(57)【要約】【課題】  電気モータによって制動操作力を軽減する電動倍力装置において、電気モータが小型化され得るものを提供する。【解決手段】  電動倍力装置は、マスタシリンダからホイールシリンダに制動液を圧送する場合に、電気モータによって制動操作力を軽減する。装置は、マスタシリンダ内のピストンを押圧するブレーキロッドと、ブレーキロッドに接続されるラックギヤと、ラックギヤに咬み合わされるピニオンギヤと、を備える。制動液の圧力が増加される方向にピニオンギヤを回転した場合に、ピニオンギヤの回転中心からラックギヤと咬み合う点との距離が減少するよう構成されている。制動操作部材の操作が小である領域では、ピニオンギヤの回転角に対するラックギヤの移動量の比率が大きく、制動操作部材の操作が大である領域では、該比率が小さい。電気モータにおいて、制動剛性特性に起因した要求特性が満足された上で、小型化され得る。【選択図】  図３
2018131127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のマスタシリンダからホイールシリンダに制動液を圧送する場合において、電気モータによって制動操作部材の操作力を軽減する車両の電動倍力装置であって、
前記マスタシリンダ内のピストンを押圧するブレーキロッドと、
前記ブレーキロッドに接続されるラックギヤと、
前記ラックギヤに咬み合わされるピニオンギヤと、を備え、
前記マスタシリンダ内の制動液の圧力が増加される方向に前記ピニオンギヤを回転した場合に、前記ピニオンギヤの回転中心から前記ピニオンギヤと前記ラックギヤとが咬み合う点までの距離が減少するよう構成された、車両の電動倍力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両の電動倍力装置において、
前記ピニオンギヤの回転角が３６０度未満になるよう、前記ラックギヤの移動量が所定距離に制限された、車両の電動倍力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の電動倍力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、「電動式ブレーキ倍力装置１は、ブレーキペダル１２に連動する入力部材４と、マスタシリンダ６に連動させた出力部材５と、モータ９の回転運動を直線運動に変換して出力部材５に伝達する駆動力伝達手段１０と、上記ブレーキペダルの操作量に応じてモータを制御する制御装置１１とを備えている。そして、上記駆動力伝達手段を、出力部材に形成したラック２３と、モータに連動されて、上記ラックに噛合するピニオン２１、２２とから構成したものである。また、入力部材と出力部材とにブレーキ反力を所定の割合で分配して伝達する反力伝達手段８を設けている」ものが記載されている。
【０００３】
ブレーキペダル（制動操作部材ＢＰ）の操作変位Ｓｂｐと、マスタシリンダＭＣが発生する液圧Ｐｍａとは、非線形の関係にあるため、上記構成では、電気モータが小型化され難いという課題が生じ得る。このことについて、図４の特性図を参照して説明する。
【０００４】
図４（ａ）の特性図は、制動操作部材ＢＰの変位Ｓｂｐに対するマスタシリンダＭＣの発生液圧Ｐｍａの変化を示している。該変化特性ＣＨｂｐでは、操作変位Ｓｂｐが小さい領域（Ｘ）では、操作変位Ｓｂｐの増加に対して、液圧Ｐｍａの増加は、相対的に小さい。即ち、操作変位Ｓｂｐに対する液圧Ｐｍａの勾配は小さい。逆に、操作変位Ｓｂｐが大きい領域（Ｙ）では、操作変位Ｓｂｐの増加に対して、液圧Ｐｍａの増加は、相対的に大きい。即ち、操作変位Ｓｂｐに対する液圧Ｐｍａの勾配は大きい。非線形特性ＣＨｂｐは、制動装置における剛性（摩擦部材ＭＳＢ、キャリパＣＰ、制動配管等のばね定数）に因る。このため、非線形特性ＣＨｂｐは、「制動剛性特性」とも称呼される。
【０００５】
図４（ｂ）の特性図は、電気モータＭＴＦの特性（Ｔｑ−Ｎｓ特性）を示す。ここで、横軸は、電気モータＭＴＦのトルクＴｑであり、縦軸は、回転数Ｎｓである。制動操作部材ＢＰの急操作を考慮すると、領域Ｘ（「小操作領域」という）で必要とされるＴｑ−Ｎｓ特性は、特性ＣＨｘである。即ち、電気モータＭＴＦとして、低トルク・高速モータが要求される。一方、領域Ｙ（「大操作領域」という）で必要とされるＴｑ−Ｎｓ特性は、特性ＣＨｙである。この条件では、電気モータＭＴＦとして、高トルク・低速モータが必要とされる。上記条件が満足されるよう、電気モータＭＴＦには、特性ＣＨｍｔ（破線で示す）が要求される。
【０００６】
