JP2009006756A - Electric booster - Google Patents
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Abstract
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、この種の電動倍力装置としては、特許文献1に記載されたものがある。このものは、ブレーキペダルと連動する入力ピストンと、該入力ピストンと相対移動可能に配置され、かつ電動アクチュエータにより駆動されるブースタピストンと、前記入力ピストンと前記ブースタピストンとを、ブレーキ非作動時に相対移動の中立位置に保持する付勢手段とを備え、前記入力ピストンと前記ブースタピストンとの相対変位量を制御することによりマスタシリンダ内に所望のブレーキ液圧を発生させる構造となっている。
Conventionally, as this type of electric booster, there is one described in
図7は、上記特許文献1に記載された電動倍力装置における圧力平衡を説明するための説明図であり、同図中、1は入力ピストン、2はブースタピストン、3,4は付勢手段としてのバランスばね、5はマスタシリンダである。ここで、入力ピストン1の変位(入力変位)をXi、その推力(入力推力)をFi、その受圧面積をAi 、ブースタピストン2の変位(ブースタ変位)をXb、その推力(ブースタ推力)をFb、 その受圧面積をAb、マスタシリンダ5内のブレーキ液圧をPb、バランスばね3,4のバネ定数をKおよび入力ピストン1とブースタピストン2との相対変位量をΔX(=Xi−Xb)とすると、圧力平衡式は下記(1)のようになり、倍力比αは下記(2)式のようになる。
Pb=(Fi−K×△X)/Ai=(Fb+K×△X)/Ab …(1)
α=Pb×(Ai+Ab)/Fi=(Fi−K×△X)/Ai×(Ai+Ab)/Fi =(1−K×ΔX/Fi)×(1+Ab/Ai) …(2)
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the pressure balance in the electric booster described in
Pb = (Fi−K × ΔX) / Ai = (Fb + K × ΔX) / Ab (1)
α = Pb × (Ai + Ab) / Fi = (Fi−K × ΔX) / Ai × (Ai + Ab) / Fi = (1−K × ΔX / Fi) × (1 + Ab / Ai) (2)
この場合、相対変位量ΔXが0つまりXb=Xiを保つようにブースタ変位Xbを位置制御すれば、倍力比αは、α=1+Ab/Aiとなり、真空倍力装置と同様にブースタピストン21の受圧面積Abと入力ピストン22の受圧面積Aiとの面積比で一義的に定まる。また、相対変位量ΔXが負つまりXb>Xiを保つようにブースタ変位Xbを位置制御すれば、倍力比増大(制動力増大)となってブレーキアシスト動作が実現し、逆に相対変位量ΔXが正つまりXb<Xiを保つようにブースタ変位Xbを位置制御すれば、倍力比減少(制動力減少)となって回生制動時の回生協調動作が実現する。さらに、ブースタピストン2の前進によりマスタシリンダ5内の圧力室とリザーバとの連通が遮断されるので、アダプティブルコントロール(ACC)やヒルスタートアシストなどの自動ブレーキ動作も可能となる。
In this case, if the position of the booster displacement Xb is controlled so that the relative displacement amount ΔX is 0, that is, Xb = Xi, the boost ratio α becomes α = 1 + Ab / Ai, and the
ところで、マスタシリンダの吐出液量Qbは、下記(3)式で求められるが、自動車のブレーキ系においては、ホイールシリンダ(ディスクブレーキ)と配管系の剛性の影響があって、該吐出液量Qbとブレーキ液圧Pbとは、図8に示すような非線形な関係となる。他方、運転者のペダル感触は、図9に示すような入力変位Xiと入力推力Fiとの関係で決まる。この場合、Pb=f(Qb)、その逆関数をQb=f(Pb)とおいて、入力変位Xiと入力推力Fiとの関係を整理すると、(1)式から下記(4)式が得られる。
Qb=Xi×Ai+Xb×Ab …(3)
Fi=f(Xi×Ai+Xb×Ab)×Ai+K×(Xi−Xb) …(4)
By the way, the discharge fluid amount Qb of the master cylinder can be obtained by the following equation (3). However, in the brake system of an automobile, the discharge fluid amount Qb is influenced by the rigidity of the wheel cylinder (disc brake) and the piping system. And the brake fluid pressure Pb have a non-linear relationship as shown in FIG. On the other hand, the driver's pedal feel is determined by the relationship between the input displacement Xi and the input thrust Fi as shown in FIG. In this case, when Pb = f (Qb) and its inverse function is Qb = f (Pb) and the relationship between the input displacement Xi and the input thrust Fi is arranged, the following equation (4) is obtained from the equation (1). .
