(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスタシリンダ内に先端側が配置されて圧力室を形成するピストンと、
前記ピストンを移動させる電動アクチュエータと、
前記マスタシリンダの圧力室に先端が臨んで配置されるとともに、前記ピストンに対して軸方向に沿って相対移動可能に配置される入力ピストンと、
前記入力ピストンに対して軸方向に沿って相対移動可能に設けられ、かつ、前記入力ピストンに対して軸方向に対向して当接可能に配置されて、ブレーキペダルの操作により進退移動する入力部材と、
前記入力ピストンを前記ピストンに対して前記入力ピストンの軸方向の所定位置に弾性的に保持する第１バネ手段と、
前記入力部材に対して、当該入力部材を前記入力ピストンから離間させる方向へばね力を作用させる第２バネ手段と、を備え、
前記第１バネ手段は、前記ブレーキペダルの非操作時に、前記入力ピストンと前記ピストンとの間に第１の所定の隙間を形成し、
前記第２バネ手段は、前記ブレーキペダルの非操作時に前記入力ピストンと前記入力部材との間に第２の所定の隙間を形成することを特徴とする電動倍力装置。
【請求項２】
前記第２バネ手段は、前記入力ピストンと前記入力部材との間にバネ力を作用させるように配置さ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。
【請求項３】
前記第２バネ手段は、前記第１バネ手段の内周側に軸方向の少なくとも一部が一致して配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動倍力装置。
【請求項４】
前記電動アクチュエータは、直動部材によって前記ピストンを押圧して推進し、
前記第１バネ手段は、前記ピストンに対して前記入力ピストンを付勢する一のバネと、前記直動部材に対して前記入力ピストンを付勢する他のバネと、を有し、
前記他のバネは、前記第２バネ手段の外周を覆うように配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電動倍力装置。
【請求項５】
前記電動アクチュエータは、直動部材によって前記ピストンを押圧して推進し、
前記第１バネ手段は、前記ピストンに対して前記入力ピストンを付勢する一のバネと前記直動部材に対して前記入力ピストンを付勢する他のバネと、を有し、
前記一のバネは、前記第２バネ手段の外周を覆うように配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電動倍力装置。
【請求項６】
前記第２バネ手段は、前記ピストンと前記入力部材との間にバネ力を作用させるように配置さ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。
【請求項７】
前記入力ピストンと前記ピストンとが、前記第１の所定の隙間と別の位置で軸方向に沿って前後に相対変位できるようになっていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電動倍力装置。
【請求項８】
前記入力ピストンに対して、前記ピストンが後方となるように調整する回生協調制御時の相対変位量を、前記第２の所定の隙間よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電動倍力装置。
【請求項９】
前記第１の所定の隙間を、前記第２の所定の隙間よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電動倍力装置。
【請求項１０】
前記入力ピストンと前記入力部材との間には、前記入力部材に接続される入力プランジャが配置され、
前記第２バネは、前記入力ピストンと前記入力プランジャとの間に介装されて、両者の間に前記第２の隙間を形成することを特徴とする請求項１に記載の電動倍力装置。
【請求項１１】
前記入力ピストンは、前記ピストンに対して前記マスタシリンダ側に所定距離移動したとき、前記ピストンに当接して該ピストンを前記マスタシリンダ側に押圧することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の電動倍力装置。
【請求項１２】
前記電動アクチュエータを制御する制御手段を有し、
該制御手段は、
前記ブレーキペダルの操作により前記電動アクチュエータを作動させて前記ピストンを移動させ、
該ピストンの移動によってマスタシリンダ内に液圧が発生する手前の位置まで前記ピストンが移動したときに、当該位置に前記ピストンを保持させるように前記電動アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の電動倍力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両のブレーキ装置に組込まれて電動アクチュエータを利用してマスタシリンダに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。
【背景技術】
【０００２】
ブレーキ装置に組込まれる倍力装置として、一般的な負圧アクチュエータを倍力源とする負圧式倍力装置のほか、例えば特許文献１に記載されているように、電動モータを倍力源とする電動倍力装置が知られている。特許文献１に記載された電動倍力装置は、ブレーキペダルの操作により進退移動する入力ピストンと、入力ピストンに相対移動可能に配置されたブースタピストンと、ブースタピストンを進退移動させる回転−直動変換機構と、回転−直動変換機構に回転力を付与する電動モータとを備えている。そして、ブレーキペダルから入力ロッドを介して入力ピストンに付与される入力推力と電動モータからブースタピストンに付与されるブースタ推力とにより、マスタシリンダの圧力室内にブレーキ液圧を発生させる。【０００３】
また、特許文献１に記載された電動倍力装置では、先端部がマスタシリンダ内に挿入された入力ピストンを軸方向に分割している。入力ピストンのマスタシリンダ側の分割要素は、バネ手段によりマスタシリンダ側に付勢され、非制動状態において入力ピストンのマスタシリンダ側の分割要素とブレーキペダル側の分割要素との間に隙間を形成している。これにより、制動初期には、軸部材のマスタシリンダ側の分割要素がマスタシリンダのブレーキ液圧を受けてバネ手段の付勢力に抗してブレーキペダル側の分割要素との隙間を縮めていく。この間においては、マスタシリンダのブレーキ液圧がブレーキペダルに伝達されないので、入力と無関係に出力が増大する、いわゆる、ジャンプイン特性が得られる。その結果、電動倍力装置においても、負圧式倍力装置と同様、制動初期においてジャンプイン特性を得て、制動力を迅速に立ち上げることができ、良好なブレーキフィーリングを提供することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−８１０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載された電動倍力装置では、つぎのような問題がある。車両の制動時に車輪の回転によりジェネレータを駆動して運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回収する回生制動を実行する際に、ブレーキペダルの操作によりマスタシリンダで発生するブレーキ液圧から回生制動分に相当するブレーキ液圧を減じる回生協調制御を行う。この場合、構造上、回生制動分が前述の入力ピストンの分割要素間の隙間に制限されているので、回生制動により回収可能なエネルギーを大きくすることができない。【０００６】
本発明は、ジャンプイン特性を得ることができ、かつ、回生制動時に回生制動分を充分大きくとることができる電動倍力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明に係る電動倍力装置は、マスタシリンダ内に先端側が配置されて圧力室を形成するピストンと、前記ピストンを移動させる電動アクチュエータと、前記マスタシリンダの圧力室に先端が臨んで配置されるとともに、前記ピストンに対して軸方向に沿って相対移動可能に配置される入力ピストンと、前記入力ピストンに対して軸方向に沿って相対移動可能に設けられ、かつ、前記入力ピストンに対して軸方向に対向して当接可能に配置されて、ブレーキペダルの操作により進退移動する入力部材と、前記入力ピストンを前記ピストンに対して前記入力ピストンの軸方向の所定位置に弾性的に保持する第１バネ手段と、前記入力部材に対して、当該入力部材を前記入力ピストンから離間させる方向へばね力を作用させる第２バネ手段と、を備え、前記第１バネ手段は、前記ブレーキペダルの非操作時に、前記入力ピストンと前記ピストンとの間に第１の所定の隙間を形成し、前記第２バネ手段は、前記ブレーキペダルの非操作時に前記入力ピストンと前記入力部材との間に第２の所定の隙間を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る電動倍力装置によれば、ジャンプイン特性を得ることができ、かつ、回生協調制動時に回生制動量を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る電動倍力装置の縦断面図である。