以上で説明したように、車両の電動倍力装置には、制動装置の非線形性（制動剛性特性）に適応し、電気モータＭＴＦが小型化され得るものが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３２１６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、電気モータによって制動操作部材の操作力を軽減する車両の電動倍力装置において、電気モータが小型化され得るものを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る車両の電動倍力装置は、車両のマスタシリンダ（ＭＣ）からホイールシリンダ（ＷＣ）に制動液を圧送する場合において、電気モータ（ＭＴＦ）によって制動操作部材（ＢＰ）の操作力（Ｆｂｐ）を軽減する。車両の電動倍力装置は、前記マスタシリンダ（ＭＣ）内のピストン（ＰＮＡ）を押圧するブレーキロッド（ＲＤＢ）と、前記ブレーキロッド（ＲＤＢ）に接続されるラックギヤ（ＲＣＫ）と、前記ラックギヤ（ＲＣＫ）に咬み合わされるピニオンギヤ（ＰＮＯ）と、を備える。
【００１０】
本発明に係る車両の電動倍力装置では、前記マスタシリンダ（ＭＣ）内の制動液の圧力（Ｐｍａ）が増加される方向（Ｒｐｆ）に前記ピニオンギヤ（ＰＮＯ）を回転した場合に、前記ピニオンギヤ（ＰＮＯ）の回転中心（点Ｃ）から前記ピニオンギヤ（ＰＮＯ）と前記ラックギヤ（ＲＣＫ）とが咬み合う点（例えば、点Ｄ、点Ｅ）までの距離（Ｈｋｐ）が減少するよう構成されている。また、本発明に係る車両の電動倍力装置では、前記ピニオンギヤ（ＰＮＯ）の回転角（φ）が３６０度未満になるよう、前記ラックギヤ（ＲＣＫ）の移動量が所定距離（ｈｒｋ）に制限される。
【００１１】
上記構成によれば、制動操作部材ＢＰの小操作領域では、ピニオンギヤＰＮＯの回転中心（点Ｃ）からピニオンギヤＰＮＯとラックギヤＲＣＫとが咬み合う点までの距離（咬み合い距離Ｈｋｐ）が大きい。このため、ピニオンギヤＰＮＯの回転角に対するラックギヤＲＣＫの移動量（変位）が大きい。従って、電気モータＭＴＦの出力において、トルクＴｑよりも回転数Ｎｓが優先されて、マスタシリンダＭＣ内のピストンＰＮＡに動力伝達される。また、制動操作部材ＢＰの大操作領域では、咬み合い距離Ｈｋｐが小さいため、ピニオンギヤＰＮＯの回転角に対するラックギヤＲＣＫの移動量が小さい。従って、電気モータＭＴＦの出力において、回転数ＮｓよりもトルクＴｑが優先されて、マスタシリンダＭＣ内のピストンＰＮＡに動力伝達される。非線形性を有する制動操作部材ＢＰの操作特性に、動力伝達機構ＤＤＫの特性が合致されるよう設定されるため、倍力機能を達成する電気モータＭＴＦとして、小型のものが採用され得る。結果、非線形特性の制動剛性特性ＣＨｂｐに起因した要求特性が満足された上で、装置全体が小型化され得る。
【００１２】
更に、ラック・アンド・ピニオン機構において、咬み合い距離Ｈｋｐが可変とされるためには、ピニオンギヤＰＮＯの回転範囲は１回転未満に限定される。このため、ピニオンギヤ回転角φが３６０度未満に制限されるよう、ラックギヤＲＣＫの移動量が所定距離ｈｒｋに制限される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る車両の電動倍力装置の実施形態を示す全体構成図である。
【図２】ラック・アンド・ピニオンによる動力伝達機構を説明するための概略図である。
【図３】動力伝達機構の作動を説明するための概略図である。
【図４】課題を説明するための特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜構成部材等の記号、記号末尾の添字、及び、移動方向＞
本発明に係る車両の電動倍力装置の実施形態について図面を参照して説明する。以下の説明において、「ＥＣＵ」等の如く、同一記号を付された構成部材、演算処理、信号、特性、及び、値は、同一機能のものである。また、各種記号の末尾に付された添字（「ｆｒ」等）は、それが何れの車輪に関するかを示す包括記号である。具体的には、「ｆｒ」は右前輪、「ｆｌ」は左前輪、「ｒｒ」は右後輪、「ｒｌ」は左後輪を示す。例えば、各ホイールシリンダにおいて、右前輪ホイールシリンダＷＣｆｒ、左前輪ホイールシリンダＷＣｆｌ、右後輪ホイールシリンダＷＣｒｒ、及び、左後輪ホイールシリンダＷＣｒｌと表記される。
【００１５】
各構成要素の移動方向（特に、直線運動）において、「前進方向」は、マスタシリンダＭＣの液圧Ｐｍａが上昇し、車輪ＷＨの制動トルクが増加される方向に相当する。逆に、「後退方向」は、マスタシリンダＭＣの液圧Ｐｍａが下降し、車輪ＷＨの制動トルクが減少される方向に対応する。また、回転運動する構成要素においては、「正転方向」が、マスタシリンダＭＣの液圧Ｐｍａが上昇し、車輪ＷＨの制動トルクが増加される方向に対応する。一方、「逆転方向」は、マスタシリンダＭＣの液圧Ｐｍａが下降し、車輪ＷＨの制動トルクが減少される方向に相当する。従って、各構成要素が組み付けられた状態では、「前進方向」と「正転方向」とが対応し、「後退方向」と「逆転方向」とが対応する。
【００１６】
＜本発明に係る電動倍力装置の実施形態＞
