CN1911716A - 电动助力装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于汽车制动机构的助力装置，其在以电动致动器作为助力源进行动作时，能够相对于输入获得所期望的助力比，从而确保良好的踏板操作性能。将从与制动踏板(8)连动的输入杆(9)施加输入推力的输入活塞(22)和从以电动马达(41)作为驱动源的电动致动器(40)施加助推力的助推活塞(21)可相对移动地设置，并将两活塞(21、22)利用弹簧(34)总是保持在相对移动的中立位置上。利用电位计(45)确认两活塞(21)和(22)的相对位移量并控制电动马达(41)以使所述相对位移量成为任意的规定值，此时，将作用在输入活塞(22)上的制动液压的反作用力用弹簧(34)的作用力来抵消，从而获得所期望的大的助力比。

Description

电动助力装置

技术领域

本发明涉及用于汽车制动机构的助力装置，具体是涉及利用电动致动器作为助力源的电动助力装置。

背景技术

以往，汽车制动机构大多采用这样一种真空助力装置，该真空助力装置利用发动机的进气管负压产生对输入的助力输出。但是，近年来，随着对发动机燃烧消耗费改善、排气净化等方面的开发的进步，进气管负压倾向于变小。因此，为了确保真空助力装置所期望的助力性能或者响应性能，就要采取例如尝试扩大尺寸、利用喷射器增大负压、设置发动机驱动的真空泵等措施，从而难以避免车辆承载性能的降低和成本负担的加大。

因此，在最近，利用电动致动器作为助力源的电动助力装置受人关注。作为这种电动助力装置，例如专利文献1、2所记载的，其包括通过操作制动踏板而进退移动的主活塞(轴部件)、可相对于该主活塞移动的外嵌的助推活塞(筒状部件)以及使该助推活塞进退移动的电动致动器，将主活塞和助推活塞作为主缸的活塞，使各自的前端部面对主缸的压力室，借助于从制动踏板传递到主活塞的输入推力和从电动致动器传递到助推活塞的助推力而使主缸内产生制动液压。

专利文献1：特开平10-138909号公报

专利文献2：特开平10-138910号公报

但是，根据上述专利文献1、2所记载的电动助力装置，因为在主缸压力室产生的制动液压的反作用力的一部分传递到主活塞(轴部件)，而另一部分传递到助推活塞(筒状部件)，所以如果加大可使制动助推器动作的助推活塞的推力，将增高主缸内的制动液压，该液压就会作为反作用力作用于主活塞，并使与制动踏板连动的主活塞后退。换句话说，为了确保所期望的制动力，需要增大输入(踏板踏力)以使主活塞不后退，结果存在不能相对于输入提高助力比的问题。

发明内容

本发明就是针对上述现有问题而提出的，其目的在于提供一种电动助力装置，其在将电动致动器作为助力源进行动作时，能够相对于输入获得所期望的助力比，从而提高踏板的操作性能。

为了解决上述问题，本发明的电动助力装置，其包括：通过制动踏板的操作而进退移动的第一部件、能够相对移动地配置在该第一部件上的第二部件、以及使该第二部件进退移动的电动致动器，利用从所述制动踏板施加到所述第一部件上的输入推力和从所述电动致动器施加到所述第二部件上的助推力使主缸内产生制动液压，将由该制动液压产生的反作用力的一部分传递到所述第一部件上并将另一部分传递到所述第二部件上，其特征在于，在所述第一部件和所述第二部件之间设置有施力机构，该施力机构在所述第一部件与所述第二部件处于至少向一个方向相对位移的状态时，使对于所述第一部件的向所述第二部件的位移方向的作用力比所述两个部件相对位移前的状态增强。

作为本发明的一个优选的具体例子，电动助力装置包括：通过制动踏板的操作而进退移动的轴部件、能够相对移动地配置在该轴部件上的筒状部件、以及使该筒状部件进退移动的电动致动器，将所述轴部件和所述筒状部件作为主缸的活塞，使各自的前端部面对主缸的压力室，利用从上述制动踏板施加到上述轴部件上的输入推力和从上述电动致动器施加到上述筒状部件的助推力使主缸内产生制动液压，其中，设置在不进行制动时将上述轴部件和上述筒状部件保持在相对移动的中立位置上的施力机构，并且设置检测上述轴部件和上述筒状部件的相对位移量的位移检测装置，根据上述位移检测装置的检测信号控制上述电动致动器，以使上述相对位移量成为任意的规定值。

在如上构成的电动助力装置中，将电动致动器作为助力源，例如在使第二部件或者筒状部件向增大制动液压的方向相对位移时，则来自施力机构向同一方向的作用力更强地作用于与制动踏板连动的第一部件或者轴部件，利用该作用力将作用于第一部件或者轴部件上的制动液压产生的反作用力抵消作用力的量，其结果，能够相对于输入获得所期望的助力比。

根据本发明的电动助力装置，由于在第一部件或者轴部件与第二部件或者筒状部件之间设置施力机构，所以通过将第一部件或者轴部件和第二部件或者筒状部件的相对位移量控制为适当的大小，能够增大或者减小助力比，所以在以电动致动器作为助力源进行动作时，能够相对于输入获得所期望的助力比，从而确保良好的踏板操作性能。