【図２】図１に示す電動倍力装置の非制動状態における要部の縦断面図である。
【図３】第１実施形態に係る電動倍力装置を適用したブレーキシステムの概略構成図である。
【図４】図１に示す電動倍力装置のジャンプイン作動状態における要部の縦断面図である。
【図５】図１に示す電動倍力装置の通常の倍力作動状態における要部の縦断面図である。
【図６】図１に示す電動倍力装置の入出力特性を示すグラフ図である。
【図７】図１に示す電動倍力装置の入力−ストローク−減速度の特性を示すグラフ図である。
【図８】第２実施形態に係る電動倍力装置の縦断面図である。
【図９】図８に示す電動倍力装置の非制動状態における要部の縦断面図である。
【図１０】図８に示す電動倍力装置のジャンプイン作動状態における要部の縦断面図である。
【図１１】図８に示す電動倍力装置の通常の倍力作動状態における要部の縦断面図である。
【図１２】図８に示す電動倍力装置の入出力特性を示すグラフ図である。
【図１３】図８に示す電動倍力装置の入力−ストローク−減速度の特性を示すグラフ図である。
【図１４】電動倍力装置の回生協調時のモータ制御を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第３実施形態に係る電動倍力装置の要部の縦断面図である。
【図１６】図１５の電動倍力装置の失陥時の作動状態を示す要部の縦断面図である。
【図１７】図１５の電動倍力装置の自動ブレーキ作動状態を示す要部の縦断面図である。
【図１８】図１５に示す電動倍力装置の変形例の要部の縦断面図である。
【図１９】本発明の第４実施形態に係る電動倍力装置の要部の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
まず、第１実施形態について図１乃至図７を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る電動倍力装置１は、電動アクチュエータを駆動源とする倍力装置である。電動倍力装置１は、電動のアクチュエータ３を内装するハウジング４の軸方向一側（前部、図の左方）にタンデム型のマスタシリンダ２を連結した構造を有している。マスタシリンダ２の上部には、マスタシリンダ２にブレーキ液を供給するリザーバ５（一部のみ図示する）が配設されている。ハウジング４は、略有底円筒状のフロントハウジング４Ａの開口部側にリアカバー４Ｂを嵌合して、複数のボルト４Ｃによってフロントハウジング４Ａに結合し、その内部にアクチュエータ３を収容している。
【００１１】
フロントハウジング４Ａには、スタッドボルト６が固定されている。このスタッドボルト６によりマスタシリンダ２が、その取付部２Ｂでナット６Ａによりフロントハウジング４Ａに連結される。ハウジング４のリアカバー４Ｂには、平坦な取付座面７が形成され、この取付座面７の中央部から、マスタシリンダ２と同心で、かつ、ハウジング４の軸方向他側（後方、図の右方）、すなわち、マスタシリンダ２から離れる方向に突出する円筒部８が設けられている。そして、電動倍力装置１は、円筒部８を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（図示せず）に貫通させて車室内に延ばした状態で、エンジンルーム内に配置される。すなわち、電動倍力装置１は、取付座面７がダッシュパネルに当接した状態で、取付座面７に固定された複数のスタッドボルト７Ａによって車体の一部であるダッシュパネルに固定される。また、フロントハウジング４Ａの外側には、後述するコントローラ（以下、ＥＣＵという）９を内包するＥＣＵケース４Ｄが設けられている。ここで、以下の説明においては、ハウジング４の軸方向一側となる図中左側を「前」と表現し、ハウジング４の軸方向他側となる図中右側を「後」と表現する。
【００１２】
マスタシリンダ２のシリンダ本体２Ａには、有底のシリンダボア１２が形成されている。このシリンダボア１２の開口部１２Ａ側には、アクチュエータ３によって移動するピストンとして、略円筒状のプライマリピストン１０が配置されている。このプライマリピストン１０の先端側は、カップ状に形成され、マスタシリンダ２内に配置される。また、シリンダボア１２の底部側には、カップ状のセカンダリピストン１１が配置されている。プライマリピストン１０の後端部は、マスタシリンダ２の開口部からハウジング４内に延出して、リアカバー４Ｂの円筒部８内まで延びるように形成されている。シリンダ本体２Ａ内には、シリンダボア１２、プライマリピストン１０及びセカンダリピストン１１によって、これらの間に圧力室となるプライマリ室１６が形成され、シリンダボア１２の底部とセカンダリピストン１１との間に圧力室となるセカンダリ室１７が形成されている。これらプライマリ室１６及びセカンダリ室１７は、それぞれ、シリンダ本体２Ａに形成された液圧ポート（図示せず）を介して、図３に示すように、各車輪のホイールシリンダＷＣに液圧を供給するための２系統の液圧回路１８、１９に接続されている。
【００１３】
また、シリンダ本体２Ａには、プライマリ室１６及びセカンダリ室１７をそれぞれリザーバ５に接続するためのリザーバポート２０、２１が形成されている。シリンダ本体２Ａのシリンダボア１２の内周面には、所定の軸方向間隔をもって環状のシール溝２２ａ、２２ｂ及び２３ａ、２３ｂが形成されている。これら環状のシール溝２２ａ、２２ｂ及び２３ａ、２３ｂには、それぞれシール部材２２Ａ、２２Ｂ及び２３Ａ、２３Ｂが配置されている。これらシール部材２２Ａ、２２Ｂ及び２３Ａ、２３Ｂは、シリンダボア１２と、プライマリピストン１０及びセカンダリピストン１１との間を、それぞれ、シールしている。２つのシール部材２２Ａ、２２Ｂは、軸方向に沿ってリザーバポート２０を挟んで配置されている。プライマリピストン１０が図１及び図２に示す非制動位置にあるとき、プライマリ室１６は、プライマリピストン１０の側壁に設けられたポート２４を介してリザーバポート２０に連通している。そして、プライマリピストン１０が非制動位置から前進してポート２４がシール部材２２Ａまで達したとき、プライマリ室１６は、シール部材２２Ａによってリザーバポート２０と遮断されて液圧が発生するようになっている。このプライマリピストン１０が非制動位置からリザーバポート２０と遮断されるまでのプライマリピストン１０の移動量は、無効ストローク（ｄｅａｄ  ｓｔｒｏｋｅ）と呼ばれている。また、２つのシール部材２３Ａ、２３Ｂは、軸方向に沿ってリザーバポート２１を挟んで配置されている。セカンダリピストン１１が図１に示す非制動位置にあるとき、セカンダリ室１７は、セカンダリピストン１１の側壁に設けられたポート２５を介してリザーバポート２１に連通している。そして、セカンダリピストン１１が非制動位置から前進したとき、セカンダリ室１７は、シール部材２３Ａによってリザーバポート２１から遮断されて液圧が発生するようになっている。
【００１４】
プライマリ室１６内のプライマリピストン１０とセカンダリピストン１１との間には、バネアセンブリ２６が介装されている。また、セカンダリ室１７内のマスタシリンダ２の底部とセカンダリピストン１１との間には、バネアセンブリ２７が介装されている。バネアセンブリ２６、２７は、それぞれ圧縮コイルバネ２６Ａ、２７Ａが伸縮可能なリテーナ２６Ｂ、２７Ｂによって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になっている。プライマリピストン１０内で、バネアセンブリ２６とプライマリピストン１０の中間壁３０との間には、円筒状のスペーサ５１が介装されている。
【００１５】
プライマリピストン１０は、全体が略円筒状に形成され、軸方向中央内部に中間壁３０を備えている。中間壁３０には、案内ボア３１が軸方向に貫通するように形成されている。案内ボア３１には、段部３２Ａを有する段付形状の入力ピストン３２の小径の先端部３２Ｂが摺動可能かつ液密的に挿通されている。入力ピストン３２の先端部３２Ｂと案内ボア３１と間は、シール５５によってシールされている。入力ピストン３２は、段部３２Ａよりも基端側に中径部３２Ｃと大径部３２Ｄとが形成されており、これら中径部３２Ｃと大径部３２Ｄとの間には、後述するバネ３７が当接するバネ受部３２Ｅが形成されている。大径部３２Ｄの外周には、プライマリピストン１０の内壁に当接して入力ピストン３２を軸方向に案内するガイド部３２Ｆが形成されている。また、大径部３２Ｄ内部には、入力ピストン３２の基端に開口する孔部３２Ｇが形成されており、孔部３２Ｇの底部３２Ｈは、ボウル状に凹んで形成されている。孔部３２Ｇの開口外周には、後述するバネ３８が当接するバネ受部３２Ｉが形成されている。このように、入力ピストン３２は、マスタシリンダ２内の圧力室であるプライマリ室１６にその先端が臨むとともに、プライマリピストン１０に対して軸方向に沿って相対移動可能に配置されている。