図１の全体構成図を参照して、本発明に係る電動倍力装置の実施形態を備えた車両について説明する。車両には、制動操作部材ＢＰ、操作量センサＢＰＡ、制動アクチュエータ（単に、「アクチュエータ」ともいう）ＢＡＣ、電子制御ユニット（「コントローラ」ともいう）ＥＣＵ、タンデムマスタシリンダ（単に、「マスタシリンダ」ともいう）ＭＣ、及び、流体路（制動配管）ＨＫＡ、ＨＫＢ（単に、「ＨＫ」とも表記）が備えられる。
【００１７】
車両の各々の車輪ＷＨｆｒ、ＷＨｆｌ、ＷＨｒｒ、ＷＨｒｌ（単に、「ＷＨ」とも表記）には、ブレーキキャリパＣＰｆｒ、ＣＰｆｌ、ＣＰｒｒ、ＣＰｒｌ（単に、「キャリパ」とも称呼され、「ＣＰ」とも表記）、ホイールシリンダＷＣｆｒ、ＷＣｆｌ、ＷＣｒｒ、ＷＣｒｌ（単に、「ＷＣ」とも表記）、及び、回転部材ＫＴｆｒ、ＫＴｆｌ、ＫＴｒｒ、ＫＴｒｌ（単に、「ＫＴ」とも表記）が備えられる。マスタシリンダＭＣ、流体路ＨＫ（ＨＫＡ、ＨＫＢの総称）、及び、ホイールシリンダＷＣは、液密状態にされている。
【００１８】
制動操作部材（例えば、ブレーキペダル）ＢＰは、運転者が車両を減速するために操作する部材である。制動操作部材ＢＰは、回転運動が可能な状態で、車体ＢＤに固定されている。制動操作部材ＢＰと車体ＢＤとの固定部に、操作変位センサＳＢＰが設けられる。操作変位センサＳＢＰによって、操作変位Ｓｂｐが検出される。制動操作部材ＢＰが操作されることによって、車輪ＷＨ（即ち、各車輪ＷＨｆｒ、ＷＨｆｌ、ＷＨｒｒ、ＷＨｒｌ）の制動トルクが調整され、車輪ＷＨに制動力が発生される。
【００１９】
具体的には、車両の車輪ＷＨには、回転部材（例えば、ブレーキディスク）ＫＴが固定される。回転部材ＫＴ（即ち、ＫＴｆｒ、ＫＴｆｌ、ＫＴｒｒ、ＫＴｒｌ）を挟み込むようにキャリパＣＰが配置される。そして、キャリパＣＰ（即ち、ＣＰｆｒ、ＣＰｆｌ、ＣＰｒｒ、ＣＰｒｌ）には、ホイールシリンダＷＣ（即ち、各ホイールシリンダＷＣｆｒ、ＷＣｆｌ、ＷＣｒｒ、ＷＣｒｌ）が設けられている。ホイールシリンダＷＣ内の制動液の圧力（液圧）が増加されることによって、摩擦部材（例えば、ブレーキパッド）が、回転部材ＫＴに押し付けられる。回転部材ＫＴと車輪ＷＨとは、一体となって回転するよう固定されているため、このときに生じる摩擦力によって、車輪ＷＨに制動トルク（結果、制動力）が発生される。
【００２０】
操作量センサＢＰＡは、制動操作部材ＢＰに設けられる。操作量センサＢＰＡによって、運転者による制動操作部材ＢＰの操作量（制動操作量）Ｂｐａが取得（検出）される。具体的には、操作量センサＢＰＡとして、「制動操作部材ＢＰの操作変位Ｓｂｐを検出する操作変位センサＳＢＰ」、及び、「制動操作部材ＢＰの操作力Ｆｂｐを検出する操作力センサＦＢＰ」のうちの少なくとも１つが採用される。即ち、操作量センサＢＰＡは、操作変位センサＳＢＰ、及び、操作力センサＦＢＰについての総称である。従って、制動操作量Ｂｐａは、制動操作部材ＢＰの操作変位Ｓｂｐ、及び、制動操作部材ＢＰの操作力Ｆｂｐのうちの少なくとも１つに基づいて決定される。制動操作量Ｂｐａは、電子制御ユニット（コントローラ）ＥＣＵに入力される。
【００２１】
制動操作部材ＢＰには、クレビス（Ｕ字リンク）によって、接続ロッドＲＤＣが回転可能に接続される。接続ロッドＲＤＣにおいて、クレビス部の反対側は、球状に加工され、ブレーキロッドＲＤＢに機械接続される。即ち、ブレーキロッドＲＤＢと制動操作部材ＢＰとは、接続ロッドＲＤＣを介して、機械的に接続される。制動操作部材ＢＰは、車体ＢＤの取付部にて回転運動するが、接続ロッドＲＤＣによって、制動操作部材ＢＰの回転運動が、ブレーキロッドＲＤＢの直線運動に効果的に変換される。接続ロッドＲＤＣと制動操作部材ＢＰとの取付部（接続部）に操作力センサＦＢＰが設けられる。操作力センサＦＢＰによって、操作力Ｆｂｐが検出される。
【００２２】
制動アクチュエータＢＡＣは、制動操作部材ＢＰに作用する操作力Ｆｂｐ（即ち、ブレーキロッドＲＤＢに作用する力）を制御する。アクチュエータＢＡＣは、ハウジングＨＳＧ、電気モータＭＴＦ、ブレーキロッドＲＤＢ、及び、動力伝達機構ＤＤＫにて構成される。
【００２３】
ハウジングＨＳＧは、内部に空間をもつ箱型の部材であり、「ケース（容器）」ともいう。ハウジングＨＳＧの内部には、動力伝達機構ＤＤＫ等、アクチュエータＢＡＣを構成する部材が収められている。ハウジングＨＳＧは、取付ボルトＢＬＴ、及び、ナットＮＵＴによって、車両の車体ＢＤに固定される。そして、車体ＢＤに対する固定部とは反対側にて、ハウジングＨＳＧにマスタシリンダＭＣが固定される。
【００２４】
ハウジングＨＳＧの内部には、電気モータＭＴＦが固定される。電気モータＭＴＦの出力（回転軸Ｓｈｆのトルク）は、動力伝達機構ＤＤＫに入力される。動力伝達機構ＤＤＫによって、電気モータＭＴＦの出力が、ブレーキロッドＲＤＢに伝達される。そして、電気モータＭＴＦによって、ブレーキロッドＲＤＢに作用する力（即ち、制動操作部材ＢＰの操作力）Ｆｂｐが軽減される。ここで、電気モータＭＴＦの出力とは、夫々の電気モータにおける回転方向（正転、又は、逆転）、及び、トルクの大きさである。
