(57)【要約】【課題】反力特性のストロークの速度依存性の影響を抑制できるストロークシミュレータを提供する。【解決手段】ピストン２ａの外周面とシリンダ２ｂとの間にシール部材２ａｅを配置し、ピストン本体２ａａの外周面と両シール部材２ａｅおよびシリンダ２ｂの内壁面によって構成される空間内に機能性流体２ｅを配置する。そして、ピストン２ａの移動と共に機能性流体２ｅも移動させられるようにする。このような構成において、ピストン２ａとシリンダ２ｂとの間に配置した機能性流体２ｅの粘度を磁場もしくは電場によって制御し、シリンダ２ｂの内周面を対向面としたせん断抵抗に基づいてブレーキペダル１のストロークに対する反力を発生させる。【選択図】図２
2013006522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作力に基づいて操作部材（１）がストロークされると、該ストロークに基づいて移動させられる入力部材（２ａ、２ｄ、２ｉ）と、
前記入力部材（２ａ、２ｄ、２ｉ）と対向する面を有し、前記入力部材（２ａ、２ｄ、２ｉ）と相対移動可能な対向面形成部材（２ｂ、２ｇ）と、
前記入力部材（２ａ、２ｄ、２ｉ）と前記対向面形成部材（２ｂ、２ｇ）との間の空間を密閉するシール部材（２ａｅ、２ｊ）と、
前記入力部材（２ａ、２ｄ、２ｉ）と前記対向面形成部材（２ｂ、２ｇ）および前記シール部材（２ａｅ、２ｊ）によって密閉された空間に充填され、磁場もしくは電場の変化に基づいて粘度を変化させる機能性流体（２ｅ、２ｋ）とを有し、
前記入力部材（２ａ、２ｄ、２ｉ）が前記ストロークに基づいて移動させられると、前記入力部材（２ａ、２ｄ、２ｉ）と一体となって前記シール部材（２ａｅ、２ｊ）および前記機能性流体（２ｅ、２ｋ）も移動させられ、
前記入力部材（２ａ、２ｄ、２ｉ）と前記対向面形成部材（２ｂ、２ｇ）の間に磁場もしくは電場を発生させて前記機能性流体（２ｅ、２ｋ）の粘度を制御することで、前記入力部材（２ａ、２ｄ、２ｉ）と前記対向面形成部材（２ｂ、２ｇ）の間のせん断抵抗を制御することを特徴とするストロークシミュレータ。
【請求項２】
前記入力部材は、ピストン（２ａ）が備えられた構成とされ、
前記対向面形成部材は、前記ピストン（２ａ）を収容するシリンダ（２ｂ）が備えられた構成とされ、
前記ピストン（２ａ）の外周面と前記シリンダ（２ｂ）の内周面との間に、前記シール部材（２ａｅ）および前記機能性流体（２ｅ）が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のストロークシミュレータ。
【請求項３】
前記機能性流体（２ｅ）は、磁性流体もしくは磁気粘性流体とされ、
前記シリンダ（２ｂ）は、磁性体で構成され、
前記ピストン（２ａ）は、外周面を一周する複数本の溝部（２ａｂ）が形成された磁性体で構成されるピストン本体（２ａａ）と、前記複数本の溝部（２ａ）それぞれに巻回されたコイル（２ａｃ）とを有した構成とされ、該コイル（２ａｃ）に流れる電流の方向が互いに逆方向とされたものが含まれ、
前記コイル（２ａｃ）への通電により、前記ピストン本体（２ａａ）と前記機能性流体（２ｅ）および前記シリンダ（２ｂ）を通じる磁気回路を構成することを特徴とする請求項２に記載のストロークシミュレータ。
【請求項４】
前記ピストン（２ａ）は、円柱状部材で構成され、
前記シリンダ（２ｂ）は、円筒状部材で構成されていることを特徴とする請求項３に記載のストロークシミュレータ。
【請求項５】
前記ピストン（２ａ）は、四角柱状部材で構成され、
前記シリンダ（２ｂ）は、四角筒状部材で構成されていることを特徴とする請求項３に記載のストロークシミュレータ。
【請求項６】
前記操作部材としてブレーキ操作部材（１）を有すると共に、
前記ブレーキ操作部材（１）のストロークを検出するストロークセンサ（１ａ）および／または踏力センサ（１ｂ）と、
前記ストロークセンサ（１ａ）および／または踏力センサ（１ｂ）で検出されたストロークおよび／または踏力に対応するブレーキ液圧であるマスタシリンダ圧を発生させるマスタシリンダ（３）と、
前記マスタシリンダ圧に対応するブレーキ液圧としてホイールシリンダ圧を発生させるホイールシリンダ（７ａ〜７ｄ）と、
前記ストロークセンサ（１ａ）および／または踏力センサ（１ｂ）で検出されたストロークおよび／または踏力に基づいて、前記マスタシリンダ（３）にマスタシリンダ圧を発生させる制御部（８）とを有し、