【００１６】
フロントハウジング４Ａ内に延びるプライマリピストン１０の中間部は、フロントハウジング４Ａの底部の開口部８５に嵌合する円筒状のバネ受部材７０内に配置される。このバネ受部材７０は、プライマリピストン１０を軸方向に沿って摺動可能に案内するようになっている。バネ受部材７０は、一端部に形成した外側フランジ部７１がフロントハウジング４Ａの底部の開口部８５に嵌合される。これにより、フロントハウジング４Ａ及びマスタシリンダ２に固定される。バネ受部材７０は、その後端内周部７０Ａに取付けたシール部材７２によってプライマリピストン１０を支持するとともにシールしている。マスタシリンダ２のシリンダボア１２の開口部１２Ａは、取付部２Ｂから後端内周部７０Ａの近傍まで延出して形成されている。開口部１２Ａには、シール溝２２ｂ及びシール部材２２Ｂが設けられ、シール部材２２Ｂによりプライマリピストン１０を支持するとともにシリンダボア１２の内外をシールしている。本実施形態の電動倍力装置においては、これらバネ受部材７０の後端内周部７０Ａとシリンダボア１２の開口部１２Ａとによって、プライマリピストン１０を支持する部分の軸方向長さを長くすることにより、プライマリピストン１０のシリンダボア１２に対する傾きを抑制している。
【００１７】
リアカバー４Ｂの円筒部８及びプライマリピストン１０の後部の内部には、入力ロッド３４の一端側が配置されている。プライマリピストン１０の後部の内部に配置された入力ロッド３４の一端側の先端部３４Ｂは、その先端が半球状に形成されており、入力ピストン３２の孔部３２Ｇの底部３２Ｈに当接できるように、孔部３２Ｇ内に配置されている。そして、入力ロッド３４の先端部３４Ｂと入力ピストンの孔部３２Ｇとは、入力ロッド３４と入力ピストン３２とを移動可能、かつ、揺動可能な状態で連結している。すなわち、入力ロッド３４と入力ピストン３２との連結部は、入力ロッド３４のプライマリピストン１０に対する傾きをある程度許容できるようになっている。また、入力ピストン３２と入力ロッド３４とは、軸方向に沿って互いに移動可能となっている。入力ロッド３４の他端側は、円筒部８から外部に延出しており、外部に延出した入力ロッド３４の他端部に、クレビス３４Ｃを介して図３に示すブレーキペダルＢＰが連結されている。入力ロッド３４の円筒部８内に配置された部位には、鍔状に形成されたストッパ当接部３４Ａが設けられている。このように、入力部材である入力ロッド３４は、入力ピストン３２に対して軸方向に沿って相対移動可能に設けられ、かつ、入力ピストン３２に対して軸方向に対向して当接可能に配置され、ブレーキペダルＢＰの操作により進退移動するようになっている。
【００１８】
リアカバー４Ｂの円筒部８の後端部には、円筒部８内に配置される入力ロッド３４がある方向に向かって延びる、すなわち、径方向内側に延びるストッパ３９が形成されている。ストッパ３９は、後述するボールネジ機構４１のネジ軸４７の円筒状の後端部に軸方向に沿って形成された案内溝４７Ｂに挿入されている。そして、入力ロッド３４のストッパ当接部３４Ａがストッパ３９に当接することにより、入力ロッド３４の後退位置を規定するようになっている。
【００１９】
プライマリピストン１０の後端部に、環状のバネ受３５が取付けられている。プライマリピストン１０は、バネ受部材７０の後端部とバネ受３５との間に介装された圧縮コイルバネである戻しバネ３６によって後退方向に付勢されている。入力ピストン３２は、バネ受部３２Ｅとプライマリピストン１０の中間壁３０との間、及び、バネ受部３２Ｉとバネ受３５との間にそれぞれ介装された圧縮コイルバネであるバネ３７（第１バネ手段の一のバネ）及びバネ３８（第１バネ手段の他のバネ）によって、図１及び図２に示す入力ピストン３２の軸方向の所定位置の一例としての中立位置、すなわち、バネ３７とバネ３８とのばね力が釣合う位置に弾性的に保持されている。なお、第１バネ手段であるバネ３７、３８は、いずれか一方のみとし、アクチュエータ３の制御により上記所定位置を決定するようにしてもよい。また、ブレーキペダルＢＰが操作されていない状態において、入力ピストン３２の段部３２Ａとプライマリピストン１０の中間壁３０の他側面３０Ａとの間には、所定距離となるクリアランスＲｅＣが形成されるようになっている。このクリアランスＲｅＣは、回生協調制御時に、入力ピストン３２に対してプライマリピストン１０が後退できるクリアランス（回生クリアランス）となる。また、電動モータ４０またはＥＣＵ９の失陥時に、入力ピストン３２が、プライマリピストン１０に対してマスタシリンダ２側にクリアランスＲｅＣ分（所定距離）移動したとき、段部３２Ａがプライマリピストン１０の中間壁３０の他側面３０Ａに当接してプライマリピストン１０をマスタシリンダ２側に押圧するようになっている。このため、電動モータ４０またはＥＣＵ９の失陥した際にも、ブレーキペダルＢＰを踏込むことによってマスタシリンダ２に液圧を発生させることができ、摩擦制動を行うことが可能となっている。
【００２０】
プライマリピストン１０の後端部に取付けられたバネ受３５と、入力ロッド３４のストッパ当接部３４Ａとの間には、圧縮コイルバネである後退バネ８０（第２バネ手段）が介装されている。後退バネ８０は、そのバネ力により入力ロッド３４を入力ピストン３２から離間する方向に付勢している。この後退バネ８０により、図１及び図２に示す非制動状態（ブレーキペダルの非操作状態）において、入力ピストン３２の底部３２Ｈと入力ロッド３４の先端部３４Ｂとの間に所定の隙間であるジャンプインクリアランスＪＣが形成されている。そして、入力ピストン３２と入力ロッド３４とは、このジャンプインクリアランスＪＣの分だけ軸方向に沿って相対移動可能となっている。
【００２１】
ハウジング４内に収容されたアクチュエータ３は、電動モータ４０と、電動モータ４０の回転を直線運動に変換してプライマリピストン１０に推力を付与する回転−直動変換機構であるボールネジ機構４１とから構成されている。本実施形態において、電動モータ４０は、永久磁石埋め込み型同期モータとなっている。電動モータ４０は、フロントハウジング４Ａの底部の後側の段部に固定した複数のコイルを有するステータ４２と、該ステータ４２の内周面に対向して配置した円筒状のロータ４５と、該ロータ４５の内部に挿入され、円周方向に沿って配置した複数の永久磁石４５Ａとを有している。ロータ４５は、ボールネジ機構４１の回転部材であるナット部材４６の外周部に固定されている。ナット部材４６は、フロントハウジング４Ａの底部付近からリアカバー４Ｂ付近にわたって軸方向に沿って延びて配置されている。ナット部材４６は、その両端部がベアリング４３、４４によってフロントハウジング４Ａ及びリアカバー４Ｂに回転可能に支持されている。なお、電動モータ４０は、ロータ４５の表面又は内部に永久磁石を配置した同期モータ、あるいは、誘導モータ等の他の形式のモータとしてもよい。
【００２２】
ボールネジ機構４１は、ナット部材４６とネジ軸４７とを有している。ネジ軸４７は、中空の筒状に形成されており、ナット部材４６の内部及びハウジング４の円筒部８内に配置され、軸方向に沿って移動可能で、かつ、軸回りに回転しないように支持された直動部材となっている。ナット部材４６とネジ軸４７との対向面となるナット部材４６の内周面とネジ軸４７の外周面とには、それぞれ螺旋溝４６Ａ、４７Ａが形成されている。これら螺旋溝４６Ａ、４７Ａ間には、複数のボール４８がグリスと共に装填されている。ネジ軸４７は、円筒部８から後方に突出する後端部に軸方向に沿って形成された案内溝４７Ｂに、リアハウジング４Ｂの円筒部８に形成されたストッパ３９を係合させて、軸方向に移動可能、かつ、軸回りに回転しないように支持されている。このような構成により、ボールネジ機構４１は、ナット部材４６の回転に伴って螺旋溝４６Ａ、４７Ａに沿ってボール４８が転動することで、ネジ軸４７が軸方向に移動するようになっている。ボールネジ機構４１は、ナット部材４６とネジ軸４７との間で、回転運動と直線運動とを相互に変換することが可能になっている。すなわち、ボールネジ機構４１は、上述のようにナット部材４６の回転をネジ軸４７の直動運動に変換可能であるとともに、ネジ軸４７の直動運動をナット部材４６の回転に変換可能となっている。リアハウジング４Ｂの円筒部８の後端部に、ネジ軸４７の後部の外周を覆う円筒状のカバー部材７６が取付けられている。
【００２３】
なお、上述の例では、電動モータ４０のロータ４５の回転運動をボールネジ機構４１のナット部材４６に直接伝達するようにしているが、電動モータ４０とボールネジ機構４１との間に、遊星歯車機構、差動減速機構等の公知の減速機構を介装して、電動モータ４０の回転を減速、すなわち、電動モータ４０の回転力を増力してボールネジ機構４１に伝達するようにしてもよい。また、電動モータをハウジング４の外部に配置して、ベルト、ギヤ、チェーン等の伝動機構を介してナット部材４６を駆動するようにしてもよい。
