(57)【要約】【課題】制御ソフトに頼ることなく機械的に初期ジャンプインを発生させることができる電動アクチュエータを提供する。【解決手段】ブレーキペダル２５から入力推力が付与される入力ピストン２１と、電動アクチュエータ３０からブースタ推力が付与されるブースタピストン２２とを相対移動可能に配設し、両ピストン２１、２２をマスタシリンダ１のプライマリピストンとして共用すると共に、両ピストン２１、２２をばね４７により常時は相対移動の中立位置に保持する。また、入力ピストン２１は、入力ロッド２６に連結されるピストン主体２３とマスタシリンダ１の圧力室５Ａに臨む反力受け２４とに二分割して、反力受け２４をブースタピストン２２に一端が係止されたばね５０により前方へ付勢し、該反力受け２４とピストン主体２３との間に所定の隙間δを形成し、ブレーキ作動の初期にこの隙間δを解消して、機械的にジャンプインを発生させる。【選択図】図１
2008081033.tif 000002
【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軸部材と、該軸部材に相対移動可能に外装された筒状部材と、該筒状部材を進退移動させる電動アクチュエータとを備え、前記軸部材と前記筒状部材とをマスタシリンダのピストンとして、それぞれの前端部をマスタシリンダの圧力室に臨ませ、前記ブレーキペダルから前記軸部材に付与される入力推力と前記電動アクチュエータから前記筒状部材に付与されるブースタ推力とにより、マスタシリンダ内にブレーキ液圧を発生させる電動倍力装置において、前記軸部材を軸方向に分割し、前記マスタシリンダの圧力室側の分割要素を前記筒状部材に対して該圧力室側へ付勢するばね手段を設け、該ばね手段により、ブレーキ非作動時に前記圧力室側の分割要素とブレーキペダル側の分割要素との間に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】
軸部材の分割要素を相互にオスメス嵌合させて、同軸にかつ相対移動可能に連結したことを特徴とする請求項１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に用いられる倍力装置に係り、より詳しくは電動アクチュエータをブレーキアシストとして利用する電動倍力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のブレーキ機構には、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が多く用いられていた。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る傾向にある。このため、真空倍力装置として所望の倍力性能あるいは応答性を確保するには、例えば、サイズの拡大を図る、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る、などの対策が必要となり、車両搭載性の悪化やコスト負担の増大が避けられない状況にあった。
【０００３】
そこで、最近、電動アクチュエータをブレーキアシストとして利用した電動倍力装置の利用が注目されている。この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あり、このものは、ブレーキペダルの操作により進退移動する主ピストン（軸部材）と、該主ピストンに相対移動可能に外嵌されたブースタピストン（筒状部材）と、該ブースタピストンを進退移動させる電動アクチュエータとを備え、主ピストンとブースタピストンとをマスタシリンダのピストンとして、それぞれの前端部をマスタシリンダの圧力室に臨ませ、ブレーキペダルから主ピストンに伝わるペダル推力と電動アクチュエータからブースタピストンに伝わ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構造となっている。
