの外周縁部には、大気弁座４１ｂ２から離座することにより生じる隙間を通過した直後の大気に向かって、大気弁体３２ｄのテーパ面から離れて巻き戻る渦流を発生させる環状の突起３２ｄ２が設けられている。【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車に適用されるブレーキ装置の一構成部品である負圧式倍力装置に関するものである。

一般的に、負圧式倍力装置においては、ハウジング内を前方の負圧室と後方の変圧室とに区画する可動隔壁に連結されたバルブボデーが軸孔を備えていて、この軸孔内には、前記バルブボデーに対して軸方向に進退可能で入力部材と一体的に移動するプランジャと、このプランジャの前記バルブボデーに対する進退移動に応じて前記負圧室と前記変圧室間を連通・遮断する負圧弁および前記変圧室と大気間を連通・遮断する大気弁を備えた弁機構が組み込まれるとともに、前記プランジャの前端部と前記バルブボデーの前端部が後面に係合可能な反動部材と、この反動部材の前面に後端部にて係合し前記バルブボデーに対して軸方向に移動可能な出力部材が組付けられている。かかる負圧式倍力装置は、例えば、下記の特許文献１に記載されている。

特開２００９―５１２２８号公報

上記した特許文献１に記載されている負圧式倍力装置においては、前記弁機構が、前記バルブボデーに設けた負圧弁座と、前記プランジャの後端部に設けた大気弁体と、前記負圧弁座とにより前記負圧弁を構成する負圧弁体と前記大気弁体とにより前記大気弁を構成する大気弁座とを可動部に有して前記軸孔内に組付けられる筒状の弁体を備えている。

ところで、特許文献１に記載されている負圧式倍力装置においては、前記大気弁より大気流動下流側に位置する前記大気弁体の外周縁部に、後方に突出する円環状の突起が設けられている。これにより、大気弁を通過した大気の流動を前記突起によって乱すことができて、大気の流速を減速することができ、大気の流動音を抑制することができるとの記載がある。また、特許文献１には、環状の突起の高さを極めて小さく設定することで、大気の流動が若干減速しても、実用に供し得る応答性を維持することができるとの記載があり、前記突起による大気の流動音抑制効果と当該装置の作動応答性が背反事項であると記載されている。

本発明は、上記した事項に鑑みてなされたもの（すなわち、当該負圧式倍力装置の作動応答性を阻害することなく、大気の流動音を低減するもの）であり、
ハウジング内を前方の負圧室と後方の変圧室とに区画する可動隔壁に連結されたバルブボデーが軸孔を備えていて、この軸孔内には、前記バルブボデーに対して軸方向に進退可能で入力部材と一体的に移動するプランジャと、このプランジャの前記バルブボデーに対する進退移動に応じて前記負圧室と前記変圧室間を連通・遮断する負圧弁および前記変圧室と大気間を連通・遮断する大気弁を備えた弁機構が組み込まれるとともに、前記プランジャの前端部と前記バルブボデーの前端部が後面に係合可能な反動部材と、この反動部材の前面に後端部にて係合し前記バルブボデーに対して軸方向に移動可能な出力部材が組付けられている負圧式倍力装置であって、
前記弁機構が、前記バルブボデーに設けた負圧弁座と、前記プランジャの後端部に設けた大気弁体と、前記負圧弁座とにより前記負圧弁を構成する負圧弁体と前記大気弁体とにより前記大気弁を構成する大気弁座とを可動部に有して前記軸孔内に組付けられる筒状の弁体を備えており、
前記大気弁体はテーパ面が形成された弁部を有していて、同弁部の外周縁部には、同弁部が前記大気弁座から離座することにより生じる隙間を通過した直後の大気に向かって、前記弁部のテーパ面から離れた位置において前記隙間に向けて巻き戻る渦流を発生させる環状の突起が設けられていることに特徴がある。

本発明による負圧式倍力装置においては、前記突起により発生させた渦流を、前記隙間を通過した直後の大気に当てて、前記隙間通過直後の高速大気流体と周囲の低速大気流体との混合を促進させ、大気流速を速やかに減速させること（すなわち、大気の速度変動により生じる乱流エネルギーを低減すること）が可能であって、前記隙間を通過する大気流量を減少させることなく（当該装置の作動応答性を阻害することなく）、大気の流動音を低減することが可能である。

