(57)【要約】【課題】  変位センサを用いて良好に入力推力の推定を行い得る電動倍力装置を提供する。【解決手段】  入力部材５をリアクションディスク１０の変形抵抗力分だけ後退方向に付勢する変形抵抗付与ばね１４を設ける。単独で非線形性の変形抵抗特性を有するリアクションディスク１０と線形性の特性を有する変形抵抗付与ばね１４とを合せることで非線形性の特性が改善される。これに伴い、入力部材５への入力推力Fiが正確に推定することができる。この入力推力Fiに基づいて電動アクチュエータ１１を駆動することで、微小踏み込み時のジャンプイン特性付与によるペダルフィーリング改善、大入力踏み込み時のブレーキアシスト動作制御を適切に果たすことができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレーキペダルの操作により進退移動する入力部材と、
該入力部材の前進動に伴って、マスタシリンダのピストンを押圧する出力部材と、
前記入力部材及び前記出力部材の間に設けられ弾性を有するリアクション部材と、
該リアクション部材を介した前記出力部材の押圧を電動アクチュエータの発生力を受けて行う伝達部材と、
前記伝達部材と前記入力部材との相対移動を検出し、前記電動アクチュエータを駆動するための駆動信号の算出に用いられる検出信号を出力する変位検出手段とからなる電動倍力装置において、
前記入力部材を前記リアクション部材の変形抵抗力分だけ後退方向に付勢するばね手段を設けたことを特徴とする電動倍力装置。
【請求項２】
前記ばね手段は、前記入力部材と前記伝達部材の間に設けられることを特徴とする請求項１記載の電動倍力装置。
【請求項３】
前記変位検出手段は、前記出力部材と前記伝達部材との相対移動をも検出することを特徴とする請求項１又は２記載の電動倍力装置。
【請求項４】
前記リアクション部材に作用する電動アクチュエータの発生力によるブースタ推力と、前記リアクション部材の変形抵抗力と、前記ばね手段のばね力とを含む前記リアクション部材の圧力平衡式から前記入力部材にかかる入力推力を推定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電動倍力装置。
【請求項５】
ブレーキペダルの操作により進退移動する入力部材と、
該入力部材の前進動に伴って、マスタシリンダのピストンを押圧する出力部材と、
前記入力部材及び前記出力部材の間に設けられ弾性を有するリアクション部材と、
該リアクション部材を介した前記出力部材の押圧を電動アクチュエータの発生力を受けて行う伝達部材と、
ブレーキペダル側の第１入力部材とリアクション部材側の第２入力部材とに分割された前記入力部材の第１、第２入力部材間の相対移動を検出し、前記電動アクチュエータを駆動するための駆動信号の算出に用いられる検出信号を出力する変位検出手段と、
前記第１、第２入力部材間に、前記第１入力部材を後退方向に付勢する入力部材間ばね手段とを設けたことを特徴とする電動倍力装置。
【請求項６】
前記変位検出手段により検出される第１、第２入力部材間の相対移動により前記入力部材間ばね手段の反発力を算出し、これを入力推力として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５記載の電動倍力装置。
【請求項７】
前記変位検出手段は、ポテンショメータからなることを特徴とする請求項１から６のいずれか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、自動車のブレーキ機構等に用いられる電動倍力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のブレーキ機構には、従来、エンジンの吸気管負圧を利用して入力に対し倍力した出力を発生し得るようにした真空倍力装置（真空ブースタ）が多く用いられている。
この真空倍力装置の一例として、鉄板で構成されたブースタ本体内にダイヤフラムで隔成された真空室(前室)と変圧室(後室)とを設けて構成された装置がある。この真空倍力装置は、さらにブレーキペダルの踏力（入力）を伝える入力ピストン、ダイヤフラムに固定されたバルブボディ、及びマスタシリンダピストンを押す出力ピストンで隔成された密閉室内にリアクションディスク（ゴム板）を設けている。
【０００３】
そして、この真空倍力装置は、バルブボディと入力ピストンの相対変位により、変圧室内に大気を導入し、あるいは変圧室から真空室へ排気して変圧室の圧力を調整して、相対変位が常に0になるように機械的に制御している。相対変位が0になるように制御されるため、倍力比は入力ピストンと出力ピストンの面積比で一定に保たれる。
【０００４】