【００２５】
ブレーキロッドＲＤＢは、ハウジングＨＳＧに対して、その中心軸線Ｊｒｄの方向に直線的に移動可能な状態で組み付けられている。ブレーキロッドＲＤＢは、動力伝達機構ＤＤＫを介して、電気モータＭＴＦによって助勢され、その端部にて、マスタシリンダＭＣ内の第１ピストンＰＮＡを押圧する。
【００２６】
電子制御ユニット（コントローラ）ＥＣＵは、操作量Ｂｐａ（操作変位Ｓｂｐ、操作力Ｆｂｐの総称）に基づいて、電気モータＭＴＦを制御する。コントローラＥＣＵのマイクロプロセッサＭＰＲには、電気モータＭＴＦを制御するための制御アルゴリズムがプログラムされ、制御信号が演算される。また、コントローラＥＣＵ内には、電気モータＭＴＦを駆動する駆動回路ＤＲＦが設けられる。駆動回路ＤＲＦは、複数のスイッチング素子で構成された電気回路であり、マイクロプロセッサＭＰＲにて演算された制御信号に基づいて制御される。電気モータＭＴＦが制御されることによって助勢力Ｆｊｓが発生され、ブレーキロッドＲＤＢに作用する力Ｆｂｐが制御される。電気モータＭＴＦによって、所謂、助勢制御が実行される。
【００２７】
具体的には、コントローラＥＣＵでは、操作力Ｆｂｐに基づいて、電気モータＭＴＦの電流目標値が決定される。駆動回路ＤＲＦには、電気モータＭＴＦに通電される実際の電流値を検出する電流センサが設けられている。コントローラＥＣＵでは、電流センサの検出結果である電流実際値と、電流目標値とが比較され、電流実際値が電流目標値に一致するよう、電流フィードバック制御が実行される。
【００２８】
また、制動剛性特性ＣＨｂｐは既知であるため、操作変位Ｓｂｐと操作力Ｆｂｐとは一対一に対応している。このため、コントローラＥＣＵでは、操作変位Ｓｂｐに基づいて、電気モータＭＴＦの電流目標値が決定され得る。操作力Ｆｂｐの場合と同様に、電流フィードバック制御が実行され、電気モータＭＴＦの出力に基づいて、助勢力Ｆｊｓが制御される。従って、コントローラＥＣＵでは、操作変位Ｓｂｐ、及び、操作力Ｆｂｐのうちの少なくとも１つ（即ち、制動操作量Ｂｐａ）に基づいて、電気モータＭＴＦの出力（トルク）に応じた電流目標値が演算される。そして、この目標値に基づいて、電気モータＭＴＦが、正転方向Ｒｍｆに駆動され、電動倍力装置による助勢制御が行われる。
【００２９】
マスタシリンダＭＣには、第１、第２流体路（制動配管）ＨＫＡ、ＨＫＢ（単に、「ＨＫ」とも表記）が流体的に接続される。制動操作部材ＢＰが操作されると、制動液（ブレーキフルイド）は、マスタシリンダＭＣから流体路ＨＫに排出（圧送）され、４つのホイールシリンダＷＣ内の制動液が加圧される。なお、マスタシリンダＭＣからホイールシリンダＷＣまでの構成部材の内部には、制動液が満充填され、液密状態にされている。
【００３０】
マスタシリンダＭＣ内では、その内壁、及び、２つのピストン（第１、第２ピストン）ＰＮＡ、ＰＮＢによって、２つの第１、第２液圧室Ｋｍａ、Ｋｍｂが形成される。マスタシリンダＭＣは、所謂、タンデム型マスタシリンダである。ダイアゴナル型流体路の構成では、マスタシリンダＭＣの第１液圧室Ｋｍａは、第１流体路ＨＫＡを通して、ホイールシリンダＷＣｆｒ、ＷＣｒｌに流体接続される。また、マスタシリンダＭＣの第２液圧室Ｋｍｂは、第２流体路ＨＫＢを通して、ホイールシリンダＷＣｆｌ、ＷＣｒｒに流体接続される。第１液圧室Ｋｍａに係る構成と、第２液圧室Ｋｍｂに係る構成とは、基本的には同一である。
【００３１】
第１、第２ピストンＰＮＡ、ＰＮＢは、２つの弾性部材（例えば、圧縮ばね）ＰＳＡ、ＰＳＢによって、後退方向Ｈｒｒに押圧されている。具体的には、マスタシリンダＭＣの内筒底部と第２ピストンＰＮＢとの間に第２ピストンばねＰＳＢが圧縮されて設けられ、第２ピストンＰＮＢと第１ピストンＰＮＡとの間に第１ピストンばねＰＳＡが圧縮されて設けられる。従って、ブレーキロッドＲＤＢと第１ピストンＰＮＡとは分離可能ではある。しかし、第１、第２ピストンばねＰＳＡ、ＰＳＢによって、後退方向Ｈｒｒに押し付けられているため、制動時には一体となって移動される。
【００３２】
第１、第２液圧室Ｋｍａ、Ｋｍｂの液圧Ｐｍａ、Ｐｍｂ（結果、ホイールシリンダＷＣ内の液圧Ｐｗａ）を検出するよう、第１、第２液圧センサＰＭＡ、ＰＭＢが設けられる。第１、第２液圧Ｐｍａ、Ｐｍｂは、電子制御ユニットＥＣＵに入力される。なお、マスタシリンダＭＣ等、制動装置が適正である場合には、液圧Ｐｍａと液圧Ｐｍｂとは等しい。
【００３３】