上記した本発明の実施に際して、前記突起は、後側面が平面に形成されており、前記プランジャの軸線に直交する平面に対する前記後側面の傾斜角が前方に向かって０度〜１０度に設定されていることも可能である。この場合には、前記突起により上記した渦流を効果的に発生させることができて、大気の流動音を効果的に低減することができるとともに、前記後側面の傾斜角が前方に向かって０度〜１０度に設定されていて、突起がプランジャの軸線に直交する平面より後方に突出していないため、大気弁体の製作性が突起によって害されることはない。

本発明による負圧式倍力装置の一実施形態の要部を示した縦断側面図である。 図１に示した要部の拡大断面図である。 解析結果（体積平均乱流エネルギー）を比較した図であって、（ａ）は大気弁体における弁部の外周縁部に環状突起が設けられていない比較例１（従来例）の解析結果であり、（ｂ）は大気弁体における弁部の外周縁部に傾斜角が０度の環状突起が設けられている実施例１の解析結果であり、（ｃ）は大気弁体における弁部の外周縁部に前方への傾斜角が１０度の環状突起が設けられている実施例２の解析結果であり、（ｄ）は大気弁体における弁部の外周縁部に前方への傾斜角が２０度の環状突起が設けられている比較例２の解析結果である。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明による負圧式倍力装置の一実施形態を示していて、この実施形態の負圧式倍力装置においては、ハウジング１０に可動隔壁２１とバルブボデー２２を備えるパワーピストン２０が前後方向（図１の左右方向）に移動可能に組付けられていて、ハウジング１０内が可動隔壁２１により前方の負圧室Ｒ１と後方の変圧室Ｒ２とに区画されている。

ハウジング１０は、図示省略の前方シェルと後方シェル１２を備えるとともに、前方シェルに気密的に設けられて負圧室Ｒ１を負圧源（例えば、図示省略のエンジンの吸気マニホールド）に常時連通させるための負圧導入管（図示省略）を備えている。このハウジング１０は、後方シェル１２を気密的に貫通する複数本の取付ボルト（図示省略）にて静止部材、すなわち車体（図示省略）に固定され、前方シェルを気密的に貫通する複数本の取付ボルト（図示省略）にてブレーキマスタシリンダ（図示省略）を支持するように構成されている。

ブレーキマスタシリンダは、公知のものであり、そのシリンダ本体（図示省略）の後端部にて前方シェルに気密的に組付けられている。また、ブレーキマスタシリンダのピストン（図示省略）は、シリンダ本体から後方に突出して負圧室Ｒ１内に突入しており、後述する出力軸３５の先端部（図示省略）によって前方に押動されるように構成されている。

パワーピストン２０の可動隔壁２１は、環状のプレート２１ａと、環状のダイアフラム２１ｂとからなり、ハウジング１０内にて前後方向（パワーピストン２０の軸方向）へ移動可能に設置されている。ダイアフラム２１ｂは、その外周縁に形成された環状の外周ビード部（図示省略）にて、ハウジング１０に気密的に挟持されている。また、ダイアフラム２１ｂは、その内周縁に形成された環状の内周ビード部にて、プレート２１ａの内周部とともにバルブボデー２２に外周部に気密的に固定されている。

パワーピストン２０のバルブボデー２２は、可動隔壁２１の内周部に連結された樹脂製の中空体であって、円筒状に形成された中間部位外周にてハウジング１０の後方シェル１２に気密的かつ前後方向（パワーピストン２０の軸方向）へ移動可能に組付けられており、ハウジング１０の前方シェルとの間に介装されたリターンスプリング（図示省略）によって後方に向けて付勢されている。なお、バルブボデー２２のハウジング１０外に突出する部位は、後端に複数の通気孔１９ａを有するブーツ１９によって被覆保護されている。

また、バルブボデー２２には、前後方向にて貫通する段付の軸孔２２ａが形成されるとともに、この軸孔２２ａの中間段部に後端にて連通するとともに前端にて負圧室Ｒ１に連通する一対の（図１では一方のみが示されている）負圧連通路２２ｂと、軸孔２２ａの前方部分に略直交していてキー部材３９を外周から挿通可能なキー取付孔２２ｃが形成されている。

