JP3787908B2 - ブレーキ倍力装置の反力機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はブレーキ倍力装置に関し、より詳しくは、ブレーキ倍力装置を作動させるブレーキペダルに反力を伝達するブレーキ倍力装置の反力機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般に、ブレーキ倍力装置は、シェル内に摺動自在に設けたバルブボデイと、このバルブボデイに設けたパワーピストンと、このパワーピストンの前後に形成した定圧室と変圧室と、上記バルブボデイ内に設けた弁機構と、この弁機構を構成する弁プランジャを進退動させて弁機構の流路を切換える入力軸と、上記バルブボデイの前進によって前進される出力軸と、この出力軸の基部と弁プランジャとの間に介在されたリアクションディスクとを備えている。
この種のブレーキ倍力装置では、出力軸に加わるブレーキ反力は、リアクションディスク、弁プランジャおよび入力軸を介してブレーキペダルに伝達されるようになっている。
このとき、ブレーキペダルに伝達される反力の割合を小さくすると軽い踏力でブレーキ倍力装置を操作することができるが、小さなブレーキ力が必要な範囲ではその操作性が悪くなる。
このため従来、上記弁プランジャをフロント側のプランジャ部材とリヤ側の弁側部材とから構成して両者を相互に摺動自在に設け、上記プランジャ部材と弁側部材との間にコイルばねを設けたブレーキ倍力装置の反力機構が提案されている（特開平８−８５４４２号公報）。
かかる反力機構においては、小さなブレーキ力が必要な範囲では上記プランジャ部材と弁側部材とはコイルばねを介して一体的に作動するので、その範囲のサーボ比を小さくすることによりブレーキフィーリングを良好なものに設定することができる。
他方、ブレーキ反力が増大すると、その反力によって上記コイルばねを圧縮させることができるので、弁プランジャの弁側部材はその圧縮分だけ相対的に踏込まれたことになり、したがってコイルばねの圧縮が開始された後のサーボ比が大きくなって、軽い踏力で大きなブレーキ力を得ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記コイルばねの圧縮の開始点（サーボ比の変化点）や、その後のサーボ比の大きさを決めるためには、該コイルばねのセット荷重やばね定数を必要な大きさに設定する必要があるが、従来のブレーキ倍力装置の反力機構においては必要な大きさのコイルばねを選定するのは困難であった。
すなわち、ブレーキ倍力装置の出力がある大きさとなってコイルばねが圧縮を開始してから、ブレーキ倍力装置が全負荷状態となるまでコイルばねの圧縮が継続されるような大きなばね定数を有するコイルばねを選定することは実際上困難で、上記公報の反力機構においてもブレーキ倍力装置が全負荷状態となる以前にコイルばねの圧縮が終了していた。
そしてコイルばねの圧縮が終了して再び弁プランジャとリアクションディスクとが一体的に作動されるようになると、この状態ではサーボ比は元の小さなサーボ比となるので、これ以後は踏力の増大に対してブレーキ出力の増大が相対的に小さくなってブレーキフィーリングを悪化させていた。
本発明はそのような事情に鑑み、従来に比較して、必要なばね定数のばねを選定する自由度が大きなブレーキ倍力装置の反力機構を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、シェル内に摺動自在に設けたバルブボデイと、このバルブボデイに設けたパワーピストンと、このパワーピストンの前後に形成した定圧室と変圧室と、上記バルブボデイ内に設けた弁機構と、この弁機構を構成する弁プランジャを進退動させて弁機構の流路を切換える入力軸と、上記バルブボデイの前進によって前進される出力軸と、この出力軸の基部と弁プランジャとの間に介在されたリアクションディスクとを備えたブレーキ倍力装置において、
