JP2014069666A - 電動倍力装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電動倍力装置において、マスタシリンダのブレーキ液圧をブレーキペダルに伝達するマスタシリンダのピストンに作用する横力を軽減する。
【解決手段】入力ロッド21に連結されたブレーキペダルの操作に応じて電動モータを制御し、伝動機構53を介してボールネジ機構34を駆動して、プライマリピストン72及びサブピストン92を推進してマスタシリンダ2でブレーキ液圧を発生させる。マスタシリンダ2のブレーキ液圧を入力ピストン93で受けてプランジャロッド90及び入力ロッド21を介してブレーキペダルに伝達する。入力ロッド21とプランジャロッド90とをボールジョイント39で傾きを許容して連結し、プランジャロッド90をリアカバー110の案内部110aによって軸方向に沿って摺動可能に案内する。これにより、プライマリピストン72若しくはサブピストン92に作用する横力を軽減して摺動抵抗の増大及びシール性の低下を防止する。
【選択図】図2
【解決手段】入力ロッド21に連結されたブレーキペダルの操作に応じて電動モータを制御し、伝動機構53を介してボールネジ機構34を駆動して、プライマリピストン72及びサブピストン92を推進してマスタシリンダ2でブレーキ液圧を発生させる。マスタシリンダ2のブレーキ液圧を入力ピストン93で受けてプランジャロッド90及び入力ロッド21を介してブレーキペダルに伝達する。入力ロッド21とプランジャロッド90とをボールジョイント39で傾きを許容して連結し、プランジャロッド90をリアカバー110の案内部110aによって軸方向に沿って摺動可能に案内する。これにより、プライマリピストン72若しくはサブピストン92に作用する横力を軽減して摺動抵抗の増大及びシール性の低下を防止する。
【選択図】図2
Description
本発明は、自動車等の車両のブレーキ装置において、ブレーキペダルの操作量に応じて電動モータによってマスタシリンダのピストンを駆動してブレーキ液圧を発生させる電動倍力装置に関するものである。
電動倍力装置としては、例えば特許文献1に記載されたものが公知となっている。この電動倍力装置は、運転者によるブレーキペダルの操作量に応じてコントローラにより電動モータを制御し、電動モータの回転運動を回転−直動変換機構であるボールネジ機構により直線運動に変換し、マスタシリンダのピストンを推進してブレーキ液圧を発生させる。そして、ブレーキペダルに連結された入力ピストンをマスタシリンダに挿入して、マスタシリンダのブレーキ液圧をブレーキペダルに伝達するようにしている。
このようにブレーキペダルに連結された入力ピストンをマスタシリンダに挿入した電動倍力装置では、次のような問題がある。
入力ピストンは、運転者のブレーキペダルの操作により、ブレーキペダルに連結された入力ロッドよって直接、進退移動するようになっているため、ブレーキペダルの操作により、入力ロッドに僅かな傾きが生じると、マスタシリンダのピストンに横力が作用することになる。マスタシリンダのピストンに横力が作用すると、摺動抵抗を増大させ、シール性を低下させ、また、シールを摩耗させる原因となる。
入力ピストンは、運転者のブレーキペダルの操作により、ブレーキペダルに連結された入力ロッドよって直接、進退移動するようになっているため、ブレーキペダルの操作により、入力ロッドに僅かな傾きが生じると、マスタシリンダのピストンに横力が作用することになる。マスタシリンダのピストンに横力が作用すると、摺動抵抗を増大させ、シール性を低下させ、また、シールを摩耗させる原因となる。
本発明は、マスタシリンダのピストンに作用する横力を軽減するようにした電動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、マスタシリンダが結合されるハウジングと、該ハウジングに設けられてブレーキペダルの操作に応じて作動する電動モータと、前記ハウジング内に設けられ前記電動モータによって駆動されて前記マスタシリンダのピストンを推進する直動部材と、前記マスタシリンダのピストンに当接可能に設けられ、前記ブレーキペダルの操作により移動して前記マスタシリンダ内のブレーキ液圧の反力を前記ブレーキペダルに伝達する入力部材と、を備えた電動倍力装置において、前記入力部材は、前記マスタシリンダ内のブレーキ液から反力を伝達するプランジャロッドと、該プランジャロッドに一端側が傾きを許容して連結され他端側が前記ブレーキペダルに連結される入力ロッドと含み、前記プランジャロッドを前記ハウジングに対して軸方向に沿って移動可能に案内する案内部が設けられていることを特徴とする。