【００２４】
ボールネジ機構４１のネジ軸４７は、バネ受部材７０の外側フランジ部７１との間に介装された圧縮テーパコイルバネである戻しバネ４９のバネ力によって後退方向に付勢されている。そして、ネジ軸４７は、後端部がリアカバー４Ｂの円筒部８に設けられたストッパ３９に当接することよって後退位置が規定されている。ネジ軸４７内に、プライマリピストン１０の後端部が挿入され、ネジ軸４７の内周部に形成された環状の段部５０に、バネ受３５がシム３５Ａを介して当接して、プライマリピストン１０のネジ軸４７に対する後退位置を規定している。これにより、プライマリピストン１０は、ネジ軸４７の前進により、段部５０に押されてネジ軸４７と共に前進し、また、段部５０から離間して単独で前進することができる。そして、図１及び図２に示すように、プライマリピストン１０は、ストッパ３９に当接したネジ軸４７の段部５０によってその非制動位置が規定されている。また、セカンダリピストン１１は、非制動位置にあるプライマリピストン１０及びバネアセンブリ２６の最大長によって、その後退位置、すなわち、非制動位置が規定されている。
【００２５】
リアカバー４Ｂの円筒部８の後端部には反力機構８１が設けられている。反力機構８１は、固定バネ受８２と、可動バネ受８３と、反力バネ８４をと有している。固定バネ受８２は、ストッパ３９の後部に一体に形成されている。可動バネ受８３は、固定バネ受８２に対向してネジ軸４７内に配置されて軸方向に沿って移動可能に設けられている。反力バネ８４は、固定バネ受８２と可動バネ受８３との間に介装された圧縮コイルバネである。可動バネ受８３は、カバー部材７６の後部に当接することにより、図１及び図２に示す後退位置が規定されている。そして、入力ロッド３４がカバー部材７６、すなわち、円筒部８（ハウジング４）に対して、所定の距離だけ前進したとき、クレビス３４Ｃのロックナット３４Ｄが可動バネ受８３に当接し、入力ロッド３４が更に前進すると、反力バネ８４が圧縮されて、そのバネ力が入力ロッド３４の前進に対して反力として付与されるようになっている。
【００２６】
ハウジング４内に、電動モータ４０のロータ４５の回転位置を検出する回転位置センサであるレゾルバ６０が設けられている。レゾルバ６０は、ナット部材４６の後部側の外周部に固定したレゾルバロータ６０Ａと、該レゾルバロータ６０Ａに対向してリアカバー４Ｂに取付けたレゾルバステータ６０Ｂとを備えている。レゾルバ６０は、これらレゾルバロータ６０Ａとレゾルバステータ６０Ｂとの相対変位に基づきロータ４５の回転位置を検出する。
【００２７】
電動倍力装置１のＥＣＵ９は、マイクロプロセッサベースの電子制御装置であり、図３に示すように、上述の電動モータ４０とレゾルバ６０とが接続されている。また、ＥＣＵ９には、ブレーキペダルの変位、すなわち、入力ロッド３４の変位を検出するストロークセンサ６２が接続されている。各車輪のホイールシリンダＷＣに液圧を供給するための２系統の液圧回路１８、１９には、プライマリ室１６またはセカンダリ室１７のいずれか一方の液圧を検出する液圧センサ６４が設けられている。なお、図３において、液圧センサ６４は、液圧回路１９に設けられ、セカンダリ室１７の液圧を検出するようになっている。
【００２８】
液圧センサ６４は、２系統の液圧回路１８、１９の途中に設けられ、各輪のホイールシリンダＷＣへのブレーキ液の供給を制御する液圧供給装置６５（以下、ＥＳＣ６５という）のコントローラ６６（以下、ＥＣＵ６６という）に接続されている。そして、ＥＣＵ９、６６は、車両内の情報伝達を行うデータバス６７に信号線６８、６９をそれぞれ介して接続されている。このため、液圧センサ６４で検出されるマスタシリンダ２の液圧は、ＥＳＣ６５のＥＣＵ６６から信号線６９、データバス６７、及び信号線６８を介して、電動倍力装置１のＥＣＵ９に信号伝達されるようになっている。
【００２９】
また、データバス６７には、車両の制動時に車輪の回転によりジェネレータを駆動して運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回収する回生制動を制御する回生制動コントローラ７４（以下、ＥＣＵ７４という）が接続されている。電動倍力装置１は、ＥＣＵ９により、前述の各種センサからの検出信号に基づき、電動モータ４０の回転を制御することによって作動するようになっている。また、電動倍力装置１のＥＣＵ９は、ＥＣＵ７４からの回生制動情報を受け取ることにより、ブレーキペダルの操作によりマスタシリンダで発生するブレーキ液圧から回生制動分に相当するブレーキ液圧を減じる回生協調制御を行う。
【００３０】
次に、電動倍力装置１の作動について説明する。
ブレーキペダルＢＰを操作して入力ロッド３４を前進させると、ブレーキペダルＢＰの操作量、言い換えると、入力ロッド３４の変位をストロークセンサ６２によって検出し、ＥＣＵ９によって入力ロッド３４の変位に基づいて電動モータ４０の作動を制御し、ボールネジ機構４１のネジ軸４７の段部５０により、バネ受３５を介してプライマリピストン１０を押圧し、プライマリピストン１０を前進させて入力ロッド３４の変位に追従させる。これにより、プライマリ室１６に液圧が発生し、また、この液圧がセカンダリピストン１１を介してセカンダリ室１７に伝達される。このようにして、マスタシリンダ２で発生したブレーキ液圧は、液圧回路１８、１９を介して各車輪のホイールシリンダＷＣに供給され、摩擦制動による制動力を発生させる。ブレーキペダルＢＰの操作を解除すると、ＥＣＵ９によって入力ロッド３４の変位に基づいて電動モータ４０の作動を制御してネジ軸４７を後退させる。これにより、入力ピストン３２、プライマリピストン１０及びセカンダリピストン１１が後退してマスタシリンダ２のブレーキ液圧が減圧されて制動力が解除される。なお、これ以降の説明においては、プライマリピストン１０とセカンダリピストン１１とは、同様に作動するので、プライマリピストン１０についてのみ説明する。
【００３１】
液圧発生時には、プライマリ室１６の液圧を入力ピストン３２によって受圧し、その反力を、入力ロッド３４を介してブレーキペダルＢＰに伝達、すわなち、フィードバックする。これにより、所定の倍力比（ブレーキペダルの操作力に対する液圧出力の比）で所望の制動力を発生させることができる。そして、ＥＣＵ９は、電動モータ４０を制御することで、入力ピストン３２と、これに追従するプライマリピストン１０との相対位置を調整することが可能となっている。具体的には、入力ピストン３２の変位量に対して、プライマリピストン１０の変位量を前方に調整することによりブレーキペダルの操作に対する液圧出力を大きくしたり、後方に調整することによりブレーキペダルの操作に対する液圧出力を小さくしたりすることができる。その結果、倍力制御、ブレーキアシスト制御、車間制御、回生協調制御等のブレーキ制御を実行することができる。特に、入力ピストン３２に対して、プライマリピストン１０が後方となるように調整してブレーキペダルの操作に対する液圧出力を小さくし、プライマリ室１６の液圧を低下させることで、液圧による制動力を抑えて回生協調時の回生制動を行わせることができる。また、入力ピストン３２に対するプライマリピストン１０との相対位置を調整する際には、バネ３７またはバネ３８のばね力が入力ピストン３２に作用して、入力ロッド３４に対する反力を加減することにより、ブレーキペダル踏力の変動を抑制することができる。
【００３２】
また、ＥＣＵ９によって制御された電動モータ４０の出力が最大出力に達し、プライマリ室１６の液圧とプライマリピストン１０の推力が釣合うと、プライマリピストン１０は、それ以上前進できなくなり停止する。このような全負荷状態で、ブレーキペダルを更に踏込むと、入力ロッド３４の前進に対して、プライマリピストン１０は停止したままで、入力ピストン３２のみがバネ３７を押し縮めて前進することになる。このとき、プライマリピストン１０が停止しているため、入力ピストン３２の前進量に対するプライマリ室１６の液圧の上昇によって入力ピストン３２および入力ロッド３４を介してブレーキペダルにフィードバックされるペダル反力の増加の割合が全負荷状態前に比べて減少する。このため、運転者は、ブレーキ操作の途中でペダル反力が減少するため、違和感を受ける可能性がある。
【００３３】
これに対して、ブレーキペダルの操作による入力ピストン３２のハウジング４に対する移動距離が所定の距離、すなわち、入力ピストン３２が全負荷状態となる位置に達すると、クレビス３４Ｃのロックナット３４Ｄが反力機構８１の可動バネ受８３に当接し、反力バネ８４が圧縮されることにより、そのバネ力が反力としてブレーキペダルに付与されることで、ペダル反力の減少分を補う。これにより、運転者への違和感を抑制することができる。そして、全負荷状態の後、ブレーキペダルを更に踏込むと、入力ピストン３２の段部３２Ａがプライマリピストン１０の中間壁３０に当接し、プライマリピストン１０が入力ピストン３２と共に前進し、プライマリ室１６の液圧が上昇し、その分、反力も増大する。
