JP2008162482A - Electric booster - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a required boosting ratio to input even if a brake assist by an electric motor is acted, and to ensure good pedal operability. <P>SOLUTION: An input piston 32 to which input thrust is added from an input rod 9 interlocking with a brake pedal B, and a booster piston 31 to which booster thrust is added from an electric motor 40 through a ball screw mechanism 50 are arranged so as to relatively move. Tip end portions of both pistons 31, 32 are made to face a pressure chamber 17 of a master cylinder 10, and both pistons 31, 32 are normally retained at neutral positions of relative movement. The electric motor 40 is controlled so as to make the relative displacement of both pistons 31, 32 become any predetermined value. At that time, reaction force of brake fluid pressure acted on the input piston 32 is canceled by energizing force, thereby obtaining a required boosting ratio. Both pistons 31, 32, the electric motor 40, and a ball screw mechanism 50 are concentrically polymerized/disposed to shorten axial dimensions. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

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、より詳しくは電動モータを倍力源として利用する電動倍力装置に関する。   The present invention relates to a booster used for a brake mechanism of an automobile, and more particularly to an electric booster that uses an electric motor as a booster source.

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、などの対策が必要で、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る。   Conventionally, a vacuum booster that can generate an output boosted with respect to an input by using a negative pressure of an intake pipe of an engine is often used for a brake mechanism of an automobile. By the way, in recent years, the development of engines has progressed in terms of fuel efficiency improvement, exhaust gas purification, and the like, and accordingly, the intake pipe negative pressure tends to decrease. Therefore, in order to ensure the desired boosting performance or responsiveness as a vacuum booster, for example, measures such as increasing the size, increasing the negative pressure with an ejector, or providing an engine-driven vacuum pump are taken. It is necessary, and it is inevitable that the vehicle mountability deteriorates and the cost burden increases.

そこで、最近、電動モータを倍力源として利用した電動倍力装置が注目されている。この電動倍力装置としては、例えば、特許文献1、2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モータとを備え、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入力推力と電動モ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、マスタシリンダ内にブレーキ液圧を発生させる構造となっている。   Therefore, recently, an electric booster using an electric motor as a boost source has attracted attention. As this electric booster, for example, there are those described in Patent Documents 1 and 2, which can move relative to the main piston (shaft member) that moves forward and backward by operating a brake pedal. And a booster piston (cylindrical member) externally fitted to the motor and an electric motor for moving the booster piston forward and backward. The brake fluid pressure is generated in the master cylinder by the input thrust transmitted from the brake pedal to the main piston and the booster thrust transmitted from the electric motor to the booster piston.

特開平10−138909号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-138909 特開平10−138910号公報JP-A-10-138910

しかるに、上記特許文献1、2に記載に記載される電動倍力装置によれば、マスタシリンダの圧力室に発生するブレーキ液圧による反力の一部が主ピストン(軸部材)に、他の一部がブースタピストン(筒状部材)にそれぞれ伝達されるようになっているため、ブレーキアシストを働かせるべくブースタピストンの推力を大きくしてマスタシリンダ内のブレーキ液圧を高めようとすると、その液圧が主ピストンに反力として作用し、ブレーキペダルと連動する主ピストンを後退させてしまう。換言すれば、所望の制動力を確保するには、主ピストンが後退しないように入力(ペダル踏力)を増大させる必要があり、結果として、入力に対して倍力比を大きくできない、という問題があった。また、逆にブースタピストンの推力を小さくしてマスタシリンダ内のブレーキ液圧を下げようとすると、主ピストンに伝わる反力が小さくなるため、入力に対して倍力比を小さくできない、という問題があった。   However, according to the electric booster described in Patent Documents 1 and 2, a part of the reaction force due to the brake fluid pressure generated in the pressure chamber of the master cylinder is applied to the main piston (shaft member), Part of the torque is transmitted to the booster piston (cylindrical member), so if you try to increase the brake fluid pressure in the master cylinder by increasing the thrust of the booster piston to activate the brake assist, The pressure acts as a reaction force on the main piston, causing the main piston linked with the brake pedal to move backward. In other words, in order to secure a desired braking force, it is necessary to increase the input (pedal depression force) so that the main piston does not move backward, and as a result, the problem is that the boost ratio cannot be increased with respect to the input. there were. On the other hand, if the thrust of the booster piston is reduced to reduce the brake fluid pressure in the master cylinder, the reaction force transmitted to the main piston is reduced, so that the boost ratio cannot be reduced with respect to the input. there were.

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、電動モータを倍力源として働かせる際に、入力に対して所望の倍力比を得ることができるようにし、もってペダル操作性の向上に寄与する電動倍力装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and the problem is that when the electric motor is used as a boost source, a desired boost ratio can be obtained with respect to the input. Thus, an object of the present invention is to provide an electric booster that contributes to an improvement in pedal operability.

上記課題を解決するため、第1の発明は、ブレーキペダルの操作により進退移動する第1の部材と、該第1の部材に相対移動可能に配置された第2の部材と、該第2の部材を進退移動させる回転−直動変換機構と、該回転−直動変換機構に回転力を付与する電動モータとを備え、前記ブレーキペダルから前記第1の部材に付与される入力推力と前記電動モータから前記第2の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、該ブレーキ液圧による反力の一部を前記第1の部材に、他の一部を前記第2の部材にそれぞれ伝達する電動倍力装置において、前記第1の部材と前記第2の部材との間に、前記第1の部材と前記第2の部材とが少なくとも一の方向に相対変位した状態にあるとき、前記第1の部材に対する、前記第2の部材の変位方向への付勢力を前記両部材の相対変位前の状態よりも強くする付勢手段を設ける共に、前記電動モータを、前記第1、第2の部材および前記回転−直動変換機構と同軸に重合配置したことを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, a first invention is a first member that moves forward and backward by operating a brake pedal, a second member that is arranged to be relatively movable with respect to the first member, and the second member A rotation-linear motion conversion mechanism for moving the member forward and backward, and an electric motor for applying a rotational force to the rotation-linear motion conversion mechanism, and an input thrust applied to the first member from the brake pedal and the electric motor The brake fluid pressure is generated in the master cylinder by the booster thrust applied from the motor to the second member, a part of the reaction force due to the brake fluid pressure is applied to the first member, and the other part is In the electric booster respectively transmitting to the second member, the first member and the second member are relative to each other in at least one direction between the first member and the second member. When in a displaced state, the first member On the other hand, there is provided urging means for making the urging force of the second member in the displacement direction stronger than the state before the relative displacement of the two members, and the electric motor is connected to the first and second members and It is characterized by being superposed on the same axis as the rotation-linear motion conversion mechanism.

上記第1の発明は、第2の部材および回転−直動変換機構の直動部材をブレーキペダル側へ付勢する戻しばねが設けられている構成とすることができる。この場合、上記戻しばねのセット荷重は、第1の部材が回生制動時のブレーキ液圧に相当する変位まで移動したときの前記付勢手段のばね荷重よりも大きく設定される構成とすることができる。   The first aspect of the invention may be configured to include a return spring that biases the second member and the linear motion member of the rotation-linear motion conversion mechanism toward the brake pedal. In this case, the set load of the return spring may be set larger than the spring load of the urging means when the first member moves to a displacement corresponding to the brake fluid pressure during regenerative braking. it can.

また、上記課題を解決するため、第2の発明は、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回転−直動変換機構と、該回転−直動変換機構に回転力を付与する電動モータと、前記軸部材と前記筒状部材との相対変位量を検出する変位検出手段と前記変位検出手段の検出信号に基づいて前記電動モータを制御する制御装置とを備え、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モ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、前記圧力室内にブレーキ液圧を発生させる電動倍力装置において、前記軸部材と前記筒状部材との間に、両部材の相対変位に応じて前記マスタシリンダの圧力室から前記軸部材に伝達される液圧反力の増減分を相殺する力を発生する付勢手段を設けると共に、前記電動モータを、前記軸部材、前記筒状部材および前記回転−直動変換機構と同軸に重合配置したことを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the second invention is a shaft member that moves forward and backward by operation of a brake pedal, a cylindrical member that is externally mounted on the shaft member so as to be relatively movable, and moves the cylindrical member forward and backward. A rotation-to-linear motion conversion mechanism, an electric motor for applying a rotational force to the rotation-to-linear motion conversion mechanism, a displacement detection means for detecting a relative displacement amount between the shaft member and the cylindrical member, and the displacement detection means. And a control device for controlling the electric motor based on the detection signal of the shaft, the shaft member and the cylindrical member as pistons of the master cylinder, the front ends thereof facing the pressure chambers of the master cylinder, and the brake In the electric booster that generates the brake hydraulic pressure in the pressure chamber by the input thrust applied from the pedal to the shaft member and the booster thrust applied from the electric motor to the cylindrical member, A force is generated between the shaft member and the tubular member that cancels the increase / decrease of the hydraulic reaction force transmitted from the pressure chamber of the master cylinder to the shaft member in accordance with the relative displacement of both members. A biasing means is provided, and the electric motor is superposed coaxially with the shaft member, the cylindrical member, and the rotation-linear motion conversion mechanism.

