(57)【要約】【課題】一般車両のストローク−踏力特性を可能な限り類似するように模写でき、複数のばねを多段直列の形態で連結してもばねの全長及びシリンダ体積の増加を最小化できる車両用ブレーキ装置のペダルシミュレータを提供する。【解決手段】本発明による多段直列型ばねを用いたペダルシミュレータは、ブレーキペダルに連結された作動ロードが挿入されるシリンダと、シリンダ内で作動ロードの力を受けるように設置されたピストンと、シリンダ内でピストンを弾力的に支持するようにシリンダとピストンとの間に設置され、内側と外側に重ね合わせて配置される複数のばねと、シリンダ内で内側と外側に重ね合わせて配置され、各ばねの間に介在された状態でばねを支持する複数のばね座と、を含み、ばねがピストンと各ばね座、シリンダの間にそれぞれ設置され、複数のばね全体が多段直列型構造で連結されることを特徴とする。【選択図】図８
2014084091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレーキペダルに連結された作動ロードが挿入されるシリンダと、
前記シリンダ内で作動ロードの力を受けるように設置されるピストンと、
前記シリンダ内でピストンを弾力的に支持するようにシリンダとピストンとの間に設置され、内側と外側に重ね合わせて配置される複数のばねと、
前記シリンダ内で内側と外側に重ね合わせて配置され、各ばねの間に介在された状態でばねを支持する複数のばね座と、
を含み、前記ばねがピストンと各ばね座、シリンダの間にそれぞれ設置され、前記複数のばね全体が多段直列型構造で連結されることを特徴とする多段直列型ばねを用いたペダルシミュレータ。
【請求項２】
前記各ばね座は、一端部にフランジ端が形成され、その反対側の端部に底面部が形成されたカップ状であることを特徴とする請求項１に記載の多段直列型ばねを用いたシミュレータ。
【請求項３】
前記ばねが、ピストンと最も内側ばね座の底面部との間、内側ばね座のフランジ端と外側ばね座の底面部との間、最も外側ばね座のフランジ端とシリンダとの間に設置されることを特徴とする請求項２に記載の多段直列型ばねを用いたペダルシミュレータ。
【請求項４】
前記ばね座は同心円上の内外に重ね合わせて配置されることを特徴とする請求項２に記載の多段直列型ばねを用いたペダルシミュレータ。
【請求項５】
前記ばねは同心円上の内外に重ね合わせて配置されるコイルばねであることを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載の多段直列型ばねを用いたペダルシミュレータ。
【請求項６】
前記ばね座のフランジ端にピストンと接触するクッション部材が設置されることを特徴とする請求項２に記載の多段直列型ばねを用いたペダルシミュレータ。
【請求項７】
前記シリンダの内側底面部にばね座と接触するクッション部材が設置されることを特徴とする請求項１に記載の多段直列型ばねを用いたペダルシミュレータ。
【請求項８】
前記クッション部材はゴム材質からなることを特徴とする請求項６または７に記載の多段直列型ばねを用いたペダルシミュレータ。
【請求項９】
ブレーキペダルに連結された作動ロードが挿入されて作動ロードの力を受けるピストンが設置され、前記ピストンの力を受けるようにオイルが充填されたメインシリンダと、前記メインシリンダに油圧配管を介して連結され、前記油圧配管を介してメインシリンダから伝達される油圧を受けてばねにより弾力支持されるピストンを有する補助シリンダと、を含むペダルシミュレータであって、
前記メインシリンダと補助シリンダから選択された何れか１つまたは２つは、
ピストンを弾力的に支持するようにシリンダとピストンとの間に設置され、内側と外側に重ね合わせて配置される複数のばねと、
前記シリンダ内で内側と外側に重ね合わせて配置され、各ばねの間に介在された状態でばねを支持する複数のばね座と、
を有し、前記複数のばねにおいて各ばねがピストンと各ばね座、シリンダの間に設置され、前記複数のばね全体が多段直列型構造で連結されることを特徴とする多段直列型ばねを用いたペダルシミュレータ。
【請求項１０】
前記各ばね座は、一端部にフランジ端が形成され、その反対側の端部に底面部が形成されたカップ状であることを特徴とする請求項９に記載の多段直列型ばねを用いたシミュレータ。
【請求項１１】
前記ばねが、ピストンと最も内側ばね座の底面部との間、内側ばね座のフランジ端と外側ばね座の底面部との間、最も外側ばね座のフランジ端とシリンダとの間に設置されることを特徴とする請求項１０に記載の多段直列型ばねを用いたペダルシミュレータ。
