特許 6883105 モジュール最適化された空圧式ブレーキブースター

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6883105

(24)【登録日】2021年5月11日

(45)【発行日】2021年6月9日

(54)【発明の名称】モジュール最適化された空圧式ブレーキブースター

(51)【国際特許分類】

   B60T 13/567 20060101AFI20210531BHJP

   B60T 13/569 20060101ALI20210531BHJP

   F16J 3/02 20060101ALI20210531BHJP

【ＦＩ】

   B60T13/567

   B60T13/569

   F16J3/02 B

【請求項の数】8

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2019-531245(P2019-531245)

(86)(22)【出願日】2017年11月17日

(65)【公表番号】特表2020-500781(P2020-500781A)

(43)【公表日】2020年1月16日

(86)【国際出願番号】EP2017079609

(87)【国際公開番号】WO2018108450

(87)【国際公開日】20180621

【審査請求日】2019年7月25日

(31)【優先権主張番号】102016224715.8

(32)【優先日】2016年12月12日

(33)【優先権主張国】DE

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】399023800

【氏名又は名称】コンティネンタル・テーベス・アクチエンゲゼルシヤフト・ウント・コンパニー・オッフェネ・ハンデルスゲゼルシヤフト

(74)【代理人】

【識別番号】100069556

【弁理士】

【氏名又は名称】江崎 光史

(74)【代理人】

【識別番号】100111486

【弁理士】

【氏名又は名称】鍛冶澤 實

(74)【代理人】

【識別番号】100191835

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 真介

(74)【代理人】

【識別番号】100208258

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 友子

(74)【代理人】

【識別番号】100221981

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 大成

(72)【発明者】

【氏名】ファラー・ユルゲン

【審査官】 山田 康孝

(56)【参考文献】

【文献】 独国特許出願公開第１０２０１２２０８８６６（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｔ １３／００−１３／７４

Ｆ１６Ｊ ３／００−３／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

空圧式ブレーキブースター（１）であって、ブースターハウジング（２）を有しており、ブースターハウジング（２）内には、弾性的なダイアフラム（５）により空圧的に互いに隔離されている少なくとも一つの負圧室（３）及び少なくとも一つの作動室（４）が設けられており、ダイアフラム（５）はほぼ円形のダイアフラムディスク（６）に接触しており、ダイアフラムディスク（６）はブースターハウジング（２）内でゼロ点（Ｎ）と最大ストローク（Ｍ）との間で軸方向に移動可能であり、ゼロ点（Ｎ）と最大ストローク（Ｍ）との間の軸方向の距離によりブレーキブースター（１）のストローク領域（Ｈ）が定義され、ダイアフラムは転動ひだ（７）を有しており、転動ひだ（７）はダイアフラムディスク（６）が移動の際に転動領域（８）においてブースターハウジング（２）の内壁を転動する、空圧式ブレーキブースター（１）において、
ブースターハウジング（２）の転動領域（８）には斜めになった円錐状の部分（９）があり、そこではテーパー角度（α）≧８°、及び、軸方向長さ（Ａ）＞１／３＊ストローク領域（Ｈ）であること、及び、最大ストローク（Ｍ）におけるダイアフラムディスク（６）と転動領域（８）との間の半径方向距離（ＡＭ）が、少なくとも転動ひだ（７）の領域におけるダイアフラム（５）の厚さ（ｄ）の２倍と、ダイアフラム（５）の固有の許容最少屈曲半径（ＲＷ）との和であること、すなわちＡＭ≧２ｄ＋ＲＷであること、を特徴とする空圧式ブレーキブースター（１）。

【請求項2】

ゼロ点（Ｎ）におけるダイアフラムディスク（６）と転動領域（８）との間の半径方向距離（ＡＮ）が、最大ストローク（Ｍ）における半径方向距離（ＡＭ）の少なくとも２倍であること、すなわちＡＮ≧２＊ＡＭであること、を特徴とする請求項１に記載のブレーキブースター（１）。

【請求項3】

テーパー角度（α）が８°から１０°の範囲にあること、を特徴とする請求項１に記載のブレーキブースター（１）。

【請求項4】

テーパー角度（α）が８．５°から９°の範囲にあること、を特徴とする請求項３に記載のブレーキブースター（１）。

【請求項5】

ブースターハウジング（２）が少なくとも一つの第１のハウジングシェル（１０）及び少なくとも一つの第２のハウジングシェル（１１）を有しており、これらのハウジングシェル（１０，１１）の間にリング状間隙（１２）が形成されており、リング状間隙（１２）は軸方向に延びており、リング状間隙（１２）内にはダイアフラム（５）の一部領域が配置されていること、を特徴とする、請求項１に記載のブレーキブースター（１）。