上記第2の発明は、筒状部材および回転−直動変換機構の直動部材をブレーキペダル側へ付勢する戻しばねが設けられている構成とすることができる。   The second aspect of the invention may be configured to include a return spring that biases the cylindrical member and the linear motion member of the rotation-linear motion conversion mechanism toward the brake pedal.

上記のように構成した第1および第2の発明においては、電動モータを倍力源とすべく、例えばブレーキ液圧を増加させる方向または低下させる方向へ第2の部材または筒状部材を相対変位させると、ブレーキペダルと連動する第1の部材または軸部材には付勢手段から同じ方向への付勢力がより強く働き、この付勢力によって第1の部材または軸部材に作用するブレーキ液圧による反力が付勢力の分だけ相殺され、結果として入力に対して所望の倍力比を得ることができる。また、電動モータと、第1の部材または軸部材と、第2の部材または筒状部材と回転−直動変換機構とを同軸に重合配置したことで、軸方向寸法を短縮することができる。   In the first and second inventions configured as described above, in order to use the electric motor as a boosting source, for example, the second member or the cylindrical member is relatively displaced in the direction of increasing or decreasing the brake hydraulic pressure. Then, the urging force in the same direction from the urging means acts more strongly on the first member or the shaft member interlocked with the brake pedal, and due to the brake hydraulic pressure acting on the first member or the shaft member by this urging force. The reaction force is canceled by the amount of the urging force, and as a result, a desired boost ratio can be obtained with respect to the input. Further, the axial dimension can be shortened by coaxially arranging the electric motor, the first member or shaft member, the second member or cylindrical member, and the rotation-linear motion conversion mechanism.

また、上記第1および第2の発明において、第2の部材または筒状部材と回転−直動変換機構の直動部材とをブレーキペダル側へ付勢する戻しばねが設けられている構成とした場合は、モータのフェール時に、戻しばねの付勢力で前記各部材を戻し方向へ移動させてブレーキ液圧を低下させることができる。   In the first and second inventions, a return spring is provided to bias the second member or the cylindrical member and the linear motion member of the rotation-linear motion conversion mechanism toward the brake pedal. In this case, when the motor fails, the brake fluid pressure can be reduced by moving each member in the return direction by the biasing force of the return spring.

また、上記第1の発明において、戻しばねのセット荷重は、第1の部材の変位が回生制動力に相当する液圧に達するときの付勢手段のばね荷重よりも大きく設定される構成とした場合は、回生制動時にペダル入力による液圧を発生させないようにすることができる。   In the first invention, the set load of the return spring is set to be larger than the spring load of the urging means when the displacement of the first member reaches a hydraulic pressure corresponding to the regenerative braking force. In this case, it is possible to prevent the hydraulic pressure due to pedal input from being generated during regenerative braking.

本発明に係る電動倍力装置によれば、ブレーキペダルと連動する部材と、電動モータにより駆動される部材との間に設けた付勢手段によって、入力に対して所望の倍力比を得ることができるので、良好なペダル操作性を確保できる。また、電動モータと、前記両部材と回転−直動変換機構とを同軸に配置したので、軸方向寸法を短縮することができ、車両への搭載性が向上する。また、電動モータにより回転−直動変換機構を直接駆動するため、静粛性、信頼性に優れたものとなる。   According to the electric booster according to the present invention, a desired boost ratio is obtained with respect to the input by the urging means provided between the member interlocked with the brake pedal and the member driven by the electric motor. As a result, good pedal operability can be secured. In addition, since the electric motor, the both members, and the rotation-linear motion conversion mechanism are arranged coaxially, the axial dimension can be shortened, and the mountability to the vehicle is improved. Further, since the rotation-linear motion conversion mechanism is directly driven by the electric motor, it is excellent in quietness and reliability.

また、第2の部材または筒状部材と回転−直動変換機構の直動部材とをブレーキペダル側へ付勢する戻しばねを設けた場合は、モータのフェール時に、戻しばねの付勢力でブレーキ液圧を低下させることができるので、ブレーキの自動解除が可能になり、信頼性が向上する。   Further, when a return spring for biasing the second member or the cylindrical member and the linear motion member of the rotation-linear motion conversion mechanism to the brake pedal side is provided, the brake is applied by the biasing force of the return spring when the motor fails. Since the hydraulic pressure can be reduced, the brake can be automatically released and the reliability is improved.

また、上記戻しばねのセット荷重を、第1の部材の変位が回生制動力に相当する液圧に達するときの付勢手段のばね荷重よりも大きく設定した場合は、回生制動時にペダル入力による液圧を発生させないようにすることができるので、回生制動時のブレーキフィーリング性が向上する。   Further, when the set load of the return spring is set to be larger than the spring load of the urging means when the displacement of the first member reaches the hydraulic pressure corresponding to the regenerative braking force, Since pressure can be prevented from being generated, the brake feeling during regenerative braking is improved.

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1〜3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1は、後述のタンデム型のマスタシリンダ10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30を内装したハウジング2を備えている。ハウジング2は、有底筒状のハウジング本体3と、このハウジング本体3の底板部3aに形成した開口部3bに環状ボス部4aを嵌合させて径方向に位置決めされると共に、図示を略すボルト(図示略)により該底板部3aに重ねて固定されたフロントカバー4と、ハウジング2の後端開口部に嵌合されると共に、ボルト5によりハウジング本体3の端面に固定されたカップ形状のリヤカバー6とからなっている。ハウジング2は、そのリヤカバー6に植立したスタッドボルトSを利用して、エンジンルームと車室とを仕切る隔壁Wに固定され、一方、このハウジング2には、そのフロントカバー4に植立したスタッドボルトS´を利用してマスタシリンダ10が連結される。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
1-3 show one embodiment of the electric booster according to the present invention. The electric booster 1 includes a housing 2 in which a piston assembly 30 described later is used as a primary piston of a tandem master cylinder 10 described later. The housing 2 has a bottomed cylindrical housing main body 3 and an annular boss portion 4a fitted into an opening 3b formed in the bottom plate portion 3a of the housing main body 3 and is positioned in the radial direction, and a bolt not shown in the figure. (Not shown) A front cover 4 that is fixed over the bottom plate portion 3a and a cup-shaped rear cover that is fitted to the rear end opening of the housing 2 and fixed to the end surface of the housing body 3 with bolts 5. It consists of six. The housing 2 is fixed to a partition wall W that partitions the engine room and the passenger compartment by using stud bolts S planted on the rear cover 6. On the other hand, the housing 2 has studs planted on the front cover 4. Master cylinder 10 is connected using bolt S '.

上記ハウジング2を構成するフロントカバー4は、その中心部にハウジング本体3内に延びる段付きの筒状ガイド部7を備えており、この筒状ガイド部7内には、前記ピストン組立体30が嵌挿されている。一方、ハウジング2を構成するリヤカバー6は、その中心部に隔壁Wを挿通して車室内へ延ばされる筒状ガイド部8を備えており、この筒状ガイド部8には、ブレーキペダルBと連動する入力ロッド9が挿入されている。なお、前記2つの筒状ガイド部7、8はマスタシリンダ10およびハウジング本体3と同軸をなすように配設されている。   The front cover 4 constituting the housing 2 is provided with a stepped cylindrical guide portion 7 extending into the housing body 3 at the center thereof, and the piston assembly 30 is accommodated in the cylindrical guide portion 7. It is inserted. On the other hand, the rear cover 6 constituting the housing 2 is provided with a cylindrical guide portion 8 that extends through the partition wall W and extends into the vehicle interior, and the cylindrical guide portion 8 is interlocked with the brake pedal B. An input rod 9 is inserted. The two cylindrical guide portions 7 and 8 are arranged so as to be coaxial with the master cylinder 10 and the housing body 3.

タンデム型のマスタシリンダ10は、有底のシリンダ本体11とリザーバ12とを備えており、そのシリンダ本体11内の奥側には、図3によく示されるように、前記プライマリピストンとしてのピストン組立体30と対をなすセカンダリピストン13が配設されている。本実施形態において、ピストン組立体30およびセカンダリピストン13は、シリンダ本体11内に嵌合したスリーブ14の両端側に配置した2つのリングガイド15、16により摺動案内されるようになっている。シリンダ本体11内には、前記ピストン組立体30とセカンダリピストン13とにより2つの圧力室17、18が画成されており、また、シリンダ本体11の壁には、各圧力室17、18内を対応するホイールシリンダ(図示略)へ連通させる吐出ポート19,20が穿設されている。   The tandem master cylinder 10 includes a bottomed cylinder main body 11 and a reservoir 12, and a piston assembly as the primary piston is disposed on the inner side of the cylinder main body 11 as shown in FIG. A secondary piston 13 that is paired with the three-dimensional body 30 is disposed. In this embodiment, the piston assembly 30 and the secondary piston 13 are slidably guided by two ring guides 15 and 16 disposed on both ends of a sleeve 14 fitted in the cylinder body 11. In the cylinder body 11, two pressure chambers 17 and 18 are defined by the piston assembly 30 and the secondary piston 13, and the inside of the pressure chambers 17 and 18 is defined on the wall of the cylinder body 11. Discharge ports 19 and 20 are formed to communicate with corresponding wheel cylinders (not shown).

