JP2011093492A - 電動倍力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレーキペダルの踏力変動を適切に抑制できる電動倍力装置を提供する。
【解決手段】マスタシリンダのブースタピストンを増圧方向に移動させるに従い、進め量〔入力ピストンに対するブースタピストンの前進量〕の増大に伴って大きくなる非線形特性を持つ第１、第２オフセットスプリングを備え、マスタシリンダのブースタピストンを増圧方向に移動させるに従い、進め量を増加させるように電動アクチュエータを制御し（進め制御を行う）、回生協調制御に伴う減圧作動を進め制御時に行う。このため、回生協調制御に伴う減圧が、低液圧又は高液圧時などに行われても、その減圧前後におけるペダルへの反力を同等又は略同等値にできる。すなわち、回生協調制御に伴う減圧作動を、低液圧や高液圧において、ひいては広範囲の液圧領域で、ブレーキペダル踏力の大きな変動発生を招くことなく実現できる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、自動車などの車両のブレーキ機構に用いられる電動倍力装置に関する。

従来、電動倍力装置の一例として、ブレーキペダルの操作により進退移動する入力部材と、該入力部材に相対移動可能に配置されてマスタシリンダのピストンを移動させるアシスト部材と、該アシスト部材を進退移動させる電動アクチュエータと、前記入力部材と前記アシスト部材との間に介在されブレーキ非作動時に入力部材とアシスト部材とを相対移動の中立位置に保持するばね部材と、を備えた電動倍力装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２００７−１９１１３３号公報

ところで、上記のような電動倍力装置では、回生協調制動時のブレーキ液圧減圧時のペダル反力減少を、入力部材とマスタシリンダのピストンの相対移動に伴ってばね部材が発生する力で補完している。つまり、減圧する方向にピストンが移動すると、一方でこの移動によりばね部材が入力部材（ひいてはペダル）に加えるばね力が減少し、他方で減圧によりブレーキ液圧が入力部材（ひいてはペダル）に加える力（前記ばね力と逆向きの力）が減少して相殺する。この補完（相殺）性能は、ブレーキシステムの液量（ピストンの移動量に比例する）と液圧との関係を示す液量・液圧特性に依存するが、この液量・液圧特性が非線形特性の場合は、広範囲の液圧領域で十分に補完性能を発揮することが困難であるため、回生協調制動時に、ブレーキペダル踏力の変動が発生することがあった。
本発明は、ブレーキペダルの踏力変動を適切に抑制できる電動倍力装置を提供することを目的とする。

本発明に係る電動倍力装置は、ブレーキペダルの操作により進退移動する入力部材と、該入力部材に相対移動可能に配置されてマスタシリンダのピストンを移動させるアシスト部材と、該アシスト部材を進退移動させる電動アクチュエータと、前記ブレーキペダルによる前記入力部材の移動に応じて電動アクチュエータを制御する制御手段と、前記入力部材側と前記アシスト部材側との間に設けられ両者の相対移動量に応じて前記入力部材への付勢力が変化するばね部材と、を備え、前記ばね部材のばね定数は、前記入力部材に対する前記アシスト部材の進め量に応じて変化するように設定され、前記制御手段は、前記入力部材の増圧方向への移動に従い、前記進め量を増加させるように制御し、前記ピストンのストロークに対する前記ばね定数の変化が前記ピストンのストロークに対するブレーキ液圧の傾きの変化に対応するように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、ブレーキペダルの踏力変動を適切に抑制できる。

本発明の一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。 第１参考例の電動倍力装置の初期状態を示す図である。 第１参考例における低液圧からの回生協調時の状態を示し、（Ａ）は回生協調減圧前の状態、（Ｂ）は回生協調減圧後の状態を示す図である。 第１参考例及び本実施形態を含む一般の電動倍力装置の回生協調動作時における、ブレーキ液圧とピストン位置（ピストンストローク）の対応関係を示す図である。 第１参考例における高液圧からの回生協調時の状態を示し、（Ａ）は回生協調減圧前の状態、（Ｂ）は回生協調減圧後の状態を示す図である。 第２参考例のコントローラが実行する進め制御（一定ばね定数特性状況下進め制御）を説明するための図であり、この進め制御実行の初期状態を示す図である。 第２参考例における進め制御における低液圧状態の動作を示す図である。 第２参考例における進め制御における高液圧状態の動作を示す図である。 第２参考例における進め制御時のブレーキ液圧に対するピストン相対進め量及びばね定数との対応関係を示す図である。 本実施形態における進め制御時のブレーキ液圧に対するピストン相対進め量及びオフセットスプリングのばね定数との対応関係を示す図である。 本実施形態における低液圧からの回生協調減圧時の状態を示し、（Ａ）は回生協調減圧前の状態、（Ｂ）は回生協調減圧後の状態を示す図である。 本実施形態における高液圧からの回生協調時の状態を示し、（Ａ）は回生協調減圧前の状態、（Ｂ）は回生協調減圧後の状態を示す図である。