【請求項6】

リング状間隙（１２）の軸方向の長さ（ａ）が、少なくともリング状間隙（１２）の半径方向間隙寸法（ｂ）と同じ大きさであること、を特徴とする請求項５に記載のブレーキブースター（１）。

【請求項7】

リング状間隙（１２）の軸方向の長さ（ａ）が、少なくともリング状間隙（１２）の半径方向間隙寸法（ｂ）の２倍の大きさであること、を特徴とする請求項６に記載のブレーキブースター（１）。

【請求項8】

円錐状の部分（９）がほぼリング状間隙（１２）まで延在していること、を特徴とする請求項７に記載のブレーキブースター（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空圧式ブレーキブースター、特に油圧式の車両ブレーキ装置のための空圧式ブレーキブースターであって請求項１のおいて書きに記載の特徴を持つものに関する。

【背景技術】

【0002】

そのようなブレーキブースターは広く普及しており、よく知られている。そのようなブレーキブースターのブースターハウジングは多くの場合、壁の薄いハウジングシェルを少なくとも２つ有しており、このハウジングシェルは互いに接続されているか、又は互いに固定されているかもしくは連結されている。ブースターハウジング内ではエラストマー材料から成るダイアフラムにより、少なくとも一つの負圧室が作動室から空圧的に隔てられている。このダイアフラムは領域的に硬いダイアフラムディスクに接触しており、ダイアフラムディスクは作動中、構造的に定義されたストローク領域にわたって軸方向に移動可能である。

【0003】

この軸方向運動を補償するためにダイアフラムには転動ひだが設けられており、転動ひだは半径方向外側においてダイアフラムディスクとブースターハウジングの内壁との間に配置されており、作動中はブースターハウジングの内壁の転動領域において転動する。

【0004】

ダイアフラムディスクに投影されたダイアフラムの接触面は、増幅力を形成するために空圧的に有効な面として機能し、ブレーキブースターの効率に決定的に影響する。そのため、ストローク領域全体にわたってダイアフラムディスクとブースターハウジングとの間の半径方向の距離をできるだけ小さく保つことが目指されており、そのため、既知の空圧式ブレーキブースターのブースターハウジングは転動領域において、円筒形に実施されているか、又は、多くは１°から２°の範囲にある、製造上生じる最少の抜き勾配で実施されている。

【0005】

さまざまな車両応用のために、異なるストローク領域を持つブレーキブースターが必要とされている。コスト節約のために、これをモジュールシステムを用いて実現することが目指されており、そこでは少数のいくつかのコンポーネントを変更又は交換するだけでよく、例えば、ストローク領域をより大きくするために、軸方向の深さがより深いハウジングシェルにする、又はその逆にすることが挙げられる。この手法においては既知のブレーキブースターでは、ダイアフラムも変更する必要があるか、もしくは複数の実施形態を用意する必要がある。

【0006】

すると例えば長ストロークブレーキブースターのために設計されたダイアフラムの転動ひだは、短ストロークブレーキブースターにおいてもその最大ストロークでは大きな袋部分を形成するため、それにより負圧室の体積が不都合に低下し、作動室が拡大する。しかしながらそれにより達成可能な増幅力の効率と高さが低下し、ならびに応答性が悪化する。

【0007】

短ストロークブレーキブースター用に設計されたダイアフラムを長ストロークブレーキブースターで使用すると、ダイアフラムは、最大ストロークにおいてダイアフラムディスクにもはや完全に接触せずにそこから浮いており、それにより空圧的に有効な面が減少し、その結果達成可能な増幅力の効率と高さも低下する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の課題は、複数のストローク領域のためのモジュールシステムをより効率的に構成し、効率損失をできるだけ低く抑えるため、又はこれを回避するための解決法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この課題は本発明により、請求項１に記載の特徴の組み合わせを有するブレーキブースターにより解決される。本発明のさらなる実施形態及び好適な発展形は、従属請求項、及び図と説明により記述される。

【0010】

本発明においては特に、ブースターハウジングの転動領域に、斜めになった、特に円錐状の部分があり、そのテーパー角度は８°より大きく、また、軸方向長さはそれぞれのストローク領域の１／３より大きい。

【0011】

本発明のある発展形においては、ブースターハウジングの対応する部分の転動領域におけるテーパー角度は、８°から１０°の範囲にあり、望ましくは８．５°から９°の範囲にある。

【0012】

それにより、ブレーキブースターの短ストローク実施例における転動ひだの長さはより小さくするよう選ぶことができ、それによりストロークにおいて変形する領域がより小さくなり、屈曲作業及びそれに伴う損失が低下する。それにより、唯一の標準化された実施例では、すべてのストローク領域用のダイアフラムをモジュール内にセットすることができる。転動ダイアフラムの部品の多様性が低減され、それにより部品価格も低下する。