請求項１ないし５のいずれか１つに記載のストロークシミュレータにおける前記入力部材（２ａ、２ｄ、２ｉ）が前記ブレーキ操作部材（１）に連結されており、前記ブレーキ操作部材（１）のストロークおよび／または踏力に基づいて前記入力部材（２ａ、２ｄ、２ｉ）が移動させられるように構成されていることを特徴とする車両用ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場または電場の変化に基づいて反力（抵抗力）を変化させることができるストロークシミュレータおよびそれを用いた車両用ブレーキ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用ブレーキ装置において、ブレーキペダルの踏み込みに応じた反力を付与するために、ストロークシミュレータを備えたものが提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、シリンダの内部に磁性流体を封入すると共に、シリンダ内に配置されたピストンとシリンダとの間に磁性流体が流動するオリフィスを備え、シリンダおよびピストンが作る磁気回路長がピストンのストローク量に応じて変化する構造のストロークシミュレータが提案されている。このストロークシミュレータでは、ピストンのストローク量に応じて磁気回路長が変化すると、オリフィス部に生じる磁場が変化することによって磁性流体の粘度が変化し、反力が変化する。これにより、ストロークシミュレータにより生成される反力の調整を行っている。
【０００４】
また、特許文献２では、ブレーキバイワイヤシステムにおける電気的な失陥時に、シミュレータ内のスプリングが操作力の損失となることを防ぐために、失陥時に、電磁石によってシリンダ内に充填された磁性流体に磁力を作用させる車両用制動制御装置が提案されている。この車両用制動制御装置では、シリンダとピストンの間の連通溝、ピストンを貫通する連通孔、もしくは、シリンダの両端間のバイパスをオリフィスとして、そのオリフィス内を磁性流体が流動し難くなるようにしている。これにより、スプリングの変位を抑制し、スプリングが操作力の損失となることを防いでいる。
【０００５】
さらに、特許文献３では、ストロークシミュレータの反力発生特性を簡単な構造で任意に制御できるブレーキバイワイヤシステムのブレーキ装置が提案されている。このブレーキ装置では、マスタシリンダ（以下、Ｍ／Ｃという）圧を磁性流体の液圧に変換し、オリフィスを介してスプリングを圧縮する構成において、磁場の強さを任意に変えることによって、ペダル反力を制御できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１２６３２７号公報
【特許文献２】特開２００６−１１７１１７号公報
【特許文献３】特開２００７−２３０４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１〜３のストロークシミュレータでは、いずれのものもオリフィスを流動する磁性流体の粘度を変化させることによってストロークに対する反力を変化させるようにしているため、反力特性のストローク速度依存性が大きくなる。すなわち、磁性流体がオリフィスを流動することを前提とした構造であるため、ストローク量が同じであったとしてもストローク速度によって反力特性が変化する。
【０００８】
本発明は上記点に鑑みて、反力特性のストローク速度依存性の影響を抑制できるストロークシミュレータおよびそれを備えた車両用ブレーキ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】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、操作部材（１）のストロークに基づいて移動させられる入力部材（２ａ、２ｄ、２ｉ）と、入力部材（２ａ、２ｄ、２ｉ）と対向する面を有し、入力部材（２ａ、２ｄ、２ｉ）と相対移動可能な対向面形成部材（２ｂ、２ｇ）との間の空間をシール部材（２ａｅ、２ｊ）で密閉し、この密閉された空間に、磁場もしくは電場の変化に基づいて粘度を変化させる機能性流体（２ｅ、２ｋ）を充填する。そして、入力部材（２ａ、２ｄ、２ｉ）がストロークに基づいて移動させられると、入力部材（２ａ、２ｄ、２ｉ）と一体となってシール部材（２ａｅ、２ｊ）および機能性流体（２ｅ、２ｋ）も移動させられ、入力部材（２ａ、２ｄ、２ｉ）と対向面形成部材（２ｂ、２ｇ）の間に磁場もしくは電場を発生させて機能性流体（２ｅ、２ｋ）の粘度を制御することで、入力部材（２ａ、２ｄ、２ｉ）と対向面形成部材（２ｂ、２ｇ）の間のせん断抵抗を制御することを特徴としている。
【００１０】
このように、入力部材（２ａ、２ｄ、２ｉ）と対向面形成部材（２ｂ、２ｇ）との間に機能性流体（２ｅ、２ｋ）が配置され、この機能性流体（２ｅ、２ｋ）の粘度を磁場または電場の変化によって制御し、入力部材（２ａ、２ｄ、２ｉ）と対向面形成部材（２ｂ、２ｇ）との間のせん断抵抗が変化させられるような構造としている。したがって、ストロークシミュレータの反力特性、つまり操作部材（１）のストロークに対する反力の関係を磁場もしくは電場に応じて制御することが可能となる。
【００１１】
また、このような構造のストロークシミュレータでは、入力部材（２ａ、２ｄ、２ｉ）が対向面形成部材（２ｂ、２ｇ）の対向面に対して相対移動させられる際に、入力部材（２ａ、２ｄ、２ｉ）の移動と共に機能性流体（２ｅ、２ｋ）も移動させられる。したがって、機能性流体（２ｅ、２ｋ）がオリフィスを通じて移動させられるような形態ではないため、反力特性に生じる操作部材（１）のストローク速度依存性を小さくすることが可能となる。これにより、ストロークシミュレータの反力特性に与えるストローク速度依存性の影響を抑制することが可能となる。