【特許文献１】特開平１０−１３８９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、上記特許文献１に記載に記載される電動倍力装置によれば、液圧反力（出力反力）が、直接主ピストンに作用するため、リアクションディスク（反力部材）を有する従来汎用の倍力装置のように、ブレーキ作動の初期にジャンプインを発生させることができず、その分、初期制動力が不足するという問題があった。なお、一部では、制御ソフトにより筒状部材の変位を制御してジャンプインを発生させることが検討されているが、ジャンプイン終了後の液圧変化に伴う反力の変化によって、ペダルフィーリングを悪化させてしまう現象が起き、制御ソフトを改善しても完全には液圧変化によるペダルフィーリングの悪化を解消できない状況にあった。
【０００５】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、制御ソフトに頼ることなく機械的に初期ジャンプインを発生させることができる電動アクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は、ブレーキペダルの操作により進退移動する軸部材と、該軸部材に相対移動可能に外装された筒状部材と、該筒状部材を進退移動させる電動アクチュエータとを備え、前記軸部材と前記筒状部材とをマスタシリンダのピストンとして、それぞれの前端部をマスタシリンダの圧力室に臨ませ、前記ブレーキペダルから前記軸部材に付与される入力推力と前記電動アクチュエータから前記筒状部材に付与されるブースタ推力とにより、マスタシリンダ内にブレーキ液圧を発生させる電動倍力装置において、前記軸部材を軸方向に分割し、前記マスタシリンダの圧力室側の分割要素を前記筒状部材に対して該圧力室側へ付勢するばね手段を設け、該ばね手段により、ブレーキ非作動時に前記圧力室側の分割要素とブレーキペダル側の分割要素との間に所定の隙間を形成することを特徴とする。
【０００７】
このように構成した電動倍力装置においては、ブレーキ作動初期には、軸部材の、圧力室側の分割要素が液圧反力を受けてばね手段を撓ませながらブレーキペダル側の分割要素との間隔を縮め、この間、入力と無関係に出力が増大するジャンプインが発生する。一方、前記ばね手段の撓みとともに増大するばねの反発力は筒状部材に蓄積されるので、軸部材の分割要素同士が当接した際、入力部材に伝わる反力が急激に増大するなどの現象は生ぜず、したがって、ペダルフィーリングが悪化することもない。
【０００８】
本発明において、上記軸部材の分割要素は相互にオスメス嵌合させて、同軸にかつ相対移動可能に連結するようにしてもよく、この場合は、分割要素の作動は安定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る電動倍力装置によれば、制御ソフトに頼ることなく機械的に初期ジャンプインを発生させることができるので、液圧変化に伴う反力の変化によるペダルフィーリングのが悪化を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１および図２は、本発明に係る電動倍力装置の一つの実施形態を示したものである。本電動倍力装置１０は、タンデム型マスタシリンダ１のプライマリピストンとして共用される後述のピストン組立体２０を内装したハウジング１１を備えている。ハウジング１１の後端にはボルト１２を用いてリング形状の取付板１３が固結されており、ハウジング１１は、その取付板１３に植立したスタットボルト１４を利用して車室壁１５に固定されるようになっている。一方、ハウジング１１の前端には内方フランジ１６が設けられており、マスタシリンダ１は、この内方フランジ１６に植立したスタッドボルト１７を利用してハウジング１１に連結されるようになっている。
【００１１】