Qb = Xi × Ai + Xb × Ab (3)
Fi = f (Xi * Ai + Xb * Ab) * Ai + K * (Xi-Xb) (4)
これより、(4)式を逆算することにより、入力変位Xiに対して所望の入力推力Fiを返すブースタ変位Xbを求めることができる。ただし、ブースタ変位Xbを決めると、(1)式からブレーキ液圧Pbも決まってしまう。AiとAbが倍力比から決まっているとき、(4)式では調整要素はバランスばね3,4のバネ定数Kだけしかないので、入力変位Xiに対して、入力推力Fiとブレーキ液圧Pbとの双方を自由に変化させることはできない。これを図8および図9で説明すると、まず通常はΔX=0に制御して、固定倍力比(α=1+Ab/Ai)の倍力動作を行うとすると、Qb=Xi×(Ai+Ab)、Pb=Fi/Aiなので、(4)式はFi=f(Xi×(Ai+Ab))×Aiとなり、図9の入力変位Xiと入力推力Fiとの関係は、図8のマスタシリンダの吐出液量Qbとブレーキ液圧Pbとの関係と相似になる。
From this, the booster displacement Xb that returns the desired input thrust Fi with respect to the input displacement Xi can be obtained by calculating back the equation (4). However, when the booster displacement Xb is determined, the brake fluid pressure Pb is also determined from the equation (1). When Ai and Ab are determined from the boost ratio, since the adjustment element is only the spring constant K of the
入力変位がXiaのとき、ブースタ変位Xb=Xia、マスタシリンダ吐出液量はQba=Xia×(Ai+Ab)で、図8のA点(ブレーキ液圧Pba)にあり、入力推力FiはFi=Pba×Aiで、図9のS1点にある。このとき、入力推力Fiaのままで、ブレーキ液圧PbaをPba´に増大させるブレーキアシスト動作を行う場合、図8のA´点に移動するので、マスタシリンダの吐出液量はQba´=g(Pba´)だけ必要になり、ブースタ変位はXba´=(Qba´−Xia×Ai)/Abである。このとき、
Pba´−Pba=(Fia−K×ΔX)/Ai−Fi/Ai=−K×ΔX/Ai
Qba´−Qba=Xia×Ai+Xba´×Ab−Xia×(Ai+Ab)=−ΔX×Ab
からバランスばね3,4のバネ定数Kは下記(6)式のようになる。
K=Ai×Ab×(Pba´−Pba)/(Qba´−Qba) …(5)
When the input displacement is Xia, the booster displacement Xb = Xia, the master cylinder discharge fluid amount is Qba = Xia × (Ai + Ab), and is at point A (brake fluid pressure Pba) in FIG. 8, and the input thrust Fi is Fi = Pba × Ai is at point S1 in FIG. At this time, when the brake assist operation is performed to increase the brake fluid pressure Pba to Pba ′ while maintaining the input thrust Fia, the master cylinder discharge fluid amount is Qba ′ = g ( Pba ′) is required, and the booster displacement is Xba ′ = (Qba′−Xia × Ai) / Ab. At this time,
Pba′−Pba = (Fia−K × ΔX) / Ai−Fi / Ai = −K × ΔX / Ai
Qba′−Qba = Xia × Ai + Xba ′ × Ab−Xia × (Ai + Ab) = − ΔX × Ab
Therefore, the spring constant K of the
K = Ai × Ab × (Pba′−Pba) / (Qba′−Qba) (5)
すなわち、バランスばね3,4のバネ定数Kは、図8の曲線A−A´間の平均勾配(Pba´−Pba)/(Qba´−Qba)に比例する。したがって、バネ定数を上記(6)式に合せれば、入力推力Fiaのままでブレーキ液圧をPbaからPba´に増大させることができるが、これにはバランスばね3,4の交換が必要になる。
That is, the spring constant K of the