本発明に係る電動倍力装置によれば、マスタシリンダのピストンに作用する横力を軽減することができる。
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。
本実施形態に係る電動倍力装置が組込まれた自動車のブレーキシステムを図1に示す。図1に示すように、ブレーキシステム1は、ブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダ2と、マスタシリンダ2に一体に結合されてマスタシリンダ2のプライマリピストン72(ピストン)を推進する電動倍力装置3と、マスタシリンダ2に接続されてブレーキ液圧の供給によって各車輪に制動力を発生させる液圧式のホイールシリンダ4と、マスタシリンダ2と各ホイールシリンダ4との間に介装される液圧制御ユニット5と、電動倍力装置3及び液圧制御ユニット5の作動を制御する車載コントローラ(図示せず)とを備えている。
本実施形態に係る電動倍力装置が組込まれた自動車のブレーキシステムを図1に示す。図1に示すように、ブレーキシステム1は、ブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダ2と、マスタシリンダ2に一体に結合されてマスタシリンダ2のプライマリピストン72(ピストン)を推進する電動倍力装置3と、マスタシリンダ2に接続されてブレーキ液圧の供給によって各車輪に制動力を発生させる液圧式のホイールシリンダ4と、マスタシリンダ2と各ホイールシリンダ4との間に介装される液圧制御ユニット5と、電動倍力装置3及び液圧制御ユニット5の作動を制御する車載コントローラ(図示せず)とを備えている。
図2に示すように、電動倍力装置3は、入力部材31と、電動モータ33(図1参照)と、回転−直動変換機構であるボールネジ機構34と、これらを収容するハウジング32と、ハウジング32に一体的に取付けられたコントローラCとを備えている。ハウジング32は、アルミニウム合金等で形成され、マスタシリンダ2側のフロントハウジング35と、ブレーキペダル22(図1参照)側のリアハウジング36と、これらの間に結合される中間ハウジング37とを有する3分割構造となっている。
フロントハウジング35は、略有底円筒状で、底部に設けられた開口部35aにマスタシリンダ2の開口側の端部が挿入されている。中間ハウジング37は、フロントハウジング35の側方に配置されたモータケース41(図1参照)が結合されて、モータケース41と共に電動モータ33を収容する。また、中間ハウジング37には、直径方向に配置された一対のスルーボルト48の基端部が圧入、固定され、このスルーボルト48をフロントハウジング35の底部及びマスタシリンダ2の取付部2aに挿通してナット49を螺着することにより、中間ハウジング37、フロントハウジング35及びマスタシリンダ2が一体に結合されている。中間ハウジング37の他端部には、リアハウジング36が結合されている。リアハウジング36は、その後端部が、車両のエンジンルームと車室との隔壁であるダッシュパネル18に固定される。リアハウジング36の後端部には、円筒部36aが突出され、円筒部36aはダッシュパネル18を貫通して車室内に延ばされている。円筒部36aには、略有底円筒状のリアカバー110がボルト111によって取付けられている。
ハウジング32の内部には、リアハウジング36の円筒部36aに取付けられたリアカバー110の外方からマスタシリンダ2にかけて軸方向に延びる入力部材31が挿入されている。入力部材31は、入力ロッド21、プランジャロッド90及び入力ピストン93を備えている。入力ロッド21は、その基端部に取付けられたクレビス21aによってブレーキペダル22(図1参照)に連結される。
プランジャロッド90の基端部と入力ロッド21の先端部とは、ボールジョイント39によって連結されている。ボールジョイント39は、プランジャロッド90の基端部に形成されたボールソケット39aに、入力ロッド21の先端部に形成されたボール39bが嵌合することにより、プランジャロッド20と入力ロッド21とを枢着(ピボット結合)して、これらの傾きを許容するようになっている。入力ピストン93は、その基端部がプランジャロッド90の先端部に当接し、先端部がサブピストン92を貫通してマスタシリンダ2内に挿入されている。
サブピストン92は、前端側の大径のバネ受部92aと後端側の小径のピストン部92bとを有する段付円筒状で、ピストン部92b内に入力ピストン93の先端の小径部93dが摺動可能かつ液密的に挿通されている。また、サブピストン92は、バネ受部92aがマスタシリンダ2内に配置され、ピストン部92bがマスタシリンダ2の円筒状のプライマリピストン72内に液密的かつ摺動可能に挿入され、バネ受部92aとピストン部92bとの間の段部92cにプラマリピストン72の先端部が当接している。