【００１２】
例えば、請求項２に記載の発明のように、入力部材をピストン（２ａ）が備えられた構成とし、対向面形成部材をピストン（２ａ）が収容されるシリンダ（２ｂ）が備えられた構成とし、ピストン（２ａ）の外周面とシリンダ（２ｂ）の内周面との間に、シール部材（２ａｅ）および機能性流体（２ｅ）が配置された構造とすることができる。
【００１３】
この場合、請求項３に記載したように、機能性流体（２ｅ）として磁性流体もしくは磁気粘性流体を用いると共に、シリンダ（２ｂ）を磁性体で構成し、ピストン（２ａ）として、外周面を一周する複数本の溝部（２ａｂ）が形成された磁性体で構成されるピストン本体（２ａａ）と、複数本の溝部（２ａ）それぞれに巻回されたコイル（２ａｃ）とを有した構成とし、コイル（２ａｃ）に流れる電流の方向が互いに逆方向となる様に巻回されたものを含めるようにすると好ましい。
【００１４】
このような構成により、コイル（２ａｃ）への通電により、ピストン本体（２ａａ）と機能性流体（２ｅ）およびシリンダ（２ｂ）を通じる磁気回路を生成でき、機能性流体（２ｅ）の粘度を制御することが可能となる。そして、流れる電流の方向が互いに逆方向とされたコイル（２ａｃ）を含む構成とすることで、コイル（２ａｃ）のうち流れる電流の方向が逆方向とされている部分において、ピストン本体（２ａａ）からシリンダ（２ｂ）に横切る磁気回路を生成できる。そして、この部分において、機能性流体（２ｅ）に含有された磁性粉末などがピストン本体（２ａａ）とシリンダ（２ｂ）との間を繋ぐように密集し、ピストン（２ａ）とシリンダ（２ｂ）との間のせん断抵抗が高くなる。したがって、より反力特性を広い範囲、つまり操作部材（１）のストロークに対して小さい反力から大きな反力まで調整することが可能となる。
【００１５】
例えば、請求項４に記載の発明のように、ピストン（２ａ）を円柱状部材で構成し、シリンダ（２ｂ）を円筒状部材で構成することができる。また、請求項５に記載の発明のように、ピストン（２ａ）を四角柱状部材で構成し、シリンダ（２ｂ）を四角筒状部材で構成することもできる。
【００１６】
以上のように構成されるストロークシミュレータは、例えば、請求項６に記載したように、操作部材としてブレーキ操作部材（１）を有すると共に、ブレーキ操作部材（１）のストロークを検出するストロークセンサ（１ａ）および／または踏力センサ（１ｂ）と、ストロークセンサ（１ａ）および／または踏力センサ（１ｂ）で検出されたストロークおよび／または踏力に対応するブレーキ液圧であるマスタシリンダ圧を発生させるマスタシリンダ（３）と、マスタシリンダ圧に対応するブレーキ液圧としてホイールシリンダ圧を発生させるホイールシリンダ（７ａ〜７ｄ）と、ストロークセンサ（１ａ）および／または踏力センサ（１ｂ）で検出されたストロークおよび／または踏力に基づいて、マスタシリンダ（３）にマスタシリンダ圧を発生させる制御部（８）とを有する車両用ブレーキ装置に適用することができ、入力部材（２ａ、２ｄ、２ｉ）をブレーキ操作部材（１）に連結し、ブレーキ操作部材（１）のストロークおよび／または踏力に基づいて入力部材（２ａ、２ｄ、２ｉ）が移動させられる構成とすることができる。
【００１７】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるストロークシミュレータが適用された車両用ブレーキ装置の概略ブロック図である。
【図２】ストロークシミュレータ２の拡大断面図である。
【図３】コイル２ａｃへの通電時の様子を示した図２中の領域Ｒ１の部分拡大図である。
【図４】本発明の第２実施形態にかかるストロークシミュレータ２の拡大断面図である。
【図５】電位差に基づいて電気回路を構成したときの図４中の領域Ｒ２の部分拡大図である。
【図６】本発明の第３実施形態にかかるストロークシミュレータ２の拡大断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態にかかるストロークシミュレータ２の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態にかかるストロークシミュレータが適用された車両用ブレーキ装置の概略ブロック図である。以下、この図を参照して、ストロークシミュレータが適用された車両用ブレーキ装置について説明する。
【００２１】
図１に示す車両用ブレーキ装置には、運転者の操作力に基づいて操作されるブレーキ操作部材としてのブレーキペダル１、ペダルストロークセンサ１ａ、踏力センサ１ｂ、ストロークシミュレータ２が備えられている。ストロークシミュレータ２は、ブレーキペダル１によって踏み込まれるピストン２ａ、ピストン２ａを収容するシリンダ２ｂ、シリンダ２ｂ内に配置されたスプリング２ｃなどが備えられた構成とされている。そして、ストロークシミュレータ２のピストン２ａがブレーキペダル１とが連結されており、ブレーキペダル１の踏み込みが為されると、スプリング２ｃからのバネ力やピストン２ａとシリンダ２ｂとの間のせん断力によってブレーキペダル１の操作量に応じた反力がブレーキペダル１に加えられるようになっている。なお、このストロークシミュレータ２の詳細構造については、後で説明する。