一方、電気自動車やハイブリッド車では、入力変位Xiaに対応したブレーキ液圧Pbaから、図8に示すように、モータ/ゼネレータによる回生制動分ΔPだけブレーキ液圧を下げ、A″点のPba″とするが、このときも入力推力Fi(ペダル反力)が変化しないことが望ましい。特定の入力変位Xiaおよび回生制動分ΔPに対応するには、上述のブレーキアシスト動作と同様に、適したバネ定数Kを選定することが可能であるが、入力変位Xiは運転者の操作により変化する上、回生制動の制動力は回生回路の状態および車速により制限され、制動中に変動する。図8、9において入力変位Xiaに対応したA点で制動を開始し、その後、回生制動分ΔPに相当する回生制動を開始してA″に移動し、さら入力変位Xibまで下がったときには、対応したB点からΔPだけ減圧したB″点に移動し、そのときの入力推力を図9のS2点のFibに保持できればよい。 On the other hand, in an electric vehicle or a hybrid vehicle, as shown in FIG. 8, the brake fluid pressure is reduced by the amount of regenerative braking ΔP by the motor / generator from the brake fluid pressure Pba corresponding to the input displacement Xia. However, it is desirable that the input thrust Fi (pedal reaction force) does not change at this time as well. In order to cope with the specific input displacement Xia and the regenerative braking amount ΔP, it is possible to select a suitable spring constant K as in the above-described brake assist operation. However, the input displacement Xi varies depending on the driver's operation. In addition, the braking force of regenerative braking is limited by the state of the regenerative circuit and the vehicle speed, and fluctuates during braking. 8 and 9, braking is started at point A corresponding to the input displacement Xia, then regenerative braking corresponding to the regenerative braking amount ΔP is started and moved to A ″ and further reduced to the input displacement Xib. It is only necessary to move from the B point to the B ″ point reduced by ΔP and to hold the input thrust at the S2 point Fib in FIG.
しかし、上記したようにこの条件を満たすバネ定数は、図8の勾配に比例するため、A−A″間では、K=Ai×Ab×ΔP/(Qba−Qba″)、B−B″間では、K=Ai×Ab×ΔP/(Qbb−Qbb″)であり、固定したバネ定数では両方の区間で入力推力を維持することができず、回生制動の開始/終了で推力の変動、すなわちブレーキペダルに伝わる反力(ペダル反力)の変動を生じることになる。また、ブレーキアシスト動作時の液圧増大効果拡大と回生協調時の推力変動抑制を両立することも困難である。
本発明は、上記した技術的背景に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、動作状況に応じて任意にペダル反力を調整できるようにし、もって良好なペダル感触を常時保つことができ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 technical background, and the problem is that the pedal reaction force can be arbitrarily adjusted in accordance with the operation state, so that a good pedal feel can be constantly maintained. It is in providing the electric booster which can be performed.
