JP2012240601A - ストロークシミュレータ、このストロークシミュレータを有するマスタシリンダ、およびこのマスタシリンダを用いたブレーキシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ストロークシミュレーション機能の作動開始を一層スムーズに行うことで良好なペダルフィーリングを得るとともに、ストロークシミュレータをコンパクトに形成する。
【解決手段】ストロークシミュレータであるペダル感覚シミュレータ部３は、入力が加えられてストロークする入力軸４と、入力軸４のストロークによりストロークするシミュレータ作動ピストン１４と、シミュレータ作動ピストン１４のストロークにより、入力軸４のストロークに基づいた反力をシミュレータ作動ピストン１４に加えるシミュレータ作動液圧が発生されるシミュレータ作動液圧室１５と、シミュレータ作動液圧室１５に作動液を供給、排出制御することでシミュレータ作動液圧を入力軸４のストロークに基づいて制御する液圧作動制御装置２８とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ブレーキシステム等に用いられる入力軸のストロークに基づいた反力を発生させるストロークシミュレータの技術分野、このストロークシミュレータを有するマスタシリンダの技術分野、およびこのマスタシリンダを用いたブレーキシステムの技術分野に関するものである。なお、本発明の明細書の記載において、前後方向の関係は、ブレーキペダルの踏み込み時に入力軸が移動する方向を「前」、ブレーキペダルの踏み込み解除時に入力軸が戻る方向を「後」とする。

乗用車等の自動車においては、ハイブリッド車や電気自動車の開発が進んでいる。これに伴い、自動車のブレーキシステムにおいては、回生ブレーキと摩擦ブレーキとを協調して用いられる回生協調ブレーキシステムが種々開発されている。この回生協調ブレーキシステムは、ブレーキペダルの踏み込みストロークを検出し、検出されたストロークに基づいて、制御部（Electric control unit: ECU）が回生ブレーキによるブレーキ力と摩擦ブレーキによるブレーキ力とを演算し、演算されたブレーキ力で自動車にブレーキがかけられる。

このような回生協調ブレーキシステムにおいては、制御部がブレーキペダルの踏み込みストロークに基づいてブレーキ力を決定するため、ブレーキペダルの踏み込みストロークに応じた反力が運転者に伝達されない。そこで、運転者がブレーキペダルの踏み込みストロークに応じた反力を認識可能にするため、ペダル感覚シミュレータ部を有するマスタシリンダが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図５は、この特許文献１に記載されているペダル感覚シミュレータ部を有するマスタシリンダを模式的に示す図である。図中、１はマスタシリンダ、２は摩擦ブレーキのブレーキ液圧を発生するタンデムマスタシリンダ部、３はタンデムマスタシリンダ部２に一体的に設けられたペダル感覚シミュレータ部、４はブレーキペダル（図５には不図示）の踏み込みに応じてストロークする入力軸、５は入力軸４のストロークを検出するストロークセンサ、６はブレーキ液を貯留するリザーバタンクである。

タンデムマスタシリンダ部２は、従来周知のタンデムマスタシリンダと同様に、プライマリピストン７、セカンダリピストン８、プライマリピストン７とセカンダリピストン８で区画されるプライマリ液圧室９、セカンダリピストン８で区画されるセカンダリ液圧室１０、プライマリピストン７を常時非作動位置の方へ付勢するプライマリスプリング１１、セカンダリピストン８を常時非作動位置の方へ付勢するセカンダリスプリング１２を有する。プライマリ液圧室９は一方のブレーキ系統のブレーキシリンダ(図５には不図示）
に常時連通するとともに、図示のプライマリピストン７の非作動位置でリザーバタンク６に連通し、かつプライマリピストン７が前進するとリザーバタンク６から遮断されて、プライマリ液圧室９にブレーキ液圧が発生される。セカンダリ液圧室１０は他方のブレーキ系統のブレーキシリンダ(図５には不図示）に常時連通するとともに、図示のセカンダリ
ピストン８の非作動位置でリザーバタンク６に連通し、かつセカンダリピストン８が前進するとリザーバタンク６から遮断されて、セカンダリ液圧室１０にブレーキ液圧が発生される。

更に、タンデムマスタシリンダ部２は、プライマリピストン７とシリンダ壁との間に動力室１３を有する。この動力室１３には、ブレーキ作動時に図示しない動力源から作動液
が供給される。その場合、作動液は、動力室１３の液圧が制御部で演算された摩擦ブレーキによるブレーキ力に応じた液圧となるように供給される。

ペダル感覚シミュレータ部３は、ペダルストロークに対する反力をシミュレートするストロークシミュレータである。このペダル感覚シミュレータ部３は、入力軸４のストロークにより作動（ストローク）するシミュレータ作動ピストン１４、シミュレータ作動ピストン１４の作動によってシミュレータ作動液圧が発生するシミュレータ作動液圧室１５、シミュレータ作動ピストン１４を常時非作動位置の方へ付勢するコイルばねからなるシミュレータ作動ピストンリターンスプリング１６、およびペダル感覚シミュレータカートリッジ１７を有する。また、ペダル感覚シミュレータカートリッジ１７は、シミュレータ作動液圧室１５のシミュレータ作動液圧が作用される第１反力シミュレータピストン１８、第１反力シミュレータピストン１８を常時非作動位置の方へ付勢する第１反力シミュレータスプリング１９、第１反力シミュレータスプリング１９を支持する第２反力シミュレータピストン２０、第２反力シミュレータピストン２０を常時非作動位置の方へ付勢する第２反力シミュレータスプリング２１を有する。