附图说明

图1是表示本发明第一实施例的电动助力装置的主要结构的剖面图；

图2是表示第一实施例的包括电动助力装置的车辆制动机构的简要结构的模式图；

图3是用于说明第一实施例的电动助力装置中压力平衡的说明图；

图4是表示第一实施例的电动助力装置的第一变形例的剖面图；

图5是表示第一实施例的电动助力装置的第二变形例的剖面图；

图6是表示本发明第二实施例的电动助力装置的整体结构的剖面图；

图7是表示第二实施例的电动助力装置的主要结构的剖面图；

图8是表示本发明第三实施例的电动助力装置的主要结构的剖面图；

图9(A)～(C)是表示第三实施例的电动助力装置所使用的差动位移测定器结构的图，图9(A)是构成差动位移测定器的基板的平面图，图9(B)是表示差动位移测定器的整体形状的纵向剖面图，图9(C)是表示差动位移测定器的整体形状的横向剖面图；

图10是表示本发明第四实施例的电动助力装置的主要结构的剖面图。

标记说明

1、50、100电动助力装置；2串联主缸；4、55壳体(支承部件)；8、制动踏板；9、输入杆；21、52助推活塞(筒状部件、第二部件)；22、59输入活塞(轴部件、第一部件)；34(34A、34B)、81(81A、81B)弹簧(施力机构)；40、53电动致动器；41、66电动马达；45电位计(位移检测装置)；83电位计(第一绝对位移检测装置)；86作为旋转检测装置的分相器(第二绝对位移检测装置)；103金属波纹管(施力机构)；110差动位移检测器(电位计)。

具体实施方式

下面，根据附图来说明用于实施本发明的优选实施例。

图1和图2表示本发明的电动助力装置的第一实施例。该电动助力装置1包括共用作串联主缸2的初级活塞的后述的活塞组合体20、以及对构成该活塞组合体20的助推活塞(筒状部件或第二部件)21施加推力(助推力)的后述的电动致动器40，它们分别设置在固定于车室壁3上的壳体(支承部件)4的内部和外部。如图1所示，壳体4由插入车室内的后部侧一部分的壳体主体5和覆盖壳体主体5的前部侧开口的盖板6构成，在该盖板6的前面安装有所述串联主缸2和构成所述电动致动器40的电动马达41。另外，为了达到防止噪音从电动助力装置1侵入到车室内且防止垃圾从车室内侵入到电动助力装置1侧的目的，在壳体主体5的车室侧开口部设置将毛毡材料和弹性材料叠合的消音器7。

如图2概要所示，串联主缸2包括有底的缸主体10和油箱11，在该缸主体10内的内侧能够滑动地设置有与作为所述初级活塞的活塞组合体20成对的二级活塞12。此外，在缸主体10内利用所述活塞组合体20和二级活塞12划分出两个压力室13、14，被封在各个压力室13、14内的制动液与所述两个活塞20、12的推进对应地被压送到对应系统的车轮制动缸内。

此外，在缸主体10的壁上形成有将各个压力室13、14内和油箱11连通的泄压口15，进而在缸主体10的内面设置有一对将泄压口15夹在中间的密封部件16。各个压力室13、14通过对应于所述两个活塞20、12的推进而所述一对密封部件16与对应的活塞20、12的外周面滑动接触而关闭泄压口15。另外，在各个压力室13、14内设置有将作为初级活塞的活塞组合体20和二级活塞12向后退方向施力的复原弹簧17。

构成该电动助力装置1的活塞组合体20内设有可相对于所述助推活塞21移动的输入活塞(轴部件或第一部件)22。输入活塞22通过使在其后端设置的大径部22a与从制动踏板8(图2)延伸的输入杆9连接，而利用制动踏板8的操作(踏板操作)来进行进退移动。此时，输入杆9在使其前端部与设置在所述大径部22a上的球面状凹部22b嵌合的状态下进行连接，由此容许输入杆9摇动。

在这里，构成活塞组合体20的助推活塞21，其前端侧形成杯形状部23a，其由将该杯形状部23a插入所述串联主缸2内的压力室(初级室)13中的活塞主体23和介由后述的操作柄42压入固定在该活塞主体23的后端部的阻挡部件24构成。活塞主体23和阻挡部件24的外径被设定为使各自的外周面为同一面，两者在形成于壳体4上的缸部25内成为一体而被滑动引导。另外，在所述活塞主体23的杯形状部23a的前端侧设置有能够与所述主缸2内的泄压口15连通的贯通孔26。

另一方面，输入活塞22通过在构成所述助推活塞21的活塞主体23的杯形状部23a的底部所设置的插入孔23b和所述阻挡部件24的圆筒内面而被滑动引导，其前端部总是面对所述杯形状部23a的内侧的压力室13。该输入活塞22和助推活塞21之间由配置在所述杯形状部23a的底部的橡胶制的密封部件27来进行密封，此外，主缸2和助推活塞21之间由位于所述泄压口15外侧(图中右侧)的另一方的密封部件16进行密封，由此能够防止从压力室13向主缸2外漏出制动液。另外，作为密封输入活塞22和助推活塞21之间的密封部件27，也可以选择由滑动性能好的材料例如聚四氟乙烯制造的密封部件来代替橡胶制造的密封部件。

在上述输入活塞22的后端部压入固定有与其正交配置的销28，且销28的两端部插入轴向长孔29并延长，该轴向长孔29贯穿设置在构成所述助推活塞21的阻挡部件24上。此外，销28其一端部延伸到壳体4的缸部25上形成的轴向的缝隙30内，并且其另一端部延伸到与壳体4内的台阶面31相阻碍的位置上。销28作为限制输入活塞22和助推活塞21的相对旋转且限制壳体4内的活塞组合体20的旋转的旋转阻止件发挥作用。此外，助推活塞21和输入活塞22能够在销28可在所述长孔29内移动的范围内进行移动，因此，销28作为限定输入活塞22与助推活塞21的相对移动范围的限制件发挥作用。另外，销28与壳体4的台阶面31抵接的位置成为输入活塞22的后退端，因此销28还作为限定输入活塞22的后退端的限制件发挥作用。

