负压式增力装置 【技术领域】
本发明涉及车辆用负压式增力装置，尤其是涉及可补充紧急刹车时的制动踏板踏力不足的车辆用负压式增力装置。
背景技术
车辆的行驶路线上突然出现障碍物，驾驶人员惊慌地踩了制动踏板时，即紧急刹车时，驾驶人员施加给制动踏板的踏力，与产生使车轮制动的那么大的制动液压的踏力相比是相当小的，车辆的制动能力不能充分发挥的情况是比较多的，这是近年来的分析结果。根据该分析结果，提出了下述装置，并正在实用化，该装置是根据制动踏板的踩下速度和制动总泵液压的上升速度，判断是通常刹车还是紧急刹车，在紧急刹车时，自动地使制动液压上升到使车轮制动程度的压力。
关于这种装置提出了各种结构，例如，有特开平11-48947号公报中所记载的装置。该装置是这样构成的，即根据来自外部的控制信号，至少可对该装置的输入——输出特性进行两种(通常刹车用特性和紧急刹车用特性)转换，紧急刹车时，将负压式增力装置地输入——输出特性从通常刹车用特性转换为紧急刹车用特性，驾驶人员可得到和使劲踩制动踏板时同样的结果。
发明的揭示
但是，该现有的负压式增力装置，具有与大气流入控制用环状阀分开的转换为紧急刹车特性用的螺线管和用该螺线管驱动的阀座部件，由对踏板行程传感器和制动总泵液压传感器发出的信号进行处理的电子控制装置输出螺线管驱动信号，根据该信号驱动螺线管，将具有大气流入控制用环状阀座的阀座部件与相向的密封部件分开，使阀机构成为增加输出作用状态，由于需要螺线管、各种传感器、电子控制装置等，故价格相当贵。
本发明的目的就是鉴于这种情况而提供一种负压式增力装置，该装置不需要螺线管、各种传感器、电子控制装置等，用简单、便宜的机械结构便可实现紧急刹车时的增加输出作用状态。
为了达到上述目的，负压式增力装置包括：内部至少形成有一个压力室的罩；可相对于上述罩前进后退地设置在上述罩内部，并将上述压力室分割成定压室和变压室的可动壁；与上述可动壁结合的动力活塞；可相对于上述动力活塞前进后退地设置在上述动力活塞内部的输入部件；将伴随着上述可动壁移动的上述动力活塞的推进力输出到装置外的输出部件；配置在上述动力活塞上并朝向后方的大气流出控制用环状阀座；具有与上述大气流出控制用环状阀座相向的可动部和气密地固定在上述动力活塞上的固定部的阀机构。这种负压式增力装置的特征在于，上述大气流出控制用环状阀座由可相对于上述动力活塞前进后退的阀座部件构成，并具有以下机构：在上述输入部件相对于上述动力活塞的前进量在规定值以下时，将上述阀座部件保持在前方规定位置上的保持机构；在上述输入部件相对于上述动力活塞的前进量大于规定值时，使上述阀座部件向后方位置移动规定量的可动机构；在上述动力活塞对于上述罩来说达到了规定位置时，使上述阀座部件回到上述前方规定位置的复位机构。
这样，当输入部件与动力活塞的相对移动量大于规定值时，即在驾驶人员惊慌地踩下制动踏板的紧急刹车时，解除保持机构对阀座部件的卡止关系，用可动机构使阀座部件向后方移动规定量，阀座部件将阀机构的可动部向后方推压，故变压室迅速且强制性地与大气连通，比通常刹车时大的推进力施加在可动壁、动力活塞上，进而施加在输出部件上，可产生足够大的制动液压。换句话说，使跳动特性(踩制动踏板进行刹车动作时，输出与输入的比率增至无限大，直到输入部件与反力部件接触为止，将该现象称作跳动)变化，从而将比通常刹车时大的推进力施加在输出部件上。即，用简单的结构便可实现具有通常刹车用特性和紧急刹车用特性两种输入——输出特性的负压式增力装置。
所谓后方，系指相对于负压式增力装置而言，为制动踏板侧或车辆后方侧，所谓前方，系指相对于负压式增力装置而言，为制动总泵侧或车辆前方侧。
最好，保持机构由设在动力活塞的前端内周部一侧，前方端与动力活塞卡合、且后方端与阀座部件卡合的保持部件构成。这样，阀座部件与卡在动力活塞上的保持部件卡合，故阀座部件可确实地卡合在动力活塞上。