【請求項１２】
前記ばね座は、同心円上の内外に重ね合わせて配置されることを特徴とする請求項１０に記載の多段直列型ばねを用いたペダルシミュレータ。
【請求項１３】
前記ばねは、同心円上の内外に重ね合わせて配置されるコイルばねであることを特徴とする請求項１０から１２の何れか１項に記載の多段直列型ばねを用いたペダルシミュレータ。
【請求項１４】
前記ばね座のフランジ端にピストンと接触するクッション部材が設置されることを特徴とする請求項１０に記載の多段直列型ばねを用いたペダルシミュレータ。
【請求項１５】
前記シリンダの内側底面部にばね座と接触するクッション部材が設置されることを特徴とする請求項９に記載の多段直列型ばねを用いたペダルシミュレータ。
【請求項１６】
前記クッション部材はゴム材質からなることを特徴とする請求項１４または１５に記載の多段直列型ばねを用いたペダルシミュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ブレーキ装置のペダルシミュレータに関するものであって、より詳細には、複数のばねを多段直列の形態で連結してもばねの全長及びシリンダ体積の増加を最小化できるペダルシミュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、車両のブレーキ装置は、走行中の車両を減速または停止させたり、車両の停止状態を維持したりするためのもので、車両の運動エネルギが機械的な摩擦により熱エネルギに転換され、その摩擦熱が大気中に放出されることで制動がなされる。
このような車両用ブレーキ装置には、ドラム式油圧ブレーキとディスク式油圧ブレーキなどがあるが、この中、ディスク式油圧ブレーキはドラムの代わりにホイールと共に回転するディスクを両側に摩擦パッドで強く圧迫して制動力を得るようになっている。
しかし、油圧ブレーキは、運転席のブレーキペダルに連結される機構的要素、油圧配管、油圧を制御するための要素などを必要とするため、その構成が複雑である。
【０００３】
したがって、ブレーキ装置の構成を単純化するために、最近、電動式ブレーキ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｂｒａｋｅ、ＥＭＢ）が開発されて用いられている。
電動式ブレーキは、一般的な油圧ブレーキとは異なり、電気モータで駆動される機械メカニズムを用いて摩擦パッドを加圧することで制動力を得るブレーキをいう。
通常、電動式ブレーキは、制動及び制動解除のために正回転と逆回転をするモータを含むアクチュエータを有し、それと共にディスクを圧迫するように（ディスクと摩擦するように）モータの回転力を用いて摩擦パッドを加圧する動作が行われる。
【０００４】
また、電動式ブレーキでは、運転者の制動意志がブレーキペダルから入力されると、モータを用いて前輪と後輪の制動圧力を調節する。
電動式ブレーキは、次世代ブレーキの概念であって、油圧ブレーキに比べて応答速度が速く、より精密な制御が可能であるため、電気自動車などの環境に優しい自動車に対して優先して適用されると予測されている。
このような電動式ブレーキは、油圧ブレーキと組み合わせたシステムが実現可能であるが、例えば前輪には油圧ブレーキを、後輪には電動式ブレーキを適用することで、これは既存の油圧ブレーキだけ採用したシステムに比べて、構造が簡単で、制動力の応答性に優れ、制動力の制御が容易である。
【０００５】
また、車両の前輪と後輪の両方ともに電動式ブレーキを装着したシステム（Ｂｒａｋｅ−Ｂｙ−Ｗｉｒｅ  ｓｙｓｔｅｍ、ＢＢＷ）が実現可能であり、前輪と後輪にそれぞれ位置した電動キャリパが制御部の信号に応じてディスクをつかんで車両を制動する。
ＢＢＷシステムは電気的信号を用いて運転者の制動意志を伝達する方式で、ブレーキペダルと各車輪との間の機械的な連結はなく、車両の各ホイールに対する制動力の独立制御と精密制御が可能であり、制動力の制御が容易であるため制動距離を短縮でき、制動の安全性を向上させることができる。
【０００６】
また、ＢＢＷシステムの他の形態である電子式油圧ブレーキ（ＥＨＢ）は、車両の制動時にペダルトラベル（ｔｒａｖｅｌ）センサとマスターシリンダ内の油圧センサの信号を制御部に入力して運転者の制動意志及び要求減速度を把握して高圧充填タンク（ａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ）の油圧をソレノイドバルブにより制御することにより車輪を油圧制動するシステムである。