ところで、近年、エンジンについて燃費改善、排気ガス浄化などの面で開発が進み、これに伴い、吸気管負圧が小さくなり、倍力性能あるいは応答性が不足する傾向にあるいう問題がある。この問題に対して、エジェクタで負圧を増強する、エンジン駆動の真空ポンプを設けて真空倍力装置に負圧を供給する、又は電動ポンプを使った液圧倍力装置にする等して所望の倍力性能あるいは応答性を得るように対策することがある。
また、真空倍力装置はサイズが大きくて車両に搭載する上で難があり、一方、液圧倍力装置は構造が複雑でひいては価格の面で難があり、その改善が望まれている。
そして、上記問題点の改善を図るものとして、例えば電気エネルギを用いて倍力機能を果たす電動倍力装置がある。この電動倍力装置の一例として特許文献１に示す装置がある。
【０００５】
この電動倍力装置は、入力ロッドとマスタシリンダ内のピストンを押圧するピストンロッドとの間にリアクションディスクを介装し、電磁装置のプランジャ（伝達部材）と入力ロッドの軸方向の相対変位量を検出し、相対変位量がOになるように制御するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６０−９２１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、電動倍力装置においては、電動アクチュエータの制御が可能であるため、入力（踏力）に対する出力を自由にコントロールできることから、ブレーキフィーリングの改善やブレーキアシスト等の付加機能の追加が求められる。しかしながら、上記従来技術では、プランジャと入力ロッドとの相対変位が常にOになるように制御すると、倍力比は常に入力ロッドのストロークに対して一定とならざるを得ず、ブレーキアシスト等の付加機能の実現は難しい。また、電動倍力装置においては、プランジャと入力ロッドとの相対変位及び電動アクチュエータの電流値とから入力部材への入力推力の推定が可能であるが、上記従来技術では、リアクションディスクの変形抵抗（リアクションディスクの変形に対する復元力）を考慮していないため、入力推力の推定を正しく行うことができない。これは、リアクションディスクには一般にゴム材料が用いられていることから変形抵抗特性（例えばプランジャと入力ロッドとの相対変位を横軸にとり、縦軸を変形抵抗としたときに得られる特性）は、線形（図４の実線Ａ１参照）又は略線形（図４の実線Ａ２参照）ではなく、非線形（図４の実線Ａ３参照）になるためである。
【０００８】
上記のように入力推力の推定が正しく行えないため、ブレーキフィーリングの改善やブレーキアシスト等の正確な制御ができず（このことについては、便宜上、実施の形態との比較において、圧力平衡式を用いて後述する。）、倍力装置の電動化のメリットを生かすことができない。また、入力推力を検出するために踏力センサを用いて電動倍力装置を構成することが考えられるが、踏力センサに比べて構成が簡易で低廉化を図ることが可能な変位センサ（変位検出手段）を用いて電動倍力装置を構成することが要望されている。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、変位センサを用いて良好に入力推力の推定を行い得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】
【００１０】
請求項１記載の発明は、ブレーキペダルの操作により進退移動する入力部材と、該入力部材の前進動に伴って、マスタシリンダのピストンを押圧する出力部材と、前記入力部材及び前記出力部材の間に設けられ弾性を有するリアクション部材と、該リアクション部材を介した前記出力部材の押圧を電動アクチュエータの発生力を受けて行う伝達部材と、前記伝達部材と前記入力部材との相対移動を検出し、前記電動アクチュエータを駆動するための駆動信号の算出に用いられる検出信号を出力する変位検出手段とからなる電動倍力装置において、前記入力部材を前記リアクション部材の変形抵抗力分だけ後退方向に付勢するばね手段を設けたことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電動倍力装置において、前記ばね手段は、前記入力部材と前記伝達部材の間に設けられることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の電動倍力装置において、前記変位検出手段は、前記出力部材と前記伝達部材との相対移動をも検出することを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の電動倍力装置において、前記リアクション部材に作用する電動アクチュエータの発生力によるブースタ推力と、前記リアクション部材の変形抵抗力と、前記ばね手段のばね力とを含む前記リアクション部材の圧力平衡式から前記入力部材にかかる入力推力を推定することを