JP2014069678A

JP2014069678A - 電動倍力装置

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Publication number: JP2014069678A
Application number: JP2012216660A
Authority: JP
Inventors: Jun Shigeta; 潤茂田
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2014-04-21
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: JP6004870B2

Abstract

【課題】特に、軸方向にコンパクトにできる電動倍力装置を提供する。
【解決手段】本電動倍力装置１は、ハウジング４のリアカバー４Ｂの円筒部８にボールネジ機構４１のネジ軸４７（倍力部材）を相対回転不能に支持する回り止め部３９が形成され、該回り止め部３９に反力バネ７９の一端側を支持するバネ支持部７７が一体的に形成されているので、軸方向寸法を従来よりも短くすることができ、電動倍力装置１を小型化することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車両のブレーキ装置に組込まれる倍力装置において、倍力源として電動アクチュエータを用いた電動倍力装置に関するものである。

例えば、特許文献１に記載された電動倍力装置では、ブレーキペダルの操作により入力部材が所定距離だけ前進したとき、入力部材に当接して該入力部材の移動に対して反力を付与する反力付与手段が設けられており、該反力付与手段は、ハウジングに固定された固定バネ受と、入力部材に当接する可動バネ受と、固定バネ受と前記可動バネ受との間に介装されるバネ部材と、ハウジングに固定されて、バネ部材を覆い、可動バネ受を入力部材の移動方向に沿って案内するカバー部材とを備えている。

特開２０１２−９６６４９号公報

しかしながら、特許文献１に係る電動倍力装置の反力付与手段では、ハウジングと固定バネ受とが別体で構成されているため、軸方向寸法が長くなってしまい、電動倍力装置が大型化してしまう、という問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、特に、軸方向にコンパクトにできる電動倍力装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、ブレーキペダルの操作により進退移動する入力部材と、該入力部材に対してその軸方向に相対移動すべくハウジングに対して回転不能に設けられ、該ハウジングに固定されるマスタシリンダのピストンを推進する倍力部材と、前記倍力部材を移動させる電動モータと、前記入力部材と前記倍力部材との相対位置を調整して所望の倍力比をもって前記マスタシリンダ内にブレーキ液圧を発生させるべく、前記入力部材の移動に基づき前記電動モータの作動を制御する制御回路と、前記ブレーキペダルの操作により前記入力部材が所定距離だけ前進したとき、前記入力部材に当接して該入力部材の移動に対して弾性部材によって反力を付与する反力付与手段と、を備える電動倍力装置において、前記ハウジングには、前記倍力部材を相対回転不能に支持する回り止め部が形成され、該回り止め部に前記弾性部材の一端側を支持する支持部が一体的に形成されていることを特徴とする。

本発明に係る電動倍力装置によれば、軸方向の長さを従来よりも短くすることができ、装置を小型化することができる。

一実施形態に係る電動倍力装置の縦断面図である。図１の電動倍力装置の反力付与手段の分解斜視図である。図１の電動倍力装置の正面図であり、一対の回り止め部及びバネ支持部を示す図である。

以下、一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る電動倍力装置１は、タンデム型のマスタシリンダ２と、アクチュエータ３を内装するハウジング４とを備えている。このマスタシリンダ２には、リザーバ５が接続されている。ハウジング４の上部には、コントローラＣが取付けられている。ハウジング４は、略有底円筒状のハウジング本体４Ａと、その開口部側に、複数のボルト４Ｃにより結合されるリアカバー４Ｂとから構成される。リアカバー４Ｂには、マスタシリンダ２と同心状に円筒部８が突出している。該円筒部８の後端部には、その後端部から一体的に径方向内側に突出する一対の回り止め部３９、３９が形成されている。また、図２に示すように、円筒部８の端部には切欠８３が形成されており、該切欠８３を横切るように外周溝８５が形成される。