【００２２】
また、車両用ブレーキ装置には、ブレーキペダル１には分離された構成として、Ｍ／Ｃ３、電動モータ４およびギア機構５、ＡＢＳアクチュエータ６、各車輪に対応したホイールシリンダ（以下、Ｗ／Ｃという）７ａ〜７ｄが備えられている。
【００２３】
Ｍ／Ｃ３は、マスタピストン３ａによってプライマリ室３ｂとセカンダリ室３ｃとに分割され、プライマリ室３ｂが第１配管系統、セカンダリ室３ｃが第２配管系統に接続された構成とされている。このような構成において、ピストンロッド３ｄの軸方向への移動に伴ってマスタピストン３ａを移動させ、各室３ｂ、３ｃのブレーキ液圧（以下、Ｍ／Ｃ圧という）を増加させて、各Ｗ／Ｃ７ａ〜７ｄのブレーキ液圧（以下、Ｗ／Ｃ圧という）を増加させる。また、Ｍ／Ｃ３にはマスタリザーバ３ｅが備えられており、各室３ｂ、３ｃそれぞれがマスタリザーバ３ｅに接続された構成とされている。
【００２４】
電動モータ４は、ペダルストロークセンサ１ａおよび／または踏力センサ１ｂでの検出信号に応じた回転駆動力（出力）を発生させる。ギア機構５は、ボールネジやラックアンドピニオンなどで構成されており、電動モータ４での回転駆動力を直進運動に変換する。このギア機構５によって、上述したピストンロッド３ｄが駆動され、電動モータ４の回転駆動力がギア機構５によって直進運動に変換されると、その変換後の力に応じてピストンロッド３ｄが駆動される。すなわち、電動モータ４の回転駆動力に応じたＭ／Ｃ圧を発生させ、それに応じたＷ／Ｃ圧を発生させる。
【００２５】
ＡＢＳアクチュエータ６は、従来と同様の一般的な構成のものであり、各Ｗ／Ｃ７ａ〜７ｄそれぞれに発生させるＷ／Ｃ圧の増圧、保持、減圧を各輪独立して制御できるように構成されている。なお、ＡＢＳアクチュエータ６に関しては、従来から周知の一般的な構造であるため、詳細な構造については省略する。
【００２６】
さらに、電動ブレーキ装置には、電動モータ４およびＡＢＳアクチュエータ６を駆動するための制御部としてのＥＣＵ８が備えられている。このＥＣＵ８には、ペダルストロークセンサ１ａおよび／または踏力センサ１ｂからの検出信号等が入力されるようになっている。そして、ＥＣＵ８は、入力された各信号に基づいて各種演算を行い、この演算によって求められるブレーキペダル１の操作量等に基づいて、電動モータ４及びＡＢＳアクチュエータ６への駆動信号を出力する。
【００２７】
このように、車両用ブレーキ装置は、ブレーキペダル１の操作量に基づいて電動モータ４を駆動し、Ｍ／Ｃ３内にＭ／Ｃ圧を発生させ、それに基づいてＷ／Ｃ圧を発生させる構成とされている。そして、このような車両用ブレーキ装置装置に対して、ストロークシミュレータ２が適用されている。
【００２８】
以下、このような車両用ブレーキ装置に備えられているストロークシミュレータ２の詳細構造について説明する。図２は、ストロークシミュレータ２の拡大断面図である。
【００２９】
ストロークシミュレータ２は、上記したピストン２ａ、シリンダ２ｂおよびスプリング２ｃに加えて、入力ロッド２ｄ、機能性流体２ｅ、シリンダケース２ｆ等を有した構成とされている。
【００３０】
ピストン２ａは、ブレーキペダル１の踏み込みに応じてシリンダ２ｂ内を移動させられる円柱状部材である。本実施形態では、ピストン２ａの本体（以下、ピストン本体という）２ａａを断面円形状の中空部を有する有底円筒状の磁性体にて構成している。このピストン本体２ａａの中空部内に入力ロッド２ｄが挿入されて一体化されており、入力ロッド２ｄを介してピストン２ａにブレーキペダル１の操作力が加えられるようになっている。
【００３１】
また、ピストン本体２ａａの外周面には、ピストン本体２ａａの周方向を一周する複数本の溝部２ａｂがピストン２ａの軸方向に並べて形成されている。複数本の溝部２ａｂは等間隔に配置され、各溝部２ａｂ内にはコイル２ａｃが巻回されている。各溝部２ａｂ内においてコイル２ａｃは複数回巻回されており、隣り合うコイル２ａｃの巻回方向が互いに逆方向とされることで流れる電流の方向が逆方向となるようにしてある。図２中には図示していないが、ピストン本体２ａａの外周面には各溝部２ａｂとピストン本体２ａａの中空部内とを連通させる連通孔が形成されており、この連通孔を通じて各溝部２ａｂに巻回されたコイル２ａｃの引き出し配線部がピストン本体２ａａの中空部内に引き出され、この中空部から図示しない外部電源に接続されている。外部電源からコイル２ａｃへ供給する電流量は、例えばＥＣＵ８によって制御可能とされている。連通孔は、機能性流体２ｅが漏出しないようにシリコンゴム等によって塞がれている。
【００３２】