一方、電動式ブレーキは、ヒステリシス（ｈｙｓｔｅｒｉｓｉｓ）特性を用いて油圧のようなペダルフィーリングを提供するペダルシミュレータ（ｐｅｄａｌ  ｓｉｍｕｌａｔｏｒ）を備えている。
前記ペダルシミュレータは、運転者がペダルを操作する時、既存の油圧ブレーキのようなペダルフィーリングを具現する装置であり、このペダルシミュレータを用いて運転者のブレーキペダルの踏力を形成し、運転者に適切なペダルの反力を伝達して運転者の制動動作を補助するようになる。
【０００７】
このようなペダルシミュレータは様々な形態に構成されるが、通常、ペダルに結合されてペダルのストロークにより前進・行進移動する作動ロードが挿入されたシリンダと、シリンダの内部でばねにより弾力支持され、作動ロードにより移動するピストンと、を含んで構成される。
ペダルフィーリングを具現するための様々な構成例を説明すると、図１から図４は、公知のペダルシミュレータ１を示す図面で、図１に示すように油圧シリンダ４にばね６ｂ，７ｂが内蔵された複数のシリンダ６，７が油圧配管５を介して並列に連結されている構成、そして図２に示すようにばね４ｂが内蔵された油圧シリンダ４とばね６ｂが内蔵された別途のシリンダ６が油圧配管５を介して直列に連結されている構成がある。
【０００８】
図１の構成では、運転者がペダル２を踏むと、作動ロード３が移動して第１シリンダ４内のピストン４ａを押すようになり、それによって、ピストン４ａが移動して第１シリンダ４内のオイルを互いに並列に連結されている第２シリンダ６と第３シリンダ７に注入するようになる。
また、第２シリンダ６と第３シリンダ７には、それぞれのピストン６ａ，７ａとばね６ｂ，７ｂが設けられているが、オイルが第１シリンダ４から分配される時、それぞれのピストン６ａ，７ａが移動し、この際、ばね６ｂ，７ｂが押さえられて反力を生成する。
【０００９】
さらに、ペダルフィーリングを具現するための構成のまた他の例として、図３に示すように１つのシリンダ８にピストン８ａを支持するように直列に配置された複数のばね８ｂ，８ｃを内蔵した構成と、図４に示すように１つのシリンダ９にピストン９ａを支持する弾性部材としてばね９ｂとゴム部材（クッションラバー）９ｃを組み合わせて内蔵した構成がある。
ばねにおいて必要な変位量を確保するためには、図５に示した線径、耐久強度を確保するための有効変位量などを考慮してばねの全長を決めるが、図３に示すように、ばね８ｂ，８ｃを直列に複数配置する場合、実際に必要とする変位よりもばねの長さの総和が大きくなって必要な全長が大きく増加するようになる。
【００１０】
また、図６に示すように、ばね１１を並列に配置すると、ばねの装着空間が増加する。
通常のペダルシミュレータにおいて、ばねを用いて踏力を生成させる場合、このような空間的な制約のため、いくつかのばねを使用できなくなり、図３に示すように、２つのばねを用いて２段階の傾きを有するペダルシミュレータを構成することが一般的である。
しかし、２段階の傾きを用いると、ブレーキペダルの適正な反力特性を模写しにくくなり、図７に示すように、一般車両の踏力発生パターンと比較すると、一般車両のストローク−踏力パターンを２つのばねで模写する場合、点線部分のように一般車両との違いが生じる部分が発生する。
また、図４に示すように、ゴム部材９ｃを組み合わせて使用する場合は、温度の変化に応じてゴムの特性が変わってストローク−踏力特性が変わる問題があった（温度が高い時と低い時のストローク−踏力特性が変わる）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−１８６８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記のような問題点を解決するために創り出したもので、一般車両のストローク−踏力特性を可能な限り類似するように模写でき、複数のばねを多段直列の形態で連結してもばねの全長及びシリンダ体積の増加を最小化できるペダルシミュレータを提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明は、一実施例として、ブレーキペダルに連結された作動ロードが挿入されるシリンダと、前記シリンダ内で作動ロードの力を受けるように設置されるピストンと、前記シリンダ内でピストンを弾力的に支持するようにシリンダとピストンとの間に設置され、内側と外側に重ね合わせて配置される複数のばねと、前記シリンダ内で内側と外側に重ね合わせて配置され、各ばねの間に介在された状態でばねを支持する複数のばね座と、を含み、前記ばねがピストンと各ばね座、シリンダの間にそれぞれ設置され、前記複数のばね全体が多段直列型構造で連結されることを特徴とする多段直列型ばねを用いたペダルシミュレータを提供する。