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載に係る電動倍力装置の発明は、ブレーキペダルの操作により進退移動する入力部材と、該入力部材の前進動に伴って、マスタシリンダのピストンを押圧する出力部材と、前記入力部材及び前記出力部材の間に設けられ弾性を有するリアクション部材と、該リアクション部材を介した前記出力部材の押圧を電動アクチュエータの発生力を受けて行う伝達部材と、ブレーキペダル側の第１入力部材とリアクション部材側の第２入力部材とに分割された前記入力部材の第１、第２入力部材間の相対移動を検出し、前記電動アクチュエータを駆動するための駆動信号の算出に用いられる検出信号を出力する変位検出手段と、前記第１、第２入力部材間に、前記第１入力部材を後退方向に付勢する入力部材間ばね手段とを設けたことを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の電動倍力装置において、前記変位検出手段により検出される第１、第２入力部材間の相対移動量により前記入力部材間ばね手段の反発力を算出し、これを入力推力として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７記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載の電動倍力装置において、前記変位検出手段は、ポテンショメータからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１から４に記載の発明によれば、入力部材をリアクション部材の変形抵抗力分だけ後退方向に付勢するばね手段を設けたので、単独で非線形性の変形抵抗特性を有するリアクションディスクの非線形性の特性が、ばね手段の線形性の特性によって改善されるので、入力部材への入力推力の推定を正しく行うことができる。これに伴い、微小踏み込み時のジャンプイン特性付与によるペダルフィーリング改善、大入力踏み込み時のブレーキアシスト動作制御を適切に果たすことができる。
請求項５及び６に記載の発明によれば、ブレーキペダル側の第１入力部材とリアクション部材側の第２入力部材とに分割された前記入力部材の第１、第２入力部材間の相対移動を検出して得る変位検出手段と、前記第１、第２入力部材間に、前記第１入力部材を後退方向に付勢する入力部材間ばね手段とを設けたので、第１、第２入力部材間の相対移動量により前記入力部材間ばね手段の反発力を算出し、これを入力部材への入力推力として推定することができる。これに伴い、微小踏み込み時のジャンプイン特性付与によるペダルフィーリング改善、大入力踏み込み時のブレーキアシスト動作制御を適切に果たすことができる。
請求項７に記載の発明によれば、変位検出手段をポテンショメータとすることで、安価でロバスト性に優れた電動倍力装置を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の第１実施の形態に係る電動倍力装置を図１及び図２に基づき、図３及び図４を参照して説明する。
図１及び図２において、電動倍力装置１は、ブレーキペダル２の操作により車室前壁３に保持されたケース４に摺動案内されて進退移動する入力部材５と、入力部材５の前進動に伴って、タンデムマスタシリンダ６のピストン（プライマリピストン７及びセカンダリピストン８）を押圧する出力ピストン９（出力部材）と、前記入力部材５及び出力ピストン９間に設けられ弾性を有するリアクションディスク１０（リアクション部材）と、を備えている。
電動倍力装置１は、さらに、リアクションディスク１０を介した出力ピストン９の押圧を電動モータからなる電動アクチュエータ１１の発生力を受けて行うブースタピストン１２（伝達部材）と、電動アクチュエータ１１を駆動するための駆動信号の算出に用いられる検出信号を、ブースタピストン１２と入力部材５との相対移動を検出して得るポテンショメータ１３（変位検出手段）と、を備えている。
電動倍力装置１は、さらに、入力部材５をリアクションディスク１０の変形抵抗力分だけ後退方向に付勢するばね（以下、第１変形抵抗付与ばねという。）１４（ばね手段）と、駆動信号を発生するコントローラ１５（図２）と、を備えている。そして、コントローラ１５は、ポテンショメータ１３の検出信号に基づいて入力部材５に加わる入力推力Fiを推定し、入力推力Fiに基づいて駆動信号を求める。また、コントローラ１５は、この駆動信号を電動アクチュエータ１１に出力して駆動し、図２に示す送りねじ機構１６を介してブースタピストン１２に駆動信号に応じた大きさのブースタ推力を発生させるように制御するようにしている。
【００１４】