【0013】

ハウジングシェル製造時の板金の変形の程度は、円筒形の実施例と比較して小さくなり、また、製造コストも低下する。

【0014】

さらに、ハウジングシェルをより良く積み上げられるようになり、それにより、輸送に必要な空間が小さくなるか、又は、壁の厚さをより厚くすることができるようになる。これにより物流の費用が下がる。

【0015】

本発明のある発展形においては、最大ストロークにおけるダイアフラムディスクと転動領域との間の半径方向の距離が、少なくとも、転動ひだの領域におけるダイアフラムの厚さの２倍と、ダイアフラムの固有の許容最少屈曲半径との和となるようにされている。

【0016】

それによりダイアフラムの損傷が回避され、同時に効率損失が低減される。

【0017】

本発明のある望ましい実施形態によると、ゼロ点におけるダイアフラムディスクと転動領域との間の半径方向距離は、最大ストロークにおける半径方向距離の少なくとも２倍である。転動ひだ内の屈曲作業による損失及び、効率損失はそれによりさらに最適化される。

【0018】

本発明のある有利な実施例によると、ブースターハウジングは少なくとも一つの第１ハウジングシェル及び少なくとも一つの第２ハウジングシェルを有しており、これらハウジングシェルの間にはリング状間隙が設けられており、このリング状間隙は軸方向に延びており、その中にダイアフラムの一部領域が配置されている。

【0019】

本発明の特に望ましい発展形においては、リング状間隙は、リング状間隙の軸方向の長さが、リング状間隙の半径方向の間隙寸法の少なくとも２倍となるように設計されている。それにより転動ひだをより良く案内でき、転動ひだからシールビードへの移行部における損傷を回避し、シールビードがブースターハウジング内部にはみだすもしくははずれることを効率的に回避できる。

【0020】

本発明の望ましい実施形態においては、材料有効活用、コスト節約、重量節約を最適化するために、円錐状の部分がほぼリング状間隙まで延在している。

【0021】

以下、本発明の詳細及び有利点について、図の説明を基に詳しく説明する。そこでは同種のブレーキブースターの公知の側面や機能についてはほとんど説明せず、本発明に関連する詳細についてのみ述べるにとどめる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明のブレーキブースターのある実施形態の模範的な軸方向断面図

【図2】図１の実施形態の転動ひだの領域を、ゼロ点におけるダイアフラムディスクと共に拡大した図

【図3】図１の実施形態の転動ひだの領域を、最大ストロークにおけるダイアフラムディスクと共に拡大した図

【発明を実施するための形態】

【0023】

・図１
空圧式ブレーキブースター１は、ほぼ回転対称に構成されている。空圧式ブレーキブースター１は、壁の薄いブースターハウジング２を有している。ブースターハウジング２はハウジングシェル１０及び１１を有しており、これらはその半径方向外側領域において互いに接続しており、ブースターハウジング２はまた負圧室３ならびに作動室４を含んでおり、これらはエラストマーダイアフラム５により、互いに空圧的に隔てられている。

【0024】

空圧式ブレーキブースター１内において増幅力は、負圧室３と作動室４との間の圧力差により生まれ、硬いダイアフラムディスク６に導入され、ダイアフラムディスク６は次にブースターハウジング２内においてゼロ点Ｎと最大ストロークＭとの間に構造的に設けられているストローク領域Ｈ内で軸方向に移動し、増幅力は、機能に応じて後置されたコンポーネントに伝達される。

【0025】

ここでダイアフラム５は負圧室３の方向においてダイアフラムディスク６に押し付けられており、空圧的に有効な面は、ダイアフラムディスク６に投影されたダイアフラム５の接触面により、及び、それにより接触半径ＡＲにより定義可能である。可能な限り最大の効率のためには、各作動状態及び各ストローク位置において接触半径ＡＲがダイアフラムディスク６の外側半径ＴＲに等しいことが理想的である。

【0026】

ダイアフラム５の運動を補償するために、ダイアフラム５は転動ひだ７を有しており、転動ひだ７はダイアフラムディスク６がゼロ点Ｎと最大ストロークＭとの間で移動する際に、ブースターハウジング２の内壁２にある転動領域８を転動する。

【0027】

ダイアフラム５の半径方向外側縁には周囲を取り囲むシールビード１３が形成されており、シールビード１３は、ハウジングシェル１０と１１との間において、別に形成されたリング状の空洞内に空圧的に密に挟み込まれている。

【0028】

・図２
本発明のブースターハウジング２の転動領域８には円錐状の部分９があり、円錐状の部分９の軸方向長さＡはストローク領域Ｈの少なくとも１／３、望ましくはストローク領域Ｈの半分であり、円錐状の部分９のテーパー角度αは８°から１０°、望ましくは８．５°から９°の範囲にあり、理想的には８．８°である。

