JP2013075595A - 電動倍力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造効率の向上が可能な電動倍力装置を提供する。
【解決手段】電動モータ６の駆動によって、軸部材２０（ピストン推進部材）が、非制動時の初期位置から液圧発生位置の直前の位置まで移動した時点で、軸部材２０のフランジ２１が戻しばね２４に当接することで軸部材２０に所定の抵抗を付与する。この所定の抵抗を電動モータ６の電流値によって検出することで、マスタシリンダ３のピストン４が液圧発生位置に到達することを検出できる。これにより、電動モータ６の回転変位を検出するためのレゾルバ等の回転位置検出装置が不要になるので、電動倍力装置の製造効率を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動倍力装置に関する。

特許文献１には、ブレーキペダルが操作されると、入力ピストンとブースタピストンとが一体で前進し、ブレーキペダルから入力ピストンへ付与される入力推力と電動モータからブースタピストンへ付与されるブースタ推力とに応じたブレーキ液圧がマスタシリンダ内の圧力室に発生する電動倍力装置が開示されている。

特開２００８−３０２７２５号公報

しかしながら、特許文献１記載の電動倍力装置は、電動モータの回転変位の検出に高価なレゾルバ（回転位置検出装置）を使用しているため、高い取付精度と電気的な調整とが必要となっている。このため、組付及び調整作業が煩雑化し、電動倍力装置の生産効率を低下させる要因になっていた。
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、製造効率の向上が可能な電動倍力装置を提供することを課題としてなされたものである。

上記課題を解決するために、本発明の電動倍力装置は、ブレーキペダルに連結された入力ロッドの作動に応じて制御される電動モータと、ハウジングに収容されて前記電動モータの駆動によりマスタシリンダのピストンを推進するピストン推進部材と、前記ピストン推進部材に付与される抵抗に応じて変化する前記電動モータの電流値に基づき前記電動モータをフィードバック制御する制御装置と、前記ピストン推進部材が、非制動時の初期位置から前記マスタシリンダのピストンが液圧を発生する液圧発生位置の直前の位置まで移動したときに、前記ピストン推進部材へ所定の抵抗を付与する抵抗付与機構と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、レゾルバ等の電動モータのための回転位置検出装置を使用しないので、電動倍力装置の製造効率を向上させることができる。

第１実施形態における電動アクチュエーションの概略図であり、特に、非制動時の状態を示す図である。 第１実施形態における電動アクチュエーションの概略図であり、特に、アシスト部が液圧発生位置の直前の位置に到達した時点の状態を示す図である。 第１実施形態の説明図であり、マスタシリンダのピストン位置とピストンにかかる負荷との関係を示す図である。 第１及び第２実施形態における制御装置のブロック図である。 第１及び第２実施形態における制御装置による制御のフローチャートである。 第１実施形態における電動アクチュエーションの概略図であり、特に、非制動時の状態を示す図である。 第１実施形態における電動アクチュエーションの概略図であり、特に、アシスト部が液圧発生位置の直前の位置に到達した時点の状態を示す図である。

本発明の第１実施形態を添付した図を参照して説明する。
図１に示されるのは、自動車のブレーキ制御装置に組み込まれた電動アクチュエーション１の概略図である。電動アクチュエーション１は、本発明に係る電動倍力装置２とマスタシリンダ３とを含む。マスタシリンダ３は、内部をピストン４が摺動するシリンダ本体Ｓと、マスタシリンダ３から吐出されるブレーキ液を貯留するリザーバＲとから概略構成されている。シリンダ本体Ｓの内部には、ピストン４により画成される圧力室ＳＡが形成されている。シリンダ本体Ｓには、この圧力室ＡとリザーバＲとを連通するリザーバポート２６が形成されている。そして、マスタシリンダ３で発生したブレーキ液圧は、液圧回路２７に供給されてから車両の車輪毎に設けられた各ホイールシリンダ２８へ供給される。液圧回路２７は、各ホイールシリンダ２８へのブレーキ液圧を制御して車両の挙動を制御するようになっている。なお、図１及び図２におけるマスタシリンダ３は、ピストン４が１個のシングル型のマスタシリンダで表しているが、２個のピストン４を軸方向に並べて配置したタンデム型のマスタシリンダを適用することができる。

電動倍力装置２は、各図でその一部を図示するハウジング５と、該ハウジング５に取り付けられる電動モータ６と、ブレーキペダル７の操作により駆動される入力機構８と、一端部がマスタシリンダ３のピストン４に当接される出力ロッド９と、電動モータ６により駆動されて出力ロッド９を軸方向（図１における左右方向）へ進退させるピストン推進機構１０とを含む。入力機構８は、入力ロッド１１と、該入力ロッド１１の一端部（マスタシリンダ３側の端部であって図１における左側の端部）が係合されるカップ１２と、ハウジング５と入力ロッド１１との間に設けられてブレーキペダル７へ反力を付与するストロークシミュレータ１３とを含んで構成されている。