このペダル感覚シミュレータ部３においては、ブレーキペダルが踏み込まれない非作動時には、入力軸４に入力が加えられず、入力軸４はストロークしない。これにより、シミュレータ作動ピストン１４はストロークしなく、図５に示す非作動位置にある。この状態では、シミュレータ作動液圧室１５はリザーバタンク６に連通し、シミュレータ作動液圧室１５内はシミュレータ作動液圧が発生しなく大気圧となっている。したがって、第１反力シミュレータピストン１８および第２反力シミュレータピストン２０は図５に示す非作動位置にある。

そして、ブレーキペダルが踏み込まれると、入力が入力軸４に加えられ、入力軸４が前進ストローク（図５において左動）する。すると、シミュレータ作動ピストン１４がシミュレータ作動ピストンリターンスプリング１６を弾性的に撓ませながら前進ストローク（作動）する。シミュレータ作動ピストン１４の作動でシミュレータ作動液圧室１５がリザーバタンク６から遮断されると、シミュレータ作動液圧室１５内に、シミュレータ作動液圧が発生する。このシミュレータ作動液圧は第１反力シミュレータピストン１８に作用する。シミュレータ作動液圧が所定の液圧に増大すると、このシミュレータ作動液圧により第１反力シミュレータピストン１８は第１反力シミュレータスプリング１９を押圧して弾性的に撓ませながら図５において下方へ移動（作動）するとともに、第１反力シミュレータピストン１８の押圧力で第２反力シミュレータピストン２０が第２反力シミュレータスプリング２１を撓ませながら図５において下方へ移動（作動）する。これにより、第１および第２反力シミュレータスプリング１９,２１はそれらの撓み量に応じた力を第１反力
シミュレータピストン１８に反力として作用する。

そして、シミュレータ作動液圧による第１反力シミュレータピストン１８への作用力と第１反力シミュレータスプリング１９による第１反力シミュレータピストン１８への作用力とがバランスすると、第１および第２反力シミュレータピストン１８,２０の移動が停
止する。このとき、シミュレータ作動液圧室１５内のシミュレータ作動液圧は、入力軸４のストローク（つまりブレーキペダルの踏み込みストローク）に応じた（基づいた）液圧となる。そして、第１反力シミュレータピストン１８の反力はシミュレータ作動液圧に変換されてシミュレータ作動ピストン１４に作用し、更に反力はシミュレータ作動ピストン１４から入力軸４を介してブレーキペダルに伝達される。これにより、運転者はブレーキペダルからブレーキペダルの踏み込みストロークに応じた反力を認識する。

一方、このマスタシリンダ１においては、ブレーキペダルが踏み込まれない非作動時には、タンデムマスタシリンダ部２およびペダル感覚シミュレータ部３はともに図５に示す
非作動状態にある。すなわち、動力室１３に動力源から作動液が供給されなく、プライマリピストン７およびセカンダリピストン８はともに図５に示す非作動位置にある。したがってプライマリ液圧室９およびセカンダリ液圧室１０はともにリザーバタンク６に連通し、プライマリ液圧室９およびセカンダリ液圧室１０内にはブレーキ液圧は発生していない。また、シミュレータ作動液圧室１５はリザーバタンク６に連通し、シミュレータ作動液圧室１５内にはシミュレータ作動液圧は発生しない。

また、ブレーキペダルが踏み込まれると、入力軸４が前方へストロークする。この入力軸４のストロークがストロークセンサ５により検出される。図示しない制御部は、ストロークセンサ５からの入力軸４のストローク（つまり、ブレーキペダルの踏み込みストローク）に基づいて動力源を駆動制御する。これにより、動力源から作動液が動力室１３に供給され、プライマリピストン７およびセカンダリピストン８が前進する。すると、プライマリ液圧室９およびセカンダリ液圧室１０がともにリザーバタンク６から遮断されて、プライマリ液圧室９およびセカンダリ液圧室１０内にブレーキ液圧が発生する。これらのブレーキ液圧がそれぞれ２系統の対応するブレーキシリンダに供給され、自動車の対応する車輪にブレーキがかけられる。

動力室１３内の作動液圧がブレーキペダルの踏み込みストロークに対応した液圧となると、制御部は動力源を停止する。すると、プライマリピストン７およびセカンダリピストン８がともに停止し、プライマリ液圧室９およびセカンダリ液圧室１０内のブレーキ液圧はともにブレーキペダルの踏み込みストロークに対応した液圧となる。すなわち、ブレーキペダルの踏み込みストロークに対応したブレーキ力でブレーキが車輪にかけられる。

このとき、前述のようにペダル感覚シミュレータ部３はブレーキペダルの踏み込みストロークに対応した反力をブレーキペダルに伝達する。したがって、運転者はこの反力を認識して、ブレーキペダルの踏み込みストロークに対応したブレーキ力でブレーキが車輪にかけられることを感知する。