さらに、ピストン本体２ａａのうち複数の溝部２ａｂよりも両先端側において、ピストン本体２ａａの外周面には、ピストン本体２ａａの周方向を一周するシール溝２ａｄが形成されている。このシール溝２ａｄ内にはＯリングなどのシール部材２ａｅが配置され、ピストン本体２ａａの外周面と両シール部材２ａｅおよびシリンダ２ｂの内壁面によって構成される空間内を密閉している。
【００３３】
シリンダ２ｂは、円筒状部材からなる磁性体によって構成されており、内径がピストン本体２ａａの外径よりも大きな寸法とされている。このシリンダ２ｂの内周面を対向面として、ピストン２ａが軸方向に沿って相対移動させられるようになっている。
【００３４】
スプリング２ｃは、ピストン２ａがブレーキペダル１の踏み込まれたときに移動する方向と反対方向にピストン２ａを付勢する。スプリング２ｃは、ピストン本体２ａａの底部の中央においてピストン２ａを付勢しており、シリンダケース２ｆの底面に備えられた後述するスプリング保持部２ｆｃに保持されている。なお、ピストン２ａとシリンダケース２ｆとの間の空間のうち、スプリング２ｃが配置される空間は空気で満たされており、後述する機能性流体２ｅは充填されていない空間とされている。
【００３５】
入力ロッド２ｄは、一端がクレビス２ｄａを介してブレーキペダル１のアーム部に回転自在に連結されており、他端がピストン本体２ａａの中空部内に挿入されることでピストン２ａと一体化されている。このような構成とされているため、入力ロッド２ｄは、ブレーキペダル１の操作に応じて軸方向に移動させられ、その動作に伴ってピストン２ａも同じように移動させる。具体的には、運転者がブレーキペダル１を踏み込むと、入力ロッド２ｄおよびピストン２ａがスプリング２ｃのバネ力に抗して紙面下方に移動させられ、運転者がブレーキペダル１を放すと、入力ロッド２ｄおよびピストン２ａがスプリング２ｃのバネ力によって初期位置に戻される。
【００３６】
また、入力ロッド２ｄは、円柱形状の一部を切り欠いた断面形状とされており、その切り欠きによってピストン本体２ａａの中空部に隙間が残るようにしてあり、その隙間にコイル２ａｃの引き出し配線部を配置している。なお、本実施形態では、この入力ロッド２ｄおよびピストン２ａが本発明の入力部材を構成することになる。本実施形態では、入力ロッド２ｄとピストン本体２ａａとが別部材によって構成される例を挙げているが、これらを一部材で構成しても良い。
【００３７】
機能性流体２ｅは、ピストン２ａの外周面と両シール部材２ａｅおよびシリンダ２ｂの内壁面によって構成される空間内、つまり上記したように密閉された空間内に充填されている。この機能性流体２ｅは、コイル２ａｃへの通電により発生させられる磁場に応じて粘度を変化させる流体により構成されている。本実施形態でいう機能性流体２ｅとしては、磁場に応じて粘度を変化させる磁性流体やＭＲ流体（磁気粘性流体）を適用することができ、例えば流体中に含有された磁性粉末などが磁場によって移動させられることで、ピストン２ａとシリンダ２ｂとの間のせん断抵抗を変化させる。
【００３８】
シリンダケース２ｆは、ケース本体２ｆａ、ケース上部２ｆｂ、スプリング保持部２ｆｃ、保持プレート２ｆｄ等を有した構成とされている。
【００３９】
ケース本体２ｆａは、断面円形状の中空部を有する有底円筒状で構成され、その中空部内にシリンダ２ｂおよびピストン２ａなどが配置されている。ケース本体２ｆａ内における底面には、円柱形状のスプリング保持部２ｆｃが固定されており、このスプリング保持部２ｆｃにスプリング２ｃが嵌め込まれている。ケース本体２ｆａの底面を挟んでスプリング保持部２ｆｃの反対側には保持プレート２ｆｄが配置され、保持プレート２ｆｄ側から保持プレート２ｆｄやケース本体２ｆａの底面およびスプリング保持部２ｆｃに形成された穴にネジ２ｆｅを締結することで、スプリング保持部２ｆｃがケース本体２ｆａに対して固定されている。
【００４０】
また、ケース本体２ｆａの開口端側は、径方向に広がるフランジ形状とされており、このフランジ形状部分にケース上部２ｆｂが配置される。ケース上部２ｆｂの内周は、ケース本体２ｆａの内径よりも縮径され、かつ、入力ロッド２ｄよりも若干大径とされた挿入孔が形成されており、その挿入孔に入力ロッド２ｄが嵌め込まれるようにしてケース本体２ｆａの開口部を蓋締めしている。
【００４１】
このような構造によってストロークシミュレータ２が構成されており、車体部品もしくは車体部品に固定されたステーなどの取付部９に対して組み付けられている。具体的には、ブレーキペダル１と反対側から取付部９に形成された挿入孔９ａ内に入力ロッド２ｄを挿入したのち、図示しないネジなどを用いてケース本体２ｆａおよびケース上部２ｆｂを取付部９に締結する。これにより、ストロークシミュレータ２が取付部９に組み付けられる。そして、入力ロッド２ｄの先端とブレーキペダル１のアーム部とをクレビス２ｄａを介して連結することで、ストロークシミュレータ２がブレーキペダル１に接続される。このような組み付け構造により、ストロークシミュレータ２が車体に固定され、ブレーキペダル１に連結されている。
【００４２】