また、シリンダ本体11、スリーブ14およびリングガイド15、16には、各圧力室17、18内とリザーバ12とを連通するリリーフポート21、22が形成され、さらに、各リングガイド15、16の前後には、前記リリーフポート21、22を挟む態様で、ピストン組立体30、セカンダリピストン13との間をシールする各一対のシール部材23、24が配設されている。各圧力室17、18は、前記両ピストン30、13の前進に応じて、前記各一対のシール部材23、24が対応するピストン30、13の外周面に摺接することで、リリーフポート21、22に対して閉じられるようになる。また、各圧力室17、18内には、前記プライマリピストンとしてのピストン組立体30、セカンダリピストン13を後退方向へ付勢する戻しばね25、26がそれぞれ配設されている。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30を除けば、従来汎用のタンデム型のマスタシリンダと同じであり、両ピストン30、13の前進に応じて各圧力室17、18内に封じ込められているブレーキ液が、吐出ポート19、20から対応するホイールシリンダへ圧送される。   The cylinder body 11, the sleeve 14, and the ring guides 15, 16 are formed with relief ports 21, 22 that communicate the interior of the pressure chambers 17, 18 with the reservoir 12. Are provided with a pair of seal members 23 and 24 for sealing between the piston assembly 30 and the secondary piston 13 with the relief ports 21 and 22 interposed therebetween. Each of the pressure chambers 17, 18 is brought into sliding contact with the outer peripheral surface of the corresponding piston 30, 13 by the pair of seal members 23, 24 in accordance with the advancement of the pistons 30, 13. Will be closed against. In each of the pressure chambers 17 and 18, return springs 25 and 26 for urging the piston assembly 30 as the primary piston and the secondary piston 13 in the backward direction are disposed. The configuration of the master cylinder 1 described above is the same as that of a conventional general-purpose tandem master cylinder except for the piston assembly 30 as a primary piston, and the pressure chambers 17, 18 according to the advance of the pistons 30, 13. The brake fluid contained inside is pumped from the discharge ports 19 and 20 to the corresponding wheel cylinder.

ピストン組立体30は、図2によく示されるように、筒状をなすブースタピストン(第2の部材、筒状部材)31とこのブースタピストン31内にこれと相対移動可能に配設された入力ピストン(第1の部材、軸部材)32とからなっている。ブースタピストン31は、前記フロントカバー4の筒状ガイド部7およびマスタシリンダ10内のリングガイド15に摺動可能に嵌挿されており、その前端部がマスタシリンダ10の圧力室(プライマリ室)17内に延出されている。一方、入力ピストン32は、ブースタピストン31の内周に形成した環状壁31aに摺動可能に嵌挿されており、その前端部が同じく圧力室27内に延出されている。なお、ブースタピストン31の前端部およびセカンダリピストン22の前端部には、前記マスタシリンダ6内のリリーフポート21、22に連通可能な貫通孔33、34(図3)がそれぞれ穿設されており、ブレーキ非作動時には、これら貫通孔33、34を通じて各圧力室17、18とリザーバタンク12とが連通状態となる。   As shown well in FIG. 2, the piston assembly 30 includes a cylindrical booster piston (second member, cylindrical member) 31 and an input disposed in the booster piston 31 so as to be relatively movable therewith. It consists of a piston (first member, shaft member) 32. The booster piston 31 is slidably fitted into the cylindrical guide portion 7 of the front cover 4 and the ring guide 15 in the master cylinder 10, and its front end portion is a pressure chamber (primary chamber) 17 of the master cylinder 10. It is extended in. On the other hand, the input piston 32 is slidably fitted into an annular wall 31 a formed on the inner periphery of the booster piston 31, and a front end portion of the input piston 32 extends into the pressure chamber 27. The front end of the booster piston 31 and the front end of the secondary piston 22 are provided with through holes 33 and 34 (FIG. 3) that can communicate with the relief ports 21 and 22 in the master cylinder 6, respectively. When the brake is not operated, the pressure chambers 17 and 18 and the reservoir tank 12 are in communication with each other through the through holes 33 and 34.

ここで、上記ピストン組立体30を構成するブースタピストン31と入力ピストン32との間は、ブースタピストン31の環状壁31aの前側に配置したシール部材35によりシールされており、このシール部材35と前記したリングガイド15の両端側のシール部材23とにより、圧力室17からマスタシリンダ10外へのブレーキ液の漏出が防止されている。前記シール部材35は、ブースタピストン31に内装され、前記圧力室17内の戻しばね25の一端を受ける筒状部材36によって位置固定されている。また、ハウジング2のフロントカバー4の筒状ガイド部7の内周面とブースタピストン31との間には、両者の間への異物の侵入を防止するシール部材37が介装されている。   Here, the booster piston 31 and the input piston 32 constituting the piston assembly 30 are sealed by a seal member 35 disposed on the front side of the annular wall 31a of the booster piston 31, and the seal member 35 and the input piston 32 are sealed. The leakage of the brake fluid from the pressure chamber 17 to the outside of the master cylinder 10 is prevented by the seal members 23 on both ends of the ring guide 15. The seal member 35 is housed in the booster piston 31 and is fixed in position by a cylindrical member 36 that receives one end of the return spring 25 in the pressure chamber 17. A seal member 37 is interposed between the inner peripheral surface of the cylindrical guide portion 7 of the front cover 4 of the housing 2 and the booster piston 31 to prevent foreign matter from entering between the two.

一方、上記入力ピストン32の後端部には、前記ブレーキペダルBと連動する入力ロッド9の先端部がかしめにより連結されており、入力ピストン32は、ブレーキペダルBの操作(ペダル操作)によりブースタピストン31内を進退移動するようになっている。また、入力ロッド9の途中には、フランジ部38が一体に形成されており、入力ロッド9は、そのフランジ部38を前記リヤカバー6の筒状ガイド部8の後端に一体に形成した内方突起39に当接させることにより後方(車室側)への移動が規制されており、入力ロッド9および入力ピストン32の後退端規定されている。なお、入力ロッド9は、その先端の球形部9aを入力ピストン32の後端に形成された球面状凹部32aに嵌合させた状態で連結されており(図2)、これにより入力ロッド9の揺動が許容されている。   On the other hand, the rear end portion of the input piston 32 is connected to the front end portion of the input rod 9 interlocked with the brake pedal B by caulking. The input piston 32 is boosted by the operation of the brake pedal B (pedal operation). The piston 31 moves forward and backward. Further, a flange portion 38 is integrally formed in the middle of the input rod 9, and the input rod 9 is an inward in which the flange portion 38 is integrally formed at the rear end of the cylindrical guide portion 8 of the rear cover 6. The rearward movement of the input rod 9 and the input piston 32 is regulated by bringing the projection 39 into contact with the projection 39. The input rod 9 is connected in a state in which the spherical portion 9a at the tip thereof is fitted in a spherical concave portion 32a formed at the rear end of the input piston 32 (FIG. 2). Oscillation is allowed.

本電動倍力装置1のハウジング2内にはまた、電動モータ40とこの電動モータ40の回転を直線運動に変換して上記ピストン組立体30を構成するブースタピストン31に伝達するボールねじ機構(回転−直動変換機構)50とが配設されている。電動モータ40は、ステータ41と中空のロータ42とからなっており、そのステータ41がハウジング本体3およびリヤカバー6の相互間に位置固定的に配設されると共に、そのロータ42がハウジング本体3およびリヤカバー6に軸受43、44を介して回動自在に支持されている。   In the housing 2 of the electric booster 1, there is also a ball screw mechanism (rotation) for converting the electric motor 40 and rotation of the electric motor 40 into a linear motion and transmitting it to the booster piston 31 constituting the piston assembly 30. -Linear motion conversion mechanism) 50 is disposed. The electric motor 40 includes a stator 41 and a hollow rotor 42. The stator 41 is disposed between the housing body 3 and the rear cover 6 in a fixed manner, and the rotor 42 includes the housing body 3 and The rear cover 6 is rotatably supported via bearings 43 and 44.