図１に示すように、マスタシリンダ２は、略有底円筒状のシリンダ本体２Ａを含み、その開口部側がハウジング４の底部の開口部にスタッドボルト６Ａ及びナット６Ｂによって結合されている。マスタシリンダ２のシリンダ本体２Ａ内には、開口側に、先端部がカップ状に形成された円筒状のプライマリピストン１０が挿入され、底部側にカップ状のセカンダリピストン１１が挿入されている。プライマリピストン１０の後端部は、マスタシリンダ２の開口部からハウジング４内に突出して、リアカバー４Ｂの円筒部８まで延びている。シリンダ本体２Ａ内は、プライマリピストン１０及びセカンダリピストン１１によってプライマリ室１６及びセカンダリ室１７の２つの圧力室が形成されている。プライマリ室１６及びセカンダリ室１７には、液圧ポート１８、１９がそれぞれ設けられている。液圧ポート１８、１９には、各車輪のブレーキキャリパに液圧を供給するための２系統の液圧回路（図示せず）がそれぞれ接続される。

また、シリンダ本体２Ａの側壁の上部側には、プライマリ室１６及びセカンダリ室１７をリザーバ５に接続するためのリザーバポート２０、２１が設けられている。シリンダ本体２Ａのシリンダボア１２と、プライマリピストン１０及びセカンダリピストン１１との間は、それぞれ２つのシール部材２２Ａ、２２Ｂ及び２３Ａ、２３Ｂによってシールされている。シール部材２２Ａ、２２Ｂは、軸方向に沿ってリザーバポート２０を挟むように配置されている。シール部材２２Ａにより、プライマリピストン１０が図１に示す非制動位置にあるときに、プライマリ室１６がプライマリピストン１０の側壁に設けられたポート２４を介してリザーバポート２０に連通し、プライマリピストン１０が非制動位置から前進したとき、シール部材２２Ａによってプライマリ室１６がリザーバポート２０から遮断されるようになっている。また、シール部材２３Ａ、２３Ｂは、軸方向に沿ってリザーバポート２１を挟むように配置されている。これらのうちシール部材２３Ａにより、セカンダリピストン１１が図１に示す非制動位置にあるとき、セカンダリ室１７がセカンダリピストン１１の側壁に設けられたポート２５を介してリザーバポート２１に連通し、セカンダリピストン１１が非制動位置から前進したとき、シール部材２３Ａによってセカンダリ室１７がリザーバポート２１から遮断されるようになっている。

プライマリ室１６内のプライマリピストン１０とセカンダリピストン１１との間には、バネアセンブリ２６が介装されている。また、セカンダリ室１７内のマスタシリンダ２の底部とセカンダリピストン１１との間には、圧縮コイルバネである戻しバネ２７が介装されている。バネアセンブリ２６は、圧縮コイルバネ２８を伸縮可能なリテーナ２９によって所定の圧縮状態で保持し、そのバネ力に抗して圧縮可能としたものである。リテーナ２９とプライマリピストン１０の中間壁３０（後述）との間には、円筒状のスペーサ２９Ａが介装されている。

プライマリピストン１０は、全体として円筒状に形成され、内部を軸方向に仕切る中間壁３０を備えている。該中間壁３０には、案内ボア３１が軸方向に沿って貫通されている。案内ボア３１には、段部３２Ａを有する段付形状の入力ピストン３２の小径の先端部が摺動可能かつ液密的に挿入されている。案内ボア３１と入力ピストン３２の先端部との間は、２つのシール部材３３Ａ、３３Ｂによってシールされており、プライマリピストン１０の中間壁３０には、案内ボア３１のシール部材３３Ａ、３３Ｂ間に開口する通路３３が径方向に沿って貫通されている。この通路３３がシール部材２２Ｂの内側に開口している。

ハウジング４内に延びるプライマリピストン１０の中間部は、ハウジング本体４Ａの底部の開口部に嵌合する円筒状のバネ受部材７０に挿入されて軸方向に沿って摺動可能に案内されている。バネ受部材７０は、一端部に形成された外側フランジ部７１がハウジング本体４Ａの底部の開口部に嵌合して固定されて、マスタシリンダ２のシリンダボア１２に連接している。バネ受部材７０の後端内周部に取付けられたシール部材７２によってプライマリピストン１０との間をシールしている。