【００１４】
また、本発明は、他の実施例として、ブレーキペダルに連結された作動ロードが挿入されて作動ロードの力を受けるピストンが設置され、前記ピストンの力を受けるようにオイルが充填されたメインシリンダと、前記メインシリンダに油圧配管を介して連結され、前記油圧配管を介してメインシリンダから伝達される油圧を受けてばねにより弾力支持されるピストンを有する補助シリンダと、を含むペダルシミュレータであって、前記メインシリンダと補助シリンダから選択された何れか１つまたは２つは、ピストンを弾力的に支持するようにシリンダとピストンとの間に設置され、内側と外側に重ね合わせて配置される複数のばねと、前記シリンダ内で内側と外側に重ね合わせて配置され、各ばねの間に介在された状態でばねを支持する複数のばね座と、を有し、前記複数のばねにおいて各ばねがピストンと各ばね座、シリンダの間に設置され、前記複数のばね全体が多段直列型構造で連結されることを特徴とする多段直列型ばねを用いたペダルシミュレータを提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によるペダルシミュレータは、内外に重ね合わせて配置できるカップ状のばね座を用いるが、この際、ばねを各ばね座の内側、外側に配置してばねも内外に重ね合わせて配置した多段直列型ばねの構造を適用することにその特徴があり、次のような効果を提供する。
先ず、複数のばねが内外に重ね合わせて配置された状態で多段直列で連結された構造であるため、従来とは異なり、３つ以上の多段直列型ばねを用いてもばねの全長及び体積の増加を最小化することができる。
特に、ばねの全長及び体積を増加させることなく、ばねの数を容易に増やすとができるため、一般車両のストローク−踏力特性を類似するように模写でき、それによって、ペダルフィーリングを大きく向上できる利点がある。
さらに、複数のばねを多段直列の形態で配置しても全体ばねの長さとシステムの体積が大きく増加することがないため、ペダルシミュレータの装着性が向上する利点がある。
また、ゴム材質のクッション部材を用いるので、各ばねの線図の傾きが大きく変化する区間でストローク−踏力特性を補正してペダルフィーリングを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来のペダルシミュレータでペダルフィーリングを具現するための構成を概略的に示す断面図である。
【図２】従来のペダルシミュレータでペダルフィーリングを具現するための構成を概略的に示す断面図である。
【図３】従来のペダルシミュレータでペダルフィーリングを具現するための構成を概略的に示す断面図である。
【図４】従来のペダルシミュレータでペダルフィーリングを具現するための構成を概略的に示す断面図である。
【図５】ばねの長さを決めるための線径、耐久強度を確保するための有効変位量を考慮したばねの全長を説明する図面である。
【図６】従来のペダルシミュレータでばねを並列に配置した構成を示す概略図である。
【図７】一般車両のストローク−踏力パターンと２つのばねを用いたペダルシミュレータのストローク−踏力パターンを比較して示す図面である。
【図８】本発明の実施例によるペダルシミュレータでシリンダ内の多段直列型ばねの構造を示す断面図である。
【図９】本発明の実施例によるペダルシミュレータのストローク−踏力パターンを示す図面である。
【図１０】本発明の他の実施例によるペダルシミュレータでシリンダ内の多段直列型ばねの構造を示す断面図である。
【図１１】本発明のまた他の実施例を示す図面である。
【図１２】本発明のまた他の実施例を示す図面である。
【図１３】本発明のまた他の実施例を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施例について本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施するように詳細に説明する。
従来の２つのばねを直列に配置して使用する場合と比べて、より多くのばねを使用することにより、一般車両（ペダルシミュレータを使用しない一般ブレーキペダルユニットが適用された車両）のストローク−踏力パターンとの誤差が顕著に減少し、一般車両のストローク−踏力特性を可能な限り類似するように模写できるペダルシミュレータを構成することができる。