以下、本発明の一実施の形態に係る電動倍力装置を図１、図４、図１０、図１１（Ａ）、（Ｂ）、及び図１２（Ａ）、（Ｂ）に基づいて説明する。
本実施形態に係る電動倍力装置１０は、図１に示すように、エンジンルームＲ１と車室Ｒ２とを仕切る隔壁Ｗに一端が固定され、他端にタンデムマスタシリンダ（以下、単にマスタシリンダともいう。）１を結合したケーシング１１を備えている。なお、以下では、説明の便宜のため、エンジンルームＲ１側を前側、車室Ｒ２側を後側とそれぞれ呼ぶこととする。ケーシング１１は、筒状のケーシング本体１２とケーシング本体１２の後端にボルト止めされたリヤカバー１３とからなっている。ケーシング本体１２の前端には段付の前壁１２ａが一体に設けられている。前壁１２ａにマスタシリンダ１がスタッドボルト１４を用いて固結されている。リヤカバー１３は、隔壁Ｗにスタッドボルト１５を用いて固結され、この固結状態で、該リヤカバー１３に一体に設けた筒状ガイド部１３ａが隔壁Ｗを通して車室Ｒ２内へ延ばされている。

ケーシング１１には、マスタシリンダ１のプライマリピストンとして共用される後述のピストン組立体２０と、該ピストン組立体２０を構成するブースタピストン２１を駆動する後述の電動アクチュエータ３０とが内装されている。また、ケーシング１１（ケーシング本体１２）の上部には、制御手段としてのＥＣＵ５０が設けられている。

マスタシリンダ１は、有底のシリンダ本体２とリザーバ３とを備えている。シリンダ本体２内の奥側には、前記プライマリピストンとしてのピストン組立体２０と対をなすセカンダリピストン４が摺動可能に配設されている。シリンダ本体２内には、前記ピストン組立体２０（以下、便宜上、ピストン２０ともいう。）とセカンダリピストン４とにより２つの液圧室５Ａ、５Ｂが画成されており、前記両ピストン２０、４の前進に応じて各液圧室５Ａ、５Ｂ内に封じ込められているブレーキ液が、シリンダ本体２に設けた吐出ポート６Ａ、６Ｂから、各輪に対応して設けられた図示しないホイールシリンダへ圧送される。液圧室５Ａ、５Ｂを、適宜、プライマリ、セカンダリ室５Ａ、５Ｂともいう。

また、シリンダ本体２には、各液圧室５Ａ、５Ｂ内とリザーバ３とを連通するリリーフポート７Ａ、７Ｂが形成されている。シリンダ本体２の内面には、リリーフポート７Ａ、７Ｂを挟んで一対のシール部材８Ａ、８Ｂが配設されている。各液圧室５Ａ、５Ｂ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２０とセカンダリピストン４とを常時後退方向へ付勢する戻しばね９Ａ、９Ｂが配設されている。各液圧室５Ａ、５Ｂは、両ピストン２０、４の後退端においてリリーフポート７Ａ、７Ｂを経てリザーバ３と連通し、これにより各液圧室５Ａ、５Ｂにはリザーバ３から必要なブレーキ液が補給される。
また、シリンダ本体２には、液圧室５Ａ、５Ｂの圧力を検出する圧力センサ１６が設けられている。

前記ピストン組立体２０は、ブースタピトン２１と入力ピストン２２とからなっており、中実の入力ピストン２２が、筒状をなすブースタピストン２１内にこれと相対移動可能に配設されている。
ブースタピストン２１は、前記ケーシング本体１２の前端の前壁１２ａに嵌着された筒状ガイド２３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１の液圧室（プライマリ室）５Ａ内に延ばされている。一方、入力ピストン２２は、ブースタピストン２１の内周に形成した環状壁部２１ａに摺動可能に嵌挿されており、その前端部が同じくマスタシリンダ１のプライマリ室５Ａ内に延ばされている。ブースタピストン２１とマスタシリンダ１のシリンダ本体２との間は前記シール部材８Ａにより、ブースタピストン２１と入力ピストン２２との間は前記環状壁部２１ａに設けたシール部材２７によりそれぞれシールされており、これによりプライマリ室５Ａからマスタシリンダ１外へのブレーキ液の漏出が防止されている。シール部材２７は、ブースタピストン２１の前側内周に嵌合されたスリーブ２６により、前記環状壁部２１ａに保持されている。