ブレーキペダルが解放されると、入力軸４が後方（非作動位置の方）へストロークし、この入力軸４のストロークがストロークセンサ５により検出される。制御部は、ストロークセンサ５で検出されたストロークに基づいて図示しない制御弁を制御し、動力室１３内の作動液をリザーバタンク６に排出する。これにより、動力室１３内の液圧が低下し、プライマリピストン７およびセカンダリピストン８がそれぞれプライマリスプリング１１およびセカンダリスプリング１２の付勢力で後退する。動力室１３内の液圧が大気圧となると、プライマリピストン７およびセカンダリピストン８がともに図５に示す非作動位置となり、車輪のブレーキが解除する。

一方、入力軸４が後方へストロークすることで、シミュレータ作動ピストンリターンスプリング１６の付勢力でシミュレータ作動ピストン１４が後退する。そして、シミュレータ作動ピストン１４が非作動位置近傍になると、シミュレータ作動液圧室１５がリザーバタンク６に連通し、シミュレータ作動液圧室１５内のシミュレータ作動液圧が低下する。シミュレータ作動ピストン１４が図５に示す非作動位置になった状態では、シミュレータ作動液圧室１５の液圧は大気圧となる。これにより、第１反力シミュレータピストン１８および第２反力シミュレータピストン２０もともに図５に示す非作動位置となる。なお、各構成要素に用られている用語および符号は、いずれも特許文献１に記載された用語および符号と同じ用語および符号ではない。

特許第４５１０３８８号公報。

ところで、特許文献１に記載のペダル感覚シミュレータ部３は、シミュレータ作動ピストンリターンスプリング１６、第１反力シミュレータスプリング１９、および第２反力シミュレータスプリング２１の複数のスプリングを有している。一方、ペダル感覚シミュレータ部３が立ち上がる（作動開始する）ためには、ブレーキペダルの踏み込みストロークによりこれらの複数のスプリングが撓んでシミュレータ作動ピストン１４が作動しなければならない。

このため、シミュレータ作動ピストン１４が作動開始する力が大きくなる。つまり、ペダル感覚シミュレータ部３の立ち上がり荷重が大きくなる。したがって、ストロークシミュレーション機能の作動開始をスムーズに行うことは難しい。また、ブレーキペダルの踏み込み荷重が重くなるとともに複数のスプリングのばね力による抵抗感が生じ、従来のようなブレーキ力の反力がブレーキペダルに伝達される一般的なブレーキシステムに比べて良好なペダルフィーリングを得ることは難しい。
また、ペダル感覚シミュレータ部３のペダル感覚シミュレータカートリッジ１７が設けられるため、マスタシリンダが大型になるばかりでなく、ペダル感覚シミュレータ部３のペダル感覚シミュレータカートリッジ１７を搭載するスペースが必要となるという問題もある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ストロークシミュレーション機能の作動開始をより一層スムーズに行うことで良好なペダルフィーリングを得ることができるとともにコンパクトに形成することができるストロークシミュレータ、このストロークシミュレータを有するマスタシリンダ、およびこのマスタシリンダを用いたブレーキシステムを提供することである。

前述の課題を解決するために、本発明に係るストロークシミュレータは、入力が加えられてストロークする入力軸と、前記入力軸のストロークによりストロークするシミュレータ作動ピストンと、前記シミュレータ作動ピストンのストロークにより、前記入力軸のストロークに基づいた反力を前記シミュレータ作動ピストンに加えるシミュレータ作動液圧が発生されるシミュレータ作動液圧室と、前記シミュレータ作動液圧室に作動液を供給、排出制御することで前記シミュレータ作動液圧を前記入力軸のストロークに基づいて制御する液圧作動制御装置とを有することを特徴としている。

また、本発明に係るストロークシミュレータは、前記液圧作動制御装置が、前記シミュレータ作動液圧室に作動液を供給する第１の流量制御弁と、前記シミュレータ作動液圧室の作動液を排出する第２の流量制御弁とを有することを特徴としている。
更に、本発明に係るストロークシミュレータは、前記第１の流量制御弁の開弁量が前記入力軸のストロークに基づいて制御されるとともに、前記第２の流量制御弁の開弁量が前記入力軸のストロークに基づいて制御されることを特徴としている。
更に、本発明に係るストロークシミュレータは、前記入力軸が前記入力を加えられてストロークしたとき、前記第１の流量制御弁が閉じられるとともに前記第２の流量制御弁が開かれることを特徴としている。

更に、本発明に係るストロークシミュレータは、前記第２の流量制御弁の開弁量が、前記入力軸のストロークが第１のストロークになったとききわめて小さい第１の開弁量に設定され、前記シミュレータ作動液圧室内の液圧が予め定められた所定の液圧になったとき前記第１の開弁量より大きい第２の開弁量に設定され、更に前記入力軸のストロークが前
記第１のストロークより大きい第２のストロークになったときから前記入力軸の更なるストロークの増大とともに第２の開弁量から小さくなるように設定されることを特徴としている。
更に、本発明に係るストロークシミュレータは、前記入力軸が戻りストロークしたとき、前記第１の流量制御弁が開かれるとともに前記第２の流量制御弁が閉じられることを特徴としている。