【００３４】
次に制動初期におけるジャンプイン特性について図２、図４乃至図６を参照して説明する。ここで、ジャンプイン特性を有する電動倍力装置１の入力−出力液圧の関係、すなわち、ブレーキペダルＢＰへの踏力Ｆとマスタシリンダ２で発生する液圧Ｐとの関係を図６に示し、入力−入力ストローク−車両減速度の関係、すなわち、ブレーキペダルＢＰへの踏力Ｆ（入力）と、入力ロッド３４のストロークＳと、車両の減速度Ｇとの関係を図７に示す。図６及び図７において、破線はジャンプインクリアランスＪＣを設けていない従来の電動倍力装置の特性を示している。
【００３５】
図２に示す非制動状態（図６、７の状態Ａ）では、入力ロッド３４が後退バネ８０のバネ力により入力ピストン３２から後退しており、入力ロッド３４の先端部３４Ｂと入力ピストン３２の底部３２Ｈとの間には、ジャンプインクリアランスＪＣが保持されている。
【００３６】
ブレーキペダルＢＰの踏込みが開始され、入力ロッド３４が前進し始めると、ＥＣＵ９は、ストロークセンサ６２で検出される入力ロッド３４のストロークに対して、電動モータ４０を作動させる。この電動モータ４０を作動により、ボールネジ機構４１が入力ロッド３４のストローク（移動量）と同じストロークだけプライマリピストン１０を前進させる。このプライマリピストン１０の前進により無効ストロークＤＳが解消されると、プライマリ室１６でブレーキ液圧が発生し始める（図６、７の状態Ｂ）。この無効ストロークＤＳが解消されるまでの間（図６、７の状態Ａから状態Ｂまでの間）、入力ピストン３２は、バネ３７、３８によってプライマリピストン１０に保持されているので、プライマリピストン１０とともに前進し、入力ロッド３４の先端部３４Ｂと入力ピストン３２の底部３２Ｈとの間に形成されるジャンプインクリアランスＪＣが維持される。
【００３７】
ブレーキペダルＢＰが更に踏込まれ、入力ロッド３４が更に前進すると、プライマリピストン１０の前進によりプライマリ室１６で発生した液圧が入力ピストン３２に作用してバネ３７とバネ３８とのばね力の釣合いがくずれ始めて入力ピストン３２が後退していく。この入力ピストン３２の後退によって、入力ロッド３４の先端部３４Ｂと入力ピストン３２の底部３２Ｈとが互いに近づいていき、ジャンプインクリアランスＪＣは徐々に減少していく。ジャンプインクリアランスＪＣが存在する間、すなわち、入力ピストン３２の底部３２Ｈと入力ロッド３４の先端部３４Ｂとが当接するまでは、プライマリ室１６の液圧による反力が、入力ロッド３４、すなわち、ブレーキペダルＢＰに伝達されない。そして、図４に示すように、入力ピストン３２の底部３２Ｈと入力ロッド３４の先端部３４Ｂとが当接すると（ジャンプインクリアランスＪＣ＝０、図６、７の状態Ｃ）、その後、入力ピストン３２と入力ロッド３４とは一体となって移動し（図６、７の状態Ｄ）、プライマリ室１６の液圧による反力が入力ピストン３２を介して入力ロッド３４に伝達されて、ブレーキペダルＢＰにフィードバックされる。
【００３８】
このとき、入力ピストン３２と入力ロッド３４とが当接する際に（ジャンプインクリアランスＪＣ＝０、図５の状態）、プライマリ室１６で生じているジャンプイン液圧Ｐｊは、次式で与えられる。
Ｐｊ＝（ｋ１＋ｋ２）ＪＣ／Ｓ  …（１）
ここで、ｋ１：バネ３７のばね定数
ｋ２：バネ３８のばね定数
Ｓ  ：入力ピストン３２のプライマリ室１６に対する受圧面積
ＪＣ：ジャンプインクリアランス
【００３９】
このようにして、ブレーキペダルの踏込み開始時にジャンプイン特性により、迅速にブレーキ液圧（制動力）を立ち上げることができ、良好なブレーキフィーリングを得ることができる。また、入力ピストン３２とプライマリピストン１０とが、上記ジャンプインクリアランスＪＣと別の位置で軸方向に沿って前後に相対変位できるようになっているので、入力ピストン３２に対するプライマリピストン１０の位置を前方及び後方に調整する際の調整量を充分大きくとることができ、倍力制御、ブレーキアシスト制御、車間制御、回生協調制御等のブレーキ制御の制御範囲を充分大きくすることができる。特に、入力ピストン３２に対して、プライマリピストン１０が後方となるように調整する回生協調制御時の相対変位量をジャンプインクリアランスＪＣよりも大きくすることができ、回生により回収可能なエネルギーを大きくすることができる。また、後退バネ８０のばね特性により、ジャンプイン時のブレーキペダルの反力を調整することができる。
【００４０】
次に、第２実施形態について図８乃至図１３を参照して説明する。
なお、以下の説明において、上記第１実施形態に対して、同様の部分には同様の参照符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００４１】
図８及び図９に示すように、本実施形態に係る電動倍力装置９０では、電動モータ４０は、ハウジング４の外部に配置され、ベルト伝動機構８９を構成するベルト９１及びプーリ９２を介してナット部材４６を駆動するようになっている。また、入力ロッド３４は、入力ロッド３４と入力ピストン３２’との間に設けられたプランジャロッド９３を含んでいる。入力ロッド３４の先端部３４Ｂは、プランジャロッド９３の基端側に形成された孔部９３Ｃに挿通されて孔部９３Ｃの底部９３Ｄに当接した状態で連結されている。プランジャロッド９３は、ハウジング４リアカバー４Ｂの後端部に取付けられた案内カバー９４によって軸方向に沿って移動可能に案内されている。本実施形態においては、入力ロッド３４とプランジャロッド９３とで、入力部材が構成されている。
【００４２】
入力ピストン３２は、先端部３２Ｂ’がプライマリピストン１０を貫通してプライマリ室１６に臨んで配置され、基端部には基端面３２Ｈ’が形成されている。この基端面３２Ｈ’に対して、プランジャロッド９３の先端面９３Ｅが対向するように配置されており、入力ピストン３２’の基端面３２Ｈ’とプランジャロッド９３の先端面９３Ｅとの間にジャンプインクリアランスＪＣが設けられている。
【００４３】
案内カバー９４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９４Ａが一体に形成されている。案内部９４Ａの先端部は、ハウジング４の内部まで延びている。プランジャロッド９３は、案内カバー９４の案内部９４Ａ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９３には、複数の外周溝９３Ａが形成されて、案内部９４Ａ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９３は、中間部に形成された大径のフランジ部９３Ｂが案内部９４Ａの先端部に当接して後退位置が規定されている。
【００４４】
入力ピストン３２’は、そのバネ受部３２Ｅ’とプライマリピストン１０の中間壁３０との間に介装された第１バネ手段となる圧縮コイルバネであるバネ３７Ａ、及び、基端面３２Ｈ’とプラッジャロッド９３のフランジ部９３Ｂとの間に第２バネ手段となる圧縮コイルバネであるバネ８０Ａによって、軸方向の所定位置に弾性的に保持されている。一例として、本実施形態では、入力ピストン３２’は、図８及び図９に示す中立位置に弾性的に保持されている。バネ３７Ａは、入力ピストン３２’とプライマリピストン１０とが相対変位した際の入力ロッド３４（ブレーキペダル）への反力を調整し、また、バネ８０Ａは、プランジャロッド９３を入力ピストン３２’から離間する方向に付勢してジャンプインクリアランスＪＣを保持するようになっている。なお、本実施形態では、反力機構８１は省略されている。
【００４５】
次に、電動倍力装置９０の作動について説明する。
上記第１実施形態と同様、ブレーキペダルＢＰの操作による入力ロッド３４の変位に基づき、ＥＣＵ９により、電動モータ４０の作動を制御し、ベルト伝動機構８９及びボールネジ機構４１を介してプライマリピストン１０を移動させて入力ロッド３４の変位に追従させる。これにより、プライマリ室１６に液圧が発生する。また、ブレーキペダルＢＰの操作を解除すると、入力ピストン３２’、プライマリピストン１０が後退してプライマリ室１６のブレーキ液圧が解除される。プライマリ室１６の液圧を入力ピストン３２’によって受圧し、その反力を、プラジャロッド９３及び入力ロッド３４を介してブレーキペダルにフィードバックする。これにより、所定の倍力比をもって所望の制動力を発生させることができる。そして、入力ロッド３４にプライマリ室１６に液圧の反力がフィードバックされている状態において、ＥＣＵ９は、入力ピストン３２’と、これに追従するプライマリピストン１０との相対位置を調整することができる。この場合、入力ロッド３４の位置に対するマスタシリンダ２の液圧が変化するため、入力ロッド３４へ伝達される液圧反力が変動してしまうが、バネ３７Ａのバネ力が入力ピストン３２’に作用することにより、入力ロッド３４に対する反力を加減することができ、上記相対位置の調整に伴うブレーキペダルＢＰへ伝達される反力の変動（踏力変動）を抑制することができる。このとき、入力ピストン３２’に対して、プライマリピストン１０の位置を前方に調整することにより倍力比を大きくすることができ、後方に調整することにより倍力比を小さくすることができる。そして、ＥＣＵ９により、各種センサの検出信号に基づき、車両の状態に応じて電動モータ４０の回転を制御することにより、倍力制御、ブレーキアシスト制御、車間制御、回生協調制御等のブレーキ制御を実行することができる。