しかし、図３のように複数のばねを単純にシリンダ内の長手方向に長く連続配置する場合、ばねの全長が大きく伸び、体積が大きくなる問題が発生し、それによって従来のペダルシミュレータではばねの数を増やすことは限界があった。
したがって、本発明では複数のばねを使用できなかった従来の空間的制約の問題を解決した新たな形態の多段直列型ばねの構造を提示する。
【００１８】
図８は、本発明の実施例によるペダルシミュレータでシリンダ内の多段直列型ばねの構造を示す断面図であり、図９は、本発明の実施例によるペダルシミュレータのストローク−踏力パターン特性を示す図面である。
図８は、本発明のペダルシミュレータに適用している新たな形態の多段直列型ばねの構造を示しているが、本発明のペダルシミュレータ１００は、運転者の制動入力が行われるブレーキペダル（図示せず）、ブレーキペダルに連結された作動ロード１１０、作動ロード１１０が挿入されたシリンダ１０３、シリンダ１０３内に設けられるピストン１０４、ピストン１０４を支持するようにシリンダ１０３内に多段直列型に連結設置される複数のばね１０５ａ〜１０５ｄ、シリンダ１０３内で各ばね１０５ａ〜１０５ｄを支持するように設置される複数のばね座１０６〜１０８、ピストン１０４に接触するようにばね座１０６，１０８に設置されるクッション部材１０９ｃを含んで構成される。
【００１９】
前記作動ロード１１０は、運転者が制動時に踏むブレーキペダルに連結されたロードで、その一端部は運転者の制動入力を受けるペダルに連結され、他端部はシリンダ１０３内に挿入されてその内部に収容されたピストン１０４に連結されるが、ペダルストロークにより移動してピストン１０４を加圧して押すか、あるいは加圧解除する部材である。
また、ピストン１０４は、シリンダ１０３内で前記作動ロード１１０により移動するように設けられるもので、これはシリンダ１０３内に多段直列型に連結設置される複数のばね１０５ａ〜１０５ｄにより弾力支持されるように設置される。
【００２０】
前記複数のばね１０５ａ〜１０５ｄは、シリンダ１０３とピストン１０４との間に配置され、シリンダ１０３でピストン１０４を弾力的に支持する弾性部材で、本発明ではばね座１０６〜１０８と共に同心円上の内側と外側に配置される複数のコイルばねにしてもよい。
このようなコイルばね１０５ａ〜１０５ｄは、作動ロード１１０が位置した部分の反対側のシリンダ空間内でピストン１０４を支持するように設置されるが、複数のコイルばね１０５ａ〜１０５ｄが、同心円上の内側と外側に配置されるそれぞれのばね座１０６〜１０８を介在した状態で連結及び支持されて設置される。
【００２１】
本発明による多段直列型ばね配置構造は、複数のばね１０５ａ〜１０５ｄがばね座１０６〜１０８を介在した状態でピストン１０４とシリンダ１０３との間に直列に多段連結及び支持される構造で、特に全長及び体積を最小化するために複数のばね１０５ａ〜１０５ｄと、これらばねの間のばね座１０６〜１０８が両方とも同心円上の内側と外側に配置されるように設置される。
そのために、各ばね座１０６〜１０８は、一端部にフランジ端１０９ａが形成され、その反対側の端部に底面部１０９ｂが形成されたカップ状に製作されて設けられ、カップ状の各ばね座１０６〜１０８の内側にばね１０５ａ〜１０５ｃが配置される。
このようなカップ状のばね座１０６〜１０８は、内側と外側、すなわち外側ばね座の内側に他のばね座を１つずつ入れて重ねられた形態で配置され、それによって、全ばね座１０６〜１０８が同心円上の内外に重ね合わせて配置される構造となる。
【００２２】
この際、内外に配置された２つのばね座１０６〜１０８の間に支持されるように設置されるそれぞれのばね１０５ｂ，１０５ｃは、２つのばね座の底面部１０９ｂとフランジ端１０９ａに両端部が支持されて設置されるが、最も内側のばね１０５ａは最も内側のばね座１０６の内側に配置され、そのばね座の底面部１０９ｂとピストン１０４の下面（ピストンの内側面）との間に両端部が支持されて設置され、最も外側のばね１０５ｄは最も外側のばね座１０８の外側に配置され、そのばね座のフランジ端１０９ａとシリンダの底面部１０９ｂとの間に両端部が支持されて設置される。
このような構成では、実際のピストン１０４と直接接触するばねは複数のばねのうち最も内側のばね１０５ａであり、ピストン１０４がこの１つのばね１０５ａに直接接触した状態で支持される。
【００２３】
以下、本明細書ではピストンを直接的に接触支持するように最も内側に配置されたばね（図面では最上側のばね）１０５ａを第１ばねと称し、この第１ばね１０５ａとの間に第１ばね座１０６を介在して支持されるように配置されたその外側のばね１０５ｂを第２ばねと称する。