更に、本発明に係るマスタシリンダは、入力軸の入力に基づいた反力を出力するストロークシミュレータと、液圧作動制御装置からの作動液で作動して前記入力軸の入力に基づいた液圧を発生するマスタシリンダピストンとを有するマスタシリンダにおいて、前記ストロークシミュレータが、前述の本発明のストロークシミュレータのいずれか１つであることを特徴としている。

更に、本発明に係るブレーキシステムは、ブレーキペダルと、入力軸が前記ブレーキペダルの踏み込みに基づいてストロークすることで前記ブレーキペダルの踏み込みに基づいたブレーキ液圧を発生するマスタシリンダと、前記マスタシリンダで発生された前記ブレーキ液圧でブレーキ力を発生するブレーキシリンダとを備えるブレーキシステムにおいて、前記マスタシリンダが、前述の本発明のマスタシリンダであることを特徴としている。

このように構成された本発明に係るストロークシミュレータ、これを有するマスタシリンダ、およびブレーキシステムによれば、液圧作動制御装置がストロークシミュレーション機能を有する。これにより、ストロークシミュレーション機能を行うための特許文献１に記載されたペダル感覚シミュレータカートリッジが不要となる。そして、特許文献１に記載のペダル感覚シミュレータカートリッジに設けられる複数のスプリングが設けられないので、ストロークシミュレータの立ち上がり荷重を小さくすることができる。したがって、本発明のストロークシミュレータは、ストロークシミュレーション機能の作動をスムーズに開始することができる。

また、シミュレータ作動ピストンを作動開始させるための入力軸の入力を軽くすることができるとともに、複数のスプリングのばね力による抵抗感を低減できる。その結果、従来のようなブレーキ力の反力がブレーキペダルに伝達される一般的なブレーキシステムと同様の良好なペダルフィーリングを得ることができる。特に、入力軸のストロークに基づいた反力を入力軸のストロークでストロークするシミュレータ作動ピストンに加えるシミュレータ作動液圧がシミュレータ作動液圧室に発生される。その場合、シミュレータ作動液圧室に供給される作動液が第１および第２流量制御弁により流量制御されて移動するため、作動液の体積移動による応答遅れが生じる。しかし、この作動液の応答遅れは従来の一般的な負圧式ブレーキシステムの応答遅れに代わりとなるので、従来の負圧式ブレーキシステムのようなペダルフィーリングを実現することが可能となる。

しかも、特許文献１に記載のペダル感覚シミュレータカートリッジが設けられないことで、ストロークシミュレータおよびマスタシリンダを小型コンパクトに形成でき、これらの搭載スペースを低減することができる。

更に、第１および第２の流量制御弁の開弁量が入力軸のストロークに基づいて制御されることにより、シミュレータ作動液圧室の容積変化量および容積変化速度を制御することができる。したがって、シミュレータ作動液圧室の作動液の液圧つまり反力を入力軸のストロークに基づいて容易に制御することができる。しかも、第１および第２の流量制御弁の開弁量の大きさを所望の大きさに設定することで、入力軸のストロークに対する反力特性を所望の特性に容易に調整することが可能となる。

本発明に係るストロークシミュレータの実施の形態の一例を有するマスタシリンダ、およびこのマスタシリンダを用いたブレーキシステムを模式的に示す図である。 図１に示す例のブレーキシステムにおけるブレーキ作動を制御するためのブロック図である。 ブレーキペダルのストロークに対する反力の特性線図である。 ストロークシミュレータによる反力制御を行うためのフローを示す図である。 特許文献１に記載されている従来のペダル感覚シミュレータ部を有するマスタシリンダを模式的に示す図である。

以下、図面を用いて本発明を実施するための形態について説明する。
図１は本発明に係るストロークシミュレータの実施の形態の一例を有するマスタシリンダ、およびこのマスタシリンダを用いたブレーキシステムを模式的に示す図である。なお、前述の図５に示すストロークシミュレータを有するマスタシリンダの構成要素と同じ本発明の構成要素には、同じ符号を付すことでそれらの詳細な説明は省略する。

図１に示すように、この例のブレーキシステム２２にはマスタシリンダ１が用いられる。このマスタシリンダ１のタンデムマスタシリンダ部２では、プライマリ液圧室９が一方の系統のブレーキシリンダ２３,２４に連通しているとともに、セカンダリ液圧室１０が
他方の系統のブレーキシリンダ２５,２６に連通している。

また、入力軸４にはブレーキペダル２７が連結されている。運転者がブレーキペダル２７を踏み込むことで、入力軸４に入力が加えられて入力軸４が前進ストロークするようになっている。そして、入力軸４の前進ストロークにより、シミュレータ作動ピストン１４が前進ストロークする。この例のマスタシリンダ１では、ストロークセンサ５がシミュレータ作動ピストン１４に設けられている。したがって、シミュレータ作動ピストン１４のストロークをストロークセンサ５で検出することにより、入力軸４のストローク（つまり、ブレーキペダル２７の踏み込みストローク）が検出される。

更に、マスタシリンダ１のストロークシミュレータであるペダル感覚シミュレータ部３は、液圧作動制御装置２８を有する。この液圧作動制御装置２８は、ブレーキペダル２７のペダルストロークに基づいてタンデムマスタシリンダ部２の動力室１３に対する作動液の供給、排出を制御することによりこの動力室１３の液圧を制御する液圧作動制御装置である。すなわち、液圧作動制御装置２８は、ブレーキペダル２７のペダルストロークに基づいてブレーキシステム２２のブレーキ力を制御する。