【００４６】
次に制動初期におけるジャンプイン特性について図９乃至図１３を参照して説明する。ここで、図６と同様にジャンプイン特性を有する電動倍力装置９０の入力−出力液圧の関係を図１２に示し、図７と同様に入力−ストローク−車両減速度の関係を図１３に示す。図１２及び図１３において、破線はジャンプインクリアランスＪＣを設けていない電動倍力装置の特性を示している。
【００４７】
図９に示すブレーキペダルの非操作状態（図１２の状態Ａ）では、プランジャロッド９３がバネ８０Ａのバネ力により入力ピストン３２’から後退しており、プランジャロッド９３の先端面９３Ｅと入力ピストン３２’の基端面３２Ｈ’との間には、ジャンプインクリアランスＪＣが保持されている。
【００４８】
ブレーキペダルＢＰの踏込みが開始され、入力ロッド３４及びプランジャロッド９３が前進し始めると、ＥＣＵ９は、ストロークセンサ６２で検出される入力ロッド３４のストロークに対して、電動モータ４０を作動させる。この電動モータ４０を作動により、ベルト伝動機構８９及びボールネジ機構４１がプライマリピストン１０を前進させて入力ロッド３４の移動量に追従させる。プライマリピストン１０の前進により無効ストロークＤＳが解消されると、プライマリ室１６でブレーキ液圧が発生し始める（図１２の状態Ｂ）。このとき、入力ピストン３２’はバネ３７Ａ、８０Ａによってプライマリピストン１０に保持されているので、プライマリピストン１０と共に前進し、ジャンプインクリアランスＪＣが維持される。
【００４９】
ブレーキペダルＢＰが更に踏込まれ、入力ロッド３４及びプランジャロッドが更に前進すると、プライマリ室１６の液圧が入力ピストン３２’に作用し入力ピストン３２’が後退してジャンプインクリアランスＪＣが徐々に減少する。この際、第１実施形態と異なり、ジャンプインクリアランスＪＣが減少すると、その分だけバネ８０Ａが圧縮されるので、そのバネ力がフランジ部９３Ｂからプランジャロッド９３を介して反力として入力ロッド３４及びブレーキペダルＢＰに付与される。すなわち、第１実施形態においては、図６の入出力特性グラフに示すように、状態Ｂから状態Ｃへの移行時に入力Ｆに対する出力Ｐがまっすぐ立ち上がるようになっているが、本実施形態においては、図１２の入出力特性グラフに示すように、状態Ｂから状態Ｃへの移行時に、バネ８０Ａの圧縮分の反力に対する踏力Ｆｊが必要となるため、入力Ｆに対する出力Ｐが斜めに立ち上がるようになっている。そして、図１０に示すように、入力ピストン３２’の基端面３２Ｈ’とプランジャロッド９３の先端面９３Ｅ（入力ロッド３４）とが当接すると（ジャンプインクリアランスＪＣ＝０、図１２の状態Ｃ）、その後、入力ピストン３２とプランジャロッド９３及び入力ロッド３４とは一体となって移動し（図１２の状態Ｄ）、プライマリ室１６の液圧による反力がプランジャロッド９３及び入力ロッド３４に伝達されて、ブレーキペダルＢＰにフィードバックされる。
【００５０】
このとき、入力ピストン３２’とプランジャロッド９３とが当接する際に（ジャンプインクリアランスＪＣ＝０、図１２の状態Ｃ）、プライマリ室１６で生じているジャンプイン液圧Ｐｊは、上記第１実施形態と同様、（１）式で与えられる。
また、ジャンプイン液圧Ｐｊ発生時の入力（ブレーキ踏力）Ｆｊは、次式で与えられる。
Ｆｊ＝ｋ２×ＪＣ  …（２）
そして、（１）、（２）式に基づき、バネ３７Ａ、８０Ａのばね定数ｋ１、ｋ２、入力ピストン３２の受圧面積Ｓ及びジャンプインクリアランスＪＣにより、ジャンプイン特性の入力−出力液圧の勾配特性Ｐｊ／Ｆｊを任意に設定することができる。
【００５１】
このようにして、ブレーキペダルＢＰの踏込み開始時にジャンプイン特性により、迅速にブレーキ液圧（制動力）を立ち上げることができ、良好なブレーキフィーリングを得ることができ、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、バネ８０Ａのバネ特性により、ジャンプイン時のブレーキペダル反力を調整することができる。
【００５２】
ここで、電気自動車（ＥＶ車）やハイブリッド自動車（ＨＥＶ車）においては、回生効率を向上させて巡行距離を大きくしたいという要望がある。このため、上述したＥＣＵ９が行う回生協調制御においては、回生制動を行い得る車両状態にあるときに、なるべく、マスタシリンダ液圧による摩擦制動を用いずに、回生制動を用いる、すなわち、回生量を増やすことが課題となっている。この回生量を増やすためには、制動初期にマスタシリンダでの液圧を発生させずに、できるだけ回生制動を用いるようにする無液圧回生協調制御が必要となる。
【００５３】
そして、特許文献１や特開２００７−１９１１３３号公報に示されている従来の電動倍力装置において、無液圧回生協調制御を行おうとすると、ブレーキペダルの操作に応じて入力部材が前進するのに対して、プライマリピストンを前進させないように制御を行うことになる。このため、入力部材は、プライマリピストンに対して入力部材を中立位置に保とうとする一対のばねのうち、入力部材の前進側に配置された一のばねを縮めることになる。この一のばねは、回生制御時に液圧が減少する分の踏力変動を抑制するための反力機構となっているので、縮めたときの反力が比較的大きな反力となるようなばね定数が設定されている。したがって、この一のばねを押し縮めるためには、比較的大きな踏力が必要になり、この大きな踏力がブレーキペダルを踏込み始めて、すぐに必要となるため、運転者に違和感を与えてしまう可能性がある。
【００５４】
これに対して、上記実施形態の電動倍力装置１、９０においては、入力ピストン３２、３２’と入力ロッド３４、９３との間に、ジャンプインクリアランスＪＣが形成されているので、無液圧回生協調制御を行う場合に、入力ロッド３４、９３がジャンプインクリアランスＪＣ分進んでから、上記一のばねに相当するバネ３７、３７Ａを押し縮めるようになる。このため、ある程度ブレーキペダルＢＰを踏込んでからバネ３７、３７Ａの反力がブレーキペダルＢＰに伝達されるので、運転者への違和感を抑制することができる。
【００５５】
上記無液圧回生協調制御を行う場合にＥＣＵ９が行う制御内容を図１４のフローチャートに基づいて、第１実施形態の電動倍力装置１の構造を例に説明する。
【００５６】
まず、ステップＳ１において、ブレーキペダルＢＰが操作されたか否かをストロークセンサ６２によって検出し、操作量に応じた目標制動力を演算する。ステップＳ２では、演算した目標制動力を回生制動コントローラ７４との間で共有して回生制動が可能であるか否かを検出する。
【００５７】
ステップＳ２において、回生制動が可能である場合には、ステップＳ３で、入力ロッド３４と共にプライマリピストン１０が進むように、電動モータ４０を回転駆動させて、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、レゾルバ６０の検出信号により、プライマリピストン１０のポート２４がシール部材２２Ａによって閉塞される位置（ポート閉塞位置）、すなわち、無効ストロークＤＳを解消する位置、若しくは、マスタシリンダ２内に液圧が発生する手前の位置までプライマリピストン１０が進んだか否かを検出する。プライマリピストン１０がポート閉塞位置まで進んだことが検出されると、ステップＳ５で電動モータ４０の回転を停止して、プライマリピストン１０をポート閉塞位置で保持する。このとき、プライマリピストン１０が入力ロッド３４とともに進んでいるので、入力ピストン３２と入力ロッド３４との間に形成されているジャンプインクリアランスＪＣは維持されており、また、回生制動コントローラ７４により回生制動が行われている。
【００５８】
ステップＳ５で電動モータ４０の回転を停止したのち、ＥＣＵ９は、ステップＳ６で回生制動コントローラ７４と通信によりマスタシリンダ２で発生した液圧でホイールシリンダＷＣを作動させる摩擦制動が必要か否かを判断し、摩擦制動が必要となるまで、プライマリピストン１０をポート閉塞位置で保持する。このとき、ブレーキペダルＢＰの踏込みが続いていると、プライマリピストン１０に保持されている入力ピストン３２が停止した状態で、入力ロッド３４が前進するため、ジャンプインクリアランスＪＣが小さくなっていく。そして、入力ロッド３４が入力ピストン３２に当接すると、入力ピストン３２が入力ロッド３４と一体的に移動するようになるため、バネ３７を押し縮め、バネ３７の反力がブレーキペダルＢＰに伝達されるようになる。このとき、ある程度ブレーキペダルＢＰが踏込まれており、また、回生制動コントローラ７４による回生制動が大きくなっていることから、運転者への違和感を抑制することができる。