また、第２ばね１０５ｂとの間に第２ばね座１０７を介在して支持されるように配置された他の外側のばね１０５ｃを第３ばね、前記第３ばね１０５ｃとの間に第３ばね座１０８を介在して支持されるように配置されたまた他の外側のばね１０５ｄを第４ばねと称する。
【００２４】
図８を参照すると、第１ばね１０５ａ、第２ばね１０５ｂ、第３ばね１０５ｃ、第４ばね１０５ｄが内側から外側に配置されるコイルばねであり、各ばね１０５ａ〜１０５ｄの間に介在されるばね座１０６〜１０８がフランジ端１０９ａと底面部１０９ｂを有し、カップ状に設けられることが分かる。
この際、第１ばね１０５ａは、ピストン１０４と最も内側の第１ばね座１０６との間に設置される１つのコイルばねにしてもよく、第１ばね座１０６の内側に位置される第１ばね１０５ａの両端部がピストン１０４と前記第１ばね座１０６の底面部１０９ｂとの間に支持される構造である。
ここで、第１ばね１０５ａは、第１ばね座１０６の内側でピストン１０４に接触するように設置されるが、ピストン１０４が第１ばね座１０６の内側の第１ばね１０５ａに直接接触した状態で支持される構造である。
【００２５】
また、第２ばね１０５ｂは、第１ばね座１０６と第２ばね座１０７との間に装着され、第２ばね１０５ｂが第２ばね座１０７の内側で第１ばね座１０６の外側を囲むように位置している１つのコイルばねにしてもよく、第２ばね１０５ｂの両端部が第１ばね座１０６のフランジ端１０９ａと第２ばね座１０７の底面部１０９ｂとの間に支持される構造である。
また、第３ばね１０５ｃは、第２ばね座１０７と第３ばね座１０８との間に装着され、第３ばね１０５ｃが第３ばね座１０８の内側で第２ばね座１０７の外側を囲むように位置している１つのコイルばねにしてもよく、第３ばね１０５ｃの両端部が第２ばね座１０７のフランジ端１０９ａと第３ばね座１０８の底面部１０９ｂとの間に支持される構造である。
【００２６】
また、第４ばね１０５ｄは、最も外側の第３ばね座１０８とシリンダ１０３との間に設置される１つのコイルにしてもよく、第４ばね１０５ｄが第３ばね座１０８を囲むように配置されると共にその両端部が第３ばね座１０８のフランジ端１０９ａとシリンダ１０３の底面部との間に支持される構造である。
結局、本発明では前記構造により、内外に重ね合わせて配置される複数のばね（第１〜第４ばね）１０５ａ〜１０５ｄがばね座１０６〜１０８を介在した状態で多段直列の形態で連結されてピストン１０４を支持するようにシリンダ１０３の内部に設置され、このような多段直列型構造を適用すると、複数のばね及びばね座が内外に重ね合わせて配置される構造となるので、複数のばねを直列に配置してもばねの全長が伸びることを最小化することができる。
具体的には、従来の２つのばねを使用する場合と比較して３つ以上のばねが直列に連結されるように配置されてもばねの全長及びシリンダの体積が増えることを最小化でき、ばねの全長及びシリンダの体積が従来に比べて小さくなるペダルシミュレータが構成される。
【００２７】
前記多段直列型構造で作動ロード１１０が作動すると、作動ロード１１０がピストン１０４を加圧して押すようになるが、先ず、第１ばね座１０６のフランジ端１０９ａがピストン１０４に接触し、次に第２ばね座１０７、第３ばね座１０８のフランジ端１０９ａがピストン１０４に順次接触するようになる。
このような構造では、直列配置された２つのばねを使用する従来の構造と比較して、一般車両のストローク−踏力パターンとの誤差を大きく減らすことができるが、例えば、図８に示すように４つのばね１０５ａ〜１０５ｄを用いた場合、一般車両のストローク−踏力パターンを最大限に追従できる、図９に示すように４つの区間に分けられたストローク−踏力パターンの線図が得られる。
【００２８】
具体的には、４つのばね１０５ａ〜１０５ｄにより傾きが分けられる４つのストローク−踏力パターンの線図を具現でき、各ばねの線図が連結される部分、すなわち傾きが変わる部分で線図が折れ線となり、それによって一般車両のストローク−踏力パターンとの誤差が少し発生するが、ばねの数を従来の２つよりも増やす場合、一般車両のストローク−踏力パターンを最大限に追従できるストローク−踏力特性が得られる。
図８の実施例は、総４つのばね１０５ａ〜１０５ｄと３つのばね座１０６〜１０８を使用しており、ばねとばね座の数は変更可能である。例えば、５つのばねと４つのばね座、または６つのばねと５つのばね座、または３つのばねと２つのばね座を用いて多段直列型ばねの構造を構成するしてもよい。