一方、上記入力ピストン２２の後端部には、ブレーキペダル７０と連動する入力ロッド２４の先端部が回動可能に連結されており、入力ピストン２２は、図示しない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２１内を進退移動するようになっている。入力ロッド２４の途中には、拡径により形成されたフランジ部２４ａが一体に形成されている。入力ロッド２４は、そのフランジ部２４ａをリヤカバー１３の筒状ガイド部１３ａの後端に一体に形成した内方突起２５に当接させることにより後方（車室Ｒ２側）への移動が規制されている。すなわち、入力ピストン２２は、入力ロッド２４のフランジ部２４ａをリヤカバー１３の内方突起２５に当接させる位置が後退端となっている。本実施形態では、入力ピストン２２及び入力ロッド２４が入力部材を構成している。

上記電動アクチュエータ３０は、電動モータ３１とこの電動モータ３１の回転を直線運動に変換して前記ブースタピストン２１に伝達するボールねじ機構（回転-直動変換機構）３２とからなっている。本実施形態では、ブースタピストン２１がアシスト部材を構成している。
電動モータ３１は、複数のコイル３３ａを有するステータ３３と、該ステータ３３への通電により回転する中空のロータ３４とからなっている。ステータ３３は、ケーシング本体１２にボルト３５を用いて固定されている。ロータ３４は、軸受３６、３７を介してケーシング本体１２およびリヤカバー１３に回動自在に支持されている。ケーシング１１はモータケーシングと同義であり、これを、適宜モータケーシング１１ともいう。

ボールねじ機構３２は、電動モータ３１のロータ３４にキー３８を用いて回転不能に嵌合固定されたナット部材３９と、このナット部材３９にボール４０を介して噛合わされた中空のねじ軸（直動部材）４１とからなっている。ねじ軸４１の後端部には軸方向に延びるスリット４２が形成されている。スリット４２にはリヤカバー１３の内方突起２５が挿入されている。すなわち、ねじ軸４１は、ケーシング１１内に回動不能に配設されており、これによりロータ３４と一体にナット部材３９が回転すると、ねじ軸４１が直動するようになる。

一方、ねじ軸４１の内面には環状段差部４３が設けられている。環状段差部４３にはブースタピストン２１の後端部に螺着したフランジ部材４４が当接するようになっている。また、フランジ部材４４とケーシング本体１２に嵌合した筒状ガイド２３との間には戻しばね４５が介在されている。ブースタピストン２１は、戻しばね４５により常時フランジ部材４４をねじ軸４１側の環状段差部４３に当接させる状態を維持するようになっている。したがって、ナット部材３９の回転に応じてねじ軸４１が前進すると、該ねじ軸４１に押されてブースタピストン２１も前進する。本実施形態において、前記ねじ軸４１は、ブレーキ非作動時にはスリット４２の始端をリヤカバー１３側の内方突起２５に当接させる後退端に位置決めされており、これに応じてブースタピストン２１も、ブレーキ非作動時には、後退端にあるねじ軸４１の環状段差部４３に当接させる後退端に位置決めされている。なお、ねじ軸４１と筒状ガイド２３との間にはねじ軸４１を後方へ付勢し、該ねじ軸４１が不用意に前進するのを規制する押えばね４６が介在されている。

また、ピストン組立体２０を構成するブースタピストン２１と入力ピストン２２との相互間には、図１１（Ａ）、（Ｂ）、及び図１２（Ａ）、（Ｂ）にも示すように、一対のオフセットスプリング（ばね手段）４７が配設されている。この一対のオフセットスプリング４７は、ブレーキ非作動時にブースタピストン２１と入力ピストン２２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。一対のオフセットスプリング４７のうち、図１１左側、右側に示すものを、夫々、以下、第１、第２オフセットスプリング４７Ａ，４７Ｂという。第１、第２オフセットスプリング４７Ａ，４７Ｂとしてはコイルばねが用いられている。第１、第２オフセットスプリング４７Ａ，４７Ｂは、そのばね定数（合成ばね定数）が、図１０に示すように、ブレーキ液圧ひいては入力ピストン２２（入力部材）に対するブースタピストン２１（アシスト部材）の進め量（以下、アシスト部材・入力部材進め量という。）の増大に伴って大きくなる非線形特性を有している。ここで、「進め量」とは、非作動時の中立位置を基準とした場合の入力ピストン２２に対するブースタピストン２１の前進距離をいう。例えば、非作動時を基準に、入力ピストン２２が１単位前進し、ブースタピストン２１が２単位前進したときの進め量は１単位である。