【００５９】
ステップＳ６で摩擦制動が必要である場合、また、ステップＳ２で、回生制動が不要である場合には、ＥＣＵ９は、ブレーキペダルＢＰの操作に応じて電動モータ４０を作動させてプライマリピストン１０を押圧し、マスタシリンダ２で液圧を発生させる通常の制御を行う。
【００６０】
このように、無液圧回生協調制御を行うことで、回生協調制動時に回生制動量を大きくするとともに、運転者への違和感を抑制することが可能となる。
【００６１】
なお、上記の制御内容においては、ステップＳ６で摩擦制動が必要となるまで、プライマリピストン１０をポート閉塞位置で保持するようにしているが、これに限らず、ストロークセンサ６２の検出値とレゾルバ６０の検出値とにより、入力ロッド３４と入力ピストン３２との相対位置を検出して、ジャンプインクリアランスＪＣが０になりそうな場合には、電動モータ４０を駆動してプライマリピストン１０を前進させて、バネ３７の反力をブレーキペダルＢＰへ伝達しないように制御するようにしてもよい。
【００６２】
上述した第１及び第２実施形態の電動倍力装置１、９０においては、マスタシリンダ２内に先端側が配置されて圧力室を形成するプライマリピストン１０と、該プライマリピストン１０を移動させる電動モータ４０と、前記マスタシリンダ２の圧力室に先端が臨んで配置されると共に、前記プライマリピストン１０に対して軸方向に沿って相対移動可能に配置される入力ピストン３２、３２’と、該入力ピストン３２、３２’を前記プライマリピストン１０に対して前記入力ピストン３２、３２’の軸方向の所定位置に弾性的に保持するバネ３７、３７Ａと、前記入力ピストン３２、３２’に対して軸方向に沿って相対移動可能に設けられ、かつ、前記入力ピストン３２、３２’に対して軸方向に対向して当接可能に配置されて、ブレーキペダルＢＰの操作により進退移動する入力部材３４、９３と、前記入力部材３４、９３に対して、当該入力部材３４、９３を前記入力ピストン３２、３２’から離間させる方向へばね力を作用させる後退バネ８０（バネ８０Ａ）とを備え、前記ブレーキペダルＢＰの非操作時に前記後退バネ８０、（バネ８０Ａ）により入力ピストン３２と前記入力部材３４、９３との間に所定の隙間ＪＣを形成するものとなっている。
【００６３】
このような構成によれば、ジャンプイン特性を得ることができ、かつ、回生協調制動時に回生制動量を大きくすることができる。
【００６４】
次に、本発明の第３実施形態について図１５乃至図１７を参照して説明する。
なお、本実施形態は、上記第２実施形態に対して、一部が異なるものであるから、以下の説明において、要部のみを図示する。また、上記第１実施形態または第２実施形態に対して同様の部分には同様の参照符号（適宜「’」を付す）を用いて異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００６５】
図１５に示すように、本実施形態に係る電動倍力装置１００では、第１実施形態と同様に、入力ピストン３２’’のガイド部３２Ｆ’がプライマリピストン１０の内壁１０Ａに当接して入力ピストン３２’’を案内するようになっている。そして、入力ピストン３２’’の後端部には、円筒状のバネ受部３２Ｉが形成され、バネ受部３２Ｉ内に孔部３２Ｇ’が形成されている。プランジャロッド９３’の先端部９３Ｅ’が孔部３２Ｇ’内に摺動可能に挿入され、先端部９３Ｅ’が孔部３２Ｇ’の底部３２Ｈ’’に当接可能になっている。バネ受部３２Ｉの先端部とプランジャロッド９３’の段部９３Ｆとの間に、第２バネ手段として圧縮コイルばねであるバネ８０Ａ’が介装されている。
【００６６】
入力ピストン３２’’のバネ受部３２Ｅ’と、直動部材であるネジ軸４７の内周部に形成されたバネ受フランジ部１０１との間には、第１バネ手段として圧縮コイルバネであるバネ１０２が介装されている。バネ１０２のバネ受フランジ部１０１に当接する先端部には、筒状のバネ受部材１０３が取付けられている。
【００６７】
入力ピストン３２’’は、バネ３７Ａ、１０２及び８０Ａ’によって、第１実施形態と同様に、図１５に示す中立位置に弾性的に保持されている。バネ３７Ａ及び１０２は、入力ピストン３２’’とプライマリピストン１０とが相対変位した際の入力ロッド３４（ブレーキペダル）への反力を調整するようになっている。また、バネ８０Ａ’は、入力ピストン３２’’に対してプランジャロッド９３’を入力ピストン３２’’から離間する方向に付勢して、非制動状態において入力ピストン３２の孔部３２Ｇ’の底部３２Ｈ’’とプランジャロッド９３’の先端部９３Ｅ’との間にジャンプインクリアランスＪＣを保持するようになっている。
【００６８】
バネ８０Ａは、プランジャロッド９３’の段部９３Ｆ側にその端部の内周部が弾性的に嵌合することで固定されて取付けられている。このような構成により、入力ピストン３２’’がプランジャロッド９３’に対して離間して移動する場合に、バネ８０Ａは、自然長になって以降、入力ピストン３２’’から離間するようになっている。
【００６９】
バネ３７Ａ及び１０２は、入力ピストン３２’’のバネ受部３２Ｅ’の側部にそれぞれ配置されている。バネ１０２は、入力ピストン３２’’のバネ受部３２Ｅ’の側部’’に、その一端部の内周部が弾性的に嵌合することで入力ピストン３２’’に固定されて取付けられている。これにより、バネ１０２は、入力ピストン３２’’と共に移動可能になっている。また、バネ受部材１０３は、バネ１０２の他端側の外周を覆うように全体が筒状に形成されている。バネ受部材１０３は、一端側に、その径方向内方に延びて内側にプランジャロッド９３’が挿入される開口を有して、ネジ軸４７のバネ受フランジ部１０１に当接するバネ支持部１０３Ａが形成されている。また、バネ支持部１０３Ａの外周側には、バネ１０２の他端部の外周部が弾性的に嵌合する嵌合部１０３Ｂが形成されている。バネ受部材１０３の他端側には、嵌合部１０３Ｂの外径寸法よりも大きな外径寸法を有し、その外周側がネジ軸４７の内壁４７Ｃに摺動可能に当接するガイド部１０３Ｃが形成されている。嵌合部１０３Ｂとガイド部１０３Ｃとの間には、嵌合部１０３Ｂからガイド部１０３Ｃに向かって拡径するテーパ部１０３Ｄが形成されている。ここで、ネジ軸４７の内壁４７Ｃの内径寸法は、プライマリピストン１０の内壁１０Ａの内径寸法よりも小さくなっている。このような構成により、入力ピストン３２’’がボールネジ機構４１のネジ軸４７に対してマスタシリンダ２側に移動してバネ１０２が自然長になった以降、バネ１０２及びバネ受部材１０３が入力ピストン３２’’と共に移動するようになっている。
【００７０】
電動倍力装置１００は、バネ１０２を有することにより、入力ピストン３２’’とプランジャロッド９３’とが当接する際に（ジャンプインクリアランスＪＣ＝０）、プライマリ室１６で生じるジャンプイン液圧Ｐｊが次式で与えられる。
Ｐｊ＝（ｋ１＋ｋ２＋ｋ３）ＪＣ／Ｓ  …（３）
ここで、
ｋ１：バネ３７Ａのばね定数
ｋ２：バネ８０Ａ’のばね定数
ｋ３：バネ１０２のばね定数
Ｓ：入力ピストン３２’’のプライマリ室１６に対する受圧面積
ＪＣ：ジャンプインクリアランス
【００７１】
また、ジャンプイン液圧Ｐｊ発生時の入力（ブレーキ踏力）Ｆｊは、次式で与えられる。
Ｆｊ＝ｋ２×ＪＣ  …（４）
そして、（３）、（４）式に基づき、バネ３７Ａ、８０Ａ’、１０２のばね定数ｋ１、ｋ２、ｋ３、入力ピストン３２’’の受圧面積Ｓ及びジャンプインクリアランスＪＣにより、ジャンプイン特性の入力−出力液圧の勾配特性Ｐｊ／Ｆｊを任意に設定することができる。
【００７２】
次に電動倍力装置１００の作動状態の例について説明する。なお、この作動状態について、ジャンプイン作動状態や通常の倍力作動状態については、上記第1実施形態または第２実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００７３】
図１６に示しているのは、電動モータ４０またはＥＣＵ９の失陥時の状態である。この状態で、ブレーキペダルＢＰを操作してプランジャロッド９３’を前進させると、プランジャロッドは、バネ８０Ａ’を圧縮しつつ、ジャンプインクリアランスＪＣを解消していく。そして、プランジャロッド９３’の先端部９３Ｅ’が入力ピストンの孔部３２Ｇ’の底部３２Ｈ’’に当接すると、入力ピストン３２’’を押圧して入力ピストン３２’’を移動させる。入力ピストン３２’’は、バネ３７Ａを圧縮しつつ前進して、段部３２Ａ’がプライマリピストン１０の中間壁３０の他側面３０Ａに当接して、プライマリピストン１０をマスタシリンダ２側に押圧してマスタシリンダ２内に液圧を発生させるようになっている。
【００７４】