上記課題を解決するため、本発明は、ブレーキペダルと連動する入力ピストンと、該入力ピストンと相対移動可能に配置され、かつ電動アクチュエータにより駆動されるブースタピストンと、前記入力ピストンと前記ブースタピストンとを備え、前記入力ピストンと前記ブースタピストンとの相対変位量を制御することによりマスタシリンダ内に所望のブレーキ液圧を発生させる電動倍力装置において、前記ブースタピストンと前記入力ピストンとの間に液圧室を画成すると共に、該液圧室を外部の液圧制御装置に連通し、該液圧制御装置から前記液圧室に制御液圧を供給して、前記入力ピストンに加えられる反力を調整することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides an input piston that works in conjunction with a brake pedal, a booster piston that is disposed so as to be relatively movable with the input piston and that is driven by an electric actuator, the input piston, and the booster piston. An electric booster that generates a desired brake fluid pressure in the master cylinder by controlling a relative displacement amount between the input piston and the booster piston, and a liquid between the booster piston and the input piston. A reaction chamber that defines a pressure chamber, communicates the fluid pressure chamber with an external fluid pressure control device, supplies control fluid pressure to the fluid pressure chamber from the fluid pressure control device, and is applied to the input piston. It is characterized by adjusting.
このように構成した電動倍力装置においては、入力ピストンに臨む液圧室に液圧制御装置から制御液圧を与えることで、ペダル反力を任意に変更することが可能になり、ブレーキアシスト動作時、回生協調動作時等においても良好なペダル感触を確保できる。 In the electric booster configured as described above, it is possible to arbitrarily change the pedal reaction force by applying the control hydraulic pressure from the hydraulic pressure control device to the hydraulic pressure chamber facing the input piston, and the brake assist operation. Good pedal feel can be ensured even during regenerative cooperative operation.
本発明は、上記液圧室と液圧制御装置とを連通する流路に常閉の電磁開閉弁を設けた構成としてもよい。このように構成した場合は、電動アクチュエータの失陥時に前記電磁開閉弁を閉じたままにして、前記入力ピストンと前記ブースタピストンとの相対変位量を初期値に保つことができ、ブレーキペダルのストロークを増加させることなく制動可能になる。 The present invention may be configured such that a normally closed electromagnetic on-off valve is provided in a flow path that communicates the hydraulic pressure chamber and the hydraulic pressure control device. When configured in this way, the electromagnetic on-off valve can be kept closed when the electric actuator fails, and the relative displacement between the input piston and the booster piston can be maintained at the initial value, and the stroke of the brake pedal can be maintained. It becomes possible to brake without increasing the.
本発明において、上記圧力制御装置は、制御ピストンを内蔵するシリンダ装置と前記制御ピストンを駆動するサブ電動アクチュエータとを備えている構成とすることができる。この場合は、制御液圧を電気的に制御するので、制御性が向上する。 In this invention, the said pressure control apparatus can be set as the structure provided with the cylinder apparatus which incorporates a control piston, and the sub electric actuator which drives the said control piston. In this case, controllability is improved because the control hydraulic pressure is electrically controlled.
上記圧力制御装置はまた、制御ピストンを内蔵するシリンダ装置と、ブレーキペダルと連動して前記制御ピストンを駆動する作動ロッドとを備えている構成とすることができる。この場合は、制御液圧を機械的に制御するので、装置構造は簡単となる。 The pressure control device may be configured to include a cylinder device having a built-in control piston and an operating rod that drives the control piston in conjunction with a brake pedal. In this case, since the control hydraulic pressure is mechanically controlled, the device structure is simplified.
本発明に係る電動倍力装置によれば、ペダル反力を任意に調整することができるので、ブレーキアシスト動作時、回生協調動作時等においても良好なペダル感触を確保でき、装置に対する信頼性が向上する。 According to the electric booster according to the present invention, the pedal reaction force can be arbitrarily adjusted, so that a good pedal feel can be secured even during a brake assist operation, a regenerative cooperative operation, etc., and the reliability of the device is improved. improves.