上記弁プランジャをフロント側のプランジャ部材とリヤ側の弁側部材とから構成して両者を相互に摺動自在に設けるとともに、上記プランジャ部材と弁側部材との間に第１ばねを設け、また上記バルブボデイに、上記プランジャ部材のリヤ側端面と所定の間隙をあけてピストンを摺動自在に設け、このピストンとバルブボデイとの間に上記第１ばねの弾撥力よりも大きな弾撥力を有する第２ばねを配置して、上記第１ばねが圧縮されてから第２ばねが圧縮されるようにしたものである。
【０００５】
【作用】
上記構成によれば、上記プランジャ部材と弁側部材との間に第１ばねを設けているので、ブレーキ反力により該第１ばねが圧縮されるまではプランジャ部材と弁側部材とは一体的に作動するようになり、従来と同様にその範囲のサーボ比を小さくすることにより、ブレーキフィーリングを良好なものに設定することができる。
そして、ブレーキ反力が増大して上記第１ばねが圧縮されると、上記プランジャ部材のリヤ側端面がピストンに当接して該ピストンをバルブボデイに対して後退させるようになるので、プランジャ部材には第１ばねの他に、ピストンとバルブボデイとの間の第２ばねの弾撥力も作用することになる。
その結果、弁プランジャの弁側部材は両ばねの圧縮分だけ相対的に踏込まれたことになり、それによってサーボ比が大きくなるので軽い踏力で大きなブレーキ力を得ることができるが、その際の両ばねの圧縮量（サーボ比の大きさ）は、主として第１ばねの弾撥力よりも大きな弾撥力を有する第２ばねによって設定することができるので、１つのばねで圧縮の開始点とばね定数とを選定する必要のある従来装置に比較して、それらの設定の自由度が大きくなる。
したがって、ブレーキ倍力装置の作動特性を従来に比較して自由に設定することができ、全ての領域で優れたブレーキフィーリングを得ることが可能となる。
【０００６】
【実施例】
以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において、タンデムブレーキ倍力装置のシェル１内はセンタープレート２によってその前後にフロント室３とリヤ室４とを区画形成している。そして筒状のバルブボデイ５を、シェル１のリヤ側とセンタープレート２とにそれぞれシール手段により気密を保持して摺動自在に貫通させている。
上記フロント室３およびリヤ室４内に位置するバルブボデイ５の外周部には、それぞれフロントパワーピストン６とリヤパワーピストン７とを連結してあり、また各パワーピストン６、７の背面にフロントダイアフラム８とリヤダイアフラム９とをそれぞれ張設している。そして、フロントダイアフラム８の前後に定圧室Ａと変圧室Ｂを形成し、またリヤダイアフラム９の前後にも定圧室Ｃと変圧室Ｄを形成している。
バルブボデイ５内には上記定圧室Ａ、Ｃと変圧室Ｂ、Ｄとの連通状態を切り換える弁機構１４を設けている。この弁機構１４は、バルブボデイ５に形成した環状の第１弁座１５と、この第１弁座１５よりも内側で上記バルブボデイ５に摺動自在に設けた弁プランジャ１６のリヤ側に形成した環状の第２弁座１７と、さらに両弁座１５、１７にポペットリターンスプリング１８によって着座される弁体１９とを備えている。
上記第１弁座１５に接離する弁体１９の環状シート部の外周側の空間は、バルブボデイ５に形成した第１定圧通路２０を介して上記定圧室Ａに連通し、また定圧室Ａ内は第２定圧通路２１を介して定圧室Ｃに連通している。上記定圧室Ａは導管２２を介して図示しない負圧源と連通しており、それにより定圧室Ａ、Ｃ内には常時負圧が導入されている。
また、上記第１弁座１５に接離する弁体１９の環状シート部よりも内周側で、第２弁座１７に接離する弁体１９のシート部よりも外周側の空間は、バルブボデイ５に形成した半径方向の第１変圧通路２３を介して変圧室Ｄに連通しており、この変圧室Ｄはバルブボデイ５に形成した第２変圧通路２４を介して変圧室Ｂに連通している。
さらに、第２弁座１７に接離する弁体１９のシート部よりも内周側の空間は、バルブボデイ５の内周面によって構成した圧力通路２５およびそこに設けたフィルタ２６を介して大気に連通している。