ボールねじ機構50は、図2によく示されるように、上記電動モータ40のロータ43にキー51を介して回転不能に嵌合されたナット部材52と、このナット部材52にボール53を介して噛合わされた中空のねじ軸(直動部材)54とからなっている。ねじ軸54の後端部には軸方向に延びるスリット55が形成されており、このスリット55には前記リヤカバー6の後端の内方突起39が挿入されている(図1)。すなわち、ねじ軸54は、ハウジング2内に回動不能にかつ軸方向移動可能に配設されており、これによりロータ42と一体にナット部材52が回転すると、ねじ軸54が直動するようになる。一方、ねじ軸54は、そのスリット55の始端部分に内方フランジ56を備えており、この内方フランジ部56に前記ブースタピストン31の延長筒部57の後端に形成した外方フランジ部57aが当接するようになっている。   As shown well in FIG. 2, the ball screw mechanism 50 includes a nut member 52 that is non-rotatably fitted to the rotor 43 of the electric motor 40 via a key 51, and a ball 53 attached to the nut member 52. It comprises a meshed hollow screw shaft (linear motion member) 54. A slit 55 extending in the axial direction is formed at the rear end of the screw shaft 54, and an inward projection 39 at the rear end of the rear cover 6 is inserted into the slit 55 (FIG. 1). That is, the screw shaft 54 is disposed in the housing 2 so as not to be rotatable and movable in the axial direction, so that when the nut member 52 rotates integrally with the rotor 42, the screw shaft 54 moves linearly. Become. On the other hand, the screw shaft 54 is provided with an inner flange 56 at the start end portion of the slit 55, and an outer flange portion 57 a formed on the inner flange portion 56 at the rear end of the extension cylinder portion 57 of the booster piston 31. Are in contact with each other.

本実施形態において、上記ブースタピストン31の延長筒部57の後端の外方フランジ部57aと前記フロントカバー3の筒状ガイド部3aとの間には戻しばね(付勢手段)58が介装されている。ねじ軸54は、ブレーキ非作動時には前記戻しばね58により、その内方フランジ部56の端面(スリット55の始端)をリヤカバー6の内方突起39に当接させる後退端に位置決めされ、これに応じてブースタピストン31も、図1に示す原位置に位置決めされる。したがって、この状態からねじ軸54が前進すると、ブースタピストン31も前進する。   In the present embodiment, a return spring (biasing means) 58 is interposed between the outer flange portion 57 a at the rear end of the extension cylinder portion 57 of the booster piston 31 and the cylindrical guide portion 3 a of the front cover 3. Has been. When the brake is not operated, the screw shaft 54 is positioned by the return spring 58 at the retracted end where the end face of the inner flange portion 56 (starting end of the slit 55) abuts against the inner protrusion 39 of the rear cover 6, and accordingly. The booster piston 31 is also positioned at the original position shown in FIG. Therefore, when the screw shaft 54 advances from this state, the booster piston 31 also advances.

また、ピストン組立体30を構成するブースタピストン31と入力ピストン32との相互間には、図2によく示されるように、一対のばね(付勢手段)60(60A、60B)が配設されている。この一対のばね60のうち、一方のばね60Aは、入力ピストン32の後端部に突設したフランジ部61とブースタピストン31内の縦壁62との間に、他方のばね60Bは、前記フランジ部61とブースタピストン31と一体の延長筒部57に形成した環状突起62との間にそれぞれ介装されている。この一対のばね60は、ブレーキ非作動時にブースタピストン31と入力ピストン32とを相対移動の中立位置に保持する役割をなすものであるが、これについては、後に詳述する。   A pair of springs (biasing means) 60 (60A, 60B) are disposed between the booster piston 31 and the input piston 32 constituting the piston assembly 30, as well shown in FIG. ing. Of the pair of springs 60, one spring 60 </ b> A is between a flange portion 61 projecting from the rear end portion of the input piston 32 and the vertical wall 62 in the booster piston 31, and the other spring 60 </ b> B is the flange 60 </ b> B. Between the part 61 and the annular protrusion 62 formed in the extension cylinder part 57 integral with the booster piston 31, respectively. The pair of springs 60 serve to hold the booster piston 31 and the input piston 32 in the neutral position when the brake is not operated. This will be described in detail later.

本実施形態において、車室内の固定部には、ブレーキペダルBに係合し、該ブレーキペダルBを介して車体に対する入力ピストン32の絶対変位を検出するポテンショメータ(変位検出手段)65が配設されている。一方、ハウジング2内には前記電動モータ40の回転変位を検出する回転センサ66が配設されている。この回転センサ66は、ハウジング本体3に固定されたレゾルバステータ67とロータ42の外周面に固定されたレゾルバロータ68とからなっている。これらポテンショメータ65と回転センサ66の検出信号は、別途設置したコントローラ70に送出されるようになっている。コントローラCには、マスタシリンダ10内の圧力室17、18のブレーキ液圧を検出する圧力センサ69(図1)も接続されており、コントローラCは、これらポテンショメータ65、回転センサ66および圧力センサ69からの信号に基づいて電動モータ40(ロータ43)の回転を制御する。   In the present embodiment, a potentiometer (displacement detecting means) 65 that engages with the brake pedal B and detects the absolute displacement of the input piston 32 with respect to the vehicle body via the brake pedal B is disposed in the fixed portion in the vehicle interior. ing. On the other hand, a rotation sensor 66 for detecting the rotational displacement of the electric motor 40 is disposed in the housing 2. The rotation sensor 66 includes a resolver stator 67 fixed to the housing body 3 and a resolver rotor 68 fixed to the outer peripheral surface of the rotor 42. The detection signals of the potentiometer 65 and the rotation sensor 66 are sent to a controller 70 installed separately. The controller C is also connected to a pressure sensor 69 (FIG. 1) for detecting the brake fluid pressure in the pressure chambers 17 and 18 in the master cylinder 10. The controller C includes the potentiometer 65, the rotation sensor 66 and the pressure sensor 69. The rotation of the electric motor 40 (rotor 43) is controlled on the basis of the signal from.

本電動倍力装置1を組立てるには、図4に示すように、回転センサ66を構成するレゾルバステータ67を組付けたハウジング本体3と、電動モータ40を構成するステータ41、ロータ支持用の一方の軸受44およびスタッドボルトSを組付けたリヤカバー6と、ロータ支持用の他方の軸受43を組付けたロータ42とを用意する。そして、リヤカバー6内にロータ42を装入した後、その上にハウジング本体3を被せ、該ハウジング本体3とリヤカバー6とをボルト5により締付け固定し、これによって電動モータ40を組付けたサブアセンブリ体70(図5)が完成する。   In order to assemble the electric booster 1, as shown in FIG. 4, the housing main body 3 in which the resolver stator 67 constituting the rotation sensor 66 is assembled, the stator 41 constituting the electric motor 40, and one for supporting the rotor. The rear cover 6 to which the bearing 44 and the stud bolt S are assembled, and the rotor 42 to which the other bearing 43 for supporting the rotor is assembled are prepared. Then, after inserting the rotor 42 into the rear cover 6, the housing body 3 is put on the rotor 42, and the housing body 3 and the rear cover 6 are fastened and fixed by the bolts 5, thereby the sub-assembly in which the electric motor 40 is assembled. The body 70 (FIG. 5) is completed.

次に、図5に示すように、予め入力ロッド9を連結した入力ピストン32とブースタピストン31とを一対のばね60(60A、60B)を介して組付けると共に、ブースタピストン31の外周に戻しばね58を巻装したピストン組立体30と、ねじ軸54にボール53を介してナット部材53を組付けたボールねじ機構50とを用意する。そして、電動モータ40を組付けたサブアセンブリ体70に対し、先ずボールねじ機構50を装入し、続いてピストン組立体30を装入し、最終的にサブアセンブリ体70のハウジング本体3の全体にフロントカバー4(図1)をボルト止めし、これにて本電動倍力装置1は完成する。   Next, as shown in FIG. 5, the input piston 32 and the booster piston 31 to which the input rod 9 is connected in advance are assembled via a pair of springs 60 (60 </ b> A, 60 </ b> B), and the return spring is returned to the outer periphery of the booster piston 31. A piston assembly 30 wound with 58 and a ball screw mechanism 50 in which a nut member 53 is assembled to a screw shaft 54 via a ball 53 are prepared. Then, the ball screw mechanism 50 is first inserted into the sub-assembly body 70 to which the electric motor 40 is assembled, and then the piston assembly 30 is inserted. Finally, the entire housing body 3 of the sub-assembly body 70 is inserted. The front cover 4 (FIG. 1) is bolted to the electric booster 1 to complete the electric booster 1.