但是，输入活塞22和助推活塞21相互间被划分出环状空间32，在该环状空间内32设置有一对弹簧(施力机构)34(34A、34B)，它们的一端卡定在设于输入活塞22上的弹簧挡件33上，另一端卡定在构成助推活塞21的活塞主体23和阻挡部件24上。这一对弹簧34作为压缩螺旋弹簧设置并分别具有各自的设定载荷，且在制动器没有动作时，具有将输入活塞22和助推活塞21保持在相对移动的中立位置的作用。如图1所示，在该中立位置，固定在输入活塞22上的销28被定位在助推活塞21侧的长孔29内的中间位置上。而且，在制动器没有动作时，输入活塞22被定位于使所述销28与壳体4的台阶面31抵接的后退端，在该状态下，助推活塞21被定位成使设于杯形状部23a的贯通孔26与主缸2的泄压口15连通的状态。。

构成电动致动器40的电动马达41设在主缸2的下侧，且使其输出轴41a以平行于活塞组合体20延伸的配置方式安装在壳体4的盖板6上。在该电动马达41的输出轴41a上形成有螺纹部43，螺纹孔44被螺合在该螺纹部43上，该螺纹孔44设置在一端连接在所述助推活塞21上的柄42的另一端部。利用所述螺纹部43与螺纹孔44的螺合，将电动马达41的旋转变换为直线运动并传递到柄42上。柄42在壳体4内平行移动(直线移动)。因此，当该柄42直线运动时，助推活塞21随着它移动，而使助推活塞21与输入活塞22相对移动，因此，对助推活塞21施加对应于所述电动马达41的输出的推力(助推力)。另外，在助推活塞21和柄42的连接部形成有若干个间隙来用于避免助推力产生的力矩。

另一方面，在上述柄42的中间设置有电位计(位移检测装置)45。该电位计45包括：内置电阻器的主体部46以及从主体部46平行于活塞组合体20而向车室侧延伸且前端与固定在所述输入活塞22上的销28抵接的轴47。该电位计45具有检测输入活塞22和助推活塞21的相对位移量的作用，其检测信号被发送给控制所述电动马达41的控制器48(图2)。

下面，说明如上构成的电动助力装置1的作用。

在该电动助力装置1中，在助推活塞21推进并且形成于其前端部的贯通孔26超过主缸2内侧的密封部件16之前，即在关闭泄压口15之前，主缸2内不产生制动液压，因此，在此期间为无效冲程。在本实施例中，当由于通过任何外部信号(例如，制动踏板8的接触信号或车间距离传感器的车相互间接近信号等)使电动马达41旋转而事先使助推活塞21推进到超过所述密封部件16的位置时，能够消除所述无效冲程。另外此时，由弹簧34的力也使输入活塞22推进，助推活塞21和输入活塞22位置在相对移动的中立位置(基准位置)上。

并且，当关闭泄压口15以后，输入活塞22与制动踏板8的踩踏对应地推进，从而在主缸2内产生对应于从输入杆9施加到输入活塞22的推力(输入推力)的制动液压。由此，输入活塞22和助推活塞21之间就产生相对位移，当基于检测该相对位移的电位计45的检测信号驱动电动致动器40时，则助推活塞21推进，在主缸2内产生对应于从电动致动器40施加到助推活塞21的助推力的制动液压。也就是说，在活塞组合体20施加对踏板踏力进行了助力的推力，由此在主缸2内产生大的制动液压。

但是，在该第一实施例中，基于将下面的压力平衡式(1)变形得到的下述(2)式计算所述输入推力，并根据该计算出的输入推力来控制电动致动器40的电动马达41的旋转。在此，如图3所示，压力平衡式(1)中的各要素，Pb为主缸2内的压力室(初级室)13内的制动液压，Fi为输入推力，Fb为助推力，Ai为输入活塞22的受压面积，Ab为助推活塞21的受压面积，K为弹簧34(34A、34B)的弹性系数，ΔX为输入活塞22和助推活塞21的相对位移量。此外，将输入活塞22的位移设为Xi，将助推活塞21的位移设为Xb，将相对位移量ΔX定义为ΔX＝Xi-Xb。因此，ΔX在相对移动的中立位置为0，在输入活塞22相对于助推活塞21推进的方向为正号，在其逆向为负号。另外，压力平衡式(1)忽略密封的滑动阻力。在该压力平衡式(1)中，助推力Fb由电动马达41的电流值来推定。因此，在下面的(2)式中，只要将相对位移量ΔX进行合适的设定，就可以计算输入推力Fi。

Pb＝(Fi-K×ΔX)/Ai＝(Fb+K×ΔX)/Ab    ...(1)

Fi＝(Fb+K×ΔX)×Ai/Ab+K×ΔX    ...(2)