【０００７】
上記弁プランジャ１６の右端部には入力軸３１の先端部を枢支連結してあり、この入力軸３１とバルブボデイ５との間に、上記ポペットリターンスプリング１８の弾撥力よりも大きな弾撥力を有するバルブリターンスプリング３２を弾装して、通常は弁プランジャ１６の第２弁座１７に弁体１９を着座させるとともに、弁体１９をバルブボデイ５の第１弁座１５から離座させている。そして上記入力軸３１の末端部は、図示しないブレーキペダルに連動させている。
また、上記弁プランジャ１６は、キー部材３３によってバルブボデイ５から抜出るのを防止している。このキー部材３３はバルブボデイ５の軸方向に進退動可能となっており、ブレーキ倍力装置の非作動時にシェル１の内面に当接して弁プランジャ１６をバルブボデイ５に対する前進位置に保持することにより、ブレーキ倍力装置の作動開始時における入力軸３１のロスストロークを減少させることができるようになっている。
【０００８】
次に、上記弁プランジャ１６はフロント側のプランジャ部材３７とリヤ側の弁側部材３８とから構成してあり、プランジャ部材３７のリヤ側末端部を弁側部材３８のフロント側端部に形成した凹部３８ａ内に摺動自在に嵌合している。
上記凹部３８ａの開口部にはストッパ部材３９を設けてあり、このストッパ部材３９とプランジャ部材３７のフロント側に設けたリテーナ４０との間に第１ばね４１を弾装することによりプランジャ部材３７と弁側部材３８とが互いに離隔する方向に付勢し、通常はプランジャ部材３７のリヤ側端部に設けたストッパ部３７ａを上記ストッパ部材３９に当接させた状態に保持している。
上記プランジャ部材３７は、バルブボデイ５に摺動自在に設けたカップ状のピストン４３の先端壁に形成した段付貫通孔４３ａに摺動自在に嵌合している。上記段付貫通孔４３ａは先端側が大径孔となっており、上記プランジャ部材３７はその先端部に大径孔内に摺動自在に嵌合される大径部３７ｂを備えている。
上記ピストン４３のリヤ側端部とバルブボデイ５との間には皿ばねからなる第２ばね４４を配置してあり、この第２ばね４４は上記第１ばね４１の弾撥力よりも大きな弾撥力を有している。そして上記ピストン４３とバルブボデイ５とで第２ばね４４を軽く挟持した状態で、かつ上記プランジャ部材３７のストッパ部３７ａがストッパ部材３９に当接している状態では、上記大径部３７ｂとピストン４３との間に所定の間隙が形成されるように設定している。
【０００９】
さらに、出力軸４６の右側基部に凹部４６ａを形成してあり、この凹部４６ａ内にリアクションディスク４７を嵌合している。そして上記凹部４６ａ内にピストン４３のフロント側部分を摺動自在に嵌合することにより、リアクションディスク４７のリヤ側端面をピストン４３の先端面に当接させるとともに、プランジャ部材３７の大径部３７ｂの先端面を所定の間隙をあけてリアクションディスク４７に向き合わせている。
上記出力軸４６の左側先端部は、シール部材４８により気密を保ってシェル１から外部に突出させてあり、かつその先端部をシェル１に連結した図示しないマスターシリンダのピストンに連動させている。
そして上記バルブボデイ５やパワーピストン６、７等は、リターンスプリング４９によって通常は図示非作動位置に保持させている。
【００１０】
以上の構成において、ブレーキペダルを踏込んで入力軸３１および弁プランジャ１６を前進させると、該弁プランジャ１６のプランジャ部材３７と弁側部材３８とは非作動状態を維持したまま一体的に前進される。
そして弁プランジャ１６の弁側部材３８が前進されると、従来周知のブレーキ倍力装置と同様に、弁機構１４の流路が切換わって変圧室Ｂ、Ｄに大気が導入されるので、定圧室Ａ、Ｃと変圧室Ｂ、Ｄとの圧力差により両パワーピストン７、８およびバルブボデイ５が前進され、それによって出力軸４６が前進されるので、マスターシリンダにブレーキ液圧が発生する。