入力ピストン３２の後端部には、リアカバー４Ｂの円筒部８及びプライマリピストン１０の後部に挿入された、入力部材としての入力ロッド３４の先端部が連結されている。入力ロッド３４の後端側は、円筒部８から外部に延出されている。円筒部８から外部に延出された入力ロッド３４の後端部にはネジ部３４Ｂが形成されている。このネジ部３４Ｂには、ブレーキペダル（図示せず）を連結するためのクレビス７３及びクレビス７３の締結部材としてのロックナット７４が螺着されている。プライマリピストン１０の後端部には、フランジ状のバネ受３５が取付けられ、プライマリピストン１０は、バネ受部材７０の後端部とバネ受３５との間に介装された圧縮コイルバネである戻しバネ３６によって後退方向に付勢されている。また、入力ピストン３２は、プライマリピストン１０の中間壁３０との間及びバネ受３５との間にそれぞれ介装された圧縮コイルバネであるバネ３７、３８によって、図１に示す中立位置に弾性的に保持されている。入力ロッド３４の後退位置は、入力ロッド３４の中間部に設けられた大径の当接部３４Ａがリアカバー４Ａの円筒部８に設けた一対の回り止め部３９に当接することによって規定されている。

ハウジング４内には、電動モータ４０及び電動モータ４０の回転を直線運動に変換してプライマリピストン１０に推力を付与するボールネジ機構４１を含むアクチュエータ３が設けられている。電動モータ４０は、永久磁石埋め込み型同期モータであって、ステータ４２とロータ４５とを含んでいる。ステータ４２は、ハウジング本体４Ａの底部の後側の段部に複数のボルト６９によって固定された複数のコイルを有している。ロータ４５は、円筒状に形成されて上記ステータ２１の内周面に対向して周方向に沿って配置された複数の永久磁石を有している。なお、電動モータ４０は、ロータ４５の内部に永久磁石を配置した同期モータ、あるいは、誘導モータ等の他の形式のモータとしてもよい。

ボールネジ機構４１は、ナット部材４６と、倍力部材としての中空のネジ軸４７と、これらの対向面に形成されたネジ溝間に装填された複数のボール４８とを有している。ナット部材４６は、ハウジング本体４Ａの底部付近からリアカバー４Ｂ付近にわたって軸方向に沿って延ばされ、その両端部がベアリング４３、４４によってハウジング本体４Ａ及びリアカバー４Ｂに回転可能に支持されている。ナット部材４６の前部側の外周部にロータ４５の内周部が固定されている。ネジ軸４７は、ナット部材４６及びハウジング４の円筒部８内に挿入されて軸方向に沿って移動可能で、かつ、軸回りに回転しないように支持されている。具体的には、ネジ軸４７の円筒部８から突出する後端部には、その直径方向の２箇所に軸方向に沿って端部まで延びる案内溝４７Ａが形成されている。各案内溝４７Ａに、ハウジング４のリアカバー４Ｂの円筒部８に設けた一対の回り止め部３９がそれぞれ係合して、ネジ軸４７を軸方向に移動可能に、かつ、軸回りに回転しないように支持している。ボールネジ機構４１は、電動モータ４０のロータ４５の回転に伴うナット部材４６の回転により、ネジ溝に沿ってボール４８が転動することにより、ネジ軸４７が軸方向に移動するようになっている。また、ボールネジ機構４１は、ナット部材４６とネジ軸４７との間で、回転及び直線運動を相互に変換可能となっている。なお、本実施形態においては、介装していないが、電動モータ４０とボールネジ機構４１との間に、遊星歯車機構、差動減速機構等の公知の減速機構を介装して、電動モータ４０の回転を減速してボールネジ機構４１に伝達するようにしてもよい。