略有底円筒状のリアカバー110は、二重筒構造で底部の中央部に軸方向に沿って小径の円筒状の案内部110aが一体に形成されている。案内部110aの先端部は、リアカバー110の円筒状の側壁の開口端から突出して延びている。リアカバー110がボルト111によってリアハウジング36の円筒部36aに取付けられた状態で、案内部110aは、円筒部36aを通ってハウジング32の内部まで延びている。
プランジャロッド90は、リアカバー110の案内部110aに挿通され、案内部110aによって軸方向に沿って摺動可能に案内されて、径方向に移動及び傾きを生じないように支持されている。プランジャロッド90の案内部110aとの摺動面には、複数の外周溝90aが形成されて、プランジャロッド90と案内部110aとの間のシール性及び摺動性を高めている。プランジャロッド90は、中間部に形成された大径のフランジ部90bが案内部110aの先端部に当接して後退位置が規定される。入力ピストン93は、先端側の小径部93d、基端側の中径部93a及び中径部93aに形成された大径のフランジ部93bを有する段付形状となっており、小径部93dと中径93aとの間の段部93eがサブピストン92の後端部に当接可能になっている。また、サブピストン92の後端部とフランジ部93bとの間には、圧縮コイルバネである反力調整反力調整バネ100が介装されている。この反力調整バネ100は、入力ピストン93とサブピストン92とが相対変位した際のブレーキペダル22へのペダル反力を調整するものである。ここで、本実施形態においては、マスタシリンダのピストンが、プライマリピストン72及びサブピストン92で構成されるようになっており、入力部材の一部である入力ピストン93がマスタシリンダのピストンに対して、その軸方向及び径方向で当接可能となっている。
図3にマスタシリンダ2、反力調整バネ100、入力ピストン93、プランジャロッド90、入力ロッド21、リアカバー110及びクレビス21aの分解斜視図を示す。
電動モータ33は、コントローラCからの制御電流によって作動するブラシレスDCモータであり、ベルト等の伝動機構53を介してボールネジ機構34を駆動する。電動モータ33の回転は、レゾルバ、ロータリエンコーダ、ホール素子等の回転検出器(図示せず)によって検出されて、検出信号としてコントローラCに入力される。また、電動モータ33は、本実施形態のブラシレスDCモータのほか、ブラシ付DCモータ、ACモータ等とすることができるが、制御性や静粛性や耐久性等の観点からはDCブラシレスモータが望ましい。
ボールネジ機構34は、マスタシリンダ2のプライマリピストン72と同軸上に配置された円筒状の直動部材55と、直動部材55が挿入された円筒状の回転部材57と、これらの間に形成された螺旋状のネジ溝55aに装填された複数の転動体であるボール56(鋼球)とを備えている。直動部材55は、リアハウジング36の円筒部36a及び円筒部36aに取付けられたリアカバー110内に挿入されてハウジング32内で軸方向に沿って移動可能、かつ、軸回りに回転しないように支持されている。回転部材57は、ハウジング32内で一対のベアリング51によって軸回りに回転可能かつ軸方向に移動しないように支持されている。そして、ボールネジ機構34は、電動モータ33の駆動力によって伝動機構53を介して回転部材57を回転させることにより、ネジ溝55a内をボール56が転動して直動部材55が軸方向に移動するようになっている。
直動部材55の前端部には、フロントハウジング35内に配置されたバネ受61がCリング63によって結合されている。バネ受61は、大径部61A及び小径部61Bを有し、これらの間に段部61Cが形成された段付円筒状で、大径部61Aの外周部に直径方向に突出する一対の案内部64が一体に形成されている。バネ受61は、小径部61Bに直動部材55の前端部を挿通して、その先端にCリング63を装着することによって直動部材55に軸方向に固定される。また、バネ受61は、小径部61Bと直動部材55の前端部との係合により、直動部材55に対して軸回りに回転しないように結合されている。バネ受61と直動部材55との軸回りの回り止めとしては、凹凸嵌合、スプライン、キー、二面取り等の公知の回り止め手段を用いることができる。バネ受61は、一対の案内部64に軸方向に沿って貫通された案内穴64Aにスルーボルト48が摺動可能に挿通されて、ハウジング32に対して軸方向に沿って移動可能、かつ、軸回りに回転しないように支持されている。これにより、直動部材55は、バネ受61を介してハウジング32に対して軸方向に沿って移動可能、かつ、軸回りに回転しないように支持されている。
