JP5321803B2 - 気圧式倍力装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両のブレーキ装置に利用することができる気圧式倍力装置に関するものである。

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。気圧式倍力装置は、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ブレーキペダルに連結された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差圧を発生させ、この差圧によってパワーピストンに推力を発生させる。そして、パワーピストンの推力がリアクション部材を介して出力ロッドに作用することでマスタシリンダが作動すると共に、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。これにより、運転者のペダル操作力を軽減しつつ、大きな制動力を発生させることができ、また、制動力の制御を可能にしている。

自動車用の気圧式倍力装置においては、軽量化のため、必要な強度及び剛性を確保しつつ、ハウジングの板厚を薄くする要求がある。また、車両衝突時にマスタシリンダ側から過大な外力がハウジングに作用した際には、ブレーキペダルの移動量を抑えるために、ハウジングが容易に変形する必要がある。そこで、特許文献１には、ハウジングの前端部に板厚の厚いスティフナを所定の荷重で破断するリベットによって取付けることにより、ハウジングへの過大な外力に対して、ハウジングの変形が容易となるようにして、ブレーキペダルの移動量を小さくするようにした気圧式倍力装置が記載されている。
特開２０００−２１９１２６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたものでは、スティフナ及び特殊なリベットを設けるため、部品点数が増加し、製造効率の点でも必ずしも充分なものではないという問題があった。

そこで、本発明は、簡単な構造で、ハウジングに作用する過大な外力に対して、ハウジングの変形が容易となるようにした気圧式倍力装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、マスタシリンダが取り付けられるフロントシェルと車体に取り付けられるリアシェルとをそれぞれの開口縁部を互いに結合し一体化してハウジングを構成し、該ハウジング内にパワーピストンによって前記フロントシェルに臨み負圧源に接続される定圧室と、前記リアシェルに臨み前記定圧室に接続されるか若しくは大気が導入される変圧室と、に区画し、ブレーキペダルから入力ロッドに伝達される入力に対して、前記定圧室と前記変圧室との差圧によって前記パワーピストンに推力を付与して、所定の倍力比で出力ロッドから出力する気圧式倍力装置において、前記リアシェルの板厚は、制動状態時の前記変圧室の圧力変動による変形を押さえる板厚に設定され、前記フロントシェルは、前記リアシェルの板厚よりも薄い板厚の板材によって形成されていることを特徴とする。

本発明に係る気圧式倍力装置によれば、簡単な構造で、ハウジングに作用する過大な外力に対して、ハウジングの変形を容易とすることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に、本実施形態に係る気圧式倍力装置１の縦断面を、図２に気圧式倍力装置１のフロントシェル側から見た外観図を、また、図３に気圧式倍力装置１のリアシェル側から見た外観図を示す。図１に示すように、本実施形態に係る気圧式倍力装置１は、シングル型の気圧式倍力装置であって、鋼材の薄板によって形成されたフロントシェル２とリアシェル３とが結合されてハウジング４が形成されている。このハウジング４内がダイアフラム５を有するパワーピストン６によって定圧室７と変圧室８との２室に画成されている。フロントシェル２及びリアシェル３は、それぞれ略有底円筒状に形成されている。また、フロントシェル２及びリアシェル３は、フロントシェル２の外周の開口縁部とリアシェル３の外周の開口縁部との間でダイアフラム５の外周部を挟み込み、フロントシェル２の複数の爪部２Ａをカシメることで、両者は気密的に結合されることになる。

フロントシェル２の底部には、マスタシリンダＭの後端部を挿入するための中央開口９が設けられ、中央開口９の周囲にマスタシリンダＭを固定するための略平坦なフロント座面１０が形成されている。リアシェル３の底部の中央部には、後述するバルブボディ１１を挿入するための円筒部１２が突出されている。この円筒部１２の周囲には、車体に取付ける際に、車体当接部となる略平坦なリア座面１３が形成されている。本実施形態では、車体側の取付部は、ダッシュパネルＤである。リアシェル３のフロントシェル２と結合される大径円筒部３Ａとリア座面１３とは、略円錐状の傾斜部３Ｂによって結合されている、この傾斜部３Ｂには、円周方向に沿って複数の折曲部３Ｃが形成されている。