このとき、電動モータ４０またはＥＣＵ９の失陥によってボールネジ機構４１のネジ軸４７が移動しないので、プライマリピストン１０は、ネジ軸４７の先端から離間して前進することになる。これにより、電動モータ４０またはＥＣＵ９の失陥した際にも、ブレーキペダルＢＰを踏込むことによってマスタシリンダ２に液圧を発生させることができ、摩擦制動を行うことができる。また、入力ピストン３２’’側に固定して取付けられているバネ１０２及びバネ受部材１０３は、入力ピストン３２’’と共に移動し、バネ１０２が自然長になって以降、ネジ軸４７のバネ受フランジ部１０１から離間する。このとき、バネ受部材１０３のガイド部１０３Ｃが、プライマリピストン１０の内壁１０Ａにガイドされるため、バネ１０２の他端が振動することを抑制でき、異音の発生を抑制することができる。
【００７５】
また、ブレーキペダルＢＰの解放により、入力ピストン３２’’が後退する際には、嵌合部１０３Ｂがガイド部１０３Ｃの外形寸法よりも小さな外径寸法を有しており、テーパ部１０３Ｄで接続されているので、バネ受部材１０３は、ネジ軸４７の内壁４７Ｃにスムーズに戻っていくことが可能になっている。
【００７６】
また、自動ブレーキ等のブレーキペダルＢＰの操作によらないＥＣＵ９の指令による電動モータ４０の作動時には、図１７に示すように、プランジャロッド９３’が前進せず、ボールネジ機構４１のネジ軸４７のみが前進する。これにより、ネジ軸４７は、プライマリピストン１０を押圧し前進させてマスタシリンダ２に液圧を発生させる。また、ネジ軸４７は、バネ受フランジ部１０１によってバネ受部材１０３を介してバネ１０２を押圧して、入力ピストン３２’’を前進させる。これにより、プライマリピストン１０に加えて入力ピストン３２’’によって液圧が発生する。このとき、プランジャロッド９３’は、移動しないので、ブレーキペダルＢＰが引き込まれることがない。入力ピストン３２’’のバネ受部３２Ｅ’側に取付けられたバネ３７Ａの先端部は、プライマリピストン１０から離間し、プランジャロッド９３’の段部９３Ｆに取付けられたバネ８０Ａ’の先端部は、入力ピストン３２’’のバネ受部３２Ｉから離間する。
【００７７】
電動倍力装置１００は、上述の構成により、上記第２実施形態と同様の作用効果を奏する。更に、電動倍力装置１００は、バネ１０２をバネ８０Ａ’の外周を覆って軸方向に重なるように配置しているので、上記第２実施形態に対して、軸方向の寸法を増加させることなく、バネ１０２の追加を可能にしている。
【００７８】
次に、上記第３実施形態の変形例について、図１８を参照して説明する。なお、本変形例は、上記第３実施形態に対して、バネ１０２に取付けられるバネ受部材のみが異なるので、要部のみを図示し、上記第３実施形態に対して、同様の部分には同様の参照符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００７９】
図１８に示すように、本変形例では、バネ受部材１０４は、バネ１０２の内周側に取付けられるようになっている。バネ受部材１０４は、略円筒状に形成され、その一端側にバネ１０２の他端部を支持すると共に、ネジ軸４７のバネ受フランジ部１０１に当接するフランジ部１０５が形成されている。フランジ部１０５の内周側には、バネ１０２の他端部の内周部が弾性的に嵌合する嵌合部１０４Ｂが形成されている。バネ受部材１０４の他端側には、嵌合部１０４Ｂの内径寸法よりも小さく、プランジャロッド９３’の中間部９３Ｇ’の外形寸法よりも大きな内径寸法を有し、その内周側がプランジャロッド９３’の外壁９３Ｇ’に当接可能となったガイド部１０４Ｃが形成されている。これにより、本変形例は、上記第３実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、バネ受部材１０４をバネ１０２の内周側に配置したことにより、組立時にバネ１０２とバネ受部材１０４と当接部を容易に目視することできる。
【００８０】
上述した第３実施形態の電動倍力装置１００においては、電動アクチュエータである電動モータ４０は、直動部材であるネジ軸４７によってピストンであるプライマリピストン１０を押圧して推進し、第１バネ手段として、プライマリピストン１０に対して入力ピストン３２’’を付勢する一のバネであるバネ３７Ａと、ネジ軸４７に対して入力ピストン３２’’を付勢する他のバネであるバネ１０２と、を有し、バネ１０２は、第２バネ手段であるバネ８０Ａ’の外周を覆うように配置されるようになっている。
【００８１】
このような構成により、第１バネ手段としてバネ１０２を追加しても、電動倍力装置１００の軸方向の寸法の増加を抑制して、電動倍力装置１００の小型化を図ることができる。
【００８２】
次に本発明の第４実施形態について、図１９を参照して説明する。
なお、以下の説明において、上記第１実施形態に対して、同様の部分には同様の参照符号、又は、適宜、その参照符号の前に「１」を追加した３桁の符号を付し、異なる部分についてのみ詳細に説明する。また、ボールネジ機構４１のナット部材４６の駆動機構については、上記第２実施形態と同様の構成であるから、上記第２実施形態と同様の参照符号を用いて説明する。
【００８３】
図１９に示すように、本実施形態に係る電動倍力装置１１０では、上記第２実施形態と同様、電動モータ４０は、ハウジング４の外部に配置され、ベルト伝動機構８９を構成するベルト９１及びプーリ９２を介してナット部材４６を駆動するようになっている。
【００８４】
入力ピストン１３２は、その後部で軸方向に二分割され、すなわち、入力ピストン１３２と入力ロッド３４との間に入力プランジャ１１１が介装されて入力プランジャ１１１の後端部に入力ロッド３４が連結されている。入力プランジャ１１１は、プライマリピストン１０の後部の円筒部内に軸方向に沿って移動可能に案内されている。入力プランジャ１１１と入力ロッド３４とは、ある程度の傾きを許容するように互いに連結されているが、軸方向の隙間は設けられておらず、一体に移動するようになっている。
【００８５】
プライマリピストン１０の中間壁３０と入力ピストン１３２の後端部に形成されたバネ受部１３２Ｅとの間にバネ３７（第１バネ手段の一のバネ）が介装され、入力プランジャ１１１の後端部とプライマリピストンに取付けられたバネ受３５との間にバネ３８（第１バネ手段の他のバネ）が介装されている。また、入力ピストン１３２の後端部には、バネ受凹部１３２Ｊが形成されている。バネ受凹部１３２Ｊ内には、第２バネ手段として圧縮コイルバネであるジャンプインバネ１１２が挿入されて、このジャンプインバネ１１２は、入力ピストン１３２と入力プランジャ１１１との間に介装されている。これにより、ジャンプインバネ１１２は、バネ３７の内周側に軸方向の少なくとも一部が一致して配置されている。
【００８６】
そして、図１９に示す非制動状態において、バネ３７とジャンプインバネ１１２とは、セット荷重が同等となっており、入力ピストン１３２と入力プランジャ１１１との間にジャンプインクリアランスＪＣが形成されている。
【００８７】
なお、本実施形態では、ボールネジ機構４１のネジ軸４７の戻しバネ４９については、記載を省略しており、入力ピストン１０の戻しバネ３６及び反力機構８１については設けられていない。
【００８８】
このように構成したことにより、上記第１実施形態と同様、制動初期において、ジャンプインクリアランスＪＣが維持されている間、プライマリ室１６から入力ピストン１３２に作用する液圧による反力が入力プランジャ１１１及び入力ロッド３４に伝達されず、ジャンプイン特性を得ることができる。
このとき、ジャンプイン液圧Ｐｊは、次式で与えられる。
Ｐｊ＝（ｋ１＋ｋ３）ＪＣ／Ｓ
ここで、ｋ１：バネ３７のばね定数
ｋ３：ジャンプインバネ１１２のばね定数
Ｓ  ：入力ピストン１３２のプライマリ室１６に対する受圧面積
ＪＣ：ジャンプインクリアランス
【００８９】
そして、入力ロッド３４のストロークに対して、電動モータ４０の作動を制御して、プライマリピストン１０の推進を制御し、入力ピストン１３２とプライマリピストン１０との相対位置を調整することにより、倍力制御、ブレーキアシスト制御、車間制御、回生協調調制御等のブレーキ制御を実行することができる。この場合、ジャンプインクリアランスＪＣの大きさにかかわらず、入力ピストン１３２とプライマリピストン１０との相対位置の調整量を設定することができるので、制御の自由度を高めることができる。更に、ジャンプインバネ１１２を入力ピストン１３２のバネ受凹部１３２Ｊ内に挿入してバネ３７の内周側に配置したので、電動倍力装置１１０の軸方向の寸法を小さくすることができる。
【符号の説明】
【００９０】
１…電動倍力装置、２…マスタシリンダ、１０…プライマリピストン（ピストン）、３２…入力ピストン、３４…入力ロッド（入力部材）、３７、３７Ａ…バネ（第１バネ手段）、３８…バネ（第１バネ手段）、４０…電動モータ（電動アクチュエータ）、８０…後退バネ（第２バネ手段）、ＪＣ…ジャンプインクリアランス（隙間）
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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