フロントハウジング35の底部とバネ受61との間に圧縮コイルバネである戻しバネ62が介装されている。直動部材55の後退位置は、戻しバネ62のバネ力によってバネ受61の段部61Cが中間ハウジング37に当接することにより規定されている。直動部材55は、電動モータ33による駆動力が作用しない状態では、戻しバネ62のバネ力によって後退位置に復帰するようになっている。直動部材55内には、入力部材31のプランジャロッド90及び入力ピストン93が移動可能に配置されている。
電動モータ33の伝動機構53として、歯付ベルト、Vベルト、金属ベルト、樹脂ベルト等のベルト伝動機構、又は、歯車伝動機構、チェーン伝動機構等の他の公知の伝動機構を用いることができる。あるいは、伝達機構を介さずに電動モータ33によって回転部材57を直接駆動(ダイレクトドライブ)するようにしてもよい。また、ベルト伝動機構に、歯車減速機構等の減速機構を組み合わせて減速比を調整するようにしてもよい。さらに、ベルト伝動機構に、歯車減速機構等の他の伝動機構を併設して設けて、ベルトが切断した際等のバックアップとしてもよい。
マスタシリンダ2は、タンデム型であり、有底筒状に形成されたシリンダ本体73の内部のシリンダボア74内に、円筒状のプライマリピストン72及び有底円筒状のセカンダリピストン71が軸方向に直列に配置されている。シリンダボア74内における、プライマリピストン72とセカンダリピストン71との間には、プライマリ室76が形成され、また、セカンダリピストン71とシリンダ本体73の底部との間には、セカンダリ室75が形成されている。プラマリピストン72には、サブピストン92が摺動可能かつ液密的に挿入され、サブピストン92には、入力ピストン93の小径部93dが摺動可能かつ液密的に挿入されている。サブピストン92のバネ受部92aとピストン部92bとの間の段部92cにプライマリピストン72の前端部が当接している。バネ受部92aの外周部とシリンダボア74との間には隙間が形成されている。
シリンダ本体73の側壁の上部には、プライマリ室76及びセカンダリ室75にそれぞれ連通するリザーバポート(図示せず)が設けられている。これらのリザーバポートには、ブレーキ液を貯留するリザーバ77(図1参照)が接続されている。シリンダ本体73のシリンダボア74には、その軸方向において各リザーバポートを挟むように一対のピストンシール81、82及び79、80が設けられている。ピストンシール81、82及び79、80は、シリンダボア74とプライマリ及びセカンダリピストン72、71との間をシールしている。プライマリピストン72の側壁及びセカンダリピストン71の円筒部の側壁には、それぞれ径方向に貫通するピストンポート71aが形成されている。
プライマリピストン72に形成された内周溝には、軸方向においてピストンポートを挟むように一対のピストンシール96、97が装着されて、サブピストン92との間をシールしている。サブピストン92の側壁には、径方向に貫通するピストンポート95bが形成されている。サブピストン92の内周部には、ピストンシール103が装着されてサブピストン92と入力ピストン93の小径部93dとの間をシールしている。ピストンシール103は、ピストンポート95bに対してサブピストン92の後端側に配置されている。ピストンポート95bは、入力ピストン93の位置にかかわらず、プライマリ室76に常時連通するようになっている。
プライマリ室76内には、セカンダリピストン71とサブピストン92との間に介装された圧縮コイルバネである戻しバネ99が設けられている。戻しバネ99は、そのバネ力により、プライマリピストン72及びサブピストン92を後退位置へ向けて付勢しており、サブピストン92の段部92cをプライマリピストン72の前端部に当接させている。戻しバネ99には伸縮可能なリテーナ102が挿入され、リテーナ102によって戻しバネ99が所定の圧縮状態で保持され、そのバネ力に抗して圧縮可能となっている。また、セカンダリ室75には、シリンダ本体73の底部とセカンダリピストン71との間に介装された戻しバネ106が設けられている。戻しバネ106は、そのバネ力により、セカンダリピストン71を後退位置へ向けて付勢している。戻しバネ106には、伸縮可能なリテーナ102aが挿入され、リテーナ102aによって戻しバネ106が所定の圧縮状態で保持され、そのバネ力に抗して圧縮可能となっている。