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。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明に係る電動倍力装置の第1の実施形態を示したものである。本電動倍力装置10は、後述のタンデム型マスタシリンダ30のプライマリピストンとして共用されるブースタピストン11と、このブースタピストン11の後部側に形成された有底のシリンダ部11a内に該ブースタピストン11と相対移動可能に配設された入力ピストン12と、前記ブースタピストン11を駆動する電動アクチュエータ13と、前記両ピストン11、12および電動アクチュエータ13を一括して納めたケーシング14とから概略構成されている。ケーシング14は、マスタシリンダ30のシリンダ本体31と一体をなすケース本体14aと後部側のリヤカバー14bとからなっており、本電動倍力装置10は、ケーシング14のリヤカバー14を介してエンジンルームと車室とを仕切る隔壁15に固定される。
FIG. 1 shows a first embodiment of an electric booster according to the present invention. The
ブースタピストン11は、マスタシリンダ30のシリンダ本体31にシール部材16を介して摺動可能に嵌挿されている。一方、入力ピストン12はブースタピストン11のシリンダ部11a内にシール部材17を介して摺動可能に内装されており、シリンダ部11a内の底部側は密閉の液圧室18として画成されている。入力ピストン12の後端部には、図示を略すブレーキペダルから延ばした入力ロッド19の先端部が連結されており、入力ピストン12は、ブレーキペダルの操作(ペダル操作)によりブースタピストン11内を進退移動するようになっている。
The
電動アクチュエータ13は、電動モータ20とこの電動モータ20の回転を直線運動に変換して上記ブースタピストン11に伝達するボールねじ機構(回転直動変換機構)21とからなっている。電動モータ20はステータ22と中空のロータ23とからなっており、そのステータ22はケーシング14に位置固定的に配設され、そのロータ23はケーシング14に軸受24を介して回動可能に配設されている。一方、ボールねじ機構21は、前記電動モータ20のロータ23に一体に設けられたナット部25と、このナット部25にボール26を介して噛合わされた中空のねじ軸27とからなっている。ねじ軸27は、ケーシング14に回動不能にかつ軸方向移動可能に支持されており、これによりロータ23と一体にナット部25が回転するとねじ軸27が直動する。ねじ軸27の後端部には内方フランジ27aが形成されており、前記ブースタピストン11の後端がこの内方フランジ27aの内周縁部に突き当てられている。したがって、いまねじ軸27が前進すると、これと一体にブースタピストン11が前進する。なお、ねじ軸27は、その内方フランジ27aを前記リヤカバー14bに当接させる位置が後退端となっている。
The
上記ブースタピストン11のシリンダ部11内には、一対のバランスばね(付勢手段)28が配設されている。この一対のバランスばね28は、入力ピストン12とブースタピストン11のシリンダ部11aの内底との間および該シリンダ部11aの開口端部に突設した環状突起29との間にそれぞれ介装されている。この一対のバランスばね28は、ブレーキ非作動時にブースタピストン11と入力ピストン12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。
A pair of balance springs (biasing means) 28 are arranged in the
ここで、タンデム型マスタシリンダ30は、前記シリンダ本体31とリザーバ32とから概略構成されている。シリンダ本体31は有底筒状をなしており、その内底側には、前記プライマリピストンとしてのブースタピストン11と対をなすセカンダリピストン33が配設されている。シリンダ本体31内には、前記ブースタピストン11とセカンダリピストン33とにより2つの圧力室34,34´が画成されると共に、シリンダ本体11の壁には、各圧力室34,34´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35,35´が形成されている。
Here, the
また、上記シリンダ本体31には、各圧力室34,34´内とリザーバ32とを連通するリリーフポート36,36´が形成され、さらに前記リリーフポート36,、36´を挟む態様で、ブースタピストン11、セカンダリピストン33との間をシールする各一対のシール部材37,37´が配設されている。各圧力室34,34´は、前記両ピストン11、33の前進に応じて各一対のシール部材37,37´が、対応するピストン11、33の外周面に摺接することで、リリーフポート36,36´に対して閉じられるようになっている。また、各圧力室34,34´内には、前記プライマリピストンとしてのブースタピストン11、セカンダリピストン33を後退方向へ付勢する戻しばね38,38´がそれぞれ配設されている。前記したマスタシリンダ30の構成は、ブースタピストン11をプライマリピストンとみなせば、従来汎用のタンデム型マスタシリンダと同じであり、両ピストン11、33の前進に応じて各圧力室34,34´内に封じ込められているブレーキ液が、吐出ポート35,35´から対応するホイールシリンダへ圧送され、制動力が発生する。