以下、上記のように構成した電動倍力装置1の作用を説明する。
ブレーキペダルBが操作されると、入力ロッド9と一体に入力ピストン32が前進し、その動きがポテンショメータ65により検出される。すると、ポテンショメータ65からの信号を受けてコントローラCが電動モータ40に起動指令を出力し、これにより電動モータ40のロータ42が回転して、その回転がボールねじ機構50に伝達され、ねじ軸54が前進してその動きにブースタピストン31が追従する。すなわち、入力ピストン32とブースタピストン31とが一体的に前進し、ブレーキペダルBから入力ピストン32に付与される入力推力と電動モータ40からブースタピストン31に付与されるブースタ推力とに応じたブレーキ液圧がタンデムマスタシリンダ10内の圧力室17、18に発生する。
Hereinafter, the operation of the electric booster 1 configured as described above will be described.
When the brake pedal B is operated, the input piston 32 moves forward together with the input rod 9, and its movement is detected by the potentiometer 65. Then, in response to the signal from the potentiometer 65, the controller C outputs a start command to the electric motor 40, whereby the rotor 42 of the electric motor 40 rotates, and the rotation is transmitted to the ball screw mechanism 50, and the screw shaft 54 Advances and the booster piston 31 follows the movement. That is, the input piston 32 and the booster piston 31 are integrally moved forward, and the brake fluid according to the input thrust applied from the brake pedal B to the input piston 32 and the booster thrust applied from the electric motor 40 to the booster piston 31. A pressure is generated in the pressure chambers 17 and 18 in the tandem master cylinder 10.

このとき、ポテンショメータ65と回転センサ66との検出信号に基づき、入力ピストン32の絶対変位とブースタピストン31の絶対変位との差により両ピストンの相対変位量が分かる。そこで、入力ピストン32とブースタピストン31との間に相対変位が生じないように電動モータ40のロータ42の回転を制御すると、両ピストン32と31との間に介装した一対のばね60(60A、60B)が中立位置を維持する。このときの倍力比は、両ピストンの相対変位量がゼロであることから、ブースタピストン31の受圧面積と入力ピストン32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となる。   At this time, based on the detection signals of the potentiometer 65 and the rotation sensor 66, the relative displacement amount of both pistons can be determined from the difference between the absolute displacement of the input piston 32 and the absolute displacement of the booster piston 31. Therefore, when the rotation of the rotor 42 of the electric motor 40 is controlled so that no relative displacement occurs between the input piston 32 and the booster piston 31, a pair of springs 60 (60A) interposed between the pistons 32 and 31 are controlled. 60B) maintain the neutral position. The boost ratio at this time is uniquely determined by the area ratio between the pressure receiving area of the booster piston 31 and the pressure receiving area of the input piston 32 because the relative displacement amount of both pistons is zero, and is a general-purpose vacuum booster. It will be the same.

一方、上記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31を相対変位させると、倍力比が大きくなり、電動モータ40が倍力源として働いて、ペダル踏力(ペダル入力)の大きな低減を図ることができる。また、この場合、ブースタピストン31の相対変位に応じて、後側のばね60Bの付勢力が増大し、この付勢力によって入力ピストン32に伝わるブレーキ液圧の反力が付勢力の分だけ相殺され、これによりペダル踏力(入力)に対して倍力比を十分に大きくすることができる。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31を相対変位させると、このブースタピストン31の相対変位に応じて前側のばね60Aの付勢力が増大する。そして、この付勢力によって入力ピストン32に伝わる反力が強まり、ペダル踏力(入力)に対して倍力比を小さくすることができる。   On the other hand, when the booster piston 31 is relatively displaced from the neutral position in the direction in which the brake fluid pressure is increased (forward) by the booster thrust, the boost ratio is increased, and the electric motor 40 acts as a boost source, and the pedal depression force ( (Pedal input) can be greatly reduced. Further, in this case, the urging force of the rear spring 60B increases according to the relative displacement of the booster piston 31, and the reaction force of the brake hydraulic pressure transmitted to the input piston 32 is canceled by the amount of the urging force. Thus, the boost ratio can be sufficiently increased with respect to the pedal depression force (input). Conversely, when the booster piston 31 is relatively displaced from the neutral position in the direction (rearward) in which the brake fluid pressure is reduced by the booster thrust, the biasing force of the front spring 60A increases in accordance with the relative displacement of the booster piston 31. Then, the reaction force transmitted to the input piston 32 is strengthened by this urging force, and the boost ratio can be reduced with respect to the pedal depression force (input).

上記ブレーキの解除すなわちブースタピストン31の後退は、電動モータ40のロータ42を逆方向に回転させてボールねじ機構50のねじ軸54を後退させることにより行われるが、前記ブースタピストン31にはマスタシリンダ10内の液圧による反力と戻しばね58のばね力とがかかっているので、前記ねじ軸54の動きに追従してブースタピストン31が後退する。   The release of the brake, that is, the retraction of the booster piston 31 is performed by rotating the rotor 42 of the electric motor 40 in the reverse direction to retract the screw shaft 54 of the ball screw mechanism 50. The booster piston 31 includes a master cylinder. Since the reaction force due to the hydraulic pressure within 10 and the spring force of the return spring 58 are applied, the booster piston 31 moves backward following the movement of the screw shaft 54.

ここで、ブースタピストン31とボールねじ機構50のねじ軸(直動部材)54とは、フランジ部材78を介して当接しているだけであるので、万一、電動モータ40が故障(フェール)した場合には、ブレーキペダルBの踏込みに応じて前進する入力ピストン32の動きにばね60を介してブースタピストン31が追従し、これによって入力ピストン32とブースタピストン31とが一体的に前進して所定の制動力が得られる。また、制動中、万一電動モータ40に故障が発生しても、前記戻しばね58のばね力によってブースタピストン31と一体にねじ軸54が後退するので、ブレーキが自動的に解除される。   Here, since the booster piston 31 and the screw shaft (linear motion member) 54 of the ball screw mechanism 50 are merely in contact with each other via the flange member 78, the electric motor 40 has failed (failed) by any chance. In this case, the booster piston 31 follows the movement of the input piston 32 that moves forward in response to the depression of the brake pedal B via the spring 60, whereby the input piston 32 and the booster piston 31 move forward in a unified manner. The braking force can be obtained. Further, even if a failure occurs in the electric motor 40 during braking, the screw shaft 54 moves backward together with the booster piston 31 by the spring force of the return spring 58, so that the brake is automatically released.

本実施形態においては特に、電動モータ40の回転が、ボールねじ機構50により運動変換してブースタピストン31に伝達されるので、電動モータ40からブースタピストン31への駆動伝達は円滑となり、ブースタ推力の付与は安定する。また、ボールねじ機構50の採用により、ブースタピストン31から電動モータ40にモーメントが作用することがなくなるので、その分、電動モータ40にかかる負荷も低減する。また、電動モータ40によりボールねじ機構50を直接駆動するので、静粛性、信頼性に優れたものとなる。   Particularly in the present embodiment, the rotation of the electric motor 40 is converted into motion by the ball screw mechanism 50 and transmitted to the booster piston 31, so that the drive transmission from the electric motor 40 to the booster piston 31 is smooth, and the booster thrust is reduced. Grant is stable. Further, since the moment does not act on the electric motor 40 from the booster piston 31 by adopting the ball screw mechanism 50, the load on the electric motor 40 is also reduced accordingly. Further, since the ball screw mechanism 50 is directly driven by the electric motor 40, it is excellent in quietness and reliability.

ところで、本実施形態では、車両に対する入力ピストン32の絶対変位およびブースタピストン31の絶対変位を検出するポテンショメータ65、回転センサ66を設けているので、入力ピストン32(ブレーキペダルB)のストロークや踏込み速度に応じたブレーキアシスト制御、回生協調制御、車両追従(ACC)制御等にこれらの検出結果を有効に活用できる。   By the way, in this embodiment, since the potentiometer 65 and the rotation sensor 66 which detect the absolute displacement of the input piston 32 with respect to a vehicle and the absolute displacement of the booster piston 31 are provided, the stroke and stepping speed of the input piston 32 (brake pedal B). These detection results can be used effectively for brake assist control, regenerative cooperative control, vehicle follow-up (ACC) control, etc. according to the control.

すなわち、図6の模式図に示すように、マスタシリンダ10の圧力室17、18とこれに連通する配管やディスクブレーキなど全ての負荷側要素の剛性(液量対発生液圧)との関係を、マスタシリンダ圧力室17の断面積(Ai+Ab)に等しい断面積を有するピストン10Bの変位Xmとそれに取付けられたばね要素10Cのばね定数kmとに置換えて考察する。この場合、前記入力ピストン32およびブースタピストン31の変位(ストローク)をそれぞれXi,Xb、最終的にマスタシリンダ圧力室17に面している部分での入力ピストン32の発生力(入力推力)およびブースタピストン31の発生力(ブースタ推力)をそれぞれFi,Fbとすると、力の釣合いから下記(1)式の関係が得られる。   That is, as shown in the schematic diagram of FIG. 6, the relationship between the pressure chambers 17 and 18 of the master cylinder 10 and the rigidity (fluid amount versus generated hydraulic pressure) of all load side elements such as piping and disk brakes communicating with the pressure chambers 17 and 18. Considering the displacement Xm of the piston 10B having a sectional area equal to the sectional area (Ai + Ab) of the master cylinder pressure chamber 17, and the spring constant km of the spring element 10C attached thereto. In this case, the displacements (strokes) of the input piston 32 and booster piston 31 are Xi and Xb, respectively, and the generated force (input thrust) of the input piston 32 and the booster at the part facing the master cylinder pressure chamber 17 finally. If the generated force (booster thrust) of the piston 31 is Fi and Fb, the relationship of the following formula (1) is obtained from the balance of forces.