以上のように構成されたストロークシミュレータ２は、ブレーキペダル１が操作されると、そのストロークに応じた反力をブレーキペダル１に対して付与する。すなわち、ブレーキペダル１が踏み込まれると、入力ロッド２ｄを介してピストン２ａがケース本体２ｆａの底面側に移動させられ、スプリング２ｃのバネ力およびピストン２ａとシリンダ２ｂとの間に発生するせん断力を合わせた力が反力として発生する。この反力がブレーキペダル１に付与される。
【００４３】
また、このときに発生させられるピストン２ａとシリンダ２ｂとの間でのせん断力は、機能性流体２ｅの粘度に応じて変化する。このため、例えばＥＣＵ８によって、外部電源からコイル２ａｃに供給される電流量を制御することにより、機能性流体２ｅの粘度を制御でき、ピストン２ａとシリンダ２ｂとの間でのせん断力を制御できる。したがって、ストロークシミュレータ２の反力特性、つまりブレーキペダル１のストロークに対する反力の関係をコイル２ａｃに供給する電流量に応じて制御することが可能となる。
【００４４】
そして、本実施形態のような構造のストロークシミュレータ２では、ピストン２ａがシリンダ２ｂの内壁面を相対移動させられる際に、ピストン２ａの移動と共に機能性流体２ｅも移動させられる。したがって、機能性流体２ｅがオリフィスを通じて移動させられるような形態ではないため、反力特性に生じるブレーキペダル１のストローク速度に対する依存性を小さくすることが可能となる。これにより、ストロークシミュレータ２の反力特性のストローク速度依存性の影響を抑制することが可能となる。
【００４５】
さらに、本実施形態のような構造のストロークシミュレータ２では、ピストン本体２ａａに形成した複数本の溝部２ａｂ内のコイル２ａｃの巻回方向が隣り合うコイル２ａｃ同士で互いに逆方向となるようにし、流れる電流の方向が逆方向となるようにしている。このため、以下の効果を奏することが可能となる。これについて、図３を参照して説明する。
【００４６】
図３は、コイル２ａｃへの通電時の様子を示した図２中の領域Ｒ１の部分拡大図である。この図に示すように、各コイル２ａｃは、通電により、磁性体で構成されたピストン本体２ａａ、機能性流体２ｅ、磁性体で構成されたシリンダ２ｂを通じる磁気回路を構成する。このときに形成される磁気回路中における磁界の向きは、隣り合う各コイル２ａｃでの巻回方向が逆とされて電流の流れる方向が逆方向とされていることから、隣り合うコイル２ａｃ同士で発生させる磁気回路の磁界向きが逆になる。このため、各コイル２ａｃが発生させる磁気回路は繋がることなく分離された構成となり、各コイル２ａｃそれぞれで、径方向においてピストン本体２ａａからシリンダ２ｂに横切る磁気回路が生成される。そして、この部分において、機能性流体２ｅに含有された磁性粉末などがピストン本体２ａａとシリンダ２ｂとの間を繋ぐように密集し、ピストン２ａとシリンダ２ｂとの間のせん断抵抗が高くなる。
【００４７】
これに対して、隣り合う各コイル２ａｃの巻回方向を同じにして電流の流れる方向が同じになるようにすると、各コイル２ａｃが分離されていても、全体で１つの磁気回路を構成することになり、全コイル２ａｃの両先端位置でしか径方向においてピストン本体２ａａからシリンダ２ｂに横切る磁気回路が生成されない。このため、この部分において、機能性流体２ｅに含有された磁性粉末などがピストン本体２ａａとシリンダ２ｂとの間を繋ぐように密集し、ピストン２ａとシリンダ２ｂとの間のせん断抵抗が高くなったとしても、隣り合う各コイル２ａｃでの巻回方向を逆にして電流の流れる方向を逆方向にした場合よりもせん断抵抗を高くするのが難しい。
【００４８】
このように、隣り合う各コイル２ａｃでの巻回方向を逆にして電流が流れる方向が逆方向となるようにすることで、ピストン２ａとシリンダ２ｂとの間のせん断抵抗をより高くすることが可能となる。したがって、より反力特性を広い範囲、つまりブレーキペダル１のストロークに対して小さい反力から大きな反力まで調整することが可能となる。
【００４９】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してストロークシミュレータ２の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分について主に説明する。
【００５０】
図４は、本実施形態にかかるストロークシミュレータ２の拡大断面図である。この図に示すように、本実施形態は、第１実施形態のストロークシミュレータ２に備えてあった溝部２ａｂやコイル２ａｃについては備えておらず、ピストン本体２ａａの外周面と両シール部材２ａｅおよびシリンダ２ｂの内壁面によって構成される空間内に、機能性流体２ｅを備えた構造とし、ピストン本体２ａａおよびシリンダ２ｂを導体にて構成した点が第１実施形態と相違している。そして、機能性流体２ｅとしては、絶縁体の微粒子を絶縁液体（例えばシリコンオイル）に加えたＥＲ流体（電気粘性流体）を用いている。
【００５１】