入力部材５は、ブレーキペダル２に連結された入力ロッド２０と、この入力ロッド２０に基端側が連結される略軸状の入力ピストン２１とから大略構成されている。入力ピストン２１の先端部はリアクションディスク１０の端面の中央部分に当接するようになっている。入力ピストン２１は、先端側（以下、入力ピストン先端軸部２２という。）が、基端側（以下、入力ピストン基端軸部２３という。）に比して小径とされている。入力ピストン先端軸部２２には、径方向外方に鍔状に突出するようにしてばね受け２４が設けられている、このばね受け２４は、ブースタピストン１２に形成された中空部２５内に配置されている。
【００１５】
ブースタピストン１２は、出力ピストン９側の面部（図１左側の面部）に、内周形状がリアクションディスク１０の外周形状に略沿う形状の穴２６が形成されており、この穴２６の底部側にはリアクションディスク１０が収納されている。この穴２６の開口側には、出力ピストン９の一端部に形成された大径部（以下、出力ピストン大径部２７という。）がリアクションディスク１０に並んで収納されている。出力ピストン大径部２７は、外周形状が前記穴２６の内周形状に略沿う形状とされている。ブースタピストン１２における中空部２５に対して入力部材５側及び出力ピストン９側の各壁部（以下、それぞれ入力部材側壁部３１、出力ピストン側壁部３２という。）には、それぞれ孔（以下、それぞれ入力部材側孔３３、出力ピストン側孔３４という。）が形成されている。入力部材側孔３３及び出力ピストン側孔３４には、中空部２５にばね受け２４を配置するようにして入力ピストン先端軸部２２が軸方向に移動可能に挿通されている。なお、本実施の形態においては、リアクションディスク１０をブースタピストン１２の穴２６内に収納する構成としたが、これに限らず、出力ピストン９の出力ピストン大径部２７をカップ状に形成し、この中にリアクションディスク１０を収納するようにしてもよい。この場合には、上記穴２６は不要であり、ブースタピストン１２は、リアクションディスク１０の端面に当接させるだけでよい。
【００１６】
リアクションディスク１０は、入力ピストン２１、ブースタピストン１２、及び出力ピストン９で密閉されている。リアクションディスク１０の材質としては、低温硬化を低減したNBRでも良いが、温度による変形抵抗の変化が比較的少なく、また永久変形歪の小さいシリコンゴムあるいはフロロシリコンゴムが適する。
【００１７】
ポテンショメータ１３は、ブースタピストン１２に固定されて内部に抵抗体を有する本体部３５Ａと、本体部３５Ａ内の一端にブラシを有するレバー３５と、入力ピストン２１に保持されレバー３５の他端が固定された取付部材３６とを備えている。そして、ポテンショメータ１３は、取付部材３６（入力ピストン２１）及び本体部３５Ａ（ブースタピストン１２）の相対変位量を、当該相対変位量に対応する大きさの電圧出力で検出し、検出信号としてコントローラ１５に出力するようにしている。
コントローラ１５は、ポテンショメータ１３からの検出信号及び後述するように検出信号を変数とした圧力平衡式に基づいて推定される入力推力Fiを用いて、電動アクチュエータ１１を駆動するための駆動信号を算出し、この駆動信号により電動アクチュエータ１１を駆動するようにしている。
【００１８】
この電動倍力装置では、ブレーキペダル２が踏まれて入力ロッド２０からの推力（前記入力推力Fi）がリアクションディスク１０を介して出力ピストン９に伝えられる。一方、この際にポテンショメータ１３からの検出信号及び検出信号により推定される入力推力Fiに基づいて得られる駆動信号に応じてコントローラ１５が電動アクチュエータ１１を回転させることにより、送りねじ機構１６をが駆動してブースタピストン１２によりリアクションディスク１０を介して出力ピストン９へブースタ推力Fbが伝えられる。これに伴い、出力ピストン９が、入力推力Fiとブースタ推力Fbとの加算により得られる合計された推力（出力推力）をタンデムマスタシリンダ６のプライマリピストン７に加える。
【００１９】
変形抵抗付与ばね１４は、出力ピストン側壁部３２とばね受け２４との間に介在され、入力部材５をリアクションディスク１０の変形抵抗力分だけ後退方向に付勢するようにしている。この場合、変形抵抗付与ばね１４は、当該変形抵抗付与ばね１４の変形に対する変形抵抗（変形抵抗特性）が線形性を示す特性（図４の実線Ａ１で示す。）を有している。
また、入力部材側壁部３１とばね受け２４との間には、戻りばね３７が介在され、入力部材５を初期位置に戻すようにしている。
【００２０】
本実施の形態では、上述したように、変形抵抗が線形性を示す特性を有した変形抵抗付与ばね１４を用い、入力部材５をリアクションディスク１０の変形抵抗力分だけ後退方向に付勢するようにしているので、リアクションディスク１０が有する図４の実線Ａ３に示す非線形性の特性が改善され、変形抵抗付与ばね１４及びリアクションディスク１０を合せて得られる変形抵抗が、図４の実線Ａ２のように、略線形性の特性を示すようになる。