そして、この例のマスタシリンダ１では、この液圧作動制御装置２８がストロークシミュレーション機能を行うようになっている。したがって、この例のマスタシリンダ１では、ストロークシミュレーション機能を行うための特許文献１に記載のペダル感覚シミュレータカートリッジ１７は設けられない。

液圧作動制御装置２８は、所定数（図示例では３個）の液圧ポンプ２９,３０,３１と、これらの液圧ポンプ２９,３０,３１を駆動するポンプ駆動モータ（Ｍ）３２と、液圧ポンプ２９,３０,３１の吐出側に設けられたアキュムレータ３３と、液圧ポンプ２９,３０,３１の吐出側とタンデムマスタシリンダ部２の動力室１３とを連通する通路３４に配設された常閉の第１の電磁開閉弁３５と、液圧ポンプ２９,３０,３１の吸込み側とペダル感覚シミュレータ部３の動力室１３とを連通する通路３６に配設された常開の第２の電磁開閉弁
３７と、液圧ポンプ２９,３０,３１の吐出側とペダル感覚シミュレータ部３のシミュレータ作動液圧室１５とを連通する通路３８に配設された常閉の第１の電磁流量制御弁３９と、液圧ポンプ２９,３０,３１の吸込み側とペダル感覚シミュレータ部３のシミュレータ作動液圧室１５とを連通する通路４０に配設された常開の第２の電磁流量制御弁４１と、アキュムレータ３３の液圧を検出する第１の圧力センサ４２と、動力室１３の液圧を検出する第２の圧力センサ４３と、シミュレータ作動液圧室１５の液圧を検出する第３の圧力センサ４４とを有している。

第１の電磁流量制御弁３９は、その開弁量が制御されることで作動液の流量が制御可能であるとともに、液圧ポンプ２９,３０,３１の吐出側からペダル感覚シミュレータ部３のシミュレータ作動液圧室１５へ向かう作動液の流れのみを許容する一方向弁である。また、第２の電磁流量制御弁４１も、その開弁量が制御されることで作動液の流量が制御可能であるとともに、ペダル感覚シミュレータ部３のシミュレータ作動液圧室１５から液圧ポンプ２９,３０,３１の吸込み側へ向かう作動液の流れのみを許容する一方向弁である。なお、液圧ポンプ２９,３０,３１の吸込み側はリザーバタンク６に連通している。

図２は、ブレーキ作動を制御するためのブロック図である。
図２に示すように、この例のブレーキシステム２２は、そのブレーキ作動を制御するために電子制御装置（ＥＣＵ）４５を備えている。このＥＣＵ４５には、ストロークセンサ５、第１ないし第３の圧力センサ４２,４３,４４がそれぞれ接続されるとともに、第１および第２の電磁開閉弁３５,３７、第１および第２の電磁流量制御弁３９,４０、およびポンプ駆動モータ３２が接続される。したがって、ＥＣＵ４５には、ストロークセンサ５で検出されたシミュレータ作動ピストン１４のストローク信号（つまり、入力軸４のストローク信号、ブレーキペダル２７のストローク信号）、第１の圧力センサ４２で検出されたアキュムレータ３３の液圧信号、第２の圧力センサ４３で検出された動力室１３の液圧信号、および第３の圧力センサ４４で検出されたシミュレータ作動液圧室１５の液圧信号がそれぞれ入力される。

そして、ＥＣＵ４５は、第１の圧力センサ４２からのアキュムレータ３３の液圧信号に基づいてポンプ駆動モータ３２を駆動制御して、アキュムレータ３３に予め設定された設定液圧が常時蓄圧されるようになっている。また、ＥＣＵ４５はストロークセンサ５からのストローク信号に基づいて第１および第２の電磁開閉弁３５,３７を作動制御すること
で、動力室１３に対してアキュムレータ３３から液圧の供給、排出を行う。そして、動力室１３に供給された液圧によりタンデムマスタシリンダ部２のプライマリピストン７が作動されてプライマリ液圧室９にブレーキ液圧が発生するとともに、セカンダリピストン８が作動されてセカンダリ液圧室１０にブレーキ液圧が発生する。これらのブレーキ液圧がそれぞれブレーキシリンダ２３,２４,２５,２６に供給されることで、各ブレーキシリン
ダ２３,２４,２５,２６がブレーキ力を発生し、これらのブレーキ力で各車輪にブレーキ
がかけられる。その場合、ＥＣＵ４５はストロークセンサ５からのストローク信号および第２の圧力センサ４３からの動力室１３の液圧信号に基づいてブレーキ力がブレーキペダル２７のペダルストロークに対応したブレーキ力となるように第１および第２の電磁開閉弁３５,３７を作動制御する。