ハウジング４には、フロントシェル２のフロント座面１０からリアシェル３のリア座面１３に貫通するタイロッド１４が設けられている。タイロッド１４は、両端部に取付ネジ部１５及び固定ネジ部１６が形成され、取付ネジ部１５及び固定ネジ部１６の基部に、それぞれ拡径されたフロントフランジ１７及びリアフランジ１８が形成されている。そして、フロントフランジ１７がフロント座面１０の内側にリテーナ１９及びシール２０を介して気密的に当接し、リアフランジ１８がリア座面１３の内側に気密的に当接した状態で、リアシェル３側にカシメによって固定されている。タイロッド１４の中央部は、パワーピストン６に設けられた開口２１及びダイアフラム５と一体に形成された略円筒状のロッドシール２２に挿入されて、パワーピストン６及びダイアフラム５に対して摺動可能かつ気密的に貫通している。

ここで、上述のタイロッド１４がリアシェル３側にカシメによって固定されることについて、図４および図５に基づいて説明する。図４は、図１におけるタイロッド１４のリアシェル３及びパワーピストン６への貫通部分を拡大して示す縦断面図であり、また、図５は、カシメ工程を示す部分断面図である。タイロッド１４のリアフランジ１８のリアシェル３に当接する側には、図５の（Ａ）に示すように、環状の凹部１８Ａが形成されている。リアシェル３に設けられた穴部３Ｄにタイロッド１４の固定ネジ部１６を挿通した（図５（Ｂ）の状態）後に、タイロッド１４のカシメ肉部１４Ａを削ぎながら、穴部３Ｄの縁を凹部１８Ａに落とし込むことで、タイロッド１４をリアシェル３にカシメ固定する（図５（Ｃ）の状態）。このとき、タイロッド１４は板厚の比較的厚いリアシェル３側にカシメによって固定されているので、充分な取付強度及び剛性を得ることができる。なお、後述のリアボルト２３も上述と同様の方法でカシメ固定されるようになっている。

ロッドシール２２は、テーパ状の円筒部を有し、その先端のリップ状のシール部がタイロッド１４に接触してシールを行なっており、ロッドシール２２の基端部及びパワーピストン６の開口２１の内径は、タイロッド１４の外径よりも充分大きくなっている。これにより、適用車型等によってタイロッド１４の取付位置が若干異なる場合でも、ロッドシール２２が撓むことにより、タイロッド１４の位置の違いを吸収することができるので、パワーピストン６及びダイアフラム５をタイロッド１４の取付位置に応じて変更する必要がない。タイロッド１４は、フロント座面１０及びリア座面１３の直径方向２箇所に配置されており（一方のみ図示する）、取付ネジ部１５によってフロント座面１０にマスタシリンダＭを固定し、固定ネジ部１６によってリア座面１３をダッシュパネルＤに固定する。また、リア座面１３には、これをダッシュパネルＤに固定するためのリアボルト２３がカシメによって固定されている。