そして、プライマリ及びセカンダリピストン72、71、並びに、サブピストン92が後退位置にあるとき、プライマリピストン72のピストンポート95aは一対のピストンシール81、82の間に配置され、サブピストン92のピストンポート95bは一対のピストンシール96、97の間に配置される。このとき、リザーバ77とプライマリ室76とがリザーバポートを介して連通される。また、セカンダリピストン71のピストンポート71aは、一対のピストンシール79、80の間に配置される。このとき、リザーバ77とセカンダリ室75とがリザーバポート及びピストンポート71aを介して連通される。これにより、ブレーキパッドの摩耗等に対して、リザーバ77からプライマリ室76及びセカンダリ室75に適宜ブレーキ液を供給して、各ホイールシリンダ4にブレーキ液を補充する。
プライマリピストン72及びサブピストン92が前進してプライマリピストンのピストンポート95aが一方のピストンシール81を越えて前進し、セカンダリピストン71が前進してそのピストンポート71aが一方のピストンシール79を越えて移動すると、リザーバポートとピストンポート95a、71aとの間が、それぞれピストンシール81、79によって遮断される。これにより、プライマリ室76及びセカンダリ室75がリザーバ77から遮断されて、プライマリ及びセカンダリピストン72、71の前進に伴って、プライマリ室76及びセカンダリ室75が加圧される。
また、プライマリピストン72が後退位置にあり、サブピストン92が入力ピストン93と共に前進し、サブピストン92のピストンポート95bがプライマリピストン72の一方のピストンシール96を越えて移動すると、ピストンシール96によりプライマリピストン72のピストンポート95aがプライマリ室76から遮断される。これにより、プライマリ室72とリザーバ77との連通が遮断されて、入力ピストン93及びサブピストン92の前進によりプライマリ室76が加圧される。
プライマリ室76に対して、プライマリピストン72の受圧面積Aは、外周側のピストンシール82と内周側のピストンシール96とによって規定される。サブピストン92の受圧面積Bは、外周側のピストンシール96と内周側のピストンシール103によって規定される。また、入力ピストン93の受圧面積Cは、外周側のピストンシール103によって規定される。そして、プライマリピストン72、サブピストン92及び入力ピストン93の受圧面積A、B及びCの関係はA>B>Cとなっている。
プライマリ室76及びセカンダリ室75Bは、2系統の液圧回路によって液圧制御ユニット5介して各車輪の液圧ブレーキ装置のホイールシリンダ4に接続されている。このように2系統の液圧回路を用いることにより、万一、一方が失陥した場合でも、他方の液圧回路によって制動機能を維持することができる。
電動倍力装置3には、ブレーキペダル22の操作量を検出するストロークセンサ(図示せず)、電動モータ33の回転を検出する回転検出器、電動モータ33に流れる電流(モータ電流)を計測する電流センサ(図示せず)及びマスタシリンダ2のブレーキ液圧を検出する液圧センサ19を含む各種センサが設けられている。コントローラC及び車載コントローラは、上述の各種センサの検出に基づき、車両電源からの電力供給を受けて電動モータ33を制御する。
液圧制御ユニット5は、電動ポンプ、及び、増圧弁、減圧弁等の電磁制御弁を備え、車載コントローラにより各車輪のホイールシリンダ4に供給する液圧を減圧する減圧モード、保持する保持モード及び増圧する増圧モードを実行する。これにより、各車輪に適切に制動力を配分する制動力配分制御、アンチロックブレーキ制御、アンダーステア及びオーバステアを抑制して車両の挙動を安定させる車両安定性制御、坂道発進補助制御、トラクション制御、一定の車間を保持する車両追従制御、走行車線を保持する車線逸脱回避制御、障害物回避制御等の様々なブレーキ制御を行うことができる。
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。
なお、マスタシリンダ2では、プライマリ室75の加圧により、セカンダリピストン71を介してセカンダリ室76も同様に加圧されるので、以下の説明においては、プライマリ室75側の作動についてのみ説明する。
なお、マスタシリンダ2では、プライマリ室75の加圧により、セカンダリピストン71を介してセカンダリ室76も同様に加圧されるので、以下の説明においては、プライマリ室75側の作動についてのみ説明する。
(非制動状態時)
非制動状態では、図2に示すように、プライマリピストン72は、戻しバネ62のバネ力によりボールネジ機構34の直動部材55と共に後退位置にある。また、サブピストン92は、戻しバネ99、106のバネ力により、段部92cがプライマリピストン72の前端部に当接して位置決めされる後退位置にある。そして、入力ピストン93は、反力調整バネ100のバネ力によりプランジャロッド90に当接し、プランジャロッド90のフランジ部90bがリアカバー110の案内部110aに当接して位置決めされる後退位置にある。この非制動状態においては、リザーバ77とプライマリ室76とがリザーバポート及びピストンポート95a、95bを介して連通されているので、プライマリ室76は大気圧状態となっている。