ピストン推進機構１０は、ナット部材１４と、ねじ軸部材１５と、これら両者の間を転動可能な複数個のボール１６とよりなり、ボールねじ機構を構成している。ナット部材１４は、ハウジング５に設けられた一対の軸受１７により回転可能に支持されてベルト１８を介して電動モータ６により回転駆動される。ねじ軸部材１５は、本実施形態においては、外周面に螺旋溝が形成された中空の筒状部材となっている。ねじ軸部材１５の一端部（マスタシリンダ３側の端部であって図１における左側の端部）の内周側には、軸孔１９を有する軸部材２０が摺動可能に嵌合される。

軸部材２０の軸孔１９には、その一端側（マスタシリンダ３側であって図１における左側）に、出力ロッド９の他端部が摺動可能に嵌合され、他端側に、入力機構８のカップ１２が摺動可能に嵌合されるようになっている。また、軸部材２０の一端部には、ねじ軸部材１５の外径よりも大きな外径寸法を有するフランジ２１が形成されている。フランジ２１は、図１に示されるように、軸部材２０の一端側の径方向内方側端面２１Ａに、出力ロッド９の大径部２２が当接され、また、軸部材２０の他端側の端面２１Ｂに軸部材２０のフランジ２１には、ねじ軸部材１５の一端部側端面１５Ａが当接される。本実施形態においては、ねじ軸部材１５と、フランジ２１を有する軸部材２０とから、電動モータ５の駆動によりマスタシリンダ３のピストン４を推進するピストン推進部材が構成されている。

ハウジング５には、一端部（マスタシリンダ３側の端部であって図１における左側の端部）がハウジング５に固定されるとともに、他端部に環形状の座部２３が取り付けられた戻しばね２４を有している。戻しばね２４は、軸部材２０が所定量以上前進してピストン４を推進しているときに、軸部材２０をその後退方向に付勢するように設けられている。この戻しばね２４は、軸部材２０によってピストン３を推進している最中に電動モータ６が失陥した場合に、軸部材２０を後退させてマスタシリンダ３の圧力室ＳＡで発生しているブレーキ液圧を解除して車両のブレーキロックを防止するようになっている。座部２３は、その外周側がハウジング５に形成された受面２５に対向し、その内周側がフランジ２１における軸部材２０の一端側の径方向外方側端面２１Ｃに対抗するように配置されている。図１に示されるブレーキペダル７の非操作時（以下、非制動時という）の状態では、戻しばね２４は、座部２３の外周側がハウジングの受面２５により受け止められて圧縮側に撓んだ状態となっており、いわゆる、セット荷重を有している。ここで、戻しばね２４の座部２３と軸部材２０のフランジ２１の径方向外方側端面２１Ｃとの軸方向距離（図１における左右方向への距離）をＡとし、マスタシリンダ３におけるピストン４とリザーバポート２６との軸方向距離、いわゆる、無効ストロークをＢとした場合、非制動時の状態における距離ＡをＡ０、非制動時の状態における距離ＢをＢ０とすると、Ａ０＝Ｂ０、すなわち、距離Ａ０と距離Ｂ０とが等しくなるように構成されている。このように構成することで、マスタシリンダの無効ストロークが終了するときに戻しばね２４の座部２３と軸部材２０のフランジ２１の径方向外方側端面２１Ｃとが当接して、戻しばね２４によって軸部材２０に所定の抵抗が付与されるようになっている。

これにより、図１に示される非制動時の状態から、電動モータ６の駆動によりナット部材１４を一方向に回転させて、ねじ軸部材１５、軸部材２０、出力ロッド９及びマスタシリンダ３のピストン４を推進（図１における左方向へ移動）させると、図２に示されるように、距離Ａが０になった時点、すなわち、軸部材２０のフランジ２１の径方向外方側端面２１Ｃが戻しばね２４の座部２３の内周側に当接した時点で、距離Ｂが０になる。この軸部材２０のフランジ２１が戻しばね２４の座部２３に当接された時点では、ピストン推進機構１０は、ピストン４がリザーバポート２６を閉塞する直前の位置、すなわち、マスタシリンダ３が液圧を発生する位置（以下、液圧発生位置という）の直前の位置に到達される。

第１実施形態における抵抗付与機構は、非制動時の状態におけるピストン推進機構１０の戻しばね２４（座部２３）とフランジ２１との間に、前述した距離Ａ０（Ａ０＝Ｂ０）を設けることにより成立する。そして、以上の説明から容易に理解できるように、抵抗付与機構は、図１に示される非制動時におけるピストン推進機構１０の初期位置から、図２に示される液圧発生位置に到達する直前の位置まで移動した時に、軸部材２０へ所定の抵抗を付与することが可能である。