このように本発明で多段直列型構造を構成するばねとばね座の数は特に限定することはなく、本発明が図８の実施例（４つのばね−３つのばね座を使用）により限定されることはないため、図８のような多段直列型構造を適用し、ばねとばね座の数を適宜に変更して実施してもよく、このような変形も本発明の権利範囲に属することを明らかにする。
【００２９】
また、図９を参照すると、各ばねの線図が連結される部分で各ばねによる傾きの変化のため、線図が急激な折れ線となる誤差区間が存在するが、このような誤差の発生を減らすためにばね座１０６〜１０８のフランジ端１０９ａにはピストン１０４と接触する別途のクッション部材１０９ｃを設置することが好ましい。
前記クッション部材１０９ｃはゴム材質で製作してフランジ端１０９ａに固定設置することが好ましいが、このようなクッション部材１０９ｃを設置する場合、図９で各ばねの線図が連結される部分の誤差の発生を減らし、可能な限り一般車両のストローク−踏力パターンを追従する特性が得られる。
図８を参照すると、第１ばね座１０６と第３ばね座１０８のフランジ端１０９ａにだけクッション部材１０９ｃを設置しているが、このように一般車両のストローク−踏力パターンを最大限に追従するように選択された一部のばね座にだけクッション部材を設置してもよい。
【００３０】
図９で第１誤差区間での誤差（一般車両のストローク−踏力パターンとの誤差）は初期装着荷重セッティングにより補正し、第２誤差区間での誤差は第１ばね座１０６に設置されたクッション部材１０９ｃにより補正することができる。
また、第３誤差区間での誤差は第３ばね座１０８にクッション部材１０９ｃを設置して補正し、第２ばねの線図と第３ばねの線図が連結される部分では誤差がほぼ発生しないので（線図の傾きの変化が小さく、線図間の折れが大きくない）、第２ばね座１０７にはクッション部材を省略してもよい。
このように選択された一部のばね座にピストンと接触するクッション部材を設置することにより、各ばね線図の傾きの変化が相対的に大きい区間での不連続感を解決でき、各ばね線図の連結部分では線図が緩やかな折れ線となる特性が得られるため、可能な限り一般車両のストローク−踏力パターンを追従でき、誤差を最小化することができる。
勿論、必要によって全ばね座にゴム材質のクッション部材を設置してもよい。
【００３１】
図１０は、本発明の他の実施例によるペダルシミュレータでシリンダ内の多段直列型ばねの構造を示す断面図である。
これはピストン１０４の移動及びばね１０５ａ〜１０５ｃの圧縮、ばね座１０６，１０７の移動時にばね座１０６，１０７に接触できる別途のクッション部材１１１をシリンダ１０３内の底面部に設置した実施例で、ここで、別途のクッション部材１１１はゴム材質で製作してシリンダ１０３内の底面部の中央に設置することができる。
クッション部材１１１は、シリンダ１０３内の底面部で中央部が上方に膨らんでいる形状を有するように設置される。
このようなクッション部材１１１は、図９に示したストローク−踏力パターンの線図で最後の踏力が増加する傾き区間のストローク−踏力特性を提供するが、前記クッション部材１１１が、多段直列型ばねの構造で最後の踏力が増加する傾き区間のストローク−踏力特性を提供する最も外側ばね（図８の１０５ｄ）（図面で最も下側のばね、すなわち第４ばね）の機能を行うことになる。
【００３２】
このように最も外側ばねの機能をする別途のクッション部材１１１が設置される場合、同じ個数の傾き区間を模写している図８の実施例に比べて、最も外側のばね（図８の１０５ｄ）を排除できることは勿論、さらにこのばね１０５ｄを支持しているばね座（図８の１０８）も排除できるため、結局、これらを内蔵しているシリンダ１０３の外径及び体積の縮小が可能になり、よりコンパクトな構造が得られる。
さらに、図８の実施例に比べて部品数の縮小、原価低減、軽量化の利点がある。
図１０を参照すると、図８の実施例と比較してそれぞれ１つの最も外側に配置されるばねと、ばね座、すなわち第４ばね１０５ｄと第３ばね座１０８が排除され、総３つのばね１０５ａ〜１０５ｃと２つのばね座１０６，１０７により多段直列型ばねの構造が構成される。
【００３３】
この場合もクッション部材１１１が線図内の１つの傾き区間を担当するので、一般車両のストローク−踏力パターンを可能な限り類似するように模写できるペダルシミュレータを構成することができる。
図１０の実施例は、図８の実施例と比較する時、それぞれ１つのばねとばね座が排除されることを説明しているが、これは図１０の実施例に適用されたシリンダの底面部のクッション部材１１１が最も外側ばねの代わりにその作用をすることを説明するためであり、図１０の実施例でばねとばね座の数がそれぞれ３つと２つに限定されることはなく、ストローク−踏力パターンを最大限に模写できる数に適宜に変更実施してもよい。