非制動状態では、図2に示すように、プライマリピストン72は、戻しバネ62のバネ力によりボールネジ機構34の直動部材55と共に後退位置にある。また、サブピストン92は、戻しバネ99、106のバネ力により、段部92cがプライマリピストン72の前端部に当接して位置決めされる後退位置にある。そして、入力ピストン93は、反力調整バネ100のバネ力によりプランジャロッド90に当接し、プランジャロッド90のフランジ部90bがリアカバー110の案内部110aに当接して位置決めされる後退位置にある。この非制動状態においては、リザーバ77とプライマリ室76とがリザーバポート及びピストンポート95a、95bを介して連通されているので、プライマリ室76は大気圧状態となっている。
(通常制動時)
ブレーキペダル22が操作されて入力ロッド21及びプランジャロッド90を介して入力ピストン93が前進すると、これらの変位がストロークセンサによって検出される。この検出信号を受けたコントローラCは、入力部材31の変位に基づく目標位置にプライマリピストン72を到達させるために電動モータ33を駆動し、回転検出器の検出に応じて電動モータ33の回転をフィードバック制御する。なお、回転検出器に代えて、直動部材55の位置を検出する図示しない変位センサ、あるいは、マスタシリンダ2の液圧を検出する液圧センサ19等の検出に基づいて電動モータ33を制御するようにしてもよい。
ブレーキペダル22が操作されて入力ロッド21及びプランジャロッド90を介して入力ピストン93が前進すると、これらの変位がストロークセンサによって検出される。この検出信号を受けたコントローラCは、入力部材31の変位に基づく目標位置にプライマリピストン72を到達させるために電動モータ33を駆動し、回転検出器の検出に応じて電動モータ33の回転をフィードバック制御する。なお、回転検出器に代えて、直動部材55の位置を検出する図示しない変位センサ、あるいは、マスタシリンダ2の液圧を検出する液圧センサ19等の検出に基づいて電動モータ33を制御するようにしてもよい。
電動モータ33の回転により、伝動機構53を介してボールネジ機構34の回転部材57が回転駆動されて直動部材55が前進することで、プライマリピストン72を推進する。このとき、サブピストン92は、その段部92cがプライマリピストン72の前端部に当接しているので、プライマリピストン72と共に前進する。これにより、マスタシリンダ2のプライマリ室76は、入力ピストン93(受圧面積C)、プライマリピストン72(受圧面積A)及びサブピストン92(受圧面積B)によって加圧される。マスタシリンダ2で発生したブレーキ液圧は、2系統の管路によって液圧制御ユニット5に供給され、更に、各車輪のホイールシリンダ4に供給されて制動力を発生させる。
マスタシリンダ2のプライマリ室76の液圧は、入力ピストン93(受圧面積C)を介してブレーキペダル22に反力としてフィードバックされる。この反力がフィードバックされることにより、プライマリピストン72、サブピストン92及び入力ピストン93の受圧面積A、B及びCの合計面積に対する入力ピストン93の受圧面積Cの比率に基づき電動倍力装置1の基本的な入出力特性が決定される。また、入力ピストン93とプライマリピストン72及びサブピストン92との相対位置を調整することにより、反力調整バネ100のバネ力により入力ピストン93(すなわちブレーキペダル22)に対する反力を加減して入出力特性を制御することができる。このとき、入力ピストン93に対して、プライマリピストン72の位置を前方に調整することにより入力に対する出力の度合いが大きくなり、後方に調整することにより入力に対する出力の度合いが小さくなる。これにより、倍力制御、ブレーキアシスト制御、車間車両安定性制御、車間制御、回生協調制御等の種々のブレーキ制御を実行することができる。
ブレーキペダル22の踏込みを解除すると、入力ピストン93、プライマリピストン72、及びサブピストン92が後退位置に後退して、マスタシリンダ2のブレーキ液圧が解除され、ホイールシリンダ4の液圧が解除されて制動が解除される。
(回生制動時)