次に、ピストン推進機構１０が受ける抵抗に応じて変化する電動モータ６の電流値に基づき電動モータ６をフィードバック制御する制御装置２９の制御を、図４に示されるブロック図及び図５に示されるフローチャートに基づき説明する。
ブレーキペダル７が操作されると、ペダル変位センサ３０によって、ブレーキペダル７の変位量が測定される（図５のステップＳ１）。次に、制御モード選択部３１によって、ペダル変位センサ３０の測定結果に基づき、ペダル変位量が無効ストローク領域であるか否か、すなわち、制動力を発生させるまでに至らないペダル変位量であるか否かが判定される（図５のステップＳ２）。

制御モード選択部３１は、ペダル変位量が無効ストローク領域外であると判定した場合（図５のステップＳ２のＮｏ）、液圧制御モードを選択する。液圧制御モードでは、目標液圧・電流算定部３２によって、ブレーキペダル７の変位量に基づき、マスタシリンダ３で発生させる目標液圧が算定される（図５のステップＳ３）。そして、制御部３３は、図５のステップＳ４において算定された目標液圧と、図５のステップＳ４において液圧センサ３４によって測定されるマスタシリンダ３におけるブレーキ液圧とが等しくなるように、電動モータ６が制御される（図５のステップＳ５）。換言すると、電流センサ３５によって測定される電動モータ６の電流値（ピストン推進機構１０に付与される負荷）が目標液圧に対応する値となるように、電動モータ６が制御される。

他方、制御モード選択部３１は、ペダル変位量が無効ストローク領域内であると判定した場合（図５のステップＳ２のＹｅｓ）、電流制御モードを選択する。電流制御モードでは、電流センサ３５によって検出された電動モータ６の電流値、換言すると、ピストン推進機構１０に付与される抵抗に基づき、電動モータ６が制御される。より詳細に説明すると、目標液圧・電流算定部３２は、マスタシリンダ３の戻しばね３６による抵抗Ｌ１（図３参照）を越えて、且つ、軸部材２０及びねじ軸部材１５に付与される抵抗Ｌ２（図３参照）に満たないような抵抗Ｌ（Ｌ２＞Ｌ＞Ｌ１）、すなわち、マスタシリンダ３の戻しばね３６による抵抗Ｌ１を越えて、且つ、マスタシリンダ３の戻しばね３６による抵抗Ｌ１と軸部材２０のフランジ２１に当接された戻しばね２４による抵抗Ｌ３（図３参照）との合計の負荷Ｌ２（Ｌ２＝Ｌ１＋Ｌ３）に満たないような抵抗Ｌ、に相当するトルクを電動モータ６が発生するような電流値を目標電流値に設定する（図５のステップＳ６）。次に、制御部３３は、目標電流値を読み込み（図５のステップＳ７）、電流センサ３５の測定値が目標電流値に等しくなるように、電動モータ６を制御する（図５のステップＳ８）。

ここで、特許文献1に記載されているような従前の電動倍力装置では、マスタシリンダのピストンを推進するために、電動モータの回転位置をレゾルバで検出することで、回転位置に相当するピストンの移動位置を算出して、ブレーキペダルの操作量に対応するブレーキ液圧を発生する目標ピストン位置となるように、電動モータを位置制御している。また、上記従前の電動倍力装置には、マスタシリンダのブレーキ液圧を検出する液圧センサが設けられているので、上記のレゾルバを用いなくとも、液圧センサの検出値をフィードバック制御して、ブレーキペダルの操作量に対応するブレーキ液圧を発生するように、液圧制御を行うことも可能になっている。しかし、液圧制御を行う場合、マスタシリンダのピストンの無効ストローク領域では、液圧が発生しないので、液圧センサによるフィードバック制御が行えず、ブレーキペダルの操作に応じた液圧発生開始時期を精度よく制御することができなかった。このような観点からも無効ストローク領域ではレゾルバによる電動モータの位置制御が必要となっていた。

第１実施形態によれば、電動モータ６の駆動によって、ピストン推進機構１０が、非制動時の初期位置（図１参照）から液圧発生位置の直前の位置（図２参照）まで移動した時点で、軸部材２０のフランジ２１が戻しばね２４に当接することにより、軸部材２０に所定の抵抗を付与させている。これにより、軸部材２０に付与される所定の抵抗をねじ軸部材１５、ナット部材１４、及びベルト１８を介して電動モータ６に伝達し、この所定の抵抗を電動モータ６の電流値によって検出することで、軸部材２０の位置、延いては、マスタシリンダ３のピストン４が液圧発生位置に到達することを検出できる。これにより、軸部材２０やねじ軸部材１５、ひいてはピストン４の軸方向位置を検出するために従前の電動倍力装置に採用されていた電動モータ６の回転変位を検出するためのレゾルバが不要になる。したがって、レゾルバを使用しない場合には、電動倍力装置２の製造時における、煩雑な組付及び調整作業がなくなり、電動倍力装置２の製造効率を向上させることが可能である。なお、煩雑な組付及び調整作業が不要な回転位置検出装置であれば、この回転位置検出装置を電動倍力装置に設けて電動モータ６の回転変位を検出するようにしてもよい。