更理想的是，在输入部件及保持部件的至少一方上设锥形部，输入部件相对于动力活塞的前进量大于规定值时，解除保持机构的保持作用，这是通过输入部件或保持机构与锥形部的凸轮作用实现的。因此，输入部件相对于动力活塞的前进量大于规定值时，因锥形部的凸轮作用可确实解除保持机构的保持作用，可从通常刹车用特性迅速转换到紧急刹车特性。
大气流出控制用环状阀座，由与动力活塞形成一体的第一大气流出控制用环状阀座和可相对于上述动力活塞前进后退、且和第1大气流出控制用环状阀座大致同心的第2大气流出控制用环状阀座构成。这样，便将大气流出控制用环状阀座与同动力活塞一体的第1大气流出控制用环状阀座以及与第1大气流出控制用环状阀座大致同心的笫2大气流出控制用环状阀座分离，于是，只需在具有大气流出控制用环状阀座的通常负压式增力装置的动力活塞上增设第2大气流出控制用环状阀座，便可构成具有通常刹车用特性和紧急刹车用特性两种输出——输入特性的负压式增力装置，可与通常的负压式增力装置的零件通用，有利于降低成本。
本发明的另外目的、效果，从参照附图的后述的本发明实施例的说明便可了解。另外，前方系指车辆的前方方向，后方系指车辆的后方方向。
图的简单说明
图1是本发明的实施例1的负压式增力装置的剖面图；
图2是图1的主要部分之放大部分图；
图3是本发明实施例2的负压式增力装置的剖面图；
图4是阀座部件40组装前的轴测图；
图5是保持部件52组装前的轴测图；
图6是本发明实施例3的负压式增力装置的局部剖面图；
图7是保持部件152组装前的轴测图；
图8是图6沿X-X线剖面图；
图9是本发明实施例4的负压式增力装置的局部剖面图；
图10是表示施加在输入杆28上的力(输入)与输出部件55的推进力(输出)的关系的图。
实施发明的最佳形式
以下，参照附图对本发明的实施形式作说明。
图1、图2是本发明实施例1的车辆用负压式增力装置的剖面图，图2是图1的部分放大图。
图1中，车辆用负压式增力装置(制动增力器)10，由前方罩11、后方罩12及可动壁20构成，具有罩14，罩内部由可动壁20分隔成与负压源相通的定压室23、与大气自由连通地变压室24。罩14内的可动壁20由金属制的板18和橡胶制的隔膜19构成，并设置成可相对于罩14在前后方向上移动的形式。
隔膜19外周缘的绳状补强筋部，被设在后方罩12的外周缘上的折叠部和前方罩11气密性地夹持着。隔膜19内周缘的绳状补强筋部，和板18一起气密性地固定在设于动力活塞22的前方凸缘部外周上的槽内。
定压室23，与作为负压源的发动机进气歧管(未图示)连通，在发动机动作中经常保持负压。变压室24，通过通路60及阀机构36与定压室23连通、遮断，并通过阀机构36与大气连通、遮断。
如图1及图2所示，动力活塞22具有：在其内部位于前方(图1及图2中，左方)且与定压室连通的第1空间22a；在其内部位于后方(图1及图2中，右方)且与大气连通的第2空间22b；设在第1空间22a和第2空间22b之间的中间部221。中间部221具有：在中间部221的中心部将第1空间22a和第2空间22b连通的第3空间22c；与第3空间22c分开并将第1空间22a和第2空间22b连通的通路60。
在动力活塞22内部，构成输入部件27的输入杆28及柱塞37贯通第1空间22a、第2空间22b、第3空间22c，设置成相对于动力活塞22可在前后方向上移动的形式。输入杆28及柱塞37，由结合部80结合成一体，输入杆28的后方与制动踏板(未图示)连接。
动力活塞22的前方端部嵌装有输出部件55，在动力活塞22的前方端部和输出部件55之间设有反力部件54。另外，在反力部件54和柱塞37的前方端部之间配设有碰触部件70，而且，碰触部件70在前后方向上可移动地设置在卡止部件50的内部，该卡止部件与动力活塞22设成一体。