回生協調制御では、制動時に車輪の回転により発電機を駆動して、運動エネルギを電力に変換して回収する回生制動を行ない、コントローラCにより電動モータ33を制御して回生制動分だけマスタシリンダ2のブレーキ液圧を減圧することにより、ブレーキペダル22の操作量に応じた所望の制動力を得る。詳細には、回生制動時にコントローラCは、通常制動時に比して、マスタシリンダ2の液圧を減圧する分だけ電動モータ33によるプライマリピストン72の前進量を小さく、すなわち、プライマリピストン72の目標位置を通常制動時の目標位置よりも後退側(ブレーキペダル22側)に設定して電動モータ33を制御する。このとき、通常制動時に比べてサブピストン92の後端部とフランジ部93bとの間隔が小さくなるので、通常制動時に比べて入力ピストン93への反力調整バネ100のバネ力が大きくなり、マスタシリンダ2の減圧により減少する液圧反力を補完してブレーキペダル22の操作力を適正化する。
回生協調制御では、制動時に車輪の回転により発電機を駆動して、運動エネルギを電力に変換して回収する回生制動を行ない、コントローラCにより電動モータ33を制御して回生制動分だけマスタシリンダ2のブレーキ液圧を減圧することにより、ブレーキペダル22の操作量に応じた所望の制動力を得る。詳細には、回生制動時にコントローラCは、通常制動時に比して、マスタシリンダ2の液圧を減圧する分だけ電動モータ33によるプライマリピストン72の前進量を小さく、すなわち、プライマリピストン72の目標位置を通常制動時の目標位置よりも後退側(ブレーキペダル22側)に設定して電動モータ33を制御する。このとき、通常制動時に比べてサブピストン92の後端部とフランジ部93bとの間隔が小さくなるので、通常制動時に比べて入力ピストン93への反力調整バネ100のバネ力が大きくなり、マスタシリンダ2の減圧により減少する液圧反力を補完してブレーキペダル22の操作力を適正化する。
(倍力失陥時)
コントローラC、電動モータ33、あるいは、ボールネジ機構34等の失陥によりボールネジ機構34の直動部材55が後退位置から前進できなくなった場合、すなわち、倍力失陥時について説明する。操作者のブレーキペダル22の操作により、先ず、入力ロッド21、プランジャロッド90及び入力ピストン93が前進する。この場合、電動モータ33は作動することができず、ボールネジ機構34の直動部材55は前進せず、プライマリピストン72及びサブピストン92も前進しない。このとき、入力ピストン93の段部93eがサブピストン92の後端部に当接するまでは、マスタシリンダ2のプライマリ室76が、ピストンポート95a、95bを介してリザーバ77に連通されたままとなっているので、マスタシリンダ2はブレーキ液圧を発生しない。入力部材31の前進が続いて入力ピストン93の段部93eがサブピストン92の後端部に当接すると、サブピストン92が、入力ピストン93と共に移動する。これにより、段部92cがプライマリピストン72の前端部から離間してサブピストン92がプライマリピストン72から独立して前進する。そして、入力部材31の前進により、サブピストン92のピストンポート95bがピストンシール96を越える位置までサブピストン92が移動すると、プライマリ室76がリザーバ77から遮断され、プライマリ室76は、入力ピストン93及びサブピストン92によって加圧される。
コントローラC、電動モータ33、あるいは、ボールネジ機構34等の失陥によりボールネジ機構34の直動部材55が後退位置から前進できなくなった場合、すなわち、倍力失陥時について説明する。操作者のブレーキペダル22の操作により、先ず、入力ロッド21、プランジャロッド90及び入力ピストン93が前進する。この場合、電動モータ33は作動することができず、ボールネジ機構34の直動部材55は前進せず、プライマリピストン72及びサブピストン92も前進しない。このとき、入力ピストン93の段部93eがサブピストン92の後端部に当接するまでは、マスタシリンダ2のプライマリ室76が、ピストンポート95a、95bを介してリザーバ77に連通されたままとなっているので、マスタシリンダ2はブレーキ液圧を発生しない。入力部材31の前進が続いて入力ピストン93の段部93eがサブピストン92の後端部に当接すると、サブピストン92が、入力ピストン93と共に移動する。これにより、段部92cがプライマリピストン72の前端部から離間してサブピストン92がプライマリピストン72から独立して前進する。そして、入力部材31の前進により、サブピストン92のピストンポート95bがピストンシール96を越える位置までサブピストン92が移動すると、プライマリ室76がリザーバ77から遮断され、プライマリ室76は、入力ピストン93及びサブピストン92によって加圧される。
このようにして、倍力失陥時においてもブレーキペダル22の操作、すなわち、操作者の踏力により、ブレーキ液圧を発生させることができ、制動機能を維持することができる。このとき、入力ピストン93とサブピストン92が、入力ピストン93の受圧面積Cとサブピストン92の受圧面積Bとの合計面積(B+C)でプライマリ室76を加圧してブレーキ液圧を発生させる。したがって、従来の受圧面積の小さい入力ピストン(例えば、本実施形態における受圧面積C)のみによりブレーキ液圧を発生させる場合、あるいは、入力ピストン及びプライマリピストンによってマスタシリンダの全断面積を受圧面積としてブレーキ液圧を発生させる場合に比して、適度な受圧面積によってブレーキ液圧を発生させることができる。このため、ブレーキペダル22の操作力及びストロークを好適に行うことができる。