【００２１】
本実施の形態では、プライマリピストン７に作用する出力推力を、入力部材５に作用する入力推力Fi及び電動アクチュエータ１１の発生力によるブースタ推力Fbの加算により得ると共に、ブースタ推力Fbを発生するための駆動信号（ひいてはブースタ推力Fb）を、ポテンショメータ１３の検出信号に基づいてリアクションディスク１０に作用する圧力平衡関係（圧力平衡式）〔後述する〕で得られる入力推力Fiを用いて得るようにしている。そして、上述したように付勢力を発生する変形抵抗付与ばね１４を設けたことにより、単独では非線形を示すリアクションディスク１０の変形抵抗特性（図４実線Ａ３）が変形抵抗付与ばね１４と合せて全体として略線形性の変形抵抗特性（図４実線Ａ２）とされることになり、前記圧力平衡式ではこのことが反映されて、この圧力平衡式から得られる入力推力Fiを駆動信号に算出に用いることにより、略線形性の変形抵抗特性（図４実線Ａ２）の状態を反映した駆動信号を得ることができる。
【００２２】
この実施の形態における入力推力Fiの推定方法をリアクションディスク１０の圧力平衡式を用い、上記従来技術と対比して、図３（図３では、図１の一部を機能的に表現している。）及び図４に基づいて説明する。この圧力平衡式には、式（１０）に示されるように、リアクションディスク１０に作用する入力部材５に対するブレーキペダル２の踏力（ひいては入力部材５によるリアクションディスク１０に作用する力）に相当する入力推力Fi及び電動アクチュエータ１１の発生力によるブースタ推力Fbと、リアクションディスク１０の変形抵抗Fd（変形抵抗力）と、変形抵抗付与ばね１４のばね力〔K×△x、（K：ばね定数、△x：入力部材５及びブースタピストン１２の相対変位)〕とを含んでいる。
【００２３】
なお、式（１）〜（８）は、式（９）、式（１０）を導き出すために用いるものであるが、式（６）、（７）については、上記「発明が解決しようとする課題」の欄で説明した技術に略対応するものになっている。
本第１実施の形態では、リアクションディスク１０の変形抵抗Fdを考慮し変形抵抗付与ばね１４を用い、さらに、入力部材５及びブースタピストン１２の相対変位を考慮したものになっているが、この説明に先だって、まず、上記内容（リアクションディスク１０の変形抵抗Fd、変形抵抗付与ばね１４、入力部材５とブースタピストン１２との相対変位△x）を含まない状態（上述した従来技術に略対応するものになっている。）におけるリアクションディスク１０の圧力平衡式を求める。
【００２４】
図３及び図４において、リアクションディスク１０に接する入力ピストン２１の面積をAi、ブースタピストン１２のリアクションディスク１０の端面に接する部分〔以下、ブースタピストンリアクションディスク接触部４０という。〕の面積をAb、出力ピストン９の面積をAoとすると、
Ao＝Ai+Ab      …  （１）
の関係がある。
また、推力のバランスから
Fo＝Fi+Fb    …  （２）
（ただし、Fo：出力ピストン９の出力、Fb：ブースタ推力、Fi：入力推力）
の関係がある。
【００２５】
ブースタピストンリアクションディスク接触部４０は、リアクションディスク１０の端面のうち入力ピストン２１に接する部分を除いて形成される環状領域に対応して形成され、環状をなしている。ブースタピストンリアクションディスク接触部４０が環状をなしていることを、模式的に符号４０Ａで示す。
【００２６】
リアクションディスク１０の変形抵抗Fdが無視できるほど小さい場合は、リアクションディスク１０の圧力をPdとすると、圧力の平衡関係から次式
Pd＝Fo/Ao＝Fi/Ai＝Fb/Ab    …  （３）
が得られる。
また、相対変位△xがOになるようにブースタ推力Fbを制御することにより倍力比BHについて、
BH＝Ao/Ai    …  （４）
で得られる。
【００２７】
また、このとき、ブースタ推力Fbはモータ電流と減速比から推定できるので、前記式（３）で算出されるFi＝Fb×Ai/Abにより入力推力Fiを求めることができる。
また、同様にして、モータ回転角と減速比からブースタピストン１２の変位Xbが判るので、この変位Xbを、入力変位Xiを算出する次式（５）
入力変位Xi＝Xb−△x    …  （５）
に当てはめることにより、入力変位Xiを求めることができ、これにより、入力変位Xi及び入力推力Fiの両方を求めることができる。
【００２８】
以上の計算が成り立つのはリアクションディスク１０の変形抵抗Fdを無視できることが前提である。実際には真空失陥時のストローク増大を抑えるため、リアクションディスク１０の変形量は最大1、5〜2mmに制限されているため変形抵抗Fdは無視できず、上式は△x＝0の付近でしか成り立たない。一方、△x＝Oを維持しようとすると倍力比はAo/Aiに固定されてしまい、入力ストロークと出力ストロークとが１対１の関係となって、入力ストロークに対して出力ストロークを大きくするような制御、例えば、ペダルフィーリング改善、あるいはブレーキアシストの余地がなくなる。