另一方面，助力比α如下列(3)式表示，因此，当将上述压力平衡式(1)的Pb代入到该(3)式中后，则助力比α就变为下列(4)式。此时，当根据电位计45的检测结果控制(反馈控制)电动马达41的旋转以使相对位移量ΔX为0时，则助力比α变为α＝Ab/Ai+1，与真空助力装置同样地能够用助推活塞21的受压面积Ab和输入活塞22的受压面积Ai的面积比唯一地确定。但是。如果将弹簧34的弹性系数K设定得大并且将相对位移量ΔX设定为负的规定值，控制电动马达41的旋转使相对位移量ΔX变为所述规定值，则助力比α变为(1-K×ΔX/Fi)倍的大小，电动致动器40作为助力源动作，从而能够尝试大大减小踏板踏力。而且，此时根据ΔX＝Xi-Xb的定义，能够将输入活塞22的位移Xi减小大致|ΔX|的量，从而与该量对应地使踏板冲程也相应减小。然而，当使助推活塞21相对于输入活塞22相对位移并作为助力源动作时，从主缸2内的压力室13传递到输入活塞22的制动液压的反作用力也就变大，该反作用力起到阻碍踏板踏力减小的作用。但是，在该第一实施例中，由于弹簧34的作用力与助推活塞21的相对位移对应地增大，所以利用该作用力可抵消所述反作用力的该作用力的量，由此能够相对于踏板踏力(输入)充分地提高助力比。

α＝Pb×(Ab+Ai)/Fi  ...(3)

α＝(1-K×ΔX/Fi)×(Ab/Ai+1)  ...(4)

这样，在该电动助力装置1中，由于根据由压力平衡式运算得出的输入推力控制电动致动器40以使助推活塞21和输入活塞22的相对位移量成为任意的规定值，从而获得所期望的助力比，因此不需要现有技术中所需的高价的踏力传感器，从而相应地使成本降低。此外，通过将所述相对位移量设定为负的适当的值，能够获得比由助推活塞21和输入活塞22的受压面积比确定的助力比更大的助力比，从而能够尝试大大减小踏板踏力。相反，通过把所述相对位移量设定为正的适当的值，能够获得比由助推活塞21和输入活塞22的受压面积比确定的助力比更小的助力比。因此，通过将所述相对位移量设定为正负的适当的值，能够获得基于所期望大小的助力比的制动力。

在上述第一实施例中，由于把弹簧34(施力机构)设置在输入活塞22(轴部件)和助推活塞21(筒状部件)之间，所以能尝试缩短全长，此外，由于作为位移检测装置使用廉价的电位计45，所以与使用高价的踏力传感器的情况相比能够进一步降低成本。进而，由于主缸2和电动致动器53安装在相同的壳体4(支承部件)上，所以能够使来自主缸2的反作用力通过电动致动器40返回到同一壳体4上，因此装置的动作稳定。另外，作为弹簧34的一对弹簧34A、34B不一定必须具有相同的弹性系数，可以采用与前侧的弹簧34A(第二弹簧)相比，后侧的弹簧34B(第一弹簧)具有较大的弹性系数的结构。此时，如果一对弹簧34A、34B的自由长度相同，则输入活塞22相对于助推活塞21比图1的状态更靠前侧的位置成为中立位置，由于输入活塞22和助推活塞21的可相对移动空间是后侧比前侧大，因此能够使增大电动致动器40产生的助力比的制动助推的范围变大而进行动作。此外，即使一对弹簧34A、34B的弹性系数相同，通过使一对弹簧34A、34B的自由长度不同，也能够使输入活塞22和助推活塞21的相对移动空间后侧比前侧大。相反，通过使输入活塞22和助推活塞21的相对移动空间前侧比后侧大，也能够使电动致动器40产生的助力比变小而适于恢复协调控制。当然，这些弹簧34A、34B也可以作为拉伸弹簧而替代压缩弹簧。此外，弹簧34A、34B也可以是排列多个盘簧而替代螺旋弹簧。

因此，在上述实施例中，虽然通过由外部信号使电动马达41旋转，预先使助推活塞21推进到消除无效冲程的位置，但也可以不进行该无效冲程消除控制。

并且，在不进行上述控制时，通过在制动操作初期使输入活塞22不动作，而在产生超出规定量的相对位移之后，使电动致动器40动作，而使助推活塞21推进到产生制动液压的位置，能够获得跳变特性，此时，即使制动踏板被稍微踩踏也不会产生制动盘等的打滑，从而能够获得良好的踩踏感觉。

此外，即使是自动制动功能，在上述压力平衡等式(1)中，如果根据将输入推力Fi设为0的Pb＝-K×ΔX/Ai将ΔX的最小值设为ΔXmin(在负方向的ΔX绝对值的最大值)，则在到达Pbmax＝-K×ΔXmin/Ai的液压范围内能够进行控制。进而，在变为ΔXmin之后，通过使助推活塞21与输入活塞22一起推进能够进行增压。因此，能够起到车辆稳定控制的预充电、坡路制动保持、常速控制、液压辅助式电动停车制动等功能。

图4是表示上述第一实施例的第一变形例的图。另外，由于该电动助力装置1的整体结构与第一实施例的相同，所以在这里仅表示主要部分并且对同一构成要素附加同一标号。该第一变形例的特征在于，作为插装在输入活塞22和助推活塞21之间的弹簧34仅设置将输入活塞22向主缸2侧作用的弹簧(压缩弹簧)34C这一点。在图示状态，该弹簧34C为自由长度，这种输入活塞22和助推活塞21的位置关系为中立位置(基准位置)。因此，在动作过程中，当输入活塞22和助推活塞21从中立位置到助推活塞21相对于输入活塞22向左方向(前方)相对位移的状态时，弹簧34C将输入活塞22向助推活塞21的位移方向作用。此时，所述相对位移量越大，向位移方向的作用力越强，因而在增压控制(增大助力比的制动助推等)时有效。此外，由于弹簧34C为自由长度，所以为使制动踏板8返回所需的弹簧(压缩弹簧)8a可以仍然使用已设置的软弹簧。另外，当然也可依将所述压缩弹簧34C换为拉伸弹簧而设置在图中左侧的空间。