更に、ＥＣＵ４５はストロークセンサ５からのストローク信号に基づいて第１および第２の電磁流量制御弁３９,４１を作動制御することで、シミュレータ作動液圧室１５に対
してアキュムレータ３３から液圧の供給、排出を行う。そして、シミュレータ作動液圧室１５に供給された液圧により、反力がシミュレータ作動ピストン１４および入力軸４を介してブレーキペダル２７に伝達され、運転者はこの反力を認識する。その場合、ＥＣＵ４５はストロークセンサ５からのストローク信号および第３の圧力センサ４４からのシミュレータ作動液圧室１５の液圧信号に基づいて反力がブレーキペダル２７のペダルストロー
クに対応した反力となるように第１および第２の電磁流量制御弁３９,４１の開弁量を制
御する。

この例のマスタシリンダ１では、入力軸４のストロークＳとシミュレータ作動液圧室１５の液圧による反力Ｆとの関係は、図３に示す入力軸４のストロークＳに対する反力Ｆの特性線図となるように設定されている。すなわち、ブレーキペダル２７の踏み込みつまり入力軸４のストローク時には、第１の電磁流量制御弁３９が常時閉じるとともに、入力軸４のストロークＳが第１のストロークａ（本発明の入力軸４の第１のストロークに対応）となるまで第２の電磁流量制御弁４１が閉じる。したがって、入力軸４のストローク開始時（つまり、ブレーキペダル２７の踏み込み開始時）には、反力Ｆは実質的に生じない。

ストロークＳが第１のストロークａになると、第２の電磁流量制御弁４１が開く。このとき、ＥＣＵ４５は第２の電磁流量制御弁４１の開弁量をきわめて小さい第１の開弁量（本発明の入力軸４の第１のストロークにおける第１の開弁量に対応）に設定し、第２の電磁流量制御弁４１を流れる作動液の流量をきわめて制限する。このため、ブレーキペダル２７のストロークによりシミュレータ作動ピストン１４が前進しようとしても、シミュレータ作動液圧室１５内の作動液がシミュレータ作動液圧室１５から実質的に流出しなく、ストロークＳが第１のストロークａの位置で、シミュレータ作動液圧室１５の液圧が上昇する。すると、反力Ｆが発生して増大する。反力Ｆが予め定められた所定の反力ｂ（本発明のシミュレータ作動液圧室１５内の予め定められた所定の液圧に対応）になると、ＥＣＵ４５は第２の電磁流量制御弁４１の開弁量を第１の開弁量より大きい第２の開弁量（本発明の入力軸４の第１のストロークにおける第２の開弁量に対応）に設定する。これにより、シミュレータ作動ピストン１４の前進に伴いシミュレータ作動液圧室１５の容積が減少し、ブレーキペダル２７のストロークによりシミュレータ作動液圧室１５内の作動液がシミュレータ作動液圧室１５から流出する。したがって、ストロークＳの増大とともにシミュレータ作動液圧室１５の液圧がほぼ直線的に微増するので、反力Ｆもほぼ直線的に微増する。

入力軸４のストロークＳが第１のストロークａより大きい第２のストロークｃ（本発明の入力軸４の第２のストロークに対応）になると、ＥＣＵ４５は第２の電磁流量制御弁４１の開弁量を第２の開弁量からストロークＳの増大とともに開弁量大から開弁量小に向かって徐々に小さくする。すると、第２の電磁流量制御弁４１を流れる作動液が徐々に絞られていく。これにより、ブレーキペダル２７のストロークＳに対するシミュレータ作動液圧室１５内の液圧の上昇率が次第に大きくなる。したがって、ストロークＳの増大とともにシミュレータ作動液圧室１５の液圧がほぼ二次直線的に増大するので、反力Ｆも二次直線的に増大する。そして、この第２の電磁流量制御弁４１の開弁量の絞りは、反力Ｆが予め設定された反力ｄになるまで行われる。

一方、ブレーキペダル２７の戻し（戻りストローク）時には、第２の電磁流量制御弁４１が常時閉じるとともに、第１の電磁流量制御弁３９が開く。シミュレータ作動ピストン１４の後退に伴いシミュレータ作動液圧室１５の容積が増大し、シミュレータ作動液圧室１５内の液圧が低下する。同時に、アキュムレータ３３から作動液が第１の電磁流量制御弁３９を通してシミュレータ作動液圧室１５に供給される。このとき、ＥＣＵ４５はブレーキ力が適切に漸減するように第１の電磁流量制御弁３９の開弁量を制御してシミュレータ作動液圧室１５内の液圧を制御することで、ストロークＳと反力Ｆとの関係が入力軸４の前進ストローク時（つまり、ブレーキペダル２７の踏み込み時）に対して適切なヒステリシスを有する特性にする。

ブレーキペダル２７が非作動位置に戻り、ブレーキシステム２２が図１に示す非作動状態になると、第１の電磁開閉弁３５が閉じるとともに第２の電磁開閉弁３７が開く。これ
により、マスタシリンダ１のタンデムマスタシリンダ部２のブレーキ液圧は消滅し、ブレーキが解除する。また、第１および第２の電磁流量制御弁３９,４１が閉じる。このとき
、シミュレータ作動液圧室１５内には所定の液圧が保持される。

次に、この例のストロークシミュレータによる反力制御について説明する。図４は、ストロークシミュレータによる反力制御を行うためのフローを示す図である。
図４に示すように、ステップＳ１においてブレーキペダル２が踏み込まれたか否かが判断される。ブレーキペダル２が踏み込まれていないと判断されると、反力制御は終了する。ステップＳ１でブレーキペダル２が踏み込まれたと判断されると、ステップＳ２において第１の電磁開閉弁３５が開くとともに第２の電磁開閉弁３７が閉じる。また、ステップＳ３において第２の電磁流量制御弁４１がその開弁量を制御されつつ開く（このとき、第１の電磁流量制御弁３９は初期状態にあり閉じている。）。