制動操作部材ＢＰが操作されると、ブレーキロッドＲＤＢが、前進方向Ｈｒｆに移動される。ブレーキロッドＲＤＢの前進に伴って、第１、第２ピストンＰＮＡ、ＰＮＢが、前進方向Ｈｒｆに移動される。そして、第１、第２ピストンＰＮＡ、ＰＮＢによって、リザーバＲＳＶへの流体路が塞がれる。さらに、第１、第２ピストンＰＮＡ、ＰＮＢが前進されると、第１、第２液圧室Ｋｍａ、Ｋｍｂの体積が減少され、４つのホイールシリンダＷＣ内の液圧（制動液圧）Ｐｗａが増加される。
【００３４】
制動操作部材ＢＰが初期位置（非制動時に対応する位置）に向けて戻されると、ブレーキロッドＲＤＢが、後退方向Ｈｒｒに移動される。ブレーキロッドＲＤＢの後退に伴って、第１、第２ピストンＰＮＡ、ＰＮＢは、第１、第２ピストンばねＰＳＡ、ＰＳＢによって後退方向Ｈｒｒに押される。従って、第１、第２ピストンＰＮＡ、ＰＮＢは後退し、第１、第２液圧室Ｋｍａ、Ｋｍｂの体積が増加される。結果、マスタシリンダＭＣに制動液が戻り、４つのホイールシリンダＷＣ内の液圧Ｐｗａが減少される。
【００３５】
なお、ブレーキロッドＲＤＢの中心軸線Ｊｒｄに沿った動きにおいて、「前進方向Ｈｒｆ（図では左方向）」は、制動操作部材ＢＰの操作量Ｂｐａが増加し、ホイールシリンダ液圧Ｐｗａ（即ち、車輪ＷＨの制動トルク）が増加する方向である。逆に、ブレーキロッドＲＤＢの「後退方向Ｈｒｒ（図では右方向）」は、制動操作部材ＢＰの操作量Ｂｐａが減少し、ホイールシリンダ液圧Ｐｗａ（即ち、車輪ＷＨの制動トルク）が減少する方向である。
【００３６】
＜動力伝達機構ＤＤＫの構成＞
図２の概略図を参照して、アクチュエータＢＡＣに設けられた動力伝達機構ＤＤＫの構成について説明する。動力伝達機構ＤＤＫは、ラック・アンド・ピニオン機構（回転運動と直線運動との変換機構）によって形成される。ラック・アンド・ピニオン機構では、「ピニオンギヤと称呼される歯車」と、「ピニオンギヤに咬み合うように歯が設けられたラックギヤ」とが組み合わされる。動力伝達機構ＤＤＫは、減速機ＧＳＫ、ピニオンギヤＰＮＯ、及び、ラックギヤＲＣＫを含んで構成される。
【００３７】
ハウジングＨＳＧの内部には、固定部材によって、電気モータＭＴＦが固定される。電気モータＭＴＦの出力シャフト部Ｓｈｆには、小径歯車ＳＫＨが固定される。小径歯車ＳＫＨは、大径歯車ＤＫＨに咬み合わされる。大径歯車ＤＫＨは、ハウジングＨＳＧに対して回転可能に取り付けられる。大径歯車ＤＫＨには、ピニオンギヤＰＮＯが、一体となって回転するように固定されている。
【００３８】
小径歯車ＳＫＨ、及び、大径歯車ＤＫＨにて、減速機ＧＳＫが形成されている。即ち、電気モータＭＴＦの回転出力が、減速機ＧＳＫによって減速されて、ピニオンギヤＰＮＯに伝達される。ピニオンギヤＰＮＯは、ラックギヤＲＣＫと咬み合う。これにより、電気モータＭＴＦの出力は、動力伝達機構ＤＤＫ（ピニオンギヤＰＮＯ、ラックギヤＲＣＫ）を介して、回転運動から並進運動（中心軸線Ｊｒｄに平行な方向への移動）に変換され、ブレーキロッドＲＤＢに伝達される。
【００３９】
ラックギヤＲＣＫは、ハウジングＨＳＧに対して、ブレーキロッドＲＤＢの中心軸線Ｊｒｄに沿って滑らかに移動可能である。ラックギヤＲＣＫを貫通するように、ブレーキロッドＲＤＢが組み付けられている。ラックギヤＲＣＫの貫通孔には、中心軸線Ｊｒｄに垂直な段差が設けられ、前進方向Ｈｒｆに向いた助勢面Ｍｊｓが形成される。同様に、ブレーキロッドＲＤＢには、中心軸線Ｊｒｄに垂直な段差が設けられ、後退方向Ｈｒｒに向いた受圧面Ｍｉｎが形成される。そして、助勢面Ｍｊｓと受圧面Ｍｉｎとの面接触によって、ラックギヤＲＣＫから、ブレーキロッドＲＤＢに対して、前進方向Ｈｒｆの力Ｆｊｓが付与される。ここで、ブレーキロッドＲＤＢからラックギヤＲＣＫに対して作用する力Ｆｊｓが、「助勢力」と称呼される。
【００４０】
ラックギヤＲＣＫとブレーキロッドＲＤＢとの間の動力伝達（即ち、力の伝達）は方向性を有する。ラックギヤＲＣＫは、ブレーキロッドＲＤＢに対して、前進方向Ｈｒｆには動力伝達するが、後退方向Ｈｒｒへは動力伝達しない。一方、ブレーキロッドＲＤＢは、ラックギヤＲＣＫに対して、後退方向Ｈｒｒへは動力伝達するが、前進方向Ｈｒｆへは動力伝達しない。従って、ラックギヤＲＣＫの助勢面Ｍｊｓ、及び、ブレーキロッドＲＤＢの受圧面Ｍｉｎの構成によって、電気モータＭＴＦによって発生される助勢力Ｆｊｓは、前進方向Ｈｒｆには伝達されるが、後退方向Ｈｒｒ（前進方向Ｈｒｆとは反対方向）には伝達されない。
【００４１】
ブレーキロッドＲＤＢは、押圧面Ｍｐｎにて、ピストンＰＮＡを押圧する。換言すれば、ブレーキロッドＲＤＢは、ピストンＰＮＡを介して、第１、第２ピストンばねＰＳＡ、ＰＳＢによって、後退方向Ｈｒｒに押圧されている。このため、通常の場合には、ラックギヤＲＣＫとブレーキロッドＲＤＢとが、一体となって移動される。ここで、「通常の場合」とは、「電気モータＭＴＦが適正に作動し、その動力が発生され得る場合」、且つ、「制動操作部材ＢＰの操作が急ではなく、電気モータＭＴＦの応答が十分に操作に追従し得る場合」である。