图5是表示上述第一实施例的第二变形例的图。另外，由于该电动助力装置1的整体结构与第一实施例相同，所以在这里仅表示主要部分并对同一构成要素附加同一标号。该第二变形例的特征在于，作为插装在输入活塞22和助推活塞21之间的弹簧34仅设置将输入活塞22从主缸2向后退方向作用的弹簧(压缩弹簧)34D这一点。在图示状态，该弹簧34D具有规定的设定负载，这样的输入活塞22和助推活塞21的位置关系为中立位置(基准位置)。因此，在动作过程中，当输入活塞22和助推活塞21从中立位置到助推活塞21相对于输入活塞22向右方向(后方)相对位移的状态时，弹簧34D将输入活塞22向助推活塞21的位移方向更强地作用。相反，当助推活塞21从中立状态到相对于输入活塞22向前方相对位移的状态时，对于所述输入活塞22的向前方的作用力要比两部件在相对位移前的状态弱。因此，设置这种弹簧34D时，在减压控制(减小助力比的恢复协调等)时有效。另外，当然也可以将所述压缩弹簧34D换为拉伸弹簧而设置在图中右侧的空间。

图6和图7是表示本发明电动助力装置的第二实施例的图。另外，由于串连主缸2没有实质性变化，所以对于同一构成要素附加同一标号。此外，由于主缸2的油箱设置在图6的纸面上侧，所以没有示出。作为该第二实施例的电动助力装置50包括：作为串联主缸2的初级活塞共用的后述的活塞组合体51和对于构成该活塞组合体51的助推活塞(筒状部件或第二部件)52施加推力(助推力)的后述的电动致动器53，它们分别设置在固定于车室壁54上的壳体(组合壳体)55的内部、外部。壳体55包括通过杯形状的安装部件56固定在车室壁54前面的第一筒体57和与该第一筒体57同轴连接的第二筒体58，在该第二筒体58的前端连接所述串连主缸2。而且，安装部件56具有内径凸起部56a，该内径凸起部56a贯通车室壁54的开口并稍微延伸到车室内。

构成该电动助力装置50的活塞组合体51内设有可与所述助推活塞52相对移动的输入活塞(轴部件或第一部件)59。输入活塞59通过在安装在其后端部的托架60上连接制动踏板(图示省略)，而利用制动踏板的操作(踩踏操作)进退移动。另外，为了吸收因踏板操作而产生的在制动踏板和托架60之间的图6纸面上下方向的相对位移，使托架60的安装孔60a成为在纸面上下方向上长的长孔。但是，也可以代替该长孔而与第一实施例相同，在输入活塞59进退移动时不会妨碍的适当的位置设置具有球面状凹部22b的大径部22a和能够摇动地与其嵌合的球面前端部，从而允许托架60的摇动。

如图7所示，构成活塞组合体51的助推活塞52在其内部的长方向中间部位具有隔壁61，所述输入活塞59贯通该隔壁61而延伸。助推活塞52的前端侧插入到所述主缸2内的压力室(初级室)13，另一方面，输入活塞59的前端侧配置在同一压力室13内的助推活塞52的内侧。助推活塞52与输入活塞59之间由配置在助推活塞52的隔壁61的内周的密封部件62密封，助推活塞52和主缸2之间由密封部件63密封，由此，就可以防止制动液从所述压力室13向主缸2外漏出。且，在助推活塞52的前端部穿设有能够与所述主缸2内的泄压口(图示省略)连通的贯通孔64。

电动致动器53大致包括：设置在壳体55的横向且固定在覆盖所述杯形状的安装部件56开口的盖板65上的电动马达66、在所述第一筒体57内部围住输入活塞59而配置的滚珠丝杠机构(旋转-直线运动变换机构)67、使电动马达66的旋转减速且传递到滚珠丝杠机构67的旋转传递机构68。滚珠丝杠机构67包括：通过轴承(向心推力轴承)69a可旋转地被支承在第一筒体57上的螺母部件(旋转部件)69和介由滚珠70啮合在该螺母部件69上的中空丝杠(直线运动部件)71。丝杠71的后端部在所述安装部件56的内周面不能转动且可滑动地被支承，由此丝杠71与螺母部件69的旋转对应地进行直线运动。另一方面，旋转传递机构68包括：安装在电动马达66的输出轴上的第一滑轮72、不能旋转地嵌合在所述螺母部件69上的第二滑轮73、以及卷挂在所述两个滑轮72、73之间的皮带(同步皮带)74。第二滑轮73比第一滑轮72的直径大，因此电动马达66的旋转减速而传递到滚珠丝杠机构67的螺母部件69上。另外，旋转传递机构68并不限定于所述的滑轮、皮带，也可以是减速齿轮机构等。

在构成所述滚珠丝杠机构67的中空丝杠71的前端部嵌合固定有凸缘部件75。此外，在安装部件56的内径凸起部56a上嵌合固定有筒状引导件76。凸缘部件75和筒状引导件76各自内径设置成可作为滑动引导所述输入活塞59的引导件发挥作用。所述凸缘部件75与丝杠71向图中左方向推进对应地而与所述助推活塞52的后端抵接，与此对应地助推活塞52也推进。此外，在构成壳体55的第二筒体58的内部，配置有一端卡定在该第二筒体58内面形成的环状突起58a上而另一端与所述凸缘部件75对合的复原弹簧77，丝杠71在不进行制动时通过该复原弹簧77定位在图示的原始位置上。