タンデム型マスタシリンダ１は、有底のシリンダ本体２とリザーバ３とを備えており、そのシリンダ本体２内の奥側には、上記プライマリピストンとしてのピストン組立体２０と対をなすセカンダリピストン４が配設されている。シリンダ本体２内には、前記ピストン組立体２０とセカンダリピストン４とにより２つの圧力室５Ａ、５Ｂが画成されており、シリンダ本体２には、各圧力室５Ａ、５Ｂ内に発生する液圧を、対応する系統のブレーキ装置（ディスクブレーキ等）へ送るための吐出ポート６Ａ、６Ｂが形成されている。また、シリンダ本体２には、各圧力室５Ａ、５Ｂと前記リザーバ３とを連通するリリーフポート７Ａ、７Ｂが形成されている。また、シリンダ本体２の内周面には、ピストン組立体２０およびセカンダリピストン４との間をシールする各一対のシール部材８Ａ、８Ｂが配設されており、各圧力室５Ａ、５Ｂは、前記両ピストン２０、４の前進に応じて、リリーフポート７Ａ、７Ｂに対して閉じられるようになっている。なお、各圧力室５Ａ、５Ｂ内には、前記ピストン組立体２０とセカンダリピストン４とを後退方向へ付勢する戻しばね９Ａ、９Ｂが配設されている。前記したマスタシリンダ１の構成は、プライマリピストンとしてのピストン組立体２０を除けば、従来汎用のタンデム型マスタシリンダと同じである。
【００１２】
本電動倍力装置１０を構成するピストン組立体２０は、中心に配置された入力ピストン（軸部材）２１とこの入力ピストン２１に相対移動可能に外装されたブースタピストン（筒状部材）２２とからなっている。入力ピストン２１は、ここでは、軸方向に二分割されており、その一方の分割要素（以下、これをピストン主体という）２３の後端部にはブレーキペダル２５から延ばした入力ロッド２６が連結され、その他方の分割要素（以下、これを反力受けという）２４は、ブースタピストン２２に形成した隔壁２７内の孔にシール部材２８を介して摺動可能に挿入されている。入力ピストン２１を構成する二つの分割要素は、ピストン主体２３の先端側に形成した小径軸部２３ａを、反力受け２４の後端側に形成した摺動穴２４ａに摺動可能に嵌入させることにより同軸にかつ相対移動可能に連結されている。なお、入力ロッド２６は、ピストン主体２３の後端部に設けた凹部２３ｂに先端部の球状部２６ａを嵌合させた状態で連結され、これにより入力ロッド２６の揺動が許容されている（図２）。
【００１３】
ピストン組立体２０を構成するブースタピストン２２の前端側は、マスタシリンダ１内の圧力室（プライマリ室）５Ａに挿入され、一方、入力ピストン２１の前端側は、同じ圧力室５Ａ内のブースタピストン２２の内側に配置されている。マスタシリンダ１のシリンダ本体２とブースタピストン２２との間は、シリンダ本体２の内周面に配置した前記シール部材８Ａにより、ブースタピストン２２と入力ピストン２１との間は、前記ブースタピストン２２の隔壁２７に配置したシール部材２８によりそれぞれシールされており、これにより圧力室５Ａからマスタシリンダ１外へのブレーキ液の漏出が防止されている。
【００１４】
本電動倍力装置１０は、ピストン組立体２０を構成するブースタピストン２２に推力（ブースタ推力）を付与する電動アクチュエータ３０をさらに備えている。電動アクチュエータ３０は、ハウジング１１と一体の支持板３１に固定された電動モータ３２と、ハウジング１１の内部にブースタピストン２２を囲んで配設されたボールねじ機構（回転−直動変換機構）３３と、電動モータ３２の回転をボールねじ機構３３に伝達する回転伝達機構３４とから概略構成されている。
【００１５】
ボールねじ機構３３は、軸受３５を介してハウジング１１に回動自在に支持されたナット部材（回転部材）３６とこのナット部材３６にボール３７を介して噛合わされた中空のねじ軸（直動部材）３８とからなっている。ねじ軸３８の前端部には、ハウジング３の内面に形成した軸方向溝３９に係合する係合突起４０が設けられている（図２）。これによりねじ軸３８は、軸方向移動は許容されるが、軸回りの回転が規制され、この結果、ナット部材３６の回転に応じてねじ軸３８が直動するようになる。一方、回転伝達機構３４は、電動モータ３２の出力軸に取付けられた第１プーリ４１と、前記ナット部材３６にキー部４２ａを介して回転不能に取付けられた第２プーリ４２と、前記２つのプーリ４１、４２間に掛け回されたベルト（タイミングベルト）４３とからなっている。第２プーリ４２は第１プーリ４１に比べて大径となっており、これにより電動モータ３２の回転は減速してボールねじ機構３３のナット部材３６に伝達される。
【００１６】