为了规定柱塞37和输入杆28相对于动力活塞22的移动量，键部件32穿插在形成于动力活塞22的中间部221上的半径方向孔33内。键部件32的前后方向(图1及图2中的左右方向)的厚度尺寸比半径方向孔33的前后方向尺寸小，键部件32相对于动力活塞22在前后方向上只能移动图2中所示的距离C。
键部件32，可用突出在动力活塞22外周侧的两端部的后方面与后方罩12接触，动力活塞22相对于罩14向后方移动的极限如图2所示，是半径方向孔33的前方壁与键部件32的前方面接触、且键部件32的两端部的后方面与后方罩12接触的位置。键部件32的中央部，配设在形成于柱塞37中央部的一对凸缘面34、35之间，柱塞37相对于动力活塞22的向后方移动的极限，是凸缘面34与键部件32的前方面接触、且键部件的后方面与半径方向孔33的后方壁接触的位置。柱塞37相对于动力活塞22向前方移动的极限，是凸缘面35与键部件32的后方面接触、且键部件32的前方面与半径方向孔33的前方壁接触的位置。
动力活塞22的内部设有阀机构36，该阀机构根据柱塞37相对于动力活塞22在前后方向上的移动而转换成下述状态：减少输出作用状态，即变压室24与定压室23连通，并遮断与大气的连通；保持输出作用状态，即遮断变压室24与定压室23及大气的连通；增加输出作用状态，即变压室24与定压室23的连通被遮断，而与大气连通。
上述阀机构36以筒状部件45为主要构成部件，该筒状部件具有以下部分：大气流入控制用环状阀座37a，它一体地形成于柱塞37的后方端部上；大气流出控制用环状阀座39，它在阀座部件40的后方部一体地形成于第3空间22c的后方侧开口周围；可动部41和固定部43，其中可动部具有分别与大气流入控制用环状阀座37a相向的阀41a、41b，固定部通过止动器42气密性地固定在动力活塞22上，且，可动部41通过弹簧44向前方施力。
设在中间部221的第3空间22c内的阀座部件40，可相对于动力活塞22在前后方向上移动。
如图4的轴测图所示，阀座部件40包括：狭缝40b，它在柱塞37的外周，用于插入向半径方向突出的碰触部37c；贯通孔40e，它在阀座部件40的前后方向上延伸。而且，狭缝40b内穿插有键部件32。
将柱塞37插入阀座部件40的贯通孔40e，则碰触部37c与狭缝40b相向，且碰触部37c通过狭缝40b向阀座部件40的外部突出。具有阀座部件40的柱塞37配设在动力活塞22内时，碰触部37c的外周面便与中间部221的内周面的凹部221a进行滑动接触，柱塞37被碰触部37c支承着，可沿中间部221的内周部即动力活塞22的内周滑动。
另外，阀座部件40位于柱塞37的外周部和动力活塞22的中间部221的内周部之间，在形成有大气流出控制用环状阀座39的后方端部，在前后方向上相对于中间部221的内周面可滑动地进行接触。即，动力活塞22作为可向后方滑动地保持阀座部件40的保持部，具有中间部221。
在与阀座部件40的中间部221接触的后方端部的外周，装设有环状密封部件46，用于保持阀座部件40的后方端部和中间部221的内周面之间的密封性。阀座部件40，被弹簧47(施力部件)向后方推压，该弹簧设在阀座部件40和设于中间部221内周面上的凸缘部之间。
配设在卡在用柱塞37和结合部80连接成一体的输入杆28上的止动器58，及卡在动力活塞22上的止动器42之间的弹簧59，在将输入杆28向后方推，不踩制动踏板的情况下，使大气流入控制用环状阀座37a与阀机构36的可动部41的阀41b接触，并且使可动部41的阀41a仅离开大气流出控制用环状阀座39A距离而保持分离状态。
形成于中间部221上的通路60和第1空间22a，将阀机构36和定压室23连接起来，第3空间22c将阀机构36和变压室连接起来。
在动力活塞22的前方部分的内部，即中间部221上，设有将阀座部件40向后方推压的可动机构。该可动机构由将阀座部件40向后方推压的弹簧47(施力部件)和键部件32构成。