The
本実施形態においては、後述の圧力制御装置40を別途設けており、この圧力制御装置40から、上記ブースタピストン11と入力ピストン12との間に画成された液圧室18に制御液圧を供給できるようにしている。より詳しくは、マスタシリンダ30のシリンダ本体31には、ブースタピストン11との間に形成した環状通路41およびブースタピストン11に形成した半径方向の貫通孔42を介して液圧室18に連通するポート43が設けられている。該ポート43と圧力制御装置40との間は配管44により接続されており、この配管44には、常閉の電磁開閉弁45が介装されている。したがって、電磁開閉弁45を開くことで、圧力制御装置40から液圧室18に制御液圧が供給される。
In the present embodiment, a
上記圧力制御装置40は、ここでは図2に示すように、制御ピストン46を内蔵するシリンダ装置47と制御ピストン46を駆動する電動アクチュエータ(サブ電動アクチュエータ)48とからなっている。サブ電動アクチュエータ48は、電動モータおよび回転直動変換機構を内蔵しており、制御ピストン40はサブ電動アクチュエータ48内の回転直動変換機構を構成する直動部材に連結されている。シリンダ装置47内の反ロッド側室は液圧室49として画成されており、該液圧室49には前記配管44と接続されるポート50が開口している。この液圧制御装置40においては、サブ電動アクチュエータ48によって制御ピストン46の変位Xcを制御することで、前記ブースタピストン11内の液圧室18に送る制御圧を任意に制御することができる。なお、シリンダ装置47内には、常時は制御ピストン46を中立位置に保持する一対のバランスばね51が内装されている。
Here, as shown in FIG. 2, the
本実施形態においてはさらに、ケーシング14を構成するリヤカバー14bの後端側内部に、入力ピストン12の後端に係合し、該入力ピストン12の変位を検出する変位検出器52を配設すると共に、ケーシング14と電動モータ20のロータ23との間に、該ロータ23の回転変位を検出する角度検出器53を配設している。また、上記圧力制御装置40から液圧室18に制御液圧を供給する配管44の途中には、圧力センサ54を設けている。これら変位検出器52、角度検出器53および圧力センサ54の検出信号は、図示を略すコントローラに送出されるようになっており、コントローラは、これら検出信号に基づいて電動アクチュエータ13内の電動モータ20およびサブ電動アクチュエータ48内の電動モータを制御する。
In the present embodiment, a
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。
ブレーキペダルが踏込まれて、入力ロッド19と一体に入力ピストン12が前進を開始すると、その動きが位置検出器52により検出される。すると、位置検出器52からの信号を受けてコントローラが電動モータ20に起動指令を出力し、これにより電動モータ20のロータ23が回転して、その回転がボールねじ機構21に伝達され、ねじ軸27が前進してその動きにブースタピストン11が追従する。すなわち、入力ピストン12とブースタピストン11とが一体的に前進し、ブレーキペダルから入力ピストン12に付与される入力推力Fiと電動モータ20からブースタピストン11に付与されるブースタ推力Fb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
When the brake pedal is depressed and the
このとき、入力ピストン12が前進を開始すると同時に、圧力制御装置40に接続する管路44中の常閉の電磁開閉弁45を開くと、入力ピストン12の先端の液圧室18に制御液圧Pcが供給され、入力ピストン12に反力が作用する。したがって、入力変位Xiに応じて制御圧力Pcを変化させれば、所望のペダル反力(入力推力Fi)を得ることができる。
At this time, when the normally closed electromagnetic on-off
この場合、図3に基づいて圧力平衡を説明すると、前記した従来の電動倍力装置における(1)、(3)および(4)式に対応する式は下記(1´)、(3´)および(4´)式に変わる。
Pb=(Fb+Fi)/Ab
=(Fb+K×△X)/Ab+Pc×Ai/Ab …(1´)
Qb=Xb×Ab …(3´)
Fi=Pc×Ai+K×ΔX …(4´)
In this case, the pressure balance will be described with reference to FIG. 3. The expressions corresponding to the expressions (1), (3) and (4) in the above-described conventional electric booster are the following (1 ′) and (3 ′). And (4 ').