次に、本発明の第２実施形態を図６、７に基づいて説明する。
なお、第２実施形態の電動倍力装置４２は、前述した第１実施形態の電動倍力装置２に対して、抵抗付与機構の構造のみが異なり、基本構造が同一である。したがって、以下の説明においては、第１実施形態と同一又は相当する構成には、同一の名称及び符号を付与するとともに、明細書の記載を簡潔にすることを目的に重複する説明を省略する。

前述したように、第１実施形態では、電動モータ６の駆動によって、ピストン推進機構１０が、非制動時の初期位置（図１参照）から液圧発生位置の直前の位置（図２参照）まで移動した時点で、軸部材２０のフランジ２１を戻しばね２４に当接させて所定の抵抗を付与していた。これに対して、第２実施形態では、図６に示されるように、第１実施形態のハウジング５の受部２５が設けられておらず、戻しばね２４’の他端部が軸部材２０’のフランジ２１’に常時当接するようになっている。これにより、ピストン推進機構１０が非制動時の初期位置（図６参照）に位置している状態で、戻しばね２４によりピストン推進機構１０へ負荷が付与されている。

そして、第２実施形態では、ハウジング５に弾性体によって構成された突起４３が軸部材２０’のフランジ２１’に軸方向で対向するように設けられている。この突起４３は、電動モータ６の駆動によって、軸部材２０’のフランジ２１’が、非制動時の初期位置（図６参照）から液圧発生位置の直前の位置（図７参照）まで移動した時点で、軸部材２０’のフランジ２１’に接触するようになっている。このように、第２実施形態では、フランジ２１’が突起４３に接触することで軸部材２０に所定の抵抗を付与して、この抵抗を電動モータ６の電流値によって検出することにより、軸部材２０’の位置、延いては、マスタシリンダ３のピストン４が液圧発生位置に到達することを検出できるように構成される。なお、突起４３は、環形に形成された１つの部材で構成することができる。また、突起４３は、例えば円錐形の複数個の突起４３を同一円周状に配置してもよい。

第２実施形態によれば、電動モータ６の駆動によって、軸部材２０’が、非制動時の初期位置（図６参照）から液圧発生位置の直前の位置（図７参照）まで移動した時点で、軸部材２０のフランジ２１が突起４３に接触して軸部材２０’に所定の抵抗を付与するので、この所定の抵抗を電動モータ６の電流値によって検出することで、軸部材２０’の位置、延いては、マスタシリンダ３のピストン４が液圧発生位置に到達することを検出できる。これにより、マスタシリンダ３のピストン４が位置を検出するために従前の電動倍力装置で採用されていた電動モータ６の回転変位の検出のためのレゾルバ等の回転位置検出装置が不要になり、電動倍力装置４２の製造時に、煩雑な組付及び調整作業がなくなり、電動倍力装置４２の製造効率を向上させることが可能である。

２ 電動倍力装置、３ マスタシリンダ、４ ピストン、５ ハウジング、６ 電動モータ、７ ブレーキペダル、１０ ピストン推進機構、１１ 入力ロッド、１５ ねじ軸部材（ピストン推進部材）、２０ 軸部材（ピストン推進部材）、２１ フランジ部（ピストン推進部材）、２４ 戻しばね（抵抗付与機構）

Claims (3)

1. ブレーキペダルに連結された入力ロッドの作動に応じて制御される電動モータと、
   ハウジングに収容されて前記電動モータの駆動によりマスタシリンダのピストンを推進するピストン推進部材と、
   前記ピストン推進部材に付与される抵抗に応じて変化する前記電動モータの電流値に基づき前記電動モータをフィードバック制御する制御装置と、
   前記ピストン推進部材が、非制動時の初期位置から前記マスタシリンダのピストンが液圧を発生する液圧発生位置の直前の位置まで移動したときに、前記ピストン推進部材へ所定の抵抗を付与する抵抗付与機構と、
   を備えることを特徴とする電動倍力装置。
2. 前記抵抗付与機構は、前記ハウジングに一端が取り付けられた戻しばねの他端に前記ピストン推進部材を当接させることで、前記ピストン推進部材へ抵抗を付与することを特徴とする請求項１に記載の電動倍力装置。
3. 前記抵抗付与機構は、前記ハウジングに設けられた突起に前記ピストン推進部材を接触させることで、前記ピストン推進部材へ抵抗を付与することを特徴とする請求項１に記載の電動倍力装置。

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