ハウジング４は、フロントシェル２の板厚Ｔｆが薄く、リアシェル３の板厚Ｔｒが厚くなっており、本実施形態では、従来、フロント及びリアシェル共に０．８ｍｍであるのに対して、フロントシェル２の板厚Ｔｆが、Ｔｆ＝０．７ｍｍであり、リアシェルの板厚Ｔｒが、Ｔｒ＝０．９ｍｍとなっている。この場合には、定圧室７の外部からの圧力に対するフロントシェル２の剛性（一定荷重付加時の変形量）と、変圧室８の外部からの圧力に対するリアシェル３の剛性（一定荷重付加時の変形量）とが約１：２となり、ハウジング４に作用する過大な外力に対して、フロントシェル２の変形を容易とすることができる。なお、フロントシェル２の板厚Ｔｆは、Ｔｆ＝０．６〜０．８ｍｍに対して、リアシェルの板厚Ｔｒが、Ｔｒ＝０．７〜１．０ｍｍに設定することが望ましく、この場合には、フロントシェル２の板厚Ｔｆとリアシェル３の板厚Ｔｒとの差を、０．１〜０．３ｍｍとすることで、リアシェル３よりも大きな表面積を有するフロントシェルの肉厚を薄くするので、効率的に軽量化を図ることができる。

パワーピストン６及びダイアフラム５の中央開口部に、略円筒状のバルブボディ１１の前端部が挿入され、中央開口の内周縁部がバルブボディ１１の外周溝に嵌合されて、これらが気密的に結合されている。バルブボディ１１の後端側は、変圧室８を通り、リアシェル３の後部の円筒部１２に挿入されて外部へ延出している。円筒部１２には、シール部材２４が装着されて、バルブボディ１１との間を摺動可能にシールしている。また、円筒部１２とバルブボディ１１との間には、蛇腹状のダストカバー２５が設けられている。フロントシェル２には、接続管２６が取付けられており、接続管２６がエンジンの吸気管等の負圧源（図示せず）に接続されて、定圧室７が常時所定の負圧に維持される。

定圧室７内のバルブボディ１１の円筒部の前端部には、リアクション部材２７を介して出力ロッド２８の基端部が連結され、出力ロッド２８の先端部は、フロント座面１０に取付けられるマスタシリンダＭのピストンに当接する。

バルブボディ１１の円筒部内には、リアクション部材２７に当接する反力調整部材２９及びリアクションロッド３０、このリアクションロッド３０に当接するプランジャ３１、並びに、プランジャ３１によって操作される制御バルブ３２が挿入されている。プランジャ３１には、バルブボディ１１の後部から挿入される入力ロッド３３の先端部が連結され、入力ロッド３３の基端部は、バルブボディ１１の後端部に装着された通気性のダストシール３４を貫通して外部へ延出されている。入力ロッド３３の基端部には、ブレーキペダルＢを連結するためのクレビス３５が取付けられている。

バルブボディ１１の側壁には、定圧室７に連通する定圧通路３６及び変圧室８に連通する大気通路３７が設けられている。制御バルブ３２は、バルブボディ１１とプランジャ３１との相対変位に応じて定圧通路３６、変圧通路３７及び大気の接続、遮断を切換えるものであり、通常は、定圧通路３６（すなわち定圧室７）と大気通路３７（すなわち変圧室８）とを接続し、バルブボディ１１に対してプランジャ３１が前進すると、定圧通路３６と大気通路３７とを遮断し、更にプランジャ３１が前進すると、大気通路３７をダストシール３４を介して大気に開放するようになっている。

バルブボディ１１の大気通路３７には、ストップキー３８が挿入されており、ストップキー３８は、リアシェル３の円筒部１２の段部に係合することによってバルブボディ１１の後退位置を制限し、また、プランジャ３１の外周溝に係合することによってバルブボディ１１とプランジャ３１との相対変位量を制限している。フロントシェル２とバルブボディ１１との間には、バルブボディ９を後退位置へ付勢する戻しバネ３９が設けられている。また、バルブボディ１１には、入力ロッド３３を後退位置へ付勢する戻しバネ４０が設けられている。

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。
非制動状態においては、プランジャ３１が後退位置にあり、制御バルブ３２によって、定圧通路３６（すなわち定圧室７）と大気通路３７（すなわち変圧室８）とが接続されているので、定圧室７と変圧室８とは同圧となり、パワーピストン６に推力は生じない。