この第１、第２オフセットスプリング４７Ａ，４７Ｂのばね定数（合成ばね定数）の特性〔図１０に示す非線形特性〕は、本実施形態の電動倍力装置１０が搭載される車両のブレーキシステム（マスタシリンダ１に接続される配管やホイールシリンダなどの油圧回路全体）における、図４に示すブレーキ液圧とピストンストローク（ピストン位置）の対応関係〔ひいては、この対応関係と等価であるブレーキ液圧・液量特性〕と近似して設定されている。
第１、第２オフセットスプリング４７Ａ，４７Ｂのばね定数に上述したように非線形特性を持たせることは、例えば、両スプリング４７Ａ，４７Ｂのうち少なくとも一方のスプリング（例えばスプリング４７Ａ）について、高さ方向になるに比してピッチが異なるように（いわゆる不等ピッチコイルばねとして）構成することで、実現することができる。

ケーシング１１内には、前記電動モータ３１の回転変位から車体に対するブースタピストン２１の絶対変位〔電動モータ３１の回転変位ひいてはアシスト部材の移動位置〕を検出するレゾルバ（回転センサ）４８が配設されている。このレゾルバ４８は、ケーシング１１（ケーシング本体１２）にボルト止めされたレゾルバステータ４８ａと電動モータ３１のロータ３４の外周面に配置されたレゾルバロータ４８ｂとからなっている。
また、本実施形態では、入力ロッド２４ひいては入力ピストン２１のストローク量を検出するストロークセンサ７０を備えている。

ストロークセンサ７０及びレゾルバ４８の検出信号は、制御手段としてのＥＣＵ５０に送出されるようになっている。ＥＣＵ５０は、ブレーキペダルの操作されることによる入力ピストン２２（入力部材）の移動に応じて電動モータ３１（電動アクチュエータ３０）を制御するようにしている。ＥＣＵ５０は、前記制御において、入力ピストン２２（入力部材）の増圧方向への移動に従い、前記進め量を入力ピストン２２の移動量に比例して増加させるように電動モータ３１の回転を制御する（以下、この制御を進め制御という。）。

本実施形態では、第１、第２オフセットスプリング４７Ａ，４７Ｂのばね定数（合成ばね定数）が、上記特性（アシスト部材・入力部材相対変位量の増大に伴って大きくなる非線形特性）を有し、さらに、ＥＣＵ５０が前記進め制御を実行するという特有な構成を採用していることから、ブースタピストン２１のストロークに対するばね定数（合成ばね定数）の変化が、ブースタピストン２１のストロークに対するブレーキ液圧の傾きの変化に対応するように構成されている。そのため、後述するように、回生協調制御に伴う減圧（回生協調減圧）時に、ブレーキペダル踏力の変動発生を広範囲の液圧領域で、抑制するようにしている。
上述したように、ばね定数（合成ばね定数）が進め量の増大に伴って大きくなる非線形特性を示す第１、第２オフセットスプリング４７Ａ，４７Ｂが採用された状況下で、ＥＣＵ５０が実行する前記進め制御を、以下、適宜、非線形ばね定数特性状況下進め制御という（「進め制御＋オフセットスプリングの非線形特性」ともいう。）。

ここで、本実施形態の作用の説明に先立って、ばね定数（合成ばね定数）が進め量に関わらず一定値とされた一対のオフセットスプリングを採用した状況下で行われる進め制御〔以下、適宜、一定ばね定数特性状況下進め制御ともいう。〕、及び進め制御を行わず、入力ピストンのストロークと同等量だけブースタピストンを前進させる制御（以下、等倍制御という。）について、回生協調制御を行う場合を例にして、説明する。なお、便宜上、等倍制御、一定ばね定数特性状況下進め制御の順に説明する。
等倍制御を行う電動倍力装置を、便宜上、第１参考例という。また、一定ばね定数特性状況下進め制御を行う電動倍力装置を、便宜上、第２参考例という。

第１参考例では、本実施形態の第１、第２オフセットスプリング４７Ａ，４７Ｂに代えて、図２、図３（Ａ）、（Ｂ）、図６、図７及び図１１に示すように、ばね定数（合成ばね定数）が一定値とされた第１、第２オフセットスプリング１４７Ａ，１４７Ｂが設けられている。第１参考例には、本実施形態のＥＣＵ５０に代えて、前記等倍制御を行う図示しないＥＣＵが設けられている。
第２参考例では、第１参考例と同様に第１、第２オフセットスプリング１４７Ａ，１４７Ｂを備え、本実施形態のＥＣＵ５０に代えて、前記一定ばね定数特性状況下進め制御を行う図示しないＥＣＵが設けられている。