△x≠0でも入力推力Fiを推定するには、リアクションディスク１０の変形抵抗Fdと△xの関係、すなわち、Fd＝f(△x)が判っていれば良い。
【００２９】
そして、変形抵抗Fdと△xの関係を考慮した場合の圧力の平衡式は、
Pd＝Fo/Ao＝(Fi−f(△x))/Ai＝(Fb+f(△x))/Ab    …  （６）
となる。
この式（６）が成立つ状態において、ブースタ推力Fbが判っているときには、式（６）から、
Fi＝(Fb+f(△x))×Ai/Ab+f(△x)    …  （７）
により、入力推力Fiを算出することができ〔上述した「発明が解決しようとする課題」の欄で説明した変形抵抗を考慮していない状態に相当する〕、この入力推力Fiをブースタ推力Fbの算出に用いて、出力推力の発生の制御を行うことが考えられる。
【００３０】
しかしながら、この方法では、上述した「発明が解決しようとする課題」の欄で説明したように、リアクションディスクはゴムのため、変形抵抗Fdの非線形性〔図４の実線Ａ３で示す〕が大きく、また温度による変形抵抗Fdの変化も大きい。このため、所定温度でf(Δx)を定めたとしても、入力推力Fiは不正確なものとなる。そして、このようにリアクションディスク１０の変形抵抗Fdが非線形性を示す状態で得られる入力推力Fiを、出力推力の発生の制御に用いても、良好なペダルフィーリング及び良好なブレーキアシスト動作を確保することはできない。
【００３１】
これに対して、本実施の形態では、上述したように、変形抵抗Fdが線形性を示す特性を有した変形抵抗付与ばね１４を設けており、これにより、変形抵抗特性の線形性の改善を行い、上述したように、正確な入力推力Fiを推定することで、良好なペダルフィーリング及び良好なブレーキアシスト動作を確保するようにしている。
【００３２】
すなわち、本実施の形態では、ばね定数Kの変形抵抗付与ばね１４を設けたことにより、変形抵抗Fdは、次式
Fd＝f(△x)＋K×△x    …  （８）
となり、リアクションディスク１０の圧力平衡式は、
Pd＝Fo/Ao＝(Fi −f(△x) −K×△x)/Ai＝(Fb+f(△x)＋K×△x)/Ab    …  （９）
となる。入力推力Fiは、式（９）の圧力平衡式に基づいて、次式（１０）で得られ、上述したように駆動信号の算出に用いられる。
Fi＝(Fb+f(△x)＋K×△x)×Ai/Ab+f(△x)＋K×△x    …  （１０）
【００３３】
そして、式（１０）の圧力平衡式に基づいて入力推力Fiを正確に推定し、推定した入力推力Fiを駆動信号の算出に用いることにより、電動倍力装置１のメリットを生かす、すなわち良好なペダルフィーリング及び良好なブレーキアシスト動作を確保することができるようになる。
なお、入力変位は従来と同様にXi＝Xb−△xのままで計算できる。
【００３４】
第１実施の形態（図１、図２）は、ブースタ推力Fbがモータ電流及び送りねじ機構１６の減速比により、精度良く推定できる場合であるが、減速機（送りねじ機構１６）のトルク伝達効率が悪い場合、あるいは送りねじ機構１６の摺動抵抗が大きい場合は、推力推定誤差が大きくなる。そのような場合の対策を施したものとして、図５の電動倍力装置１Ａ（第２実施の形態）がある。
【００３５】
図５の電動倍力装置１Ａ（第２実施の形態）は、ポテンショメータ１３に加えて出力ピストン９とブースタピストン１２の相対変位を検出するポテンショメータ１３Ａをさらに設けている。この電動倍力装置１Ａは、ポテンショメータ１３Ａの検出データ（出力ピストン９とブースタピストン１２の相対変位）を用いてリアクションディスク１０の体積変化を測定してリアクションディスク１０内の圧力Pdを測定するようにしている。そして、この測定値を駆動信号の発生に用い、ブースタFbの発生制御の精度向上を図るようにしている。
リアクションディスク１０はゴム製とされ、体積弾性係数の高い材料が用いられている。このゴムは、有機化合物であり最大推力1トン近いブースタ推力Fbでの圧力下では測定可能な範囲の変形量が得られる。ただし、ゴムは熱膨張係数も大きいので温度補償が必要で、リアクションディスク１０と同一材質で同じ厚さの温度補償板４５をブースタピストン１２との間に設けている。
【００３６】
この第２実施の形態は、第１実施の形態と同様に、入力部材５をリアクションディスク１０の変形抵抗Fd分だけ後退方向に付勢する変形抵抗付与ばね１４を備えているので、正確に推定された入力推力Fiに基づく駆動信号を用いてブースタ推力Fbの発生を制御することができ、電動アクチュエータを用いて構成される電動倍力装置のメリットを生かす、すなわち、良好なペダルフィーリング及び良好なブレーキアシスト動作を確保することができるのは、第１実施の形態と同様である。