【0029】

・図３
効率を最適化し、また材料コストを低減して継続的な機能を保証するために、本発明のブレーキブースター１のコンポーネントは、最大ストロークＭにおけるダイアフラムディスク６とブースターハウジング２の転動領域８との間の半径方向距離ＡＭが、転動ひだ７の領域におけるダイアフラム５の厚さｄの２倍と、ダイアフラム５の、許容される固有の最少の屈曲半径ＲＷとの和に近似するがこれを下回らない値となることを目指すようにされる。つまり、ＡＭ≧２ｄ＋ＲＷ；ＡＭ→２ｄ＋ＲＷとなる。

【0030】

このとき屈曲半径ＲＷは、ダイアフラム５の、許容される最少の曲げ半径であり、この半径の場合に、固有の材料特性及び厚さｄの考慮の下、ブレーキブースター１の想定作動期間全体について、張力による過剰応力による境界層における亀裂形成が回避される。例えばＥＰＤＭ材料から成る厚さｄ≒１ｍｍのダイアフラム５については、望ましくは屈曲半径ＲＷ≒１．５ｍｍと定義される。

【0031】

最大ストロークＭにおける許容される最少の半径方向距離ＡＭについて要求されることは必然的に、長ストロークの実施例の構造的な設計にとっての要求となる。短ストロークの実施例においては、本発明の中で例えばテーパー角度αを、長ストロークの実施例と比較して拡大することにより半径方向距離ＡＭを同じにすることができ、又は、半径方向距離ＡＭがわずかに拡大するが、テーパー角度αを同じままにすることができる。

【0032】

本発明のブレーキブースター１の長ストローク実施例のためのストローク領域Ｈは、例えば４０ｍｍから５０ｍｍの範囲にあることができ、望ましくは４６ｍｍとすることができる。

【0033】

本発明のブレーキブースター１の短ストローク実施例のためのストローク領域Ｈを、例えば３０ｍｍから４０ｍｍの範囲にすることができ、望ましくは３６ｍｍとすることができる。すると、短ストローク実施例と長ストローク実施例との間に生じる１０から２０ｍｍのストローク差は、ダイアフラム５の唯一の標準化された実施例により問題なく、また効率損失なしに、実現することができる。

【0034】

本発明のブレーキブースター１の、図示された実施形態のブースターハウジング２は、ダイアフラムディスク６と転動領域８との間の半径方向距離ＡＮが、ゼロ点Ｎにおいて近似的に及び少なくとも、最大ストロークＭにおける半径方向距離ＡＭの２倍となるように設計されている。そのため距離ＡＮについて先に開示された設計原理を考慮して、転動ひだ７における屈曲作業を原因とする損失、及び転動ひだ７の袋部分形成の寸法を、互いに最適な比率にし、それにより効率損失を最小化することができる。

【0035】

転動ひだ７をより良く案内するため、転動ひだ７からシールビード１３への移行部の損傷を回避するため、シールビード１３がブースターハウジング２の内部にはみ出したりもしくははずれたりすることを回避するために、両方のハウジングシェル１０及び１１は、それらの間に軸方向に延びるリング状間隙１２が形成されるように形作られている。このときダイアフラム５もしくは転動ひだ７はリング状間隙１２を通って延びている。

【0036】

リング状間隙１２の半径方向間隙寸法ｂはこのとき、シールビード１３の厚さより大幅に小さく、ダイアフラム５の厚さよりわずかに幅広く形成されている。リング状間隙１２の軸方向の長さａはこのとき、半径方向の間隙寸法ｂと少なくとも同じ大きさであるか、望ましくは少なくとも半径方向間隙寸法ｂの２倍となるよう設計される。

【0037】

本発明のブレーキブースター１の、図示された望ましい実施形態においては、円錐状の部分９はリング状間隙１２間際まで直接的に延在している。

【符号の説明】

【0038】

１ ブレーキブースター
２ ブースターハウジング
３ 負圧室
４ 作動室
５ ダイアフラム
６ ダイアフラムディスク
７ 転動ひだ
８ 転動領域
９ 円錐状の部分
１０ ハウジングシェル
１１ ハウジングシェル
１２ リング状間隙
１３ シールビード
α テーパー角度
ａ 軸方向の長さ
Ａ 軸方向長さ
ｂ 半径方向の間隙寸法
ｄ ダイアフラムの厚さ
Ｈ ストローク領域
Ｍ 最大ストローク
Ｎ ゼロ点
ＡＭ 最大ストロークにおける半径方向距離
ＡＮ ゼロ点における半径方向距離
ＡＲ 接触半径
ＲＷ 固有の許容可能な最小の屈曲半径
ＴＲ ダイアフラムディスクの半径

【図1】

【図2】

【図3】