〔等倍制御（第１参考例）〕
図２、図３（Ａ）、（Ｂ）に、第１参考例のＥＣＵが実行する、入力ピストン２２（入力部材）のストロークと同等量だけ、ブースタピストン２１（アシスト部材）を前進させる「等倍制御」の動作を、模式的に示す。図２は第１参考例が等倍制御を実行する前の初期状態を示している。
第１参考例のＥＣＵは、ブレーキペダルの操作に伴って生じる入力ロッド２４（図１参照）のストローク量をストロークセンサ７０（図１参照）で検出し、電動モータ３１（図１参照）を進み方向に回転させて、ボールねじ機構３２（図１参照）により、図２、図３（Ａ）に示すように、入力ピストン２２のストロークと同等量だけ、ブースタピストン２１を前進させて液圧室５（図１参照）に液圧を発生させる（図１参照）。

上述したようにブレーキペダルの操作に伴い、液圧室５（図１参照）に液圧が発生すると、図３（Ａ）に示すように、液圧室５（図１参照）に臨んでいる入力ピストン２２の端面の面積に液圧を乗じた反力が、入力ピストン２２に作用する。この時、等倍制御時では、第１、第２オフセットスプリング１４７Ａ，１４７Ｂのばね力（オフセットばね力ともいう。）は、入力ピストン２２に作用しない。この結果、ドライバが踏むブレーキペダルには、液圧に応じた反力（適宜、液圧対応反力という。Ｆｐ）が作用し、いわゆる踏み応えのあるペダルフィーリングを実現する。前記踏み応えに相当する力を、適宜、対入力部材反力Ｆｉいう。

次に、第１参考例が実行する回生協調時の動作について図１及び図３（Ｂ）を参照して説明する。
回生を行なわない場合、ブレーキペダルの操作量に見合う制動力は摩擦ブレーキ力のみでまかなわれる。一方、回生協調時には、回生ブレーキ力の分だけ摩擦ブレーキ力を減少させる必要があるため、電動モータ３１を戻し方向に回転させて、ブースタピストン２１を所定量ΔＸだけ後退させることにより液圧を減少させる。ここで、液圧が減少するため、液圧に応じた反力は減少する（Ｆｐ−ΔＦｐ）。一方、入力ピストン２２の位置は変わらないため、ブースタピストン２１と入力ピストン２２との間には、所定量ΔＸに等しい相対移動が生ずるため、相対移動量ΔＸと第１、第２オフセットスプリング１４７Ａ，１４７Ｂのばね定数（合成ばね定数）Ｋｓｐを乗じた分だけ、ばね力が増加する（Ｆｓ＝Ｋｓｐ×ΔＸ）。すると、液圧による反力の減少をばね力で補うことができるので、ドライバのペダルフィーリングの変化を小さくすることができる。このときの力のバランスは、式（１）及び（２）のように示すことができる。

<回生協調減圧前のバランス>
Ｆｉ（回生減圧前）＝面積Ａ×Ｐ … （１）
<回生協調減圧後のバランス>
Ｆｉ（回生減圧後）＝面積Ａ×（Ｐ−ΔＰ）＋Ｋｓｐ×ΔＸ … （２）

ここで、Ｆｉ（回生減圧前）とＦｉ（回生減圧後）とを同等にする、すなわち、回生減圧によるペダルフィーリングの変化を抑えるためには、式（３）の関係が必要となる。
面積Ａ×ΔＰ＝Ｋｓｐ×ΔＸ … （３）

上記式より、液圧の変化量（ΔＰ）とピストンストロークの変化量（ΔＸ）の比（ΔＰ／ΔＸ）がピストンの位置（Ｘ）によらず一定であれば、回生協調時のペダルフィーリングの変化を限りなく小さくできることが理解できる。
しかしながら、一般的に車両のブレーキ液圧（Ｐ）とピストンストローク（Ｘ）には、図４に示すような非線形特性があり、各々の変化分であるΔＰ（液圧変化分）とΔＸ（ピストンストローク変化分）との比（ΔＰ／ΔＸ）も、発生液圧毎に異なった値となる。そのため、例えば、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、低液圧から回生協調減圧に合わせたばね定数を採用すると、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、高液圧からの回生協調減圧時には、少ないピストン後退量で所定減圧が可能なので、小さなばね力（Ｆｓ）しか発生せず、ブレーキペダルへの反力が少なくなる。また、図示しないが、上述した場合と反対に、低液圧からの回生協調減圧時には、多くのピストン後退量が必要となり、大きなばね力（Ｆｓ）が発生するため、ブレーキペダルへの反力は大きくなる。