【００３７】
次に、本発明の第３実施の形態を図６に基づいて説明する。
図６において、この電動倍力装置１Ｂは、入力ピストン２１を、ブレーキペダル２側の第１入力ピストン２１ａと、出力ピストン９側の第２入力ピストン２１ｂに２分割し、これらの間にばね定数Kiのばね（以下、入力検出ばねという。）５０〔入力部材間ばね手段〕を設け、第１入力ピストン２１ａを、リアクションディスク１０の所定の付勢力で後退方向（図６右方向）に付勢している。
この電動倍力装置１Ｂは、さらに、第１・第２入力ピストン間ポテンショメータ１３Ｃと、ブースタピストン・第２入力ピストン間ポテンショメータ１３Ｄと、を備えている。第１・第２入力ピストン間ポテンショメータ１３Ｃは、第１、第２入力ピストン２１ａ，２１ｂ間の相対変位Δｙを検出してこの検出信号をコントローラ１５（図２参照）に出力するようにしている。コントローラ１５は、駆動信号を算出するが、その算出には、第１・第２入力ピストン間ポテンショメータ１３Ｃからの検出信号を用いるようにしている。ブースタピストン・第２入力ピストン間ポテンショメータ１３Ｄは、ブースタピストン１２と第２入力ピストン２１ｂ間の相対変位Δｘを検出する。この検出信号も駆動信号の算出に用いられるようになっている。
【００３８】
この第３実施の形態では、前記相対変位Δｙは、入力推力Fiの算出に用いられている。すなわち、入力検出ばね５０の反発力は、ブレーキペダル２の踏力、ひいては、入力部材５に作用する力に略相当するものであることから、相対変位Δｙ及び入力検出ばね５０のばね定数Kiから入力推力Fiを推定するようにしている。そして、このようにして推定された入力推力Fiをコントローラ１５（図２参照）が電動アチュクエータへ出力する駆動信号の算出に用いている。なお、この第３実施の形態においては、入力検出ばね５０とリアクションディスク１０とが直列となるため、入力推力Fiの推定に際してリアクションディスク１０の変形抵抗Fdの影響を受けることはない。また、入力検出ばね５０のばね定数Kiは、例えば、ブレーキアシストを行う際に、所定の荷重が入力検出ばね５０にかかったときにどのくらいのストローク量が必要かを勘案して決定されるものである。
第３実施の形態では、第１、第２入力ピストン２１ａ，２１ｂ間の相対変位Δｙを検出する第１・第２入力ピストン間ポテンショメータ１３Ｃと第１入力ピストン２１ａを所定の付勢力で後退方向に付勢する入力検出ばね５０とを備えているので、この相対変位Δｙと入力検出ばね５０のばね定数Kiとにより入力推力Fiを正しく推定することができ、この推定された入力推力Fiに基づく駆動信号を用いてブースタ推力Fbの発生を制御することが可能である。したがって、前記第１実施の形態と同様に、電動アクチュエータを用いて構成される電動倍力装置のメリットを生かす（良好なペダルフィーリング及び良好なブレーキアシスト動作を確保する）ことができる。
【００３９】
なお、ブースタピストン・第２入力ピストン間ポテンショメータ１３Ｄにより得られる相対変位Δｘについては、入力ストロークに対して出力ストロークを変化させるようなブレーキアシスト機能のための駆動信号の算出に用いることができる。これにより、ブースタ推力Fbの発生精度をより、向上させることができる。
なお、第３実施の形態では、入力検出ばね５０を備えており、第１、第２実施の形態で設けられた変形抵抗付与ばね１４は不要となっている。このことは、後述する第４、第５実施の形態にも同様に言えることである。
【００４０】
次に、本発明の第４実施の形態を図７に基づいて説明する。
図７において、この電動倍力装置１Ｃは、第３実施の形態と同様に第１、第２入力ピストン２１ａ，２１ｂ間の相対変位Δｙを検出する第１・第２入力ピストン間ポテンショメータ１３Ｃを設ける一方、第３実施の形態のブースタピストン・第２入力ピストン間ポテンショメータ１３Ｄに代えて、ケース４に対する第１入力ピストン２１ａの移動量（変位）を検出するポテンショメータ（以下、第１入力ピストン移動量検出用ポテンショメータ１３Ｅという。）を設けたことが、主に異なっている。
【００４１】
この第４実施の形態では、第１・第２入力ピストン間ポテンショメータ１３Ｃは、その本体部３５Ａ及び取付部材３６がそれぞれ第１入力ピストン２１ａ及び第２入力ピストン２１ｂに個別に設けられている。また、第１入力ピストン移動量検出用ポテンショメータ１３Ｅは、その本体部３５Ｃが第１・第２入力ピストン間ポテンショメータ１３Ｃの本体部３５Ａとともに第１入力ピストン２１ａに固定されており、レバー３５Ｄの他端がケース４に固定されている。