【００４２】
ピニオンギヤＰＮＯでは、後述するように、制動操作部材ＢＰが操作されていない状態（即ち、「Ｂｐａ＝０」）から、正転方向Ｒｐｆに回転されるに従って、咬み合い距離Ｈｋｐが、順次（滑らかに）、減少するように形成されている。ここで、「咬み合い距離Ｈｋｐ」は、ピニオンギヤＰＮＯの回転中心Ｃ（大径歯車ＤＫＨの回転軸）から、ピニオンギヤＰＮＯとラックギヤＲＣＫとが咬み合う点までの距離である。
【００４３】
また、ピニオンギヤＰＮＯの正転方向Ｒｐｆは、マスタシリンダＭＣ内の制動液の圧力Ｐｍａ（即ち、制動液圧Ｐｗａ）が増加される方向（ブレーキロッドＲＤＢ、ラックギヤＲＣＫ、及び、ピストンＰＮＡの前進方向Ｈｒｆ）であり、電気モータＭＴＦの正転方向Ｒｍｆに対応している。なお、ピニオン咬み合い距離Ｈｋｐの変化に対応して、咬み合うことができるよう、ラックギヤＲＣＫが、「Ｂｐａ＝０（非制動時）」から、前進方向Ｈｒｆに移動されるに従って、ラックギヤＲＣＫの咬み合い位置（点）と中心軸線Ｊｒｄとの間の距離Ｈｊｒは、順次（滑らかに）増加するように形成されている。
【００４４】
電気モータＭＴＦ、又は、駆動回路ＤＲＦが不調である場合には、電気モータＭＴＦには通電されない。具体的には、コントローラＥＣＵにて、各センサの信号（例えば、電気モータＭＴＦの回転角Ｍｋｆ、駆動回路ＤＲＦの電流値）が参酌されて、電気モータＭＴＦ、及び、駆動回路ＤＲＦのうちの少なくとも１つの不調状態が判定される。不調状態が判定されない場合（即ち、電気モータＭＴＦ、駆動回路ＤＲＦが、共に、適正作動の場合）には、電気モータＭＴＦへの通電が行われる。しかし、不調状態が判定される場合には、電気モータＭＴＦへの通電が停止される。従って、不調状態では、電気モータＭＴＦによって、回転動力が発生されず、助勢力Ｆｊｓが生じない。
【００４５】
電気モータＭＴＦ等の不調状態において、制動操作部材ＢＰが操作され、ブレーキロッドＲＤＢが前進方向Ｈｒｆに移動される場合には、ブレーキロッドＲＤＢは、ラックギヤＲＣＫに対して力を及ぼさない。このため、ラックギヤＲＣＫは移動されず、ブレーキロッドＲＤＢのみが前進方向Ｈｒｆに移動される。
【００４６】
ブレーキロッドＲＤＢとラックギヤＲＣＫとが一体的に固定されている場合には、ブレーキロッドＲＤＢの移動に伴う、ラックギヤＲＣＫの移動を介して、電気モータＭＴＦが回転される。このため、電気モータＭＴＦが、制動操作の抵抗となり、制動操作部材ＢＰの操作力Ｆｂｐが、電気モータＭＴＦを回転させる分だけ増大する。しかし、ブレーキロッドＲＤＢ、及び、ラックギヤＲＣＫには、段差によって２つの面Ｍｉｎ、Ｍｊｓが設けられ、これらの面を介して動力伝達が行われる。即ち、ラックギヤＲＣＫとブレーキロッドＲＤＢとの間の動力伝達が、ラックギヤＲＣＫからブレーキロッドＲＤＢへの前進方向Ｈｒｆ、及び、ブレーキロッドＲＤＢからラックギヤＲＣＫへの後退方向Ｈｒｒに限って達成される。換言すれば、動力伝達は、ラックギヤＲＣＫからブレーキロッドＲＤＢへの後退方向Ｈｒｒ、及び、ブレーキロッドＲＤＢからラックギヤＲＣＫへの前進方向Ｈｒｆには行われない。結果、電気モータＭＴＦ等の不調時に、操作力Ｆｂｐが不必要に増大されることが抑制され得る。
【００４７】
上記のブレーキロッドＲＤＢ、及び、ラックギヤＲＣＫの構成は、制動操作部材ＢＰが急操作された場合にも効果を奏する。電気モータＭＴＦの出力応答には限りがある。制動操作部材ＢＰが極めて速く操作された場合、電気モータＭＴＦの応答が間に合わず、制動操作において、電気モータＭＴＦが抵抗となる場合が生じ得る。該状況にまで対応できるよう、電気モータＭＴＦが設計されると、電気モータＭＴＦは非常に大型化される。しかし、ラックギヤＲＣＫ等に上記構成が採用されるため、制動操作部材ＢＰが、非常に速い速度で操作された場合であっても、電気モータＭＴＦが抵抗とはならず、好適な制動操作特性が確保され得る。
【００４８】
制動操作部材ＢＰが操作されていない状態（即ち、非制動時）から、ピニオンギヤＰＮＯが、正転方向Ｒｐｆに回転されると、咬み合い距離Ｈｋｐは、徐々に減少していく。このため、制動操作が小さい場合には（即ち、制動操作部材ＢＰの小操作領域では）、咬み合い距離Ｈｋｐは、相対的に大であり、ピニオンギヤＰＮＯの回転角に対するラックギヤＲＣＫの移動量（変位）が大きい。結果、電気モータＭＴＦの出力において、トルクＴｑよりも回転数Ｎｓが優先されて、マスタシリンダＭＣ内のピストンＰＮＡに動力伝達される。
【００４９】
一方、制動操作が大きい場合には（即ち、制動操作部材ＢＰの大操作領域では）、咬み合い距離Ｈｋｐは、相対的に小であり、ピニオンギヤＰＮＯの回転角に対するラックギヤＲＣＫの移動量が小さい。従って、電気モータＭＴＦの出力において、回転数ＮｓよりもトルクＴｑが優先されて、マスタシリンダＭＣ内のピストンＰＮＡに動力伝達される。非線形性を有する制動操作部材ＢＰの操作特性に適合するよう、動力伝達機構ＤＤＫの特性が設定されるため、倍力装置用の電気モータが小型化され得る。