第１参考例では、上述した高液圧、低液圧からの回生協調減圧で起こり得る、相反する特性を内在したものになっている。本実施形態では、前記非線形ばね定数特性状況下進め制御（「進め制御＋オフセットスプリングの非線形特性」）を実行することにより、後述するようにして、第１参考例が内在する前記相反する特性を適切に改善するように対処するようにしている。

以下、本実施形態が採用する「進め制御＋オフセットスプリングの非線形特性」に関連して、前記「一定ばね定数特性状況下進め制御」について、第２参考例を例にして説明する。

〔一定ばね定数特性状況下進め制御（第２参考例）〕
以下、一定ばね定数特性状況下進め制御について、図６〜図９に基づいて説明する。図６は、第２参考例が一定ばね定数特性状況下進め制御を実行する前の入力ピストン２２及びブースタピストン２１の対応関係並びに第１、第２オフセットスプリング１４７Ａ，１４７Ｂを模式的に示す図である。図７、図８は、夫々低液圧状態、高液圧状態で一定ばね定数特性状況下進め制御が行われた際の入力ピストン２２及びブースタピストン２１の対応関係並びに第１、第２オフセットスプリング１４７Ａ，１４７Ｂを模式的に示す図である。図６〜図８において、Ｇ、Ｇ’、Ｇ”は、第１オフセットスプリング１４７Ａの図６、図７、図８の各状態における長さを示し、Ｈ、Ｈ’、Ｈ”は、第２オフセットスプリング１４７Ｂの図６、図７、図８の各状態における長さを示す。

前記第１参考例では、入力ピストン２２（入力部材）のストロークと同等量だけ、ブースタピストン２１（アシスト部材）を前進させていたが、この第２参考例では、一定ばね定数特性状況下進め制御を実行する。すなわち、図７、図８に示すように、入力ピストン２２（入力部材）のストロークが大きくなるに従って、ブースタピストン２１の進め量が大きくなるように制御する。この制御に伴い、第１、第２オフセットスプリング１４７Ａ，１４７Ｂの各長さは、Ｇ → Ｇ’→ Ｇ”、 Ｈ → Ｈ’→ Ｈ”のように変化する。

このとき、入力ピストン２２（入力部材）には、液圧による反力（面積Ａ×液圧）に加えて、第１、第２オフセットスプリング１４７Ａ，１４７Ｂの変位（伸縮）による力（以下、ばね力という。）Ｆｓｐが作用する。このときの、入力ピストン２２に作用する力バランスは式（４）に示すようになる。

Ｆｉ（進め制御）＋Ｆｓｐ＝面積Ａ×Ｐ … （４）
式（４）を変形すると、式（５）となる。
Ｆｉ（進め制御）＝面積Ａ×Ｐ−Ｆｓｐ … （５）

なお、この第２参考例が実行する進め制御（一定ばね定数特性状況下進め制御）により、第１参考例が実行する等倍制御に比べて「入力ピストン２２（入力部材）への入力が大きくなるにつれて、入力ピストン２２（入力部材）への反力Ｆｉが小さくなる。」という傾向となるが、これを抑えるためには、ブレーキペダル比を調整しておけばよい。

第２参考例では、入力ピストン２２（入力部材）に作用する力のバランスは、式（６）及び（７）に示すとおりである。

<回生協調減圧前のバランス>
Ｆｉ（回生減圧前）＝面積Ａ×Ｐ−Ｆｓｐ … （６）
<回生協調減圧後のバランス>
Ｆｉ（回生減圧後）＝面積Ａ×（Ｐ−ΔＰ）＋Ｋｓｐ×ΔＸ−Ｆｓｐ … （７）

そして、Ｆｉ（回生減圧前）及びＦｉ（回生減圧後）を等しくする、すなわち、回生減圧によるペダルフィーリングの変化を抑えるためには、Ｆｉ（回生減圧前）＝Ｆｉ（回生減圧後）を式（６）及び（７）に適用することにより明らかなように、式（８）に示される特性を持たせる必要がある。
面積Ａ×ΔＰ＝Ｋｓｐ×ΔＸ … （８）
そうすると、第２参考例においては、Ｋｓｐが一定であるため、第１参考例と同様、低液圧／高液圧の異なる液圧状態での良好なペダルフィーリング（換言すれば、ブレーキペダル踏力の変動発生を広範囲の液圧領域で、抑制すること）は実現できない。