Pb = (Fb + Fi) / Ab
= (Fb + K × ΔX) / Ab + Pc × Ai / Ab (1 ′)
Qb = Xb × Ab (3 ′)
Fi = Pc × Ai + K × ΔX (4 ′)
ここで、前出図9に示した入力変位Xiaに対し、式Pc=(Fia−K×ΔX)/Aiに従って制御圧力Pcを制御すれば、所望の入力推力Fiaすなわちペダル反力が得られる。また、式Xb=Qba/Ab=g(Pba)/Abを満足するようにブースタ変位Xbを制御すれば、所望のブレーキ液圧Pbaが得られる。上記(1´)、(3´)および(4´)式から、バランスばね28のバネ定数Kが無視できるほど小さければ、入力推力Fiはブースタ変位Xbおよびブレーキ液圧Pbと無関係になり、この動作はストロークシミュレータと同等となる。したがって、ブレーキアシスト動作時、回生協調動作時等に圧力制御装置40により制御圧力Pcを適当に制御すれば、ブレーキペダルに伝わる反力(ペダル反力)を最適にすることができる。ただし、本実施形態における圧力制御装置40(図2)においては、制御ピストン41の変位Xcは、その面積をAcとすると、ピストン変位Xiと、Xc×Ac=Xi×Aiの関係で直結しているので、サブ電動アクチュエータ48のモータ回転がそのまま入力ピストン12に伝わってしまい、多少ゴツゴツしたペダル感触となる。
Here, if the control pressure Pc is controlled according to the expression Pc = (Fia−K × ΔX) / Ai with respect to the input displacement Xia shown in FIG. 9, a desired input thrust Fia, that is, a pedal reaction force can be obtained. Further, if the booster displacement Xb is controlled so as to satisfy the formula Xb = Qba / Ab = g (Pba) / Ab, a desired brake hydraulic pressure Pba can be obtained. From the above formulas (1 ′), (3 ′) and (4 ′), if the spring constant K of the
本電動倍力装置10においては、入力ピストン12の先端側の液圧室18と圧力制御装置40とを接続する配管44中に常閉の電磁開閉弁45を設けているので、ブースタピストン駆動用電動アクチュエータ13の電動モータ20の失陥時には、前記電磁開閉弁45を閉じたままにして、入力ピストン12とブースタピストン11との相対変位量を初期値に保つことができ、ブレーキペダルのストロークを増加させることなく制動可能になって、装置に対する信頼性が向上する。因みに、図7に示した従来の電動倍力装置においては、入力ピストン1の一部がブースタピストン2に当接するまでは、Qb=Xi×Aiしか液量が供給できないので、制動遅れが生じる。
In the
ここで、上記圧力制御装置40は、上記実施形態(図2)に代えて、図4または図5に示す構造とすることができる。図4に示す圧力制御装置40´は、前記圧力制御装置40において、シリンダ装置47内にフリーピストン55を摺動可能に収納し、このフリーピストン55と制御ピストン46との間を空気圧室56(空気ばね)として構成したことを特徴とする。この圧力制御装置40´においては、制御ピストン46がXc移動することにより、空気圧室56の圧力が上昇するが、制御ピストン46とフリーピストン55との間隔Xdが小さくなって、圧力上昇が緩和される。また、空気ばねのバネ定数は気体圧力に比例するので、バネ定数も大きくなる。制御液圧Pcは、上記(4´)式のように(−K×ΔX)に加算され、空気圧室56の可変範囲は広いので、前記バランスばね28のバネ定数Kを極力小さくしておけば、図8のB−B″間のような小さな勾配にも十分対処できる。
Here, the