そしてそのブレーキ液圧によるブレーキ反力は、出力軸４６を介してリアクションディスク４７に伝達され、リアクションディスク４７からピストン４３側とプランジャ部材３７とに分けられて、ピストン４３側のブレーキ反力は第２ばね４４を介してバルブボデイ５で受けられる。他方、プランジャ部材３７側のブレーキ反力は、該プランジャ部材３７のリテーナ４０、第１ばね４１、弁側部材３８および入力軸３１を介してブレーキペダルに伝達される。このときのブレーキペダルの踏力（入力）とブレーキ倍力装置の出力との関係は、図３の直線Ａで示される。
ブレーキペダルの踏力が増大してブレーキ倍力装置の出力が増大すると、それに伴ってブレーキ反力も大きくなり、その反力が上記第１ばね４１のセット荷重を越えると、該第１ばね４１が圧縮されるようになる（図３のＢ点）。このとき、第２ばね４４のセット荷重は第１ばね４１のそれよりも大きく設定してあるので、ピストン４３が後退されることはない。そして上記Ｂ点は、上記第１ばね４１のセット荷重を変更することによって、自由に設定することができる。
【００１１】
上記第１ばね４１が圧縮されると、プランジャ部材３７の大径部３７ｂがピストン４３に当接するようになり、これ以後、ブレーキ反力によってプランジャ部材３７とピストン４３とは第１ばね４１と第２ばね４４とを共に圧縮させながら一体的にバルブボデイ５に対して変位されるようになる。
上記第１ばね４１が圧縮されると、弁側部材３８は、その分バルブボデイ４に対して前進されることになるので、ブレーキ倍力装置の出力は、直線Ａの傾きで示されるサーボ比よりも大きなサーボ比で上昇するようになる（図３の直線Ｃ）。そしてその直線Ｃの傾き（サーボ比）は、特に第２ばね４４のばね定数を適宜に設定することによって、自由に設定することができる。
ところで、仮にピストン４３が無いとすると、第１ばね４１のセット荷重を越えた後はそのばね定数によって上記直線Ｃの傾きが得られるが、一般に大きなばね定数の第１ばね４１を選定することが困難なことから、図３の想像線Ｃ’で示すように、その傾きはきわめて大きなものとなる。そしてリアクションディスク４７の変形量を考慮すれば第１ばね４１の圧縮量もさほど大きくすることができず、したがって第１ばね４１が一定量縮んだら、再びプランジャ部材３７と弁側部材３８とを一体に連結する必要がある。その結果、その後のサーボ比は元の大きさとなり、そのような特性は図３の直線Ａ’で示されることになる。
しかるに本実施例では、プランジャ部材３７の大径部３７ｂがピストン４３に当接した後は、第１ばね４１の圧縮量は、第２ばね４４の圧縮量と一致することになり、その圧縮量はピストン４３の後退量に一致することになる。したがって上述したように、特に第２ばね４４のばね定数を適宜に設定することによって、直線Ｃの傾きを自由に設定することができる。
そして上記２つのばね４１、４４の各ばね定数は、それらのばね４１、４４が圧縮する途中において、ブレーキ倍力装置が全負荷状態（直線Ｄ）となるように設定してある。つまり、上記プランジャ部材３７が弁側部材３８に当接して両者が一体となる以前に、ブレーキ倍力装置が全負荷状態となるようにしてある。
【００１２】
図４は本発明の第２実施例を示したもので、本実施例ではバルブボデイ１０５に筒状部材１５１を一体に取付け、そのフロント側部分をバルブボデイからフロント側に突出した環状凸部１５１ａとしている。
そして上記筒状部材１５１内にリング状のピストン１４３を摺動自在に嵌合し、このピストン１４３とバルブボデイ１０５との間にコイルばねからなる第２ばね１４４を弾装している。このとき、ピストン１４３のリヤ側外周面に形成したストッパ部１４３ａを筒状部材１５１の内面に形成した段部ストッパ部１５１ｂに当接させて、通常はピストン１４３を図示非作動位置に保持している。
上記ピストン１４３には段付貫通孔１４３ｂを形成してあり、その大径孔に、上記実施例と同様にして、プランジャ部材１３７の先端の大径部１３７ａを摺動自在に嵌合している。
さらに、上記環状凸部１５１ａを出力軸１４６の基部に形成した凹部１４６ａ内に摺動自在に嵌合して、上記環状凸部１５１ａ、ピストン１４３およびプランジャ部材１３７の各フロント側端面を上記凹部１４６ａ内に収容したリアクションディスク１４７に対向させている。