Fi+Fb=(Ab×Xb+Ai×Xi)/(Ab+Ai)×km …(1)
ここで、Fb=Ab/Ai×Fiだから、この(1)式は、下記(2)式のようになる。
Fi + Fb = (Ab × Xb + Ai × Xi) / (Ab + Ai) × km (1)
Here, since Fb = Ab / Ai × Fi, the equation (1) becomes the following equation (2).

Fi=(Ab×Xb+Ai×Xi)/(Ab+Ai)2×Ai×km …(2)
一方、ブレーキペダルBからの入力(ペダル入力)をFiBとし、入力ピストン32とブースタピストン31との間に介装したばね85のばね定数をksとすると、FiBは以下の(3)式で与えられるので、上記(1)式とこの(2)式との関係から、下記(4)式が得られる。
FiB=Fi−ks×(Xb−Xi) …(3)
FiB=(Ab×Xb+Ai×Xi)/(Ab+Ai)2×Ai×km−ks×(Xb−Xi) …(4)
Fi = (Ab × Xb + Ai × Xi) / (Ab + Ai) 2 × Ai × km (2)
On the other hand, if the input from the brake pedal B (pedal input) is Fi B and the spring constant of the spring 85 interposed between the input piston 32 and the booster piston 31 is ks, Fi B is the following equation (3): Therefore, the following equation (4) is obtained from the relationship between the above equation (1) and this equation (2).
Fi B = Fi−ks × (Xb−Xi) (3)
Fi B = (Ab × Xb + Ai × Xi) / (Ab + Ai) 2 × Ai × km−ks × (Xb−Xi) (4)

ここで、Xb=Xi(相対変位なし)とすると、(4)式は次の(5)式となり、所定の倍力比となるペダルフィーリング(ペダル入力とストロークの関係)が得られる。
FiB=Ai/(Ab+Ai)×Xi×km …(5)
一方、倍力比を変えるために、入力ピストン32とブースタピストン31との相対変位(Xb−Xi)を与えるようにブースタピストン31を制御すると、(5)式より負荷側のばね定数kmとばね60のばね定数ksとによりペダルフィーリングが変化することがわかる。
Here, if Xb = Xi (no relative displacement), the equation (4) becomes the following equation (5), and a pedal feeling (relation between pedal input and stroke) having a predetermined boost ratio is obtained.
Fi B = Ai / (Ab + Ai) × Xi × km (5)
On the other hand, when the booster piston 31 is controlled so as to give a relative displacement (Xb-Xi) between the input piston 32 and the booster piston 31 in order to change the boost ratio, the spring constant km on the load side and the spring are calculated from the equation (5). It can be seen that the pedal feeling changes with a spring constant ks of 60.

図7は、ペダル入力FiBを一定速度で増加させ、その途中で電動モータ40によるブレーキアシストを作動させたときの推力Fの変化を、図8は、そのときの入力ピストン32のストローク(ペダルストローク)Xiの変化をそれぞれみたものである。これより、入力ピストン32とブースタピストン31との間に介装したばね60のばね定数ksが大きいとブレーキペダルBは前に進み(図8(a))、従来のブレーキアシストが作動したときのペダルフィーリングを実現できる。これに対し、ばね定数ksが小さいとブレーキペダルBは逆に戻され(図8(b))、緊急時にブレーキアシストを作動させつつブレーキペダルBのショートストローク化が可能になる。一方、ばね定数ksを適当な大きさに設定すると、入力ピストン32は連続的に変化し(図8(c))、ブレーキアシストを作動させてもブレーキペダルBへの影響はほとんどなくなる。すなわち、ブレーキアシストの作動(ブースタピストン31の前方への移動)によりマスタシリンダ10の圧力室17から入力ピストン32にかかる液圧反力が増加しても、その増加分の液圧反力と相対変位により入力ピストン32を前方に付勢するばね60のばね力とがほぼ等しくなり、増加分の液圧反力がばね力によってほぼ完全に相殺され、ブレーキペダルBへの影響を解消することが可能になる。 FIG. 7 shows the change in thrust F when the pedal input Fi B is increased at a constant speed and the brake assist by the electric motor 40 is activated in the middle, and FIG. 8 shows the stroke of the input piston 32 at that time (pedal Stroke) Each change in Xi is seen. Accordingly, when the spring constant ks of the spring 60 interposed between the input piston 32 and the booster piston 31 is large, the brake pedal B moves forward (FIG. 8A), and the conventional brake assist is activated. Pedal feeling can be achieved. On the other hand, when the spring constant ks is small, the brake pedal B is returned to the reverse (FIG. 8B), and the brake pedal B can be shortened while operating the brake assist in an emergency. On the other hand, when the spring constant ks is set to an appropriate magnitude, the input piston 32 continuously changes (FIG. 8C), and even if the brake assist is operated, the influence on the brake pedal B is almost eliminated. That is, even if the hydraulic reaction force applied from the pressure chamber 17 of the master cylinder 10 to the input piston 32 is increased by the operation of the brake assist (the forward movement of the booster piston 31), Due to the displacement, the spring force of the spring 60 urging the input piston 32 forward becomes substantially equal, and the increased hydraulic pressure reaction force is almost completely offset by the spring force, eliminating the influence on the brake pedal B. It becomes possible.

ここで、ブレーキペダルBへの影響をなくするために要求されるばね60のばね定数ksは、上記(5)式を下記(6)式とするために必要な大きさであり、(7)式のように決めることができる。   Here, the spring constant ks of the spring 60 required to eliminate the influence on the brake pedal B is a size necessary to make the above equation (5) into the following equation (6), (7) It can be decided like the formula.

FiB=Ai/(Ab+Ai)×Xi×km …(6)
ks=(Ab×Ai)/(Ab+Ai)2×km …(7)
Fi B = Ai / (Ab + Ai) × Xi × km (6)
ks = (Ab × Ai) / (Ab + Ai) 2 × km (7)

一方、ブレーキ液圧Pm、圧力室17の液量Vmは、下記(8)式、(9)式のように表わされる。
Pm=(Ab×Xb+Ai×Xi)/(Ab+Ai)2×km …(8)
Vm=Ab×Xb+Ai×Xi …(9)
よって、PmとVmとは、下記(10)式の関係となり、これを変換すると下記(11)式が得られる。
Pm=Vm/(Ab+Ai)2×km …(10)
km=Pm/Vm×(Ab+Ai)2 …(11)
したがって、このkmを上記(7)式に代入すれば、下記(12)式が得られる。
ks=Ai×Ab×Pm/Vm …(12)
On the other hand, the brake fluid pressure Pm and the fluid volume Vm in the pressure chamber 17 are expressed by the following equations (8) and (9).
Pm = (Ab × Xb + Ai × Xi) / (Ab + Ai) 2 × km (8)
Vm = Ab × Xb + Ai × Xi (9)
Therefore, Pm and Vm have the relationship of the following equation (10), and when this is converted, the following equation (11) is obtained.
Pm = Vm / (Ab + Ai) 2 × km (10)
km = Pm / Vm × (Ab + Ai) 2 (11)
Therefore, if this km is substituted into the above equation (7), the following equation (12) is obtained.
ks = Ai × Ab × Pm / Vm (12)

すなわち、入力ピストン32とブースタピストン31との間に介装されるばね(付勢手段)60のばね定数ksを、マスタシリンダ10の圧力室17に臨む入力ピストン32およびブースタピストン31の受圧面積Ai、Abと、マスタシリンダ10のブレーキ液圧Pmおよび液量Vmとに基づいて決定することが可能になる。すなわち、入力ピストン32およびブースタピストン31の受圧面積Ai、Abは既知であり、また、マスタシリンダの液量Vmの増減に伴うブレーキ液圧Pmの増減の比率は適用車両によって決まっているので、これらから求まる設定値とばね定数ksとが一致するようにすれば、図8の(c)の関係とすることができる。つまり、ブレーキアシストの作動(ブースタピストン31の前方への移動)によりマスタシリンダ圧力室17から入力ピストン32にかかる液圧反力の増加分と、ブースタピストン31と入力ピストン32との相対変位により入力ピストン32を前方に付勢するばね60のばね力とをほぼ等しくすることが可能になる。なお、ばね定数ksが上記設定値よりも大きい場合には図8の(a)の関係となり、逆に、ばね定数ksが上記設定値よりも小さい場合には図8の(b)の関係となる。   That is, the spring constant ks of the spring (biasing means) 60 interposed between the input piston 32 and the booster piston 31 is applied to the pressure receiving area Ai of the input piston 32 and the booster piston 31 facing the pressure chamber 17 of the master cylinder 10. , Ab, and the brake fluid pressure Pm and fluid amount Vm of the master cylinder 10 can be determined. That is, the pressure receiving areas Ai and Ab of the input piston 32 and the booster piston 31 are known, and the ratio of increase / decrease in brake fluid pressure Pm accompanying increase / decrease in fluid volume Vm of the master cylinder is determined by the applied vehicle. 8 and the spring constant ks coincide with each other, the relationship shown in FIG. 8C can be obtained. That is, it is input by the increase in the hydraulic reaction force applied to the input piston 32 from the master cylinder pressure chamber 17 by the brake assist operation (the forward movement of the booster piston 31) and the relative displacement between the booster piston 31 and the input piston 32. The spring force of the spring 60 that biases the piston 32 forward can be made substantially equal. When the spring constant ks is larger than the set value, the relationship shown in FIG. 8A is established. Conversely, when the spring constant ks is smaller than the set value, the relationship shown in FIG. Become.