上記した軸孔２２ａには、入力軸３１とプランジャ３２が同軸的に組付けられるとともに、弁機構Ｖとフィルタ５１，５２が同軸的に組付けられている。また、上記した軸孔２２ａには、プランジャ３２の前方に、連結部材３３、反動部材３４および出力軸（出力部材）３５が同軸的に組付けられている。

入力軸３１は、バルブボデー２２に対して進退可能であり、球状先端部３１ａにてプランジャ３２の受承連結部３２ｃに関節状に連結され、後端ねじ部（図示省略）にてヨークを介してブレーキペダル（共に図示省略）に連結されていて、ブレーキペダルに作用する踏力を入力として前方に向けて受けるように構成されている。また、入力軸３１は、その中間段部に係止されたリテーナ３６を介してリターンスプリング３７に係合していて、リターンスプリング３７によって後方に向けて付勢されている。

プランジャ３２は、その先端部３２ａにて連結部材３３を介して反動部材３４における後面の中央部位に当接可能であるとともに、その中間部に形成した環状溝部３２ｂにてキー部材３９に係合可能であって、先端部３２ａが反動部材３４から連結部材３３を介して出力の反力を部分的に受ける部分である。また、プランジャ３２の後端には、弁機構Ｖにおける環状の大気弁体３２ｄが形成されている。

反動部材３４は、その後面の中央部位が後方に膨出変形可能であり、出力軸３５の後方円筒部３５ｂ内に収容されて前面全体にて出力軸３５の後端部後面に係合（当接）した状態にて、出力軸３５の後方円筒部３５ｂとともにバルブボデー２２の前端部に組付けられている。この反動部材３４は、その後面にて、プランジャ３２の先端部３２ａ前面に連結部材３３を介して当接可能であるとともに、バルブボデー２２の円環状前端面に当接している。

出力軸３５は、反動部材３４とともにバルブボデー２２の軸孔２２ａの前端部内に前後方向へ移動可能に組付けられていて、先端部（図示省略）にてブレーキマスタシリンダにおけるピストンの係合部（凹部）に押動可能に当接しており、制動作動時にはブレーキマスタシリンダのピストンから受ける反力を反動部材３４に伝達するようになっている。

キー部材３９は、パワーピストン２０のバルブボデー２２に対するプランジャ３２の前後方向移動を規定する機能と、ハウジング１０に対するパワーピストン２０の後方への移動限界位置（バルブボデー２２の後方復帰位置）を規定する機能を有していて、バルブボデー２２とプランジャ３２のそれぞれに対してパワーピストン２０の軸方向に所要量相対移動可能に組付けられている。

弁機構Ｖは、バルブボデー２２における負圧連通路２２ｂの後端部に一体的に形成した断面が円弧形状の負圧弁座２２ｄと、プランジャ３２の後端部に一体的に形成した環状の大気弁体３２ｄと、この大気弁体３２ｄに対して同軸的に配置されてバルブボデー２２の軸孔２２ａ内に組付けた筒状の弁体４１を備えている。弁体４１は、環状の取付部４１ａと、この取付部４１ａに一体的に形成されて軸方向に移動可能な筒状の可動部４１ｂを有している。

取付部４１ａは、バルブボデー２２の軸孔２２ａ内に気密的に組付けられていて、リテーナ４２によってバルブボデー２２における軸孔２２ａの定位置（段部）に固定保持されている。なお、リテーナ４２は、リターンスプリング３７によって前方に向けて付勢されていて、バルブボデー２２における軸孔２２ａの段部に固定されている。

可動部４１ｂは、負圧弁座２２ｄに対して着座・離座可能であり、負圧弁座２２ｄとにより、負圧室Ｒ１と変圧室Ｒ２間を連通・遮断可能な負圧弁を構成する負圧弁部（負圧弁体）４１ｂ１を有するとともに、大気弁体３２ｄに対して着座・離座可能で大気弁体３２ｄとにより、変圧室Ｒ２と大気間を連通・遮断可能な大気弁を構成する環状の大気弁座４１ｂ２を有している。この可動部４１ｂは、圧縮スプリング４３によって前方に向けて付勢されている。