在动力活塞22的前方部分的内部，即第1空间22a内，设有保持机构48。保持机构48，由保持部件52和环状弹性体53构成，其中保持部件具有卡在阀座部件40的被卡合部40c上的卡合部52b，弹性体朝着使保持部件52减径的方向施力。保持部件52如图5所示，形成好像用通过其中心轴的平面将中空圆锥台切断了的对开中空圆锥台形状，使2个该对开的中空圆锥台相向地组装在动力活塞22上。保持部件52的卡止部52c嵌入卡止部件50的卡止槽50a内，该卡止部件固定在动力活塞22的前方部分上。因此，保持部件52不能在前后方向上移动，但允许在以卡止部52c为中心的半径方向上移动。
图3所示为本发明的实施例2，实施例2设有第1大气流出控制用环状阀座38，该阀座一体地形成于动力活塞22的中间部221的第3空间22c后方侧开口周围，第1大气流出控制用环状阀座38的内径侧配设有阀座部件400，该阀座部件具有与可动部41相向的第2大气流出控制用环状阀座390，用可相对于动力活塞22在前后方向上移动。除了上述以外的结构，和图2所示的实施例1相同。
图6所示为本发明的实施例3，保持机构148和实施例1及实施例2不同。实施例3的保持机构148由保持部件152和环状弹性体53构成，其中，保持部件具有与阀座部件400的被卡合部400c卡合的卡合部152b，环状弹性体朝着使保持部件152减径的方向施力。
保持部件152的卡止部152c，设在固定于动力活塞22的前方部分上的卡止部件150上，并且嵌在与动力活塞22的中心轴大致呈直角地延伸的卡止槽150a内。因此，保持部件152不能在前后方向上移动，但允许在卡止部152c为中心的半径方向上移动。保持部件152如图7所示，形成好像用通过其中心轴的3个平面将中空圆锥台切断了的3分割中空圆锥台形状，如图8所示，将该3个3分割中空圆锥台相向地组装在动力活塞22上。
保持部件152的卡止部152c的外周配设有薄壁圆筒状的限制部件170，防止卡止部152c脱离卡止槽150a。也就是说，即使通过柱塞37的斜面37b与保持部件152的锥形部152a的接触而产生的凸轮作用，将轴向分力施加在保持部件152上，亦可防止卡止部152c脱离卡止槽150a而浮上。因此，柱塞37相对于动力活塞22的前进量不会损失，可迅速地从通常刹车用特性转换到紧急刹车用特性。
又，如图6所示，通过卡止部152c在卡止槽150a内的回转中心轴X1、且通过保持部件152的锥形部152a和输入部件即柱塞37的锥形部37b的接触面之中心线X3的平面，与动力活塞22的中心轴X2形成的角度设定为30°以下。其目的是，使保持部件152的锥形部152a和动力活塞22的中心轴的距离B，接近卡止部152c的回转中心和动力活塞22的中心轴的距离A，利用因凸轮作用而产生的轴向分力，防止保持部件152朝着与阀座部件400卡合的方向(图6中顺时针方向)回转，可迅速地从通常刹车用特性转换到紧急刹车用特性。
因此，上述角度不仅适用于本发明实施例3，而且也适用于实施例1、实施例2及后述的实施例4。
图9所示为本发明实施例4，保持机构248和实施例1～3不同。实施例4的保持机构248，由具有卡合部252b的保持部件252和环状弹性体53构成，该卡合部与阀座部件400的被卡合部400c卡合，环状弹性体朝着使保持部件252减径的方向施力。
保持部件252的卡止部252c，通过连接部252d与保持部件252的主体部分连接，并且呈大致圆筒状。
设在固定于动力活塞22的前方部分上的卡止部件250上的，且与动力活塞22的中心轴大致成直角地延伸的卡止槽250a，成为嵌插保持部件252的卡止部252c的圆筒状内孔。另外，卡止槽250a具有沿着卡止槽250a延伸的切口250b。