【００５０】
＜動力伝達機構ＤＤＫの作動＞
図３の概略図を参照して、動力伝達機構ＤＤＫの作動について説明する。ここで、図３（ａ）は、制動操作部材ＢＰが操作されていない非制動時の状態を示している。また、図３（ｂ）は、マスタシリンダＭＣ内において、２つのピストンＰＮＡ、ＰＮＢがフルストロークして、これ以上、変位できなくなった状態（「ボトミング状態」ともいう）である。
【００５１】
上述したように、動力伝達機構ＤＤＫを構成する各要素（ラックギヤＲＣＫ等）の動きにおいて、前進方向Ｈｒｆの移動は、マスタシリンダＭＣの液圧Ｐｍａの増加に相当する。前進方向Ｈｒｆの直線運動は、電気モータＭＴＦの正転方向Ｒｍｆ、及び、ピニオンギヤＰＮＯの正転方向Ｒｐｆの回転運動に対応する。また、後退方向Ｈｒｒ（前進方向Ｈｒｆとは逆の方向）の移動は、マスタシリンダＭＣの液圧Ｐｍａの減少に相当する。そして、後退方向Ｈｒｒの直線運動は、電気モータＭＴＦの逆転方向Ｒｍｒ、及び、ピニオンギヤＰＮＯの逆転方向Ｒｐｒの回転運動に対応する。
【００５２】
ピニオンギヤＰＮＯとラックギヤＲＣＫとは、相互に咬み合わされている。ギヤの咬み合い位置が、「咬み合い点」と称呼される。ピニオンギヤＰＮＯが回転されるに従って変化する、咬み合い点の集合体が、「咬み合い線」と称呼される。また、ピニオンギヤＰＮＯの回転中心Ｃから咬み合い点までの距離は、「ピニオン咬み合い距離Ｈｋｐ」と称呼される。
【００５３】
ピニオンギヤＰＮＯの咬み合い線Ｐｔｐは、螺旋（渦巻き）形状である。換言すれば、ピニオンギヤＰＮＯでは、咬み合い線Ｐｔｐ（ギヤ接触点の連続体）が、半径一定の円形状ではなく、ピニオン咬み合い距離Ｈｋｐ（咬み合い点と回転中心との間の距離）が連続して変化する渦巻き状に形成されている。
【００５４】
ピニオンギヤＰＮＯの咬み合い距離Ｈｋｐの変化に対応して、咬み合うことができるよう、ラックギヤＲＣＫの咬み合い位置（点）と中心軸線Ｊｒｄとの間の距離Ｈｊｒは、順次（滑らかに）変化するように形成されている。ここで、距離Ｈｊｒは、「ラック軸距離」と称呼される。なお、ピニオンギヤＰＮＯの咬み合い線Ｐｔｒは、直線状に形成されている。
【００５５】
制動操作部材ＢＰが操作されていない場合、ラックギヤＲＣＫ、及び、ブレーキロッドＲＤＢは、戻しばねＳＰＢ、及び、ピストンばねＰＳＡ、ＰＳＢによって、初期位置にまで戻されている（図３（ａ）を参照）。この非制動状態で、ピニオンギヤＰＮＯと、ラックギヤＲＣＫとは、点Ｄ（咬み合い点）にて咬み合っている。ここで、ピニオンギヤＰＮＯの咬み合い線（螺旋）Ｐｔｐにおいて、咬み合い距離Ｈｋｐは、ピニオンギヤＰＮＯの回転軸線Ｃから、点Ｄまでの距離ｈｋｄである。また、中心軸線Ｊｒｄと、ラックギヤＲＣＫの咬み合い線（直線）Ｐｔｒとの距離（中心軸線Ｊｒｄに対する点Ｄの位置）Ｈｊｒは、値ｈｊｄである。
【００５６】
制動操作部材ＢＰの操作が増加されると、ラックギヤＲＣＫは前進方向Ｈｒｆに移動される。また、ピニオンギヤＰＮＯは、助勢力Ｆｊｓを発生するよう、電気モータＭＴＦによって、点Ｃを中心に、正転方向Ｒｐｆに回転駆動される。制動操作部材ＢＰの操作量Ｂｐａが増加されると、これに従って、ピニオン咬み合い距離Ｈｋｐは減少される。また、ラックギヤＲＣＫは、ピニオンギヤＰＮＯと咬み合うように、ラック軸距離Ｈｊｒは増加される。ここで、ピニオン咬み合い距離Ｈｋｐとラック軸距離Ｈｊｒとを加算した値「Ｈｋｐ＋Ｈｊｒ」は、一定である。
【００５７】
ブレーキロッドＲＤＢ、及び、ラックギヤＲＣＫが、非制動状態から、前進方向Ｈｒｆに、所定変位ｈｒｋだけ移動されると、第２ピストンＰＮＢが、マスタシリンダＭＣの底部に当接し、第１ピストンＰＮＡが、第２ピストンＰＮＢに当接するため、ボトミング状態となる（図３（ｂ）を参照）。従って、ブレーキロッドＲＤＢ、及び、ラックギヤＲＣＫは、これ以上には、前進方向Ｈｒｆには移動されない。このボトミング状態で、ピニオンギヤＰＮＯと、ラックギヤＲＣＫとは、点Ｅにて咬み合っている。ここで、ピニオンギヤＰＮＯの咬み合い距離Ｈｋｐは、ピニオンギヤＰＮＯの回転軸線Ｃから、点Ｅまでの値ｈｋｅであり、値ｈｋｄよりも小さい。また、中心軸線Ｊｒｄと、ラックギヤＲＣＫの咬み合い線Ｐｔｒとの距離（ラック軸距離）Ｈｊｒは、値ｈｊｅであり、値ｈｊｄよりも大きい。上述したように、値「Ｈｋｐ＋Ｈｊｒ」には、「（ｈｋｅ＋ｈｊｅ）＝（ｈｋｄ＋ｈｊｄ）」の関係がある。そして、ボトミング状態では、ピニオンギヤＰＮＯは、非制動状態から角度φだけ、点Ｃの回りに回転されている。
【００５８】