ブレーキペダルＢを操作して、入力ロッド２２によってプランジャ３１を前進させると、制御バルブ３２によって、大気通路３７が定圧通路３６から遮断され、さらにプランジャ３１が前進すると、大気通路３７が大気に開放されて、変圧室８に大気が導入される。これにより、定圧室７と変圧室８との間に差圧が生じ、この差圧によってパワーピストン６に推力が発生し、バルブボディ１１が前進して、リアクション部材２７を介して出力ロッド２８を前進させ、マスタシリンダＭのピストンを押圧して制動力を発生させる。バルブボディ１１が前進すると、制御バルブ３２によって大気通路３７が大気から遮断されるので、定圧室７と変圧室８との差圧、すなわち、パワーピストン６の推力が維持され、制動状態が保持される。

このとき、バルブボディ１１からリアクション部材２７を介して出力ロッド２８に作用する力の反力の一部がリアクションロッド３０、プランジャ３１及び入力ロッド３３を介してブレーキペダルＢにフィードバックされる。これにより、ブレーキペダルＢの操作力に応じて所定の倍力比をもって制動力を発生させることができる。また、反力調整部材２９によって、リアクション部材２７に対するバルブボディ１１とリアクションロッド３０との受圧面積比を変化させることにより、倍力比を調整することができる。

非制動状態において、リアクション部材２７とリアクションロッド３０との間に隙間を設けることにより、制動初期において、この隙間によってプランジャ３１は、リアクション部材２７から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）。

ブレーキペダルＢを戻して入力ロッド３３への入力を解除すると、プランジャ３１が後退し、制御バルブ３２によって大気通路３７が大気から遮断された状態で定圧通路３６に接続され、これにより、定圧室７と変圧室８との差圧が解消され、パワーピストン６の推力が消失して制動力が解除される。

定圧室７及び変圧室８の圧力によってハウジング４に作用する軸方向の荷重を、ハウジング４を貫通するタイロッド１４のフロントフランジ１７及びリアフランジ１８によって受けることにより、ハウジング４の変形を抑制することができる。

制動状態時の変圧室８の圧力変動によってフロントシェル２がリアシェル３を押す方向に力がかかることでリアシェル３が変形しようとするが、上述したように、フロントシェル２の板厚Ｔｆを従前よりも薄くしても、リアシェル３の板厚Ｔｒを従前よりも厚くすることにより、リアシェル３の強度が大きくなって変形を押さえ込むことができるため、従来のフロントシェルの板厚Ｔｆとリアシェルの板厚Ｔｒとを同じにした場合のハウジングの変形強度と同様のハウジングの変形強度を確保した上で、リアシェル３よりも表面積の大きいフロントシェル２の薄肉化により効率的に軽量化を図ることができる。また、タイロッド１４及びリアボルト２３は、板厚の厚いリアシェル３側にカシメによって固定されているので、充分な取付強度を得ることができる。

上述のように、フロントシェル２の板厚は、フロントシェルとリアシェルとを同板厚として所定のハウジングの全体剛性を満足する気圧式倍力装置の従前のフロントシェルよりも薄く変形し易くなっている。このため、車両衝突時に、車載機器であるエンジンやその他の補機等からフロントシェル２に直接、過大な外力が作用したときには、外力の荷重を効率よく吸収することができ、気圧式倍力装置１ごと運転室側へ移動してしまうようなことを抑制することができる。

また、車両衝突時に、車載機器であるマスタシリンダＭの軸方向から傾いた、いわゆるオフセット荷重と呼ばれる過大な外力がマスタシリンダＭを介してハウジング４に作用したとき、マスタシリンダＭを介して伝達されるオフセット荷重によって、マスタシリンダＭは出力ロッド２８の径方向にずれるように力が作用するので、マスタシリンダＭの取付部付近からフロントシェル２が容易に変形するため、出力ロッド２８を運転室方向へ移動させてしまうことがなく、ブレーキペダルＢの移動を抑制することができる。