次に、ステップＳ４においてブレーキペダル２の踏み込みが途中で停止されたか否かが判断される。ブレーキペダル２の踏み込みが途中で停止されないと判断されると、そのままステップＳ４の処理が継続される。ステップＳ４でブレーキペダル２の踏み込みが停止されたと判断されると、ステップＳ５において第１の電磁開閉弁３５が閉じるとともに第２の電磁流量制御弁４１が閉じる。これにより、ブレーキ液圧がそのときのブレーキペダル２のストロークに対応した液圧に保持されるとともに、シミュレータ作動液圧室１５内液圧がそのときの液圧に保持される。

次に、ステップＳ６においてブレーキペダル２の踏み込みの途中停止後、ブレーキペダル２が更に踏み込まれたか否かが判断される。ブレーキペダル２が更に踏み込まれたと判断されると、ステップＳ７において第１の電磁開閉弁３５が開くとともに第２の電磁流量制御弁４１がその開弁量を制御されつつ開く。その後、ステップＳ４に移行し、ステップＳ４以降の各処理が繰り返される。ステップＳ６でブレーキペダル２が更に踏み込まれないと判断されると、ステップＳ８においてブレーキペダル２が戻されたか否かが判断される。ブレーキペダル戻しが行われないと判断されると、そのままステップＳ８の処理が継続される。ステップＳ８でブレーキペダル戻しが行われたと判断されると、ステップＳ９において第１の電磁開閉弁３５が閉じるとともに第２の電磁開閉弁３７が開く。また、ステップＳ１０において第１の電磁流量制御弁３９がその開弁量を制御されつつ開く。これにより、ブレーキ液圧が低減されるとともに、アキュムレータ３３から作動液がシミュレータ作動液圧室１５にその流量を制御されて供給される。

次に、ステップＳ１１においてブレーキペダル２が非作動位置に戻ったか否かが判断される。ブレーキペダル２が非作動位置に戻っていないと判断されると、そのままステップＳ１１の処理が継続される。ステップＳ１１でブレーキペダル２が非作動位置に戻ったと判断されると、ステップＳ１２において第１の流量制御弁３９が閉じる。こうして、液圧作動制御装置２８は、図１に示す非作動状態に戻り、反力制御が終了する。

ところで、液圧作動制御装置２８が失陥すると、液圧作動制御装置２８から作動液が動力室１３に供給されなくなる。そこで、この例のマスタシリンダ１では、シミュレータ作動ピストン１４とプライマリピストン７との間にペダル踏力伝達ロッド４６が配設されている。液圧作動制御装置２８が正常で動力室１３およびシミュレータ作動液圧室１５に作動液が供給可能であるときは、シミュレータ作動ピストン１４は最大に前進ストロークしてもペダル踏力伝達ロッド４６には当接しないようになっている。また、液圧作動制御装置２８の失陥時には、ブレーキペダル２７が踏み込まれるとシミュレータ作動ピストン１４がペダル踏力伝達ロッド４６に当接するようになっている。したがって、液圧作動制御装置２８の失陥時には、ブレーキペダル２７のペダル踏力が、入力軸４、シミュレータ作動ピストン１４、およびペダル踏力伝達ロッド４６を介してプライマリピストン７に伝達
される。これにより、液圧作動制御装置２８の失陥時にも、ブレーキペダル２７の踏み込みにより、タンデムマスタシリンダ部２にブレーキ液圧が発生してブレーキが確実に作動する。

この例のストロークシミュレータを有するマスタシリンダ１によれば、液圧作動制御装置２８がストロークシミュレーション機能を有する。これにより、この例のマスタシリンダ１では、ストロークシミュレーション機能を行うための特許文献１に記載された図５に示すペダル感覚シミュレータカートリッジ１７が不要となる。そして、特許文献１に記載のペダル感覚シミュレータカートリッジ１７に設けられる複数のスプリングが設けられないので、ペダル感覚シミュレータ部３の立ち上がり荷重を小さくすることができる。したがって、ストロークシミュレーション機能の作動をスムーズに開始することができる。

また、ブレーキペダル２７の踏み込み荷重を軽くすることができるとともに、複数のスプリングのばね力による抵抗感を低減できる。その結果、従来のようなブレーキ力の反力がブレーキペダルに伝達される一般的なブレーキシステムと同様の良好なペダルフィーリングを得ることができる。特に、作動液が第１および第２電磁流量制御弁３９,４１によ
り流量制御されて移動するため、作動液の体積移動による応答遅れが生じるが、この応答遅れは従来の負圧式ブレーキシステムの応答遅れに代わりとなるので、従来の負圧式ブレーキシステムのようなペダルフィーリングを実現することが可能となる。

しかも、ペダル感覚シミュレータカートリッジ１７が設けられないことで、ストロークシミュレータおよびマスタシリンダ１を小型コンパクトに形成でき、これらの搭載スペースを低減することができる。