ボールネジ機構４１のネジ軸４７は、バネ受部材７０の外側フランジ部７１との間に介装された圧縮テーパコイルバネである戻しバネ４９によって後退方向に付勢されている。倍力部材としてのネジ軸４７は、その後端部がリアカバー４Ｂの円筒部８に設けられた回り止め部３９に当接することよって後退位置が規制されている。ネジ軸４７内には、プライマリピストン１０の後端部が挿入され、ネジ軸４７の内周部に形成された段部５０にバネ受３５が当接することによってプライマリピストン１０の後退位置が規制されている。これにより、プライマリピストン１０は、ネジ軸４７の前進により、段部５０に押されて前進し、また、段部５０から離間して単独で前進することができる。そして、図１に示すように、回り止め部３９に当接したネジ軸４７によってプライマリピストン１０の非制動位置が規定され、非制動位置にあるプライマリピストン１０及びバネアセンブリ２６の最大長によって、セカンダリピストン１１の後退位置、すなわち、非制動位置が規定されている。

ハウジング４内には、電動モータ４０のロータ４３の回転位置を検出する回転位置センサとしてのレゾルバ６０が設けられている。レゾルバ６０は、ナット部材４６の後部側の外周部に固定されたセンサロータ６０Ａと、該センサロータ６０Ａに対向してリアカバー４Ｂ取付けられたセンサステータ６０Ｂとから構成されている。

また、図１及び図２に示すように、リアカバー４Ｂの円筒部８の後端部には反力付与手段７５が設けられている。該反力付与手段７５は、円筒状のカバー部材７６と、回り止め部３９に設けられたバネ支持部７７と、可動バネ受７８と、弾性部材としての反力バネ７９とから大略構成されている。カバー部材７６は、リアカバー４Ｂの円筒部８の後端部に取付けられてネジ軸４７の外周を覆うように設けられる。バネ支持部７７は、ハウジング４のリアカバー４Ｂの円筒部８に一体的に設けられた一対の回り止め部３９、３９の後側に設けられている。可動バネ受７８は、カバー部材７６内で軸方向に沿って移動可能に案内されて設けられる。反力バネ７９は、一対の回り止め部３９に連設したバネ支持部７７と可動バネ受７８との間に介装された圧縮コイルばねである。

詳しくは、カバー部材７６は、基端部に拡径部７６Ａが形成された段付形状となっており、円筒部８の端部に形成された小径の段部の外周に拡径部７６Ａを嵌合して、円筒部８に取付けられている。カバー部材７６には、拡径部７６Ａの端部から軸方向に沿って延出し、先端部が径方向外側に突出する係合部７６Ｂが形成されている。この係合部７６Ｂを円筒部８の端部に形成された切欠８３に係合させ、円筒部８の切欠８３を横切るように形成された外周溝８５に止輪８４を嵌合して係合部７６Ｂに係合させることにより、カバー部材７６を円筒部８に固定している。カバー部材７６には、直径方向の２箇所に拡径部７６Ａから軸方向に沿って延びる一対のガイド溝８１が設けられている。

図３も参照して、バネ支持部７７は、リアカバー４Ｂの円筒部８に一体的に設けられた一対の回り止め部３９の先端側を繋ぐようにして反力バネ７９の一端部を支持するように構成される。詳しくは、バネ支持部７７は、一対の回り止め部３９の先端部を繋ぐようにして環状に延びる凹状壁部として形成される。バネ支持部７７の内側には入力ロッド３４が挿通できるように長円形状の開口部８６が形成される。これら回り止め部３９のバネ支持部７７側にワッシャ８０とスプリングワッシャ８２とが重ねられ、各回り止め部３９が円筒部８に取付けられたカバー部材７６の拡径部７６Ａ内の段部にスプリングワッシャ８２を介して押圧している。

可動バネ受７８は、入力ロッド３４が挿通される開口部分７８Ｂから直径方向外側に突出して先端部がカバー部材７６のガイド溝８１に係合する一対の案内部７８Ａが一体に形成されている。案内部７８Ａは、ネジ軸４７の案内溝４７Ａに挿入され、先端部がカバー部材７６のガイド溝８１に沿って案内され、軸方向にガイド溝８１の範囲内で移動でき、また径方向に支持されるようになっている。ガイド溝８１は、カバー部材７６の拡径部７６Ａまで延びているので、拡径部７６Ａから案内部７８Ａをガイド溝８１に挿入することができる。可動バネ受７８の開口部分７８Ｂは、その開口縁部がロックナット７４に当接するように内径が設定されている。可動バネ受７８の開口部分７８Ｂのネジ軸４７側の面には、反力バネ７９の他端部を受け入れる凹部が形成されている。