ところで、本電動倍力装置1を回生協調ブレーキシステムに組込む場合、ペダル入力FiBとブレーキ液圧Pmとの関係は図9に示すようになる。図9において、Preは回生制動により発生するブレーキ液圧であり、ペダル入力FiBがFaのときに回生制動を作動させたとすると、本電動倍力装置1は、ブースタピストン31を後方にPre相当分だけ変位させればよいことになる。この場合、ばね定数ksが上記(12)式の関係にあれば、ブレーキ液圧Pmは、Pre相当分だけ低下するが、この低下したPre相当分とほぼ等しいばね60のばね力が入力ピストン32を後方に付勢するように作用するので、全体では、ペダルストロークXi相当の制動力に見合う反力がブレーキペダルB(入力ピストン32)に維持される。このとき、ペダル入力FiBは、(6)式に従いXiとkmとで決定される値に維持される。この結果、マスタシリンダ10からブレーキペダルB(入力ピストン32)にかかる、液圧とばね60のばね力との総和による反力を変えることなく、マスタシリンダ10で発生する制動力(液圧)を増減できる。 When the electric booster 1 is incorporated in the regenerative cooperative brake system, the relationship between the pedal input Fi B and the brake hydraulic pressure Pm is as shown in FIG. In FIG. 9, Pre is a brake fluid pressure generated by regenerative braking, and when the regenerative braking is activated when the pedal input Fi B is Fa, the electric booster 1 corresponds to the booster piston 31 in the rear direction. It is only necessary to displace by the amount. In this case, if the spring constant ks is in the relationship of the above expression (12), the brake fluid pressure Pm decreases by the amount corresponding to Pre, but the spring force of the spring 60 that is substantially equal to the decreased amount corresponding to Pre decreases. As a whole, the reaction force corresponding to the braking force corresponding to the pedal stroke Xi is maintained in the brake pedal B (input piston 32). At this time, the pedal input Fi B is maintained at a value determined by Xi and km according to the equation (6). As a result, the braking force (hydraulic pressure) generated in the master cylinder 10 is changed without changing the reaction force applied to the brake pedal B (input piston 32) from the master cylinder 10 by the sum of the hydraulic pressure and the spring force of the spring 60. You can increase or decrease.

本実施形態において、ブースタピストン31およびボールねじ機構50のねじ軸(直動部材)54に戻し方向の付勢力を付与する戻しばね58は、上記回生制動時の減速度(例えば、0.3G)に相当するブレーキ液圧に達するまでは、入力ピストン(第1の部材、軸部材)32によるブレーキ液圧を発生させないようにセット荷重が設定されている。すなわち、ばね60のばね定数ksに、回生制動をするブレーキ液圧の上限に相当する入力ピストン32のストロークXmaxを乗じた値よりも大きくなるように戻しばね58のセット荷重Freが設定されている(Fre>ks・Xmax)。これにより、回生制動時に余分なブレーキ液圧が発生せず、良好なブレーキフィーリング性が確保される。   In this embodiment, the return spring 58 that applies a biasing force in the return direction to the booster piston 31 and the screw shaft (linear motion member) 54 of the ball screw mechanism 50 is a deceleration (for example, 0.3 G) during the regenerative braking. The set load is set so as not to generate the brake fluid pressure by the input piston (first member, shaft member) 32 until the brake fluid pressure corresponding to is reached. That is, the set load Fre of the return spring 58 is set to be larger than the value obtained by multiplying the spring constant ks of the spring 60 by the stroke Xmax of the input piston 32 corresponding to the upper limit of the brake hydraulic pressure for regenerative braking. (Fre> ks · Xmax). As a result, no excessive brake fluid pressure is generated during regenerative braking, and good brake feeling is ensured.

また、本電動倍力装置50を先行車両追従システム(ACC)に組込む場合、ブースタピストン31の変位Xbとマスタシリンダ液圧Pmとの関係は図10に示すようになる。この場合、ある時間taから先行車両に追従して減速を開始するとすれば、図示しないECUから必要な減速度の指令を受けて、ブースタピストン31を前方に変位させ、ブレーキ液圧Pmを発生させる。すると、車両は、ブレーキ液圧Pmの発生に従い減速を始めるが、この場合も、ブースタピストン31と入力ピストン32との相対変位により入力ピストン32を前方に付勢するばね60のばね力と、マスタシリンダ圧力室17から入力ピストン32にかかる液圧反力の増加分とが等しくバランスすることによりブレーキペダルBが動くことはない(Xiは図10の変位0の位置にある)。ここで、入力ピストン32は、入力ロッド9のフランジ部38がリヤカバー6の内方突起39に当接する位置が後退端となっているので、ばね60のばね定数ksを上記設定値より少し小さめに設定することにより、入力ピストン32にかかる液圧反力の増加分を入力ピストン32を前方に付勢するばね60のばね力よりも少し大きくするようにしてもよい。このようにすることで、ブレーキパッドの厚さ変動(例えば、ブレーキパッドの偏摩耗)などで、マスタシリンダ10のばね定数kmが小さくなっても(この場合、(7)式の関係よりばね60のばね定数ksを小さくしなければならないが)、この分を予め見込んで、ばね定数ksを上記設定値より少し小さめに設定しているので、ブレーキペダルBが進まないシステムを実現できる。   When the electric booster 50 is incorporated in the preceding vehicle following system (ACC), the relationship between the displacement Xb of the booster piston 31 and the master cylinder hydraulic pressure Pm is as shown in FIG. In this case, if deceleration is started following the preceding vehicle from a certain time ta, the booster piston 31 is displaced forward in response to a necessary deceleration command from an ECU (not shown) to generate the brake fluid pressure Pm. . Then, the vehicle starts to decelerate according to the generation of the brake fluid pressure Pm. In this case as well, the spring force of the spring 60 that biases the input piston 32 forward by the relative displacement between the booster piston 31 and the input piston 32, and the master The brake pedal B does not move because the increased amount of the hydraulic reaction force applied from the cylinder pressure chamber 17 to the input piston 32 is balanced (Xi is at the position of displacement 0 in FIG. 10). Here, in the input piston 32, the position where the flange portion 38 of the input rod 9 abuts against the inward projection 39 of the rear cover 6 is the retracted end, so that the spring constant ks of the spring 60 is made slightly smaller than the set value. By setting, the increase in the hydraulic reaction force applied to the input piston 32 may be made slightly larger than the spring force of the spring 60 that biases the input piston 32 forward. By doing so, even if the spring constant km of the master cylinder 10 becomes small due to variations in the brake pad thickness (for example, uneven wear of the brake pad) (in this case, the spring 60 is determined from the relationship of the expression (7)). However, since the spring constant ks is set slightly smaller than the above set value, the system in which the brake pedal B does not advance can be realized.

以上の説明においては、便宜上、マスタシリンダ10のばね定数kmは、線形(リニア)特性を有するものとして説明したが、実際には、ばね定数kmは、例えば、図11に示すようにピストン10Bの変位とこれにより生じる液圧が非線形特性となるのが一般的である。このため、ペダルフィーリングに関して特に影響を感じる回生制動の領域(例えば、減速度が0.3G以下の液圧領域)に合わせてばね60のばね定数ksを設定することにより、好ましいペダルフィーリングを得ることができる。この場合、上記(12)式のPm/Vmに代えて、上記回生制動の領域における微小液量ΔVmの増減に伴う微小ブレーキ液圧ΔPmの増減の変化率を用いた下記(13)式に基づきばね60のばね定数ksを求めればよい。
ks=Ai×Ab×ΔPm/ΔVm …(13)
なお、上記図11では図6の模式図に基づくためマスタシリンダ10の無効ストローク分は考慮していない。
In the above description, for the sake of convenience, the spring constant km of the master cylinder 10 has been described as having a linear characteristic. However, in practice, the spring constant km is, for example, as shown in FIG. In general, the displacement and the resulting hydraulic pressure have nonlinear characteristics. For this reason, a preferable pedal feeling can be obtained by setting the spring constant ks of the spring 60 in accordance with the regenerative braking region where the pedal feeling is particularly affected (for example, the hydraulic pressure region where the deceleration is 0.3 G or less). Obtainable. In this case, instead of Pm / Vm in the above formula (12), based on the following formula (13) using the change rate of the increase / decrease in the minute brake fluid pressure ΔPm accompanying the increase / decrease in the minute fluid amount ΔVm in the regenerative braking region. The spring constant ks of the spring 60 may be obtained.
ks = Ai × Ab × ΔPm / ΔVm (13)
In FIG. 11, the invalid stroke of the master cylinder 10 is not considered because it is based on the schematic diagram of FIG.