更に、第１および第２電磁流量制御弁３９,４１の開弁量がブレーキペダル２７のペダ
ルストロークに応じて制御されることにより、シミュレータ作動液圧室１５の容積変化量および容積変化速度を制御することができる。したがって、シミュレータ作動液圧室１５の作動液の液圧つまり反力をペダルストロークに応じて容易に制御することができる。しかも、第１および第２電磁流量制御弁３９,４１の開弁量の大きさを所望の大きさに設定
することで、ブレーキペダル２７のストロークに対する反力特性を所望の特性に容易に調整することが可能となる。

液圧作動制御装置２８が失陥した場合には、ブレーキペダル２７のペダル踏力が、入力軸４、シミュレータ作動ピストン１４、およびペダル踏力伝達ロッド４６を介してプライマリピストン７に伝達されるようにしている。したがって、液圧作動制御装置２８の失陥時にも、タンデムマスタシリンダ部２にブレーキ液圧を発生させてブレーキを確実に作動させることが可能となる。
なお、本発明は前述の例に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で種々設計変更が可能である。

本発明に係るストロークシミュレータ、マスタシリンダ、およびブレーキシステムは、それぞれ、入力軸のストロークに基づいてシミュレートした反力を発生させるストロークシミュレータ、このストロークシミュレータを有するマスタシリンダ、およびこのマスタシリンダを用いたブレーキシステムに好適に利用可能である。

１…マスタシリンダ、２…タンデムマスタシリンダ部、３…ペダル感覚シミュレータ部（ストロークシミュレータ）、４…入力軸、５…ストロークセンサ、６…リザーバタンク、７…プライマリピストン、８…セカンダリピストン、１３…動力室、１４…シミュレータ
作動ピストン、１５…シミュレータ作動液圧室、２２…ブレーキシステム、２３,２４,２５,２６…ブレーキシリンダ、２７…ブレーキペダル、２８…液圧作動制御装置、２９,３０,３１…液圧ポンプ、３３…アキュムレータ、３５…第１の電磁開閉弁、３７…第２の
電磁開閉弁、３９…第１の電磁流量制御弁、４１…第２の電磁流量制御弁、４２…第１の圧力センサ、４３…第２の圧力センサ、４４…第３の圧力センサ、４５…電子制御装置（ＥＣＵ）、４６…ペダル踏力伝達ロッド

Claims (8)

1. 入力が加えられてストロークする入力軸と、
   前記入力軸のストロークによりストロークするシミュレータ作動ピストンと、
   前記シミュレータ作動ピストンのストロークにより、前記入力軸のストロークに基づいた反力を前記シミュレータ作動ピストンに加えるシミュレータ作動液圧が発生されるシミュレータ作動液圧室と、
   前記シミュレータ作動液圧室に作動液を供給、排出制御することで前記シミュレータ作動液圧を前記入力軸のストロークに基づいて制御する液圧作動制御装置と
   を有することを特徴とするストロークシミュレータ。
2. 前記液圧作動制御装置は、前記シミュレータ作動液圧室に作動液を供給する第１の流量制御弁と、前記シミュレータ作動液圧室の作動液を排出する第２の流量制御弁とを有することを特徴とする請求項１に記載のストロークシミュレータ。
3. 前記第１の流量制御弁の開弁量は前記入力軸のストロークに基づいて制御されるとともに、前記第２の流量制御弁の開弁量は前記入力軸のストロークに基づいて制御されることを特徴とする請求項２に記載のストロークシミュレータ。
4. 前記入力軸が前記入力を加えられてストロークしたとき、前記第１の流量制御弁が閉じられるとともに前記第２の流量制御弁が開かれることを特徴とする請求項３に記載のストロークシミュレータ。
5. 前記第２の流量制御弁の開弁量は、前記入力軸のストロークが第１のストロークになったとききわめて小さい第１の開弁量に設定され、前記シミュレータ作動液圧室内の液圧が予め定められた所定の液圧になったとき前記第１の開弁量より大きい第２の開弁量に設定され、更に前記入力軸のストロークが前記第１のストロークより大きい第２のストロークになったときから前記入力軸の更なるストロークの増大とともに第２の開弁量から小さくなるように設定されることを特徴とする請求項４に記載のストロークシミュレータ。
6. 前記入力軸が戻りストロークしたとき、前記第１の流量制御弁が開かれるとともに前記第２の流量制御弁が閉じられることを特徴とする請求項４または５に記載のストロークシミュレータ。
7. 入力軸の入力に基づいた反力を出力するストロークシミュレータと、液圧作動制御装置からの作動液で作動して前記入力軸の入力に基づいた液圧を発生するマスタシリンダピストンとを有するマスタシリンダにおいて、
   前記ストロークシミュレータは、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のストロークシミュレータであることを特徴とするマスタシリンダ。
8. ブレーキペダルと、入力軸が前記ブレーキペダルの踏み込みに基づいてストロークすることで前記ブレーキペダルの踏み込みに基づいたブレーキ液圧を発生するマスタシリンダと、前記マスタシリンダで発生された前記ブレーキ液圧でブレーキ力を発生するブレーキシリンダとを備えるブレーキシステムにおいて、
   前記マスタシリンダは、請求項７に記載のマスタシリンダであることを特徴とするブレーキシステム。

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