在输入活塞59和助推活塞52之间划分成环状空间78，在该环状空间78内配置有一对弹簧(施力机构)81(81A、81B)，它们的一端卡定在设置于输入活塞59上的凸缘部79上，而另一端卡定在助推活塞52的隔壁61和设置在助推活塞52的后端部的内向凸缘80上。该一对弹簧81在不进行制动时保持在输入活塞59和助推活塞52的相对移动的中立位置上。

在该第二实施例中，在固定于车室壁54上的安装部件56上配置有检测相对车体的输入活塞59的绝对位移的电位计(第一绝对位移检测装置)82。该电位计82包括：内置电阻器的主体部83以及从主体部83平行于输入活塞59向车室侧延伸的传感器杆84。传感器杆84由内置于主体部83的弹簧总是向伸长方向作用，其前端与固定在所述输入活塞59的后端部的托架85抵接。另一方面，所述电动马达66为无刷式DC马达，其内置有为了旋转控制而检测磁极位置的分相器86。该分相器86兼具有作为检测马达的旋转位移并基于此检测相对车体的助推活塞52的绝对位移的旋转检测装置(第二绝对位移检测装置)的功能。这些电位计82和分相器86构成对输入活塞59和助推活塞52的相对位移量进行检测的位移检测装置，这些检测信号被传送给控制器87。另外，作为旋转检测装置并不限定于分相器，也可以是能够检测绝对位移(角度)的旋转式电位计等。

下面说明该第二实施例的电动助力装置50的作用。

当操作制动踏板时，助推活塞59推进，其移动由电位计82检测。于是，控制器87接收来自电位计82的信号而向电动马达输出起动指令，由此电动马达66进行旋转，该旋转通过旋转传递机构68被传递给滚珠丝杠机构67，使丝杠71前进而助推活塞52跟随其移动。即，输入活塞59和助推活塞52一体地推进，从而在串联主缸2内的压力室13、14内产生与从制动踏板施加到输入活塞59的输入推力和从电动致动器53施加到助推活塞52的助推力对应的制动液压。

此时，根据电位计82和分相器86的检测信号，通过输入活塞59的绝对位移和助推活塞52的绝对位移的差就可以知道两个活塞的相对位移量。因此，当控制电动马达66的旋转为使输入活塞59和助推活塞52之间不产生相对位移时，则插装在两个活塞52和59之间的一对弹簧81(81A、81B)维持中立位置。此时的助力比，如所述(4)式所示，由于相对位移量ΔX为0，所以能够由助推活塞52的受压面积与输入活塞59的受压面积的面积比唯一确定，与通用的真空助力装置相同。另一方面，当利用助推力使助推活塞52从中立位置向增加制动液压的方向(前方)相对位移时(ΔX为负的规定值)，与第一实施例相同，根据所述(4)式，则助力比变大，电动致动器53作为助力源动作，就能够尝试大大降低踏板踏力。此外，此时弹簧81的作用力与助推活塞52的相对位移对应地增大，并且利用该作用力使传递到输入活塞59上的制动液压的反作用力被抵消作用力的量也与第一实施例相同，由此，能够相对于踏板踏力(输入)充分地增大助力比。相反，当利用助推力使助推活塞52从中立位置向减小制动液压的方向(后方)相对位移时(ΔX为正的规定值)，与第一实施例相同，构成弹簧81的前侧的弹簧81A(第二弹簧)的作用力就会与该助推活塞52的相对位移对应地增大。由于该作用力而使传递到输入活塞59的反作用力增强，从而根据所述(4)式，能够相对于踏板踏力(输入)减小助力比。

在该第二实施例中，特别是，由于驱动助推活塞52的电动马达66的旋转通过滚珠丝杠机构67进行运动变换，并传递到助推活塞52，所以从电动致动器53向助推活塞52的驱动传递变得平稳，从而使助推力的施加稳定。此外，由于通过采用滚珠丝杠机构67，使得力矩不会从助推活塞52作用在电动马达66上，所以相应地就会减小电动马达66所承载的负载。进而，在该第二实施例中，由于设置了检测相对车辆的输入活塞59、助推活塞52的绝对位移的电位计82、分相器86，所以能够在与输入活塞的冲程或踩踏速度对应的制动助推控制、恢复调节控制、车辆跟踪(ACC)控制等中有效地运用这些检测结果。此外，在该第二实施例中，由于将电位计82、分相器86作为绝对位移检测装置使用，所以能够将电位计82的主体部、分相器86分别安装在壳体55或安装部件56等不移动的部件上。由此，使得用于发送信号的电缆的安装缠绕变得容易并且将电位计82的主体部、分相器86和它们的电缆固定，所以能够提高相对震动等的耐久性。

图8是表示本发明电动助力装置的第三实施例的图。另外，由于该第三实施例的电动助力装置100的整体结构与所述第二实施例的电动助力装置50实质上相同，所以在这里对于与图6、7中所示的部分相同的部分附加同一标号，并省略重复的说明。在该第三实施例中，省略了第二实施例中的弹簧81(81A、81B)，而将金属波纹管100作为弹簧机构使用，且省略了第二实施例中的作为绝对位移检测装置的电位计82和分相器(旋转检测装置)86，而采用了一个差动位移测定器(电位计)110。