この第４実施の形態も、第１、第２入力ピストン２１ａ，２１ｂ間の相対変位Δｙを検出する第１・第２入力ピストン間ポテンショメータ１３Ｃと第１入力ピストン２１ａを所定の付勢力で後退方向に付勢する入力検出ばね５０とを備えているので、この相対変位Δｙと入力検出ばね５０のばね定数Kiとにより入力推力Fiを正しく推定することができ、この推定された入力推力Fiに基づく駆動信号を用いてブースタ推力Fbの発生を制御することが可能である。したがって、前記第１実施の形態と同様に、電動アクチュエータを用いて構成される電動倍力装置のメリットを生かす、すなわち、良好なペダルフィーリング及び良好なブレーキアシスト動作を確保することができる。
【００４２】
次に、本発明の第５実施の形態を図８及び図９に基づいて説明する。
図８及び図９において、この電動倍力装置１Ｄは、前記第４実施の形態が２つのポテンショメータ（１３Ｃ，１３Ｅ）を備えているのに比して、１個のポテンショメータ１３Ｇで２つのポテンショメータ（１３Ｃ，１３Ｅ）の機能を果たすように構成した点が主に異なっている。
【００４３】
このポテンショメータ１３Ｇは、ケース４に固定された抵抗体６０と、抵抗体６０に摺動変位する第１、第２ブラシ６１，６２と、から大略構成されている。第１ブラシ６１は第１入力ピストン２１ａに保持され、第２ブラシ６２は第２入力ピストン２１ｂに保持されている。このポテンショメータ１３Ｇでは、第１、第２ブラシ６１，６２でそれぞれ得られる電圧の差電圧を利用して第１、第２入力ピストン２１ａ，２１ｂ間の相対変位を求め、この相対変位を示す検出信号を、コントローラ１５（図２参照）が求める電動アクチュエータ１１（図２参照）を駆動するための駆動信号の算出に用いるようにしている。
さらに、この第５実施の形態では、検出信号を用いて、第３実施の形態と同様にして、入力推力Fiを推定し、この入力推力Fiを駆動信号の算出に用いるようにしている。
【００４４】
この第５実施の形態も、第３、第４実施の形態と同様に、第１、第２入力ピストン２１ａ，２１ｂ間の相対変位Δｙを検出するポテンショメータ１３Ｇと第１入力ピストン２１ａを所定の付勢力で後退方向に付勢する入力検出ばね５０とを備えているので、この相対変位Δｙと入力検出ばね５０のばね定数Kiとにより入力推力Fiを正しく推定することができ、この推定された入力推力Fiに基づく駆動信号を用いてブースタ推力Fbの発生を制御することが可能である。したがって、第１実施の形態と同様に、電動アクチュエータを用いて構成される電動倍力装置のメリットを生かす、すなわち、良好なペダルフィーリング及び良好なブレーキアシスト動作を確保することができる。
【００４５】
上記第１及び第２実施の形態では、変形抵抗Fdが線形性を示す特性を有したばね手段（変形抵抗付与ばね１４）を用いる場合を例にしたが、これに代えて、リアクションディスク１０と合せて、変形抵抗Fdが線形性を示す特性が得られるような非線形性の特性を有するばね手段を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電動倍力装置を模式的に示す断面図である。
【図２】図１の電動倍力装置の要部を示す断面図である。
【図３】図１の電動倍力装置の圧力平衡式を説明するため図である。
【図４】図１のリアクションディスクの変形抵抗特性を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る電動倍力装置を図２に対応させて模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る電動倍力装置を図２に対応させて模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る電動倍力装置を図２に対応させて模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係る電動倍力装置を図２に対応させて模式的に示す断面図である。
【図９】図８のポテンショメータのブラシと抵抗体を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…電動倍力装置、５…入力部材、１０…リアクションディスク（リアクション部材）、１１…電動アクチュエータ、１２…ブースタピストン（伝達部材）、１３、１３Ｇ…ポテンショメータ（変位検出手段）、１３Ｃ…第１、第２入力ピストン間ポテンショメータ（変位検出手段）、１４…変形抵抗付与ばね、２０…入力ロッド（入力部材）、２１…入力ピストン（入力部材）、２１ａ，２１ｂ…第１、第２入力ピストン（入力部材）、５０…入力検出ばね。
【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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