図5に示す圧力制御装置40″は、上記図4に示した圧力制御装置40´において、電動アクチュエータ48を省略して、前記入力ロッド19(図1)と並列してブレーキペダルに連結された作動ロッド57により制御ピストン46を駆動するようにしてこを特徴とする。この圧力制御装置40″においては、空気ばねの体積が、入力変位Xiが大きくなるに従って小さくなり、バネ定数が大きくなる。この特性は、複雑な制御をせずに図8の曲線に近い特性を出せる点で有利となる。
The
なお、上記した圧力制御装置40´、40″では、制御ピストン46とフリーピストン55との間を空気圧室56としたが、該空気圧室56は、独立気泡のゴムスポンジ、あるいはアキュムレータに置き換えても同様の効果が得られる。また、シリンダ装置47内の液圧室49から入力ピストン12の前端側の液圧室18室に至る流路に絞りを設けるようにしてもよく、この場合は、ダンピング特性の付与によりペダル感触がさらに改善される。
In the
図6は、本発明に係る電動倍力装置の第2の実施形態を示したものである。本第2の実施形態としての電動倍力装置10´は、入力ピストン12の先端部を、ブースタピストン11を液密に挿通してマスタシリンダ30の圧力室34内に臨ませた点を除けば、第1の実施形態と全く同じであるので、ここでは、図1に示した部分と同一部分には同一符号をし、重複する説明は省略する。また、この電動倍力装置10´は、ブースタピストン11と入力ピストン12との間に液圧室18を設けて、この液圧室18に圧力制御装置40から制御液圧Pcを供給できるようにした点を除けば、前記特許文献1に記載されたもの(図7)と、構成並びにその基本動作が実質同じであるので、ここでは、重複する説明は省略する。
FIG. 6 shows a second embodiment of the electric booster according to the present invention. The
本第2の実施形態において、前記した従来の電動倍力装置における(1)式に対応する圧力平衡式は、下記(1″)式に変わるが、(3)式および(4)式はそのままとなる。
Pb=(Fi−Pc×Ac−K×△X)/Ai
=(Fb+Pc×Ac+K×△X)/Ab …(1″)
In the second embodiment, the pressure balance equation corresponding to the equation (1) in the above-described conventional electric booster is changed to the following equation (1 ″), but the equations (3) and (4) remain as they are. It becomes.
Pb = (Fi−Pc × Ac−K × ΔX) / Ai
= (Fb + Pc × Ac + K × ΔX) / Ab (1 ″)
したがって、本第2の実施形態においても、ブレーキアシスト動作時、回生協調動作時等に圧力制御装置40により制御圧力Pcを適当に制御すれば、ブレーキペダルに伝わる反力(ペダル反力)を最適にすることができ、上記第1の実施形態と同様の効果を奏する。
Therefore, also in the second embodiment, the reaction force (pedal reaction force) transmitted to the brake pedal is optimal if the control pressure Pc is appropriately controlled by the
10,10´ 電動倍力装置
11 ブースタピストン
12 入力ピストン
13 電動アクチュエータ
18 液圧室
20 電動モータ
21 ボールねじ機構(回転直動変換機構)
28 バランスばね
30 タンデム型マスタシリンダ
32 リザーバ
40,40´,40″ 圧力制御装置
45 常閉の電磁開閉弁
46 制御ピストン
47 シリンダ装置
48 サブ電動アクチュエータ
57 作動ロッド
DESCRIPTION OF
28
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