上記した弁機構Ｖの構成によって、変圧室Ｒ２は、入力軸３１およびプランジャ３２のバルブボデー２２に対する前後方向の移動に応じて、負圧室Ｒ１または大気に連通可能である。すなわち、入力軸３１およびプランジャ３２がバルブボデー２２に対して図１の原位置（復帰位置）から前方へ移動して、負圧弁部４１ｂ１が負圧弁座２２ｄに着座し、大気弁体３２ｄが大気弁座４１ｂ２から離座したときには、変圧室Ｒ２が負圧室Ｒ１との連通を遮断されて大気に連通する。このときには、ブーツ１９の通気孔１９ａ、フィルタ５１，５２、弁体４１の内部、大気弁体３２ｄと大気弁座４１ｂ２間の隙間、バルブボデー２２に設けた連通路等を通して、変圧室Ｒ２に大気が流入する。

また、入力軸３１およびプランジャ３２がバルブボデー２２に対して復帰位置（原位置）に戻って、大気弁体３２ｄが大気弁座４１ｂ２に着座し、負圧弁部４１ｂ１が負圧弁座２２ｄから離座している状態（すなわち、大気弁が閉じて、変圧室Ｒ２と大気との連通が遮断され、かつ、負圧弁が開いて、負圧室Ｒ１と変圧室Ｒ２とが連通している状態）では、変圧室Ｒ２が大気との連通を遮断されて負圧室Ｒ１に連通する。このときには、バルブボデー２２に設けた連通路、負圧弁部４１ｂ１と負圧弁座２２ｄ間の隙間、負圧連通路２２ｂ等を通して、変圧室Ｒ２から負圧室Ｒ１に空気が吸引されて流れる。

ところで、この実施形態においては、図２に示したように、大気弁体３２ｄがテーパ状の弁部３２ｄ１（後側にテーパ面が形成された弁部）を有していて、同弁部３２ｄ１の外周縁部（円環部）には、同弁部３２ｄ１が大気弁座４１ｂ２から離座することにより生じる隙間Ｓを通過した直後の大気に向かって、弁部３２ｄ１のテーパ面から離れて巻き戻る渦流Ａを発生させる環状の突起３２ｄ２が設けられている。突起３２ｄ２は、大気弁体３２ｄにおけるテーパ状の弁部３２ｄ１の外周縁部（図２の仮想線で示した部位）に外径を大きくすることなく肉盛りするようにして環状に設けられていて、後側面Ｐ１が平面に形成されており、プランジャ３２の軸線Ｌ１に直交する平面Ｐｏに対する後側面Ｐ１の傾斜角が０度に設定されている。なお、突起３２ｄ２の後側面Ｐ１は、大気弁体３２ｄにおけるテーパ状の弁部３２ｄ１と同様に切削加工により形成されている。

また、この実施形態では、断面が円弧形状に形成されている負圧弁座２２ｄが設けられていない部位に、断面が円弧状の内壁２２ｅ（すなわち、負圧弁座２２ｄの内周壁部とにより略円筒状の壁となる内壁）が設けられていて、突起３２ｄ２の全外周において同様の作用効果が得られるように構成されている。

上記のように構成したこの実施形態の負圧式倍力装置においては、図２に示したように、大気弁体３２ｄにおけるテーパ状の弁部３２ｄ１に設けた突起３２ｄ２により発生させた渦流Ａを、隙間Ｓを通過した直後の大気に当てて、前記隙間通過直後の高速大気流体と周囲の低速大気流体との混合を促進させ、大気流速を速やかに減速させること、（すなわち、大気の速度変動により生じる乱流エネルギーを図３の（ｂ）に示したように図３の（ａ）に比して低減すること）が可能であって、隙間Ｓを通過する大気流量を減少させることなく（当該装置の作動応答性を阻害することなく）、大気の流動音を低減することが可能である。また、上記した実施形態の突起３２ｄ２では、プランジャ３２の軸線Ｌ１に直交する平面Ｐｏに対する後側面Ｐ１の傾斜角が０度に設定されていて、突起３２ｄ２がプランジャ３２の軸線Ｌ１に直交する平面Ｐｏより後方に突出していないため、大気弁体３２ｄの製作性（切削加工性）が突起３２ｄ２によって害されることはない。