上記ボールねじ機構３３を構成する中空のねじ軸３８の内周には、内方フランジ４４が突設されており、ねじ軸３８は、その内方フランジ４４を前記ブースタピストン２２の後端に当接させるようになっている。また、このねじ軸３８とマスタシリンダ１のシリンダ本体２の後端との間には、ねじ軸３８を常時後退方向へ付勢する戻しばね４５が介装されている。ねじ軸３８は、ブレーキ非作動時には前記戻しばね４５によりその先端側の係合突起４０をナット部材３６に当接させる後退端に位置決めされている。なお、ねじ軸３８の後端部は車室壁１５を挿通して車室内まで延ばされており、その周りは取付板１３に一端が係止されたブーツ４６により覆われている。
【００１７】
ここで、入力ピストン２１の一方の分割要素であるピストン主体２３とブースタピストン２２との相互間には、図２によく示されるように、ブレーキ非作動時に入力ピストン２１とブースタピストン２２とを相対移動の中立位置に保持する一対のばね（付勢手段）４７が配設されている。一対のばね４７は、そのうちの一方４７ａが該ピストン主体２３の後端部とブースタピストン２２の後端部に嵌着した止め輪４８との間に介装され、そのうちの他方４７ｂが該ピストン主体２３の後端部とブースタピストン２２の段差に係止したリング状ばね受け４９との間に介装されている。
【００１８】
また、入力ピストン２１の他方の分割要素である反力受け２４と上記ブースタピストン２２側のばね受け４９との間には、該反力受け２４をマスタシリンダ１の圧力室５Ａ側へ付勢するばね（ばね手段）５０が介装されている。反力受け２４は、その中間のフランジ部をブースタピストン２２の隔壁２７に当接させる位置が前進端となっており、ブレーキ非作動時には、この前進端にある反力受２４とブレーキペダル２５側にあるピストン主体２３との間には所定の隙間δが形成されるようになっている。この場合、入力ピストン（軸部材）２１を軸方向に分割し、他方の分割要素である反力受け２４とブースタピストン（筒状部材）２２との間にばね５０を介装するだけなので、装置全体の設計に変更を加える必要はなく、対応が容易である。
【００１９】
本実施形態において、車室壁１５にはストロークセンサ５１が取付けられ、一方、電動アクチュエータ３０を構成する電動モータ３２にはレゾルバ５２が内蔵されている（図１）。前記ストロークセンサ５１は、作動ロッド５１ａをブレーキペダル２５に係合させることにより、該ブレーキペダル２５の動きから入力ロッド２６（入力ピストン２１）の絶対変位を検出する入力絶対変位検出手段として機能する。一方、前記レゾルバ５２は、電動モータ３２の回転変位からブースタピストン２２の絶対変位を検出するブースタピストン絶対変位検出手段として機能する。これらストロークセンサ５１およびレゾルバ５２の検出信号は、コントローラ５３に送出されるようになっている。そして、これらの検出信号によりコントローラ５３内で入力ロッド２６（入力ピストン２１）とブースタピストン２２との相対変位量が演算され、この相対変位量が予め設定された任意の所定値となるように、コントローラ５３によって電動モータ３２が制御される。なお、これらストロークセンサ５１およびレゾルバ５２に代えて、入力ロッド２６とねじ軸３８との間に両者の相対変位を検出するポテンショメータを設けてもよい。
【００２０】
以下、上記のように構成された電動倍力装置１の作用を説明する。
【００２１】
ブレーキペダル２５が操作されると、入力ロッド２６が前進し、その動きに入力ピストン２１を構成するピストン主体２３が追従する。一方、入力ロッド２６の動きはストロークセンサ５１により監視されており、入力ロッド２６が前進すると、ストロークセンサ５１からの信号を受けてコントローラが電動モータ３２に起動指令を出力する。これにより電動モータ３２が回転して、その回転が回転伝達機構３４を介してボールねじ機構３３に伝達され、ねじ軸３８が前進してその動きにブースタピストン２２が追従する。この場合、ブースタピストン２２には、ばね５０を介して入力ピストン２１を構成する反力受け２４が作動連結されており、前記ブースタピストン２２の動きに該反力受け４も追従し、この結果、入力ピストン２１とブースタピストン２２とが一体的に前進する。これによりマスタシリンダ１内の圧力室５Ａ、５Ｂに液圧が発生し、この液圧は、吐出ポート６Ａ、６Ｂから対応するブレーキ装置へ圧送され、制動力が発生しはじめる。