このように構成されたストロークシミュレータ２では、ピストン本体２ａａやシリンダ２ｂおよび機能性流体２ｅを経路とする電気回路を構成し、ピストン本体２ａａとシリンダ２ｂとの間に電位差を発生させることにより、機能性流体２ｅの粘性を変化させ、ピストン２ａとシリンダ２ｂとの間のせん断抵抗を変化させる。
【００５２】
図５は、このときのピストン本体２ａａとシリンダ２ｂとの間の様子を示した図４の領域Ｒ２の部分拡大図である。この図に示すように、ピストン本体２ａａとシリンダ２ｂとの間に電位差を発生させることにより、これらの間に径方向の電場（電界）を発生させ、機能性流体２ｅに対して印加する。これにより、機能性流体２ｅの粘性が変化し、ピストン２ａとシリンダ２ｂとの間のせん断抵抗を変化させることが可能となる。したがって、ストロークシミュレータ２の反力特性、つまりブレーキペダル１のストロークに対する反力の関係をピストン本体２ａａとシリンダ２ｂとの間に発生させる電位差に応じて制御することが可能となる。
【００５３】
このように、ピストン本体２ａａとシリンダ２ｂとの間に機能性流体２ｅとしてＥＲ流体を充填し、ピストン本体２ａａとシリンダ２ｂとの間に電位差を発生させるようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態のように磁場の発生に応じて粘度が変わる機能性流体を用いているが、ストロークシミュレータ２の構造を変更している。その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分について主に説明する。
【００５５】
図６は、本実施形態にかかるストロークシミュレータ２の断面図である。この図に示すように、ストロークシミュレータ２は、回路構成部材２ｇ、コイル２ｈ、入力プレート２ｉ、シール部材２ｊ、機能性流体２ｋを有した構成とされている。
【００５６】
回路構成部材２ｇは、磁性体からなり、一部を切り欠いてギャップ２ｇａを形成した環状部材によって構成されている。本実施形態では、この回路構成部材２ｇにより、磁気回路を構成する。コイル２ｈは、回路構成部材２ｇの少なくとも一部に巻回されており、通電により、回路構成部材２ｇを通じる経路に磁気回路を生成する。入力プレート２ｉは、磁性体からなり、図示しないが、一端がブレーキペダル１に連結されている。シール部材２ｊは、回路構成部材２ｇに形成されたギャップ２ｇａ内において、回路構成部材２ｇと入力プレート２ｉとの間をシールしており、回路構成部材２ｇのうち入力プレート２ｉと対向する面の外縁を囲むように配置されている。これにより、回路構成部材２ｇのギャップ２ｇａ内には、回路構成部材２ｇのうち入力プレート２ｉと対向する面と、入力プレート２ｉおよびシール部材２ｊとによって囲まれる空間が密閉されている。機能性流体２ｋは、回路構成部材２ｇのうち入力プレート２ｉと対向する面と、入力プレート２ｉおよびシール部材２ｊとによって囲まれる空間に充填されている。この機能性流体２ｋも、コイル２ｈへの通電により発生させられる磁場に応じて粘度を変化させる流体により構成されている。
【００５７】
このように構成されるストロークシミュレータ２は、コイル２ｈへの通電により、回路構成部材２ｇのうち入力プレート２ｉの両側に配置される部分、つまり入力プレート２ｉと対抗する面と入力プレート２ｉとの間に磁場を発生させる。これにより、回路構成部材２ｇと入力プレート２ｉとの間に充填された機能性流体２ｋの粘度が変化し、回路構成部材２ｇと入力プレート２ｉとの間のせん断抵抗を変化させる。したがって、本実施形態のような構成のストロークシミュレータ２によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、第２実施形態のように電場の発生に応じて粘度が変わる機能性流体を用いているが、ストロークシミュレータ２の構造を変更している。具体的には、ストロークシミュレータ２を第３実施形態に類似する構造としており、基本的な構造については第３実施形態と同様であるため、第３実施形態と異なる部分について主に説明する。
【００５９】
図７は、本実施形態にかかるストロークシミュレータ２の断面図である。この図に示すように、本実施形態では、ストロークシミュレータ２を、回路構成部材２ｇ、入力プレート２ｉ、シール部材２ｊ、機能性流体２ｋを有した構成としているが、第３実施形態に対して各部の材質を変更すると共に、回路構成部材２ｇの構造を変更し、さらにコイル２ｈをなくした構成としている。
【００６０】
具体的には、回路構成部材２ｇ、入力プレート２ｉを導体にて構成し、機能性流体２ｋをＥＲ流体としている。また、回路構成部材２ｇに対してギャップ２ｇａとは異なるギャップ２ｇｂを形成し、このギャップ２ｇｂを構成している回路構成部材２ｇの両側に電源から所定の電圧を印加することで、もう一方のギャップ２ｇａ、つまり入力プレート２ｉの両側に電位差を発生させるようにしている。
【００６１】