その他の構成は上記第１実施例と同様に構成してあり、第１実施例と同一部分のうち主要な部分には、第１実施例の符号に「１００」を加えた符号を付して示してある。
上記第２実施例においては、基本的な作動は第１実施例と同一であるが、出力軸１４６を介してリアクションディスク１４７に伝達されるブレーキ反力は、本実施例ではリアクションディスク１４７からバルブボデイ１０５側の筒状部材１５１と、ピストン１４３と、プランジャ部材１３７とに分けられることになる。
その結果、ピストン１４３に加わるブレーキ反力を小さなものとすることができるので、第２ばね１４４としてコイルばねを用いることが可能となる。
【００１３】
【発明の効果】
以上のように、本発明においては、従来に比較してブレーキ力が小さな範囲の小さなサーボ比とブレーキ力が大きな範囲の大きなサーボ比とを自由に設定することができ、それにより全ての領域で優れたブレーキフィーリングを得ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例を示す断面図。
【図２】 図１の要部を示す拡大図。
【図３】 上記実施例の特性線図。
【図４】 本発明の第２実施例を示す断面図。
【符号の説明】
５、１０５ バルブボデイ
１４、１１４ 弁機構
１６、１１６ 弁プランジャ
３１、１３１ 入力軸
３７、１３７ プランジャ部材
３８、１３８ 弁側部材
４１、１４１ 第１ばね
４４、１４４ 第２ばね
４６、１４６ 出力軸
４６ａ、１４６ａ 凹部
４７、１４７ リアクションディスク

Claims (4)

1. シェル内に摺動自在に設けたバルブボデイと、このバルブボデイに設けたパワーピストンと、このパワーピストンの前後に形成した定圧室と変圧室と、上記バルブボデイ内に設けた弁機構と、この弁機構を構成する弁プランジャを進退動させて弁機構の流路を切換える入力軸と、上記バルブボデイの前進によって前進される出力軸と、この出力軸の基部と弁プランジャとの間に介在されたリアクションディスクとを備えたブレーキ倍力装置において、
   上記弁プランジャをフロント側のプランジャ部材とリヤ側の弁側部材とから構成して両者を相互に摺動自在に設けるとともに、上記プランジャ部材と弁側部材との間に第１ばねを設け、また上記バルブボデイに、上記プランジャ部材のリヤ側端面と所定の間隙をあけてピストンを摺動自在に設け、このピストンとバルブボデイとの間に上記第１ばねの弾撥力よりも大きな弾撥力を有する第２ばねを配置して、上記第１ばねが圧縮されてから第２ばねが圧縮されるようにしたことを特徴とするブレーキ倍力装置の反力機構。
2. 上記ピストンにプランジャ部材が摺動自在に貫通されて該プランジャ部材のフロント側に大径部を備え、該大径部のリヤ側端面がピストンの端面に上記所定の間隙をあけて対向していることを特徴とする請求項１に記載のブレーキ倍力装置の反力機構。
3. 上記出力軸の基部に形成した凹部内にリアクションディスクを収容するとともに、上記ピストンを上記凹部内に摺動自在に嵌合して、上記ピストンおよびプランジャ部材の各フロント側端面をリアクションディスクに対向させたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のブレーキ倍力装置の反力機構。
4. 上記バルブボデイに形成した環状凸部内に上記ピストンおよびプランジャ部材を配置し、上記出力軸の基部に形成した凹部内にリアクションディスクを収容するとともに、上記環状凸部を上記凹部内に摺動自在に嵌合して、上記環状凸部、ピストンおよびプランジャ部材の各フロント側端面をリアクションディスクに対向させたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のブレーキ倍力装置の反力機構。

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