更具体地说，构成活塞组合体51的助推活塞52(轴部件或第二部件)通过密封部件101嵌合固定有中空塞102，构成同一活塞组合体51的输入活塞(轴部件或第一部件)59的前端部可滑动地插进所述中空塞102并向主缸2的压力室13内延伸。所述金属波纹管100呈有底筒状，其开口端固定在所述中空塞102的端面，其内底面与插进所述中空塞102并延伸的输入活塞59的前端接合。在图示状态，金属波纹管100具有规定的设定负载，这种输入活塞59和助推活塞52的位置关系成为相对移动的中立位置(基准位置)。因此，在动作过程中，当输入活塞59和助推活塞52从中立位置到助推活塞52相对于输入活塞59向左方向(前方)相对位移的状态时，金属波纹管100将输入活塞59向助推活塞52的位移方向(前方)进行更强的作用。相反，当到助推活塞52相对于输入活塞59向右方向(后方)相对位移的状态时，金属波纹管100将输入活塞59向助推活塞52的位移方向(后方)进行更强的作用。

另一方面，差动位移测定器110固定在构成壳体55的第二筒体58的内表面上且平行于活塞组合体51而延伸。如图9(A)～(C)所示，该差动位移测定器110包括收纳基板114的壳体115，该基板114在由低电阻导体构成的供电体113的两侧配置有成对的由高电阻导体构成的电阻器111和由低电阻导体构成的集电体112。电阻器111、集电体112和供电体113分别具有端子111a、112a和113a，通过这些端子111a、112a、113a连接到控制器87上。此外，在壳体115内与成对的所述电阻器111和集电体112对应地设置有两个可动接点116、117。各可动接点116、117具有导通各自对应的电阻器111和集电体112之间的电刷116a、116b、117a、117b。此外，各可动接点116、117可滑动地安装在平行架设于壳体115内的滑动引导件118、119上，在它们各自上一体地设置有连接柄120、121。如图8所示，一方的可动接点116的连接柄120连接到所述助推活塞52，而另一方的可动接点117的连接柄121与从所述输入活塞59插进助推活塞52的长孔52a而延伸的连接片122连接。该差动位移测定器110根据可动接点116、117的位置，分别检测助推活塞52、输入活塞59相对车辆的绝对位移，通过取得两个活塞的绝对位移的差值，而能够检测出助推活塞52和输入活塞59的相对位移量。

虽然作为该第三实施例的电动助力装置100的作用与第二实施例的电动助力装置50的作用实质上相同，但当将电动致动器53作为助力源使其动作，从中立位置相对于输入活塞59使助推活塞52向前方相对位移时，则金属波纹管100相对输入活塞59向前方的作用力就会增大，利用该作用力就会使传递到输入活塞59的制动液压的反作用力被抵消作用力的量。因此，与第一、第二实施例相同，能够相对于踏板踏力(输入推力)充分地提高助力比。相反，当从中立位置相对于输入活塞5使助推活塞52向后方相对位移时，则金属波纹管100相对输入活塞59向后方的作用力就会增大，利用该作用力就会使传递到输入活塞59的反作用力增大，因此与第一、第二实施例相同，能够相对于踏板踏力(输入推力)减小助力比。

在该第三实施例中，特别是由于利用金属波纹管100可以确保助推活塞52和输入活塞59之间的密封，所以不需要在第一实施例中所需的密封部件27(图1)和在第二实施例中所需的密封部件62(图7)，由此助推活塞52和输入活塞59的相对移动(滑动)变得平稳，从而提高制动助推等的控制的精度。此外，由于将两个绝对位移检测装置82、86(图6)的功能都集中在一个差动位移测定器110上并配置在壳体55内，所以结构变得简单。

图10是表示本发明电动助力装置的第四实施例的图。另外，由于该第四实施例的电动助力装置150的整体结构与所述第一实施例的电动助力装置1相同，所以在这里对于与图1、2所示的部分相同的部分附加同一标号，并省略重复的说明。在第一实施例中由在主缸内产生的制动液压产生的反作用力的一部分传递到输入活塞22(第一部件)，而将另一部分传递到助推活塞21(第二部件)上，使活塞组合体20(输入活塞22、助推活塞21)面对压力室13，而在该第四实施例中，与此相对代替这种结构而使通常的初级活塞151面对压力室13，在该初级活塞151与输入活塞22和助推活塞21之间配置反作用盘152(反作用部件)。

在图10中，电动助力装置150包括：由制动踏板操作而被滑动引导在壳体4内进退移动的输入杆9、随输入杆9的推进而移动的输入活塞22、能够与该输入活塞相对移动地配置的助推活塞21、推压串连主缸2的初级活塞151的输出活塞153、以及设置在输入活塞22和助推活塞21与输出活塞153之间的具有弹性的反作用盘152。在助推活塞21上通过将电动马达(图示省略)的旋转变换为直线运动的柄42施加助力推力。该助推活塞21在输出活塞153的面部(图10左侧的面部)形成有内周形状大致随着反作用盘152的外周形状的孔154，在该孔154的底部侧收纳有反作用盘152。在输出活塞153的一端部形成的大径部155与反作用盘152并列被收纳在该孔154的开口侧。输入活塞22的前端部在孔154开口侧的相反侧嵌合在助推活塞21上，并与反作用盘152的端面的中央部分抵接。在输入活塞22上设置有呈锷状沿径向向外突出的弹簧挡件33，该弹簧挡件33配置在形成于助推活塞21的中空部32内。并且，在弹簧挡件33的两侧设置有一对弹簧34(34A、34B)，输入活塞22和助推活塞21保持在图示的中立位置(基准位置)上。