前記一定ばね定数特性状況下進め制御を採用する第２参考例が有する課題（ブレーキペダル踏力の変動発生を広範囲の液圧領域で、抑制すること）に対して、本実施形態では、前記非線形ばね定数特性状況下進め制御（「進め制御＋オフセットスプリングの非線形特性」）を採用し、前記課題を解決するようにしている。
ここで、本実施形態の作用を、前記非線形ばね定数特性状況下進め制御を中心にして、説明する。

〔非線形ばね定数特性状況下進め制御（「進め制御＋オフセットスプリングの非線形特性」）〕
本実施形態では、オフセットスプリングのばね定数Ｋｓｐを、液圧に応じて増加させるようにしている。すなわち、図４に示す車両のブレーキ液圧とピストンストローク（ピストン位置）の関係のΔＰ／ΔＸ（すなわち、ピストンのストロークに対するブレーキ液圧の傾き）に応じて、Ｋｓｐに、式（９）に示すような非線形特性をもたせる。この特性を図１０に示す。
Ｋｓｐ＝面積Ａ×ΔＰ／ΔＸ … （９）

但し、本実施形態の進め制御は、入力ピストン２２（入力部材）のストロークとブースタピストン２１の進め量とを等しくするものである。例えば、入力ピストン２２が非作動時の位置から１単位前進すると、ブースタピストン２１は２単位前進し、進め量は１単位となる。
オフセットスプリングのばね定数Ｋｓｐについて、式（９）に示す特性（非線形特性）をもたせ、さらに上記の進め制御を適用することにより、ピストンのストロークに対するばね定数Ｋｓｐの変化をピストンのストロークに対するブレーキ液圧の傾き（ΔＰ／ΔＸ）に対応させている。これにより、式（１０）、（１１）で表される回生前後の入力部材への反力Ｆｉは、式（９）より式（１２）が導かれる。すなわち、回生協調減圧前後の反力Ｆｉの変化をゼロ又は略ゼロとすることができる。

<回生協調減圧前のバランス>
Ｆｉ（回生減圧前）＝面積Ａ×Ｐ−Ｆｓｐ … （１０）
<回生協調減圧後のバランス>
Ｆｉ（回生減圧後）＝面積Ａ×（Ｐ−ΔＰ）＋（面積Ａ×ΔＰ／ΔＸ）×ΔＸ−Ｆｓｐ … （１１）
Ｆｉ（回生減圧前）＝Ｆｉ（回生減圧後） … （１２）

このときの動作を、図１１（Ａ）、（Ｂ）、図１２（Ａ）、（Ｂ）に基づいて説明する。図１１（Ａ）は、低液圧の通常制動状態である。そして、図１１（Ａ）に示す状態で、図１１（Ｂ）に示すように回生協調制御に伴って液圧を減圧（減圧分をΔＰとする。）した場合には、面積Ａ×ΔＰだけ液圧反力が減少し、また、ピストン後退量ΔＸ分に応じて、Ｆｓｐが減少する。
図１２（Ａ）は、高液圧の通常制動状態である。そして、図１２（Ａ）に示す状態で、図１２（Ｂ）に示すように、低液圧時と同様のΔＰの回生減圧した場合には、低液圧時の場合と同様に、面積Ａ×ΔＰだけ液圧反力が減少し、また、ピストン後退量ΔＹ分に応じて、Ｆｓｐが減少する。

ここで、ΔＸ＞ΔＹである一方、Ｋｓｐは式（９）を満たすので、低液圧（に対応するストロークＸ_低）におけるばね定数Ｋｓｐ_低は、高液圧（に対応するストロークＸ_高）におけるばね定数Ｋｓｐ_高よりも小さい（Ｋｓｐ_低＜Ｋｓｐ_高）。したがって、Ｆｓｐの減少量は、低液圧時、高液圧時とも、液圧反力の減少量（Ａ×ΔＰ）と略等しい。
つまり、第１、第２オフセットスプリング４７Ａ，４７Ｂが、図１０に示すようなΔＰ／ΔＸ特性に応じた特性のばね定数を持ち、ＥＣＵ５０が、上述したように、マスタシリンダ１のブースタピストン２１を増圧方向に移動させるに従い、進め量（入力ピストン２２（入力部材）に対するブースタピストン２１（アシスト部材）の進め量）を増加させるように電動モータ３１（電動アクチュエータ３０）を制御し（進め制御を行い）、回生協調制御に伴う減圧作動は、前記進め制御時に行われるようにすることで、回生協調制御に伴う減圧が、低液圧又は高液圧時などに行われても、その減圧前後におけるペダルへの反力Ｆｉを同等又は略同等にすることができる。すなわち、本実施形態によれば、回生協調制御に伴う減圧作動を、低液圧や高液圧において、ひいては広範囲の液圧領域で、ブレーキペダル踏力の変動発生を抑制することができる。