卡止部252c，从大致垂直于动力活塞22的中心轴的方向嵌插在卡止槽250a内，这时，连接卡止部252c和保持部件主体的连接部252d，从切口250b内通过。即，卡止部252c和卡止槽250a进行所谓的关节状结合。结果，保持部件250以卡止槽250a的中心轴为回转轴，即保持部件252以与动力活塞22的中心轴大致成直角的轴为回转轴，顺畅地进行回转。又因是关节状结合，故卡止部252c不会脱离卡止槽250a，可实现可靠性高的紧急刹车功能。
保持部件252，除了卡止部152c之外，均和图7所示的实施例3的保持部件152的形状相同。即，形成好像用通过其中心轴的3个平面将中空圆锥台切断了的3分割中空圆锥台形状，和图8所示的实施例3一样，将3个该3分割中空圆锥台相向地组装在动力活塞22上。
下面，对本发明负压增力装置的动作进行说明，通常动作状态的增力装置的动作，一般都知道，故省略其说明，主要对紧急刹车时的动作作说明。
本发明负压式增力装置的紧急刹车特性，是通过改变跳动特性，在输出部件上施加比通常刹车时大的推进力实现的。为了改变跳动特性，只需加大图2中的碰触部件70和反力部件54的间隙D即可。间隙D的增大，同增大动力活塞22与反力部件54碰触面22d和大气流出控制用环状阀座39之间的距离、以及同增大动力活塞22与反力部件54碰触的碰触面22d和大气流入控制用环状阀座37a之间的距离是一样的。即，将大气流出控制用环状阀座39和大气流入控制用环状阀座37a向后方移动，使间隙D增大，于是输出增大，直至碰触部件70受到反力部件54的反力为止，输出与输入之比率达到无限大的所谓跳动状态的输出，比通常状态的大。
以下，根据图2及图9对实际动作作说明。
在驾驶人员惊慌地踩制动踏板的紧急刹车时，输入部件27与动力活塞22的相对移动量比规定值B大时，柱塞37的斜面37b与保持部件52的锥形部52a接触，同时使通过环状弹性体53朝减径方向施力的保持部件52在半径方向上扩径。
锥形部52a的最小内径部52aa来到柱塞37的台阶部37d处时，解除阀座部件40的被卡合部40c与保持部件52的卡合部52b的卡合。阀座部件40，通过弹簧47(施力部件)向后方施力，故解除被卡合部40c的卡合之后，便因弹簧47(施力部件)的施力立即向后方移动。
阀座部件40一旦向后方移动，阀座部件40的大气流出控制用环状阀座39便与构成阀机构36的可动部41的阀41a接触，遮断定压室23和变压室24的连通。这时，柱塞37和输入杆28一体地向前方移动中，阀座部件40将阀机构36的可动部41推回到后方，故柱塞37的大气流入控制用环状阀座37a与构成阀机构36的可动部41的阀41b迅速分开，变压室24与大气连通。结果，与通常刹车动作相比，可迅速地使定压室23与变压室24的连通遮断、以及使变压室24与大气连通，而且，实际上增大动力活塞22与反力部件54碰触的碰触面22d和大气流出控制用环状阀座38之间的距离、以及扩大动力活塞22与反力部件54碰触的碰触面22d和大气流入控制用环状阀座37a之间的距离，可使跳动状态的输出比通常状态的大。
通常刹车特性和上述紧急刹车特性示于图10。图10中，通常刹车特性的跳动，只能获得F01大的输出，而紧急刹车时的跳动可增大到F011，可产生大的制动液压。
上述刹车动作完毕后，制动踏板返回时，柱塞37的凸缘面34一边与键部件32接触，一边向后方移动。键部件32一旦与后方罩12(固定部件)接触，键部件32便与阀座部件40的前方槽壁40f(见图4)接触，限定同动力活塞22一体地后退的阀座部件40向后方移动。这时，因动力活塞22仍在后退，故和动力活塞22一体地后退的保持部件52的卡合部，与通过键部件32同后方罩12(固定部件)接触而静止的阀座部件40的被卡合部40c卡合，于是，通过紧急刹车动作而解除了卡合的保持部件52再与阀座部件40卡合，准备下一次的紧急刹车动作。
产业上利用的可能性
根据本发明，用简单、便宜的结构便可实现负压式增力装置，该增力装置不需要螺线管、各种传感器、电子控制装置等，具有通常刹车用特性和紧急刹车用特性两种输入——输出特性。