このような構成では、回路構成部材２ｇを経路として電気回路を構成し、回路構成部材２ｇのギャップ２ｇａの間において電位差に基づく電場を発生させる。これにより、回路構成部材２ｇと入力プレート２ｉとの間に配置された機能性流体２ｋの粘度が変化し、回路構成部材２ｇと入力プレート２ｉとの間のせん断抵抗を変化させる。したがって、本実施形態のような構成のストロークシミュレータ２によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、磁気回路もしくは電気回路を構成し、磁場もしくは電場の変化によって機能性流体２ｅ、２ｋの粘度を変化させることができるストロークシミュレータ２の構造の一例を示した。しかしながら、上記各実施形態で説明した構造は、本発明が適用されるストロークシミュレータ２の一例を示したに過ぎず、他の構造を採用することもできる。
【００６３】
すなわち、上記第１、第２実施形態では、ピストン２ａとシリンダ２ｂとの間に機能性流体２ｅを配置し、シリンダ２ｂの内周面を対向面としたせん断抵抗に基づいてブレーキペダル１のストロークに対する反力を発生させるようにしている。また、第３、第４実施形態では、入力プレート２ｉの両側に回路構成部材２ｇが配置されるようにし、回路構成部材２ｇのうち入力プレート２ｉと対向する面を対向面としたせん断抵抗に基づいてブレーキペダル１のストロークに対する反力を発生させるようにしている。これらは、操作部材によって移動させられる入力部材（ピストン２ａや入力ロッド２ｄ）を円筒状の対向面形成部材（シリンダ２ｂ）で囲んだ構造、もしくは、入力部材（入力プレート２ｉ）の両側を対向面形成部材（回路構成部材２ｇ）で挟み込んだ構造としたものである。
【００６４】
これに対して、入力部材と対向面形成部材との間に機能性流体が配置され、この機能性流体の粘度を磁場または電場の変化によって制御し、入力部材と対向面形成部材との間のせん断抵抗が変化させられるような構造であれば、他の構造であっても構わない。
【００６５】
例えば、第１、第２実施形態で説明したようなピストン２ａを円柱形状から四角柱形状に変更し、シリンダ２ｂを円筒形状からピストン２ａの外周面を囲む四角筒形状に変更しても良い。また、第３、第４実施形態のように入力プレート２ｉの両側を回路構成部材２ｇで挟み込み、入力プレート２ｉの両面に機能性流体２ｋを配置するのではなく、入力プレート２ｉの片面のみに機能性流体２ｋを配置した構造としても良い。また、ピストン２ａとシリンダ２ｂとの間の一周全域において機能性流体２ｅを充填するようにしたが、そのうちの一部にのみ機能性流体２ｅが配置されるような構造であっても構わない。
【００６６】
また、回路構成部材２ｇは、上記したようなギャップ２ｇａ、２ｇｂを有する環状部材とする必要はなく、入力プレート２ｉおよび機能性流体２ｋが相対移動させられる対向面が構成されるものであれば良く、単なる板状部材であっても構わない。
【００６７】
さらに、第１、第２実施形態のようなピストン２ａやシリンダ２ｂを多重構造とし、多重構造とした各ピストン２ａが多重構造とされた各シリンダ２ｂの間に順に入れ子のように配置される構造とし、各ピストン２ａと各シリンダ２ｂとの間に機能性流体２ｅを充填した構造としても良い。同様に、第３、第４実施形態のような入力プレート２ｉや回路構成部材２ｇも板状部材が複数枚重ねられた構造となるようにし、各入力プレート２ｉと回路構成部材２ｇの間に機能性流体２ｋを充填した構造としても良い。
【００６８】
また、上記第１実施形態では、ピストン本体２ａａの外周面に複数本の溝部２ａｂを備え、隣り合う各溝部２ａｂに配置されるコイル２ａｃに流れる電流の方向が互いに逆方向になるようにしたが、隣り合う各溝部２ａｂすべてにおいて流れる電流の方向が逆になっている必要はない。例えば、溝部２ａｂの２個おきにコイル２ａｃの流れる電流の方向が逆になるようにしたり、複数の溝部２ａｂのうちの一部に配置されるコイル２ａｃのみが残りの溝部２ａｂに配置されるコイル２ａｃと流れる電流の方向が逆になっている構成であっても良い。また、コイル２ａｃの巻回方向を逆方向とすることで流れる電流の方向が逆となるようにしたが、コイル２ａｃの巻回方向を同方向として流れる電流の方向が逆となるようにしても良い。
【符号の説明】
【００６９】
１…ブレーキペダル、２…ストロークシミュレータ、２ａ…ピストン、２ａａ…ピストン本体、２ａｂ…溝部、２ａｃ…コイル、２ａｄ…シール溝、２ａｅ…シール部材、２ｂ…シリンダ、２ｃ…スプリング、２ｄ…入力ロッド、２ｄａ…クレビス、２ｅ…機能性流体、２ｆ…シリンダケース、２ｆａ…ケース本体、２ｆｂ…ケース上部、２ｆｃ…スプリング保持部、２ｆｄ…保持プレート、２ｆｅ…ネジ、２ｇ…回路構成部材、２ｇａ…ギャップ、２ｇｂ…ギャップ、２ｈ…コイル、２ｉ…入力プレート、２ｊ…シール部材、２ｋ…機能性流体、３…Ｍ／Ｃ、４…電動モータ、５…ギア機構、６…アクチュエータ、７ａ〜７ｄ…Ｗ／Ｃ
【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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