本実施形態では、ピストンのストロークに対する進め量が線形特性を有し、進め量に対するばね定数が非線形特性を有している（したがって、ピストンのストロークに対するばね定数が非線形）が、これに限られるものではなく、両者の特性を組み合わせた結果として、ピストンのストロークに対するばね定数の変化とピストンのストロークに対するブレーキ液圧の傾きの変化とが対応するように（非線形特性に）構成されていればよい。
ここで、対応とは、２箇所以上でばね定数とブレーキ液圧の傾きが近似することをいい、例えば、図４に示される特性を有するブレーキシステムにおいては、ピストン位置（ピストンのストローク）のグラフの左端と中央におけるブレーキ液圧の傾きに対応するようにばね定数が構成されていれば、従来技術（参考例１及び２）と比較して、ブレーキペダルの踏力変動を抑制できる。

本実施形態では、第１、第２オフセットスプリング４７Ａ，４７Ｂをコイルばねで構成し、そのうち、少なくとも一方のスプリング（例えばスプリング４７Ａ）について、高さ方向になるに比してピッチが異なるように（いわゆる不等ピッチコイルばねとして）構成することで、ばね定数に非線形特性を持たせる場合を例示した。しかし、ばね定数に非線形特性を持たせることに関しては、これに限らず、円錐コイルばね又は樽型コイルばね等を用いて構成してもよい。また、オフセットスプリングは１つだけでもよい。
本実施形態の入力部材は、ブレーキペダルの操作により直線的に進退移動するが、これに限られるものではなく、例えば、回転方向に進退移動するものであってもよい。入力部材が回転方向に進退移動するものである倍力装置の例としては、本出願人が別に出願している特願２００９−２５０９２９号に記載の電動倍力装置がある。この電動倍力装置における第１入力軸（参照番号１１）は本実施形態の入力部材に相当し、また、第２入力軸（同１４）はアシスト部材に、第１入力軸と第２入力軸との相対回転位置を中立位置に弾性的に付勢する付勢手段（同３４、３５）はばね部材に、それぞれ相当する（なお、付勢手段はブレーキペダル（同ＰＤ）を介して第１入力軸と第２入力軸の間に設けられ、両者に付勢力を与えている。）。

１…マスタシリンダ、１０…電動倍力装置、２１…ブースタピストン（アシスト部材）、２２…入力ピストン（入力部材）、２４…入力ロッド（入力部材）、３０…電動アクチュエータ、４７…オフセットスプリング（ばね手段）、５０…ＥＣＵ（制御手段）。

Claims (5)

1. ブレーキペダルの操作により進退移動する入力部材と、該入力部材に相対移動可能に配置されてマスタシリンダのピストンを移動させるアシスト部材と、該アシスト部材を進退移動させる電動アクチュエータと、前記ブレーキペダルによる前記入力部材の移動に応じて電動アクチュエータを制御する制御手段と、前記入力部材側と前記アシスト部材側との間に設けられ両者の相対移動量に応じて前記入力部材への付勢力が変化するばね部材と、
   を備え、
   前記ばね部材のばね定数は、前記入力部材に対する前記アシスト部材の進め量に応じて変化するように設定され、
   前記制御手段は、前記入力部材の増圧方向への移動に従い、前記進め量を増加させるように制御し、前記ピストンのストロークに対する前記ばね定数の変化が前記ピストンのストロークに対するブレーキ液圧の傾きの変化に対応するように構成されていることを特徴とする電動倍力装置。
2. 請求項１記載の電動倍力装置において、前記ばね部材は、前記入力部材と前記アシスト部材とを前記ブレーキペダルの非操作時に相対変位の中立位置に保持する一対のばねにより構成されていることを特徴とする電動倍力装置。
3. 請求項２記載の電動倍力装置において、前記一対のばねのうち、少なくとも一のばねのばね定数は、前記進め量の増大に伴って大きくなることを特徴とする電動倍力装置。
4. 請求項１記載の電動倍力装置において、前記ばね部材のばね定数は、前記進め量の増大に伴って大きくなる非線形特性を有していることを特徴とする電動倍力装置。
5. 請求項１記載の電動倍力装置において、前記ばね部材のばね定数は、前記アシスト部材による回生減圧時の前記入力部材への反力減少分を前記マスタシリンダが発生する全液圧領域において補償するように設定されていることを特徴とする電動倍力装置。

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