さらに、咬み合い線Ｐｔｐが、渦巻き状に形成されて、咬み合い距離Ｈｋｐが可変とされるためには、ピニオンギヤＰＮＯの回転可能な範囲は１回転未満に限定される。このため、ピニオンギヤＰＮＯの回転角φが３６０度未満に制限されるよう、ラックギヤＲＣＫの移動量が所定距離ｈｒｋに制限される。即ち、ピニオンギヤＰＮＯの可動回転角φと、ラックギヤＲＣＫの可動変位（所定の最大変位）ｈｒｋとが関連付けられて、設定されている。
【００５９】
非制動状態からボトミング状態に向けて遷移する場合（図３（ａ）から図３（ｂ）に向けた状態遷移）には、電気モータＭＴＦは正転方向Ｒｍｆに駆動され、ピニオンギヤＰＮＯは正転方向Ｒｐｆに回転される。この場合には、点Ｃから咬み合い線Ｐｔｐまでの距離（ピニオン咬み合い距離Ｈｋｐ）は、順次、小さくなっていく。このため、ピニオンギヤＰＮＯの回転角に対するラックギヤＲＣＫの変位の比は、徐々に、減少される。従って、電気モータＭＴＦの出力において、トルクＴｑの伝達比率は増加され、回転数Ｎｓの伝達比率が減少される。
【００６０】
逆に、制動操作状態にある制動操作部材ＢＰが、非制動時に対応する初期位置に向けて戻される場合（図３（ｂ）から図３（ａ）に向けた状態遷移）には、電気モータＭＴＦは逆転方向Ｒｍｒに駆動され、ピニオンギヤＰＮＯは逆転方向Ｒｐｒに回転される。この場合には、ピニオンギヤＰＮＯの咬み合い距離Ｈｋｐは、順次、大きくなっていく。このため、ピニオンギヤＰＮＯの回転角に対するラックギヤＲＣＫの変位の比は、徐々に、増加される。従って、電気モータＭＴＦの出力において、トルクＴｑの伝達比率は減少され、回転数Ｎｓの伝達比率が増加される。
【００６１】
ラックギヤＲＣＫ、及び、ピニオンギヤＰＮＯの接触位置における幾何的な関係が変更されることによって、ラックギヤＲＣＫ、及び、ピニオンギヤＰＮＯの伝達特性が可変とされる。該構成によって、電気モータＭＴＦの特性（Ｔｑ−Ｎｓ特性）が、制動操作部材ＢＰの変位Ｓｂｐに対するマスタシリンダＭＣの発生液圧Ｐｍａの特性（所謂、制動剛性特性）ＣＨｂｐに適合される（図４（ａ）（ｂ）を参照）。結果、倍力機能を達成するために、小型の電気モータが採用され得る。
【００６２】
＜他の実施形態＞
以下、他の実施形態（変形例）について説明する。これらにおいても、制動アクチュエータＢＡＣは、上記同様の効果（制動剛性特性ＣＨｂｐに適合した、電気モータＭＴＦの小型化）を奏する。
【００６３】
上記の実施形態では、回転部材ＫＴ（即ち、車輪ＷＨ）に制動トルクを付与する装置として、ディスク型制動装置が例示された。これに代えて、ドラム型制動装置（ドラムブレーキ）が採用され得る。ドラムブレーキの場合、キャリパＣＰに代えて、ブレーキドラムが採用される。また、摩擦部材はブレーキシューであり、回転部材ＫＴはブレーキドラムである。
【００６４】
上記の実施形態では、２系統の液圧回路（制動配管の構成）として、ダイアゴナル型（「Ｘ型」ともいう）が例示された。これに代えて、前後型（「Ｈ型」ともいう）の構成が採用され得る。この場合、第１流体路ＨＫＡが前輪ホイールシリンダＷＣｆｒ、ＷＣｆｌに流体接続され、第２流体路ＨＫＢが後輪ホイールシリンダＷＣｒｒ、ＷＣｒｌに流体接続される。
【００６５】
上記の実施形態では、動力伝達機構ＤＤＫにおいて、ブレーキロッドＲＤＢによって、ラックギヤＲＣＫが、直接、押圧された。この構成に代えて、ブレーキロッドＲＤＢとラックギヤＲＣＫとの間に、リンク機構が設けられ、該リンク機構を介して動力伝達が行われる。例えば、リンク機構によって、ラックギヤＲＣＫの変位が増幅されて、ブレーキロッドＲＤＢに伝達され得る。ピニオンギヤＰＮＯの可動回転角φと、ラックギヤＲＣＫの可動変位（所定の最大変位）ｈｒｋとの関係には制約がある。リンク機構を介することによって、「ピニオンギヤＰＮＯの回転角φが３６０度未満になるよう、ラックギヤＲＣＫの移動量が所定距離ｈｒｋに制限される」という制約条件が緩和され得る。
【００６６】
上記の実施形態では、大径歯車ＤＫＨと小径歯車ＳＫＨとの組み合わせによって、減速機ＧＳＫが形成されていた。これに代えて、又は、加え、ベルト機構、チェーン機構等の巻き掛け機構、及び、遊星歯車機構のうちの少なくとも１つが採用され得る。減速機ＧＳＫに、何れの機構が採用される場合でも、電気モータＭＴＦの回転動力が減速されて、ピニオンギヤＰＮＯに伝達される。
【符号の説明】
【００６７】
ＢＰ…制動操作部材、ＷＣ…ホイールシリンダ、ＭＣ…マスタシリンダ、ＢＡＣ…制動アクチュエータ、ＭＴＦ…電気モータ、ＤＤＫ…動力伝達機構、ＲＤＢ…ブレーキロッド、ＲＣＫ…ラックギヤ、ＰＮＯ…ピニオンギヤ、Ｐｔｒ…ラック咬み合い線、Ｐｔｐ…ピニオン咬み合い線、Ｈｋｐ…ピニオン咬み合い距離、Ｈｊｒ…ラック軸距離、Ｆｊｓ…助勢力、ＥＣＵ…コントローラ、ＧＳＫ…減速機。
【図１】
2018131127.tif 000003
【図２】
2018131127.tif 000004
【図３】
2018131127.tif 000005
【図４】
2018131127.tif 000006