このように本実施形態の電動倍力装置1によれば、電動モータ40によるブレーキ操作が行われても、ブレーキペダルBが影響を受けることがないので、良好なペダルフィーリングが維持され、ブレーキアシストシステムはもちろん、回生協調ブレーキシステムや先行車両追従システムなどへの適用において装置に対する信頼性が向上する。また、入力ピストン32およびブースタピストン31との間に所定のばね定数を有するばね60を介装するだけなので、構造が複雑大型になることはなく、コスト面並びに車両搭載性の面での利点も大きい。   Thus, according to the electric booster 1 of the present embodiment, even if the brake operation by the electric motor 40 is performed, the brake pedal B is not affected, so that a good pedal feeling is maintained and the brake is maintained. In addition to the assist system, the reliability of the apparatus is improved in application to a regenerative cooperative brake system, a preceding vehicle following system, and the like. Further, since only the spring 60 having a predetermined spring constant is interposed between the input piston 32 and the booster piston 31, the structure does not become complicated and large, and there are advantages in terms of cost and vehicle mountability. large.

本発明の一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。It is sectional drawing which shows the whole structure of the electric booster as one Embodiment of this invention. 本電動倍力装置の要部構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part structure of this electric booster. 本電動倍力装置と組合せるマスタシリンダの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the master cylinder combined with this electric booster. 本電動倍力装置の組立手順の初期段階を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the initial stage of the assembly procedure of this electric booster. 本電動倍力装置の組立手順の最終段階を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the last step of the assembly procedure of this electric booster. 本電動倍力装置の基本概念を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the basic concept of this electric booster. 本電動倍力装置におけるブレーキアシスト作動時の入力、出力特性の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time-dependent change of the input and output characteristics at the time of the brake assist operation | movement in this electric booster. 本電動倍力装置におけるブレーキアシスト作動時のペダルストロークの経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time-dependent change of the pedal stroke at the time of the brake assist operation | movement in this electric booster. 本電動倍力装置を回生協調ブレーキシステムに組込んだときのペダル入力とブレーキ液圧の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows a time-dependent change of pedal input and brake fluid pressure when this electric booster is built in a regenerative cooperation brake system. 本電動倍力装置を先行車両追従システムに組込んだときのブースタピストン変位とブレーキ液圧の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows a time-dependent change of a booster piston displacement and brake fluid pressure when this electric booster is integrated in a preceding vehicle following system. 本電動倍力装置と組合せるマスタシリンダにおけるピストン変位と液圧との実際の相関を示すグラフである。It is a graph which shows the actual correlation of piston displacement and hydraulic pressure in the master cylinder combined with this electric booster.

符号の説明Explanation of symbols

1 電動倍力装置
2 ハウジング
9 入力ロッド
10 タンデムマスタシリンダ
17、18 マスタシリンダの圧力室
21 ブースタピストン(筒状部材、第2の部材)
22 入力ピストン(軸部材、第1の部材)
30(30A、30B) ばね(付勢手段)
40 電動モータ
42 電動モータのロータ
50 ボールねじ機構(回転−直動変換機構)
54 ボールねじ機構のねじ軸(直動部材)
58 戻しばね
65 ポテンショメータ
66 回転センサ
B ブレーキペダル
C コントローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric booster 2 Housing 9 Input rod 10 Tandem master cylinder 17, 18 Pressure chamber of master cylinder 21 Booster piston (tubular member, second member)
22 Input piston (shaft member, first member)
30 (30A, 30B) Spring (biasing means)
40 Electric motor 42 Electric motor rotor 50 Ball screw mechanism (rotation-linear motion conversion mechanism)
54 Screw shaft of ball screw mechanism (linear motion member)
58 Return spring 65 Potentiometer 66 Rotation sensor B Brake pedal C Controller

Claims (5)

ブレーキペダルの操作により進退移動する第1の部材と、該第1の部材に相対移動可能に配置された第2の部材と、該第2の部材を進退移動させる回転−直動変換機構と、該回転−直動変換機構に回転力を付与する電動モータとを備え、前記ブレーキペダルから前記第1の部材に付与される入力推力と前記電動モータから前記第2の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、該ブレーキ液圧による反力の一部を前記第1の部材に、他の一部を前記第2の部材にそれぞれ伝達する電動倍力装置において、前記第1の部材と前記第2の部材との間に、前記第1の部材と前記第2の部材とが少なくとも一の方向に相対変位した状態にあるとき、前記第1の部材に対する、前記第2の部材の変位方向への付勢力を前記両部材の相対変位前の状態よりも強くする付勢手段を設ける共に、前記電動モータを、前記第1、第2の部材および前記回転−直動変換機構と同軸に重合配置したことを特徴とする電動倍力装置。   A first member that moves forward and backward by the operation of the brake pedal, a second member that is arranged to be relatively movable with respect to the first member, a rotation-linear motion conversion mechanism that moves the second member forward and backward, An electric motor for applying a rotational force to the rotation-linear motion conversion mechanism, an input thrust applied from the brake pedal to the first member, and a booster thrust applied from the electric motor to the second member To generate a brake fluid pressure in the master cylinder and transmit a part of the reaction force due to the brake fluid pressure to the first member and the other part to the second member. And when the first member and the second member are relatively displaced in at least one direction between the first member and the second member, , In the displacement direction of the second member The urging means for making the force stronger than the state before the relative displacement of the both members is provided, and the electric motor is arranged coaxially with the first and second members and the rotation-linear motion conversion mechanism. Electric booster characterized by. 前記第2の部材および前記回転−直動変換機構の直動部材をブレーキペダル側へ付勢する戻しばねが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電動倍力装置。   The electric booster according to claim 1, further comprising a return spring that biases the second member and the linear motion member of the rotation-linear motion conversion mechanism toward the brake pedal. 前記戻しばねのセット荷重は、第1の部材が回生制動時のブレーキ液圧に相当する変位まで移動したときの前記付勢手段のばね荷重よりも大きく設定されることを特徴とする請求項2に記載の電動倍力装置。   The set load of the return spring is set larger than the spring load of the urging means when the first member moves to a displacement corresponding to the brake fluid pressure during regenerative braking. The electric booster described in 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回転−直動変換機構と、該回転−直動変換機構に回転力を付与する電動モータと、前記軸部材と前記筒状部材との相対変位量を検出する変位検出手段と前記変位検出手段の検出信号に基づいて前記電動モータを制御する制御装置とを備え、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モ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、前記圧力室内にブレーキ液圧を発生させる電動倍力装置において、前記軸部材と前記筒状部材との間に、両部材の相対変位に応じて前記マスタシリンダの圧力室から前記軸部材に伝達される液圧反力の増減分を相殺する力を発生する付勢手段を設けると共に、前記電動モータを、前記軸部材、前記筒状部材および前記回転−直動変換機構と同軸に重合配置したことを特徴とする電動倍力装置。   A shaft member that moves forward and backward by operating a brake pedal, a cylindrical member that is externally mounted on the shaft member, a rotation-linear motion conversion mechanism that moves the cylindrical member forward and backward, and the rotation-linear motion conversion An electric motor for applying a rotational force to the mechanism, a displacement detection means for detecting a relative displacement amount between the shaft member and the cylindrical member, and a control device for controlling the electric motor based on a detection signal of the displacement detection means; The shaft member and the cylindrical member are used as pistons of the master cylinder, the front ends thereof face the pressure chambers of the master cylinder, and the input thrust applied from the brake pedal to the shaft member and the electric motor In the electric booster that generates the brake fluid pressure in the pressure chamber by the booster thrust applied to the cylindrical member from between the shaft member and the cylindrical member, There is provided urging means for generating a force that cancels the increase / decrease of the hydraulic reaction force transmitted from the pressure chamber of the master cylinder to the shaft member according to the displacement, and the electric motor is connected to the shaft member, the cylinder. An electric booster characterized by being arranged in a coaxial manner with the cylindrical member and the rotation-linear motion conversion mechanism. 前記筒状部材および前記回転−直動変換機構の直動部材をブレーキペダル側へ付勢する戻しばねが設けられていることを特徴とする請求項4に記載の電動倍力装置。   5. The electric booster according to claim 4, further comprising a return spring that urges the cylindrical member and the linear motion member of the rotation-linear motion conversion mechanism to a brake pedal side.
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