【００３４】
本発明では上述した多段直列型ばねの構造を適用することにより、従来とは異なり、３つ以上の多段直列型ばねを用いてもばねの全長及び体積の増加を最小化でき、特に一般車両のストローク−踏力特性を類似するように模写でき、ペダルフィーリングを大きく向上できる利点がある。
さらに、複数のばねを多段直列の形態で配置しても全体ばねの長さとシステムの体積が大きく増加しないので、ペダルシミュレータの装着性が向上する利点がある。
また、ゴム材質のクッション部材を用いて各ばねの線図の傾きが大きく変化する区間でストローク−踏力特性を補正できるため、ペダルフィーリングを向上させることができる。
【００３５】
一方、上記のような多段直列型ばねの構造は、作動ロード１１０が直接連結されたメインシリンダ１２０と、前記メインシリンダ１２０から油圧配管１２５を介して連結され、作動ロード１１０の力が伝達されるメインシリンダ１２０のピストン１２１の移動により油圧配管１２５を介してメインシリンダ１２０から油圧が伝達される補助シリンダ１３０，１４０と、を有するペダルシミュレータの構成において、前記メインシリンダ１２０と補助シリンダ１３０，１４０から選択された一部のシリンダまたは全てのシリンダに適用される（図１１、図１２、図１３参照）。
このような拡張された形態の実施例は図１１から図１３に示しており、図１１に示すようにメインシリンダ１２０にはばねを設置せず、油圧配管１２５を介して連結された補助シリンダ１３０に多段直列型ばねの構造（図８に示したばね及びばね座の構造と同一）が適用される。
【００３６】
勿論、メインシリンダ１２０にだけ図８のような多段直列型シリンダ構造を適用してもよく、またはメインシリンダ１２０と補助シリンダ１３０の両方ともに多段直列型ばねの構造を適用してもよい。
または図１２に示すようにメインシリンダ１２０にはばねを設置せず、油圧配管１２５を介して並列に連結されている２つの補助シリンダ１３０，１４０の何れか１つまたは２つに多段直列型ばねの構造（図８に示したばね及びばね座の構造と同一）を適用してもよい。
この場合もメインシリンダ１２０にだけ図８のような多段直列型シリンダ構造を適用してもよく、またはメインシリンダ１２０と補助シリンダ１３０，１４０の何れか１つまたは２つに多段直列型ばねの構造を適用してもよい。
【００３７】
図１３はメインシリンダ１２０にだけ多段直列型ばねの構造を適用した実施例を示す図面で、作動ロード１１０が連結されたピストン１２１がばね１２２とオイルの圧力により支持されるメインシリンダ１２０、及び前記メインシリンダ１２０から油圧配管１２５を介して連結され、作動ロード１１０の力が伝達されるメインシリンダ１２０のピストン１２１の移動により油圧配管１２５を介してメインシリンダ１２０から油圧が伝達される補助シリンダ１５０と、を有する構成において、メインシリンダ１２０と補助シリンダ１５０の何れか１つまたは２つに多段直列型ばねの構造を適用してもよい。
上記のようにメインシリンダ１２０と補助シリンダ１３０，１４０，１５０を有する実施例において、メインシリンダ１２０の内部空間（オイルが充填された内部空間）にだけ多段直列型ばねの構造が適用される場合は、メインシリンダ１２０から油圧配管１２５を介して伝達される油圧が作用する補助シリンダ１３０，１４０，１５０のピストン１３１，１４１，１５１は、油圧が作用するピストン面の反対面が従来のように１つのばねにより支持される構造である。
【００３８】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されることはなく、次の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を用いた当業者の様々な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。
【符号の説明】
【００３９】
１０３  シリンダ
１０４  ピストン
１０５ａ〜１０５ｄ  ばね
１０６〜１０８  ばね座
１０９ａ  フランジ端
１０９ｂ  底面部
１０９ｃ  クッション部材
１１０  作動ロード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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