上記実施形態においては、ハウジング４に、フロントシェル２とリアシェル３と貫通するタイロッド１４を設けて、ハウジング剛性を高めた気圧式倍力装置１の、フロントシェル２の板厚Ｔｆを薄く、リアシェル３の板厚Ｔｒを厚くするようにしたが、図６に示すような上記タイロッド１４を設けない形式の気圧式倍力装置１’のフロントシェル２’の板厚Ｔｆを薄く、リアシェル３’の板厚Ｔｒを厚くするようにしてもよい。なお、図６の気圧式倍力装置１’の各構成は上記実施形態の構成と略同様であり、共通する部材については、同じ番号を付して示している。

この場合でも、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。また、リアボルト２３は、従前のリアシェルよりも板厚の厚いリアシェル３’側にカシメによって固定されているので、従前のものに比して強固な取付強度を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る気圧式倍力装置の縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る気圧式倍力装置１のフロントシェル側から見た外観図である。 本発明の一実施形態に係る気圧式倍力装置１のリアシェル側から見た外観図である。 上記図１におけるタイロッドのリアシェル及びパワーピストンへの貫通部分を拡大して示す縦断面図図である。 タイロッド１４をリアシェル３にカシメ固定する工程を示す部分断面図である。 本発明の他の実施形態に係る気圧式倍力装置の縦断面図である。

符号の説明

１ 気圧式倍力装置、２ フロントシェル、３ リアシェル、４ ハウジング、６ パワーピストン、７ 定圧室、８ 変圧室、２８ 出力ロッド、３３ 入力ロッド、Ｂ ブレーキペダル、Ｔｆ フロントシェルの板厚、Ｔｒ リアシェルの板厚

Claims (8)

1. マスタシリンダが取り付けられるフロントシェルと車体に取り付けられるリアシェルとをそれぞれの開口縁部を互いに結合し一体化してハウジングを構成し、該ハウジング内をパワーピストンによって、前記フロントシェルに臨み負圧源に接続される定圧室と、前記リアシェルに臨み前記定圧室に接続されるか若しくは大気が導入される変圧室と、に区画し、ブレーキペダルから入力ロッドに伝達される入力に対して、前記定圧室と前記変圧室との差圧によって前記パワーピストンに推力を付与して、所定の倍力比で出力ロッドから出力する気圧式倍力装置において、
   前記リアシェルの板厚は、制動状態時の前記変圧室の圧力変動による変形を押さえる板厚に設定され、
   前記フロントシェルは、前記リアシェルの板厚よりも薄い板厚の板材によって形成されていることを特徴とする気圧式倍力装置。
2. 前記フロントシェルの板厚と前記リアシェルの板厚との差を０．１〜０．３ｍｍとしたことを特徴とする請求項１に記載の気圧式倍力装置。
3. 前記パワーピストンを貫通して前記フロントシェルと前記リアシェルとを結合し、一端側に車体への取付ネジ部が形成されたタイロッドが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の気圧式倍力装置。
4. 前記タイロッドの他端側にマスタシリンダを固定する固定ネジ部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の気圧式倍力装置。
5. 前記タイロッドの一端側が前記リアシェルにカシメによって固定されていることを特徴とする請求項３に記載の気圧式倍力装置。
6. 前記リアシェルは、前記ハウジング内を移動するバルブボディが挿入される円筒部と、該円筒部の外周に設けられ、車体への取付時に該車体に当接する車体当接部と、前記フロントシェルと結合される大径円筒部と、該大径円筒部と前記車体当接部とを結合する略円錐状の傾斜部とから形成され、前記傾斜部には、円周方向に沿って複数の折曲部が形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の気圧式倍力装置。
7. 前記フロントシェルと前記リアシェルとは、前記フロントシェルの周囲をかしめることによって結合されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の気圧式倍力装置。
8. 前記フロントシェルは、車両衝突時に、車体の変形によって車載機器が当接する部分を有していることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の気圧式倍力装置。

Images