【００２２】
そして、上記制動力が発生しはじめると、マスタシリンダ１内の圧力室５Ａ、５Ｂから入力ピストン２１およびブースタピストン２２に液圧反力（出力反力）がかかり、この液圧反力によって入力ピストン２１を構成する反力受け２４がばね５０を撓ませながらブースタピストン２２と相対移動し、ピストン主体２３との間隔を縮める。そして、遂には反力受け２４がピストン主体２３に当接して、両者の間に当初設定されていた隙間δが解消され、この間、入力と無関係に出力が増大するジャンプインが発生する。このとき、ばね５０の短縮に応じてその反発力が高まるが、このばね５０の反発力は、ブースタピストン２２に蓄積されるので、前記隙間δが解消されても、入力ピストン２１に伝わる反力が急激に増大するなどの現象は生ぜず、したがって、ペダルフィーリングが悪化することもない。
【００２３】
その後は、入力ピストン２１を構成するピストン主体２３と反力受け２４とが一体となって前進し、マスタシリンダ１内の圧力室５Ａ、５Ｂ内の液圧がさらに上昇して入力ピストン２１の推力（入力推力）に比例した制動力が発生する。このとき、入力ピストン２１とブースタピストン２２との間に相対変位が生じないように電動モータ３２の回転を制御すると、両ピストン２１と２２との間に介装した一対のばね４７が中立位置を維持する。この場合の倍力比は、入力ピストン２１の受圧面積とブースタピストン２２の受圧面積との面積比で一義的に定まり、汎用の真空倍力装置と同様の入出力特性が得られる。図３は、この場合の入出力特性を示したもので、作動初期にジャンプインＦ1が発生し、その後は入力に比例して出力が増大している。
【００２４】
一方、上記した中立位置から、ブースタ推力によりブレーキ液圧を増加させる方向（前方）へブースタピストン２２を入力ピストン２１と相対変位させると、倍力比は相対変位量の大きさに応じて高まって、いわゆるブレーキアシストが働き、この場合は、ペダル踏力（入力）に対して倍力比を十分に大きくすることができる。このとき、ブースタピストン２２が入力ピストン２１よりも前方に進むことで液圧が増加して、液圧反力が入力ピストン２１にかかることになるが、この液圧反力の増加は、ばね４７の一方４７ａによって吸収され、ペダルフィーリングに悪影響を及ぼさない。逆に、中立位置からブースタ推力によりブレーキ液圧を減少させる方向（後方）へブースタピストン２２を入力ピストン２１と相対変位させると、その相対変位量に応じてブレーキ液圧が減じ、この場合は、回生協調に役立つ。このとき、ブースタピストン２２が入力ピストン２１よりも後方に進むことで、液圧が現象して入力ピストン２１にかかる液圧反力が減少することになるが、この液圧反力の減少はばね４７の他方４７ｂによって吸収されｒ、ペダルフィーリングに悪影響を及ぼすことがない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の１つの実施形態としての電動倍力装置の全体構造を示す断面図である。
【図２】本電動倍力装置の一部を拡大して示す断面図である。
【図３】本電動倍力装置の入出力特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２６】
１    タンデム型マスタシリンダ
３    リザーバ
４    セカンダリピストン
５Ａ、５Ｂ    圧力室
３    ハウジング
１０  電動倍力装置
１１  ハウジング
２０  ピストン組立体
２１  入力ピストン（軸部材）
２２  ブースタピストン（筒状部材）
２３  ピストン主体（分割要素）
２４  反力受け（分割要素）
３０  電動アクチュエータ
３２  電動モータ
３３  ボールねじ機構
３４  運動伝達機構
４７  ばね（付勢手段）
【図１】
2008081033.tif 000003
【図２】
2008081033.tif 000004
【図３】
2008081033.tif 000005