反作用盘152由输入活塞22、助推活塞21和输出活塞153所密闭。反作用盘152的材料，虽然可以是降低低温固化的NBR(丁腈橡胶)，但变形阻力小且永久变形度也小的硅橡胶或氟硅橡胶也适合。另外，在该实施例中，反作用部件还可以使用粘性阻力小的液体或者粉末来代替反作用盘152，此外，虽然采用将反作用盘152收纳在助推活塞21的孔154内的结构，但并不限定于此，也可以将输出活塞153的大径部155形成杯状，在其中收纳反作用盘152。此时，就不需要所述孔154，只要使助推活塞21与反作用盘152的端面抵接即可。

电位计45将输入活塞22和助推活塞21的相对位移量用与该相对位移量对应的大小的电压输出进行检测，并作为检测信号向控制器(未图示)输出。控制器使用通过来自电位计45的检测信号并根据以所述检测信号为变量的压力平衡式推定的输入推力Fi，计算用于驱动电动马达的驱动信号，利用该驱动信号驱动电动马达。

在该电动助力装置150中，制动踏板被踩踏而来自输入杆9的推力(所述输入推力Fi)通过反作用盘152传递到输出活塞153。此外，基于来自电位计45的检测信号推定的输入推力Fi而获得的驱动信号，控制器使电动马达旋转，由此使助推活塞21推进，利用该助推活塞21通过反作用盘153将助推力Fb传递到输出活塞153。伴随此，输出活塞153将通过加算输入推力Fi和助推力Fb获得的总和的推力(输出推力)施加到串连主缸2的初级活塞151上。此时产生的制动液压的反作用力通过初级活塞151、输出活塞153和反作用盘152分别被传递到输入活塞22和助推活塞21上。

于是，根据电位计45的检测信号，通过从中立位置向前后方向合适地控制输入活塞22和助推活塞21的相对位移量，使一对弹簧34产生的作用力作用到输入活塞22上，从而与所述的第一实施例同样能够获得所期望的助力比。

Claims (13)

1、一种电动助力装置，其包括：通过制动踏板的操作而进退移动的第一部件、能够相对移动地配置在该第一部件上的第二部件、以及使该第二部件进退移动的电动致动器，利用从所述制动踏板施加到所述第一部件上的输入推力和从所述电动致动器施加到所述第二部件上的助推力使主缸内产生制动液压，将由该制动液压产生的反作用力的一部分传递到所述第一部件上并将另一部分传递到所述第二部件上，其特征在于，

在所述第一部件与所述第二部件之间设置有施力机构，该施力机构在所述第一部件与所述第二部件处于至少向一个方向相对位移的状态时，使对于所述第一部件的向所述第二部件的位移方向的作用力比所述两个部件相对位移前的状态增强。

2、如权利要求1所述的电动助力装置，其特征在于，所述第一部件为轴部件，所述第二部件为能够相对移动地外装在该轴部件上的筒状部件。

3、如权利要求2所述的电动助力装置，其特征在于，将所述轴部件和所述筒状部件作为主缸的活塞，使各自的前端部面对主缸的压力室，将由该压力室的制动液压产生的反作用力的一部分传递到所述轴部件上并将另一部分传递到所述筒状部件上。

4、如权利要求2或3所述的电动助力装置，其特征在于，所述施力机构被收纳在所述筒状部件的内部。

5、如权利要求1所述的电动助力装置，其特征在于，所述施力机构相对于所述第二部件将所述第一部件朝向相对位移的中立位置作用。

6、如权利要求5所述的电动助力装置，其特征在于，所述施力机构包括：相对于所述第二部件将所述第一部件向一个方向作用的第一弹簧、以及相对于所述第二部件将所述第一部件向另一方向作用的第二弹簧，所述第一弹簧与所述第二弹簧的弹性力形成平衡的位置为中立位置。

7、如权利要求1所述的电动助力装置，其特征在于，所述施力机构在所述第二部件相对于所述第一部件向前方相对位移的状态时，使对于所述第一部件的向前方的作用力比两个部件相对位移前的状态增强而增大助力比。

8、如权利要求1所述的电动助力装置，其特征在于，所述施力机构在所述第二部件相对于所述第一部件向后方相对位移的状态时，使对于所述第一部件的向后方的作用力比两个部件相对位移前的状态增强而减小助力比。

9、如权利要求1所述的电动助力装置，其特征在于，设置有检测所述第一部件和第二部件的相对位移量的位移检测装置，根据该位移检测装置的检测信号控制所述电动致动器以使所述相对位移量成为任意的规定值。

10、如权利要求9所述的电动助力装置，其特征在于，所述位移检测装置位于所述第一部件和所述第二部件之间，其检测两个部件的相对位移量。

11、如权利要求9所述的电动助力装置，其特征在于，所述位移检测装置包括：检测所述第一部件相对车体的绝对位移的第一绝对位移检测装置、以及检测所述第二部件相对车体的绝对位移的第二绝对位移检测装置。

12、如权利要求11所述的电动助力装置，其特征在于，所述电动致动器以马达作为驱动源，所述第二绝对位移检测装置为检测所述马达的旋转位移的旋转检测装置。

13、如权利要求2所述的电动助力装置，其特征在于，在所述轴部件和所述筒状部件与所述主缸的活塞之间设置反作用部件，该反作用部件将来自该活塞的反作用力分别传递到所述轴部件和所述筒状部件上。

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