なお、プライマリピストン72、サブピストン92及び入力ピストン93の受圧面積A、B及びCの関係は、必ずしもA>B>Cでなくてもよく、通常制動時において所望の倍力を得ることができ、また、失陥時においてブレーキペダル22の操作力及びストロークを適正化できるように、適宜設定すればよい。
本実施形態に係る電動倍力装置3では、入力部材31は、入力ピストン93とプランジャロッド90とを別体とし、プランジャロッド90が、リアハウジング36に固定されたリアカバー110の案内部110aによって軸方向に沿って摺動可能に案内されている。また、プランジャロッド90と入力ロッド21とがボールジョイント39により傾きを許容して互いに連結されている。これにより、ブレーキペダル22の操作に伴い、入力ロッド21が傾いた場合でも、プランジャ90は、案内部110aに支持されて、実質的に傾くことがない。更に、入力ピストン93とプランジャロッド90とが別体となっているので、案内部110aに支持された入力ロッド21に微小な傾きが生じた場合でも、入力ピストン93には横力が作用せず、あるいは、作用する横力が軽減されるので、プライマリピストン72及びサブピストン92への横力の伝達が抑制される。したがって、横力による入力ピストン93、サブピストン92及びプラマリピストン72の摺動抵抗の増大、これらのピストンシール81、82、96、97、103のシール性の低下及び摩耗を抑制することができる。
また、入力ピストン93とプランジャロッド90とを別体としたことにより、電動倍力装置3及びマスタシリンダを組み立てる際、入力ピストン93を組込んだマスタシリンダ2側のアセンブリと、プランジャロッド90を組込んだ電動倍力装置3側のアセンブリとを結合することができるので、組立性を高めることができる。
なお、上記実施形態において、入力ピストン93とプランジャピストン90とを一体にしてもよい。この場合、案内部110aによって案内されたプランジャロッド90に横力による微少な傾きが生じると、入力ピストン93にも微少な傾きが生じ、ひいては、プライマリピストン72及びサブピストン92に横力が作用することになるので、入力ピストン93とプランジャピストンとは、別体とすることが望ましい。
また、上記本実施形態においては、マスタシリンダのピストンを、プライマリピストン72及びサブピストン92で構成するようにしたが、これに限らず、サブピストン92を廃してプライマリピストン72に入力ピストン93の摺動孔を設けるようにしてもよい。
また、上記本実施形態においては、入力部材の一部である入力ピストン93がマスタシリンダのピストンを貫通する構成としたが、これに限らず、入力部材がマスタシリンダのピストン内を貫通せずに、その軸方向のみで入力部材がマスタシリンダのピストンに当接可能になっていてもよい。
2…マスタシリンダ、3…電動倍力装置、21…入力ロッド、22…ブレーキペダル、31…入力部材、32…ハウジング、33…電動モータ、55…直動部材、72…プライマリピストン(ピストン)、90…プランジャロッド、110a…案内部
Claims (2)
- マスタシリンダが結合されるハウジングと、該ハウジングに設けられてブレーキペダルの操作に応じて作動する電動モータと、前記ハウジング内に設けられ前記電動モータによって駆動されて前記マスタシリンダのピストンを推進する直動部材と、前記マスタシリンダのピストンに当接可能に設けられ、前記ブレーキペダルの操作により移動して前記マスタシリンダ内のブレーキ液圧の反力を前記ブレーキペダルに伝達する入力部材と、を備えた電動倍力装置において、
前記入力部材は、前記マスタシリンダ内のブレーキ液から反力を伝達するプランジャロッドと、該プランジャロッドに一端側が傾きを許容して連結され他端側が前記ブレーキペダルに連結される入力ロッドと含み、
前記プランジャロッドを前記ハウジングに対して軸方向に沿って移動可能に案内する案内部が設けられていることを特徴とする電動倍力装置。 - 前記入力部材は、前記マスタシリンダ内のブレーキ液圧を受ける入力ピストンを含み、該入力ピストンと前記プランジャロッドとは、別体に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電動倍力装置。
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