上記した実施形態では、プランジャ３２の軸線Ｌ１に直交する平面Ｐｏに対する突起３２ｄ２の後側平面Ｐ１の傾斜角を０度に設定して実施したが、この傾斜角は前方に向かって０度〜１０度に設定した場合にも上記実施形態と同様の作用効果が得られることを種々な解析及び実験により発明者は確認している。なお、図３の（ｃ）は大気弁体３２ｄにおける弁部３２ｄ１の外周縁部に前方への傾斜角が１０度の環状突起が設けられている実施例２の解析結果であり、この実施例２でも上記実施形態の解析結果（図３の（ｂ）に示した実施例１の解析結果）と同様の解析結果（７０％以上の低減効果）が得られている。また、図３の（ｄ）は大気弁体３２ｄにおける弁部３２ｄ１の外周縁部に前方への傾斜角が２０度の環状突起が設けられている比較例２の解析結果であり、この比較例２では空気振動の要因である乱流エネルギーを十分に低減することができない。

また、上記した実施形態では、バルブボデー２２に断面が円弧状の内壁２２ｅを設けて実施したが、この内壁２２ｅを無くして実施しても、断面が円弧形状に形成されている負圧弁座２２ｄの内周部位にて上記した作用効果と同様の作用効果が得られるため、円弧状の内壁２２ｅを無くして実施することも可能である。

また、上記した実施形態においては、シングル式の負圧式倍力装置に本発明を実施したが、本発明は、例えば、タンデム式の負圧式倍力装置にも、上記した実施形態と同様にまたは適宜変更して、実施することが可能であり、上記した実施形態に限定されるものではない。

１０…ハウジング、２０…パワーピストン、２１…可動隔壁、２２…バルブボデー、２２ａ…軸孔、２２ｂ…負圧連通路、２２ｃ…キー取付孔、２２ｄ…負圧弁座、２２ｅ…断面が円弧状の内壁、３１…入力軸（入力部材）、３２…プランジャ、３２ｄ…大気弁体、３２ｄ１…テーパ状の弁部、３２ｄ２…突起、３４…反動部材、３５…出力軸（出力部材）、３９…キー部材、４１…弁体、４１ａ…取付部、４１ｂ…可動部、４１ｂ１…負圧弁部（負圧弁体）、４１ｂ２…大気弁座、Ｖ…弁機構、Ｒ１…負圧室、Ｒ２…変圧室、Ｓ…大気弁体が大気弁座から離座することにより生じる隙間、Ｐｏ…プランジャの軸線に直交する平面、Ｐ１…突起の後側面

Claims (2)

1. ハウジング内を前方の負圧室と後方の変圧室とに区画する可動隔壁に連結されたバルブボデーが軸孔を備えていて、この軸孔内には、前記バルブボデーに対して軸方向に進退可能で入力部材と一体的に移動するプランジャと、このプランジャの前記バルブボデーに対する進退移動に応じて前記負圧室と前記変圧室間を連通・遮断する負圧弁および前記変圧室と大気間を連通・遮断する大気弁を備えた弁機構が組み込まれるとともに、前記プランジャの前端部と前記バルブボデーの前端部が後面に係合可能な反動部材と、この反動部材の前面に後端部にて係合し前記バルブボデーに対して軸方向に移動可能な出力部材が組付けられている負圧式倍力装置であって、
   前記弁機構が、前記バルブボデーに設けた負圧弁座と、前記プランジャの後端部に設けた大気弁体と、前記負圧弁座とにより前記負圧弁を構成する負圧弁体と前記大気弁体とにより前記大気弁を構成する大気弁座とを可動部に有して前記軸孔内に組付けられる筒状の弁体を備えており、
   前記大気弁体がテーパ面を形成された弁部を有していて、同弁部の外周縁部には、同弁部が前記大気弁座から離座することにより生じる隙間を通過した直後の大気に向かって、前記弁部のテーパ面から離れて巻き戻る渦流を発生させる環状の突起が設けられている負圧式倍力装置。
2. 請求項１に記載の負圧式倍力装置において、
   前記突起は、後側面が平面に形成されており、前記プランジャの軸線に直交する平面に対する前記後側面の傾斜角が前方に向かって０度〜１０度に設定されている負圧式倍力装置。

Images