反力バネ７９は、自由長または所定のセット荷重で圧縮された状態（本実施形態では各部品間のがたつきを抑えるため自由長より僅かに圧縮された状態）でバネ支持部７７と可動バネ受７８との間に介装されている。そして、入力ロッド３４が円筒部８、すなわち、ハウジング４に対して、所定の距離Ｌだけ前進したとき、ロックナット７４が可動バネ受７８に当接し、入力ロッド３４が更に前進すると、反力バネ７９が圧縮されてそのバネ力が入力ロッド３４の前進に対して反力として付与される。

また、電動倍力装置１には、ブレーキペダル、すなわち、入力ピストン３２及び入力ロッド３４の変位を検出するストロークセンサ（図示せず）、電動モータ４０のロータ４３の回転位置を検出するレゾルバ６０、電動モータ４０に供給する電流を検出する電流センサ、プライマリ室１７、セカンダリ室１８の液圧を検出する液圧センサ等の各種センサ（いずれも図示せず）が接続されている。制御回路としてのコントローラＣは、ＥＣＵ及びＲＡＭを含むマイクロプロセッサベースの電子制御装置であり、これらの各種センサから検出信号に基づき、入力ロッド３４とボールネジ機構４１のネジ軸４７（プライマリピストン１０）との相対位置を調整して所望の倍力比をもってマスタシリンダ２内のプライマリ室１７及びセカンダリ室１８にブレーキ液圧を発生させるべく、電動モータ４０の作動を制御するものである。

次に、本実施形態に係る電動倍力装置１の作用について説明する。
ブレーキペダルを操作して入力ロッド３４を介して入力ピストン３２を前進させると、入力ピストン３２の変位をストロークセンサによって検出し、コントローラＣによって入力ピストン３２の変位に基づいて電動モータ４０の作動を制御し、ボールネジ機構４１を介してプライマリピストン１０を前進させて入力ピストン３２の変位に追従させる。これにより、プライマリ室１６に液圧が発生し、また、この液圧がセカンダリピストン１１を介してセカンダリ室１７に伝達される。このようにして、マスタシリンダ２で発生したブレーキ液圧は、液圧ポート１８、１９を介して各車輪のブレーキキャリパに供給され、制動力が発生する。ブレーキペダルの操作を解除すると、入力ピストン３２、プライマリピストン１０及びセカンダリピストン１１が後退してマスタシリンダ２のブレーキ液圧が減圧し、ブレーキパッドが後退して制動が解除される。ここで、プライマリピストン１０とセカンダリピストン１１とは、同様に作動するので、以下においては、プライマリピストン１０についてのみ説明する。

このとき、プライマリ室１６の液圧の一部を入力ピストン３２によって受圧し、その反力を、入力ロッド３４を介してブレーキペダルにフィードバックする。これにより、所定の倍力比をもって所望の制動力を発生させることができる。そして、入力ピストン３２と、これに追従するプライマリピストン１０との相対位置を調整して、バネ３７、３８のバネ力を入力ピストン３２に作用させて、入力ロッド３４に対する反力を加減することにより、倍力比を調整することができる。入力ピストン３２の変位量に対して、プライマリピストン１０の変位量を前方に調整することにより倍力比が大きくなり、後方に調整することにより倍力比が小さくなる。これにより、倍力制御、ブレーキアシスト制御、車間車両安定性制御、車間制御、回生協調制御等のブレーキ制御を実行することができる。なお、入力ピストン３２に対して、プライマリピストン１０が後方となるように調整して倍力比を小さくし、プライマリ室１６の液圧を低下させることで、液圧による制動力を抑えて回生協調時の回生量を大きくすることができる。

また、電動モータ４０は、所定の最大出力を有している。電動モータ４０の最大出力は、電力の供給によって最大限可能な出力、あるいは、過大な電力の供給による電動モータ４０の損傷を防止すべく、予め定めた最大電力の供給時の出力としてもよい。コントローラＣによって制御された電動モータ４０の出力が最大出力に達し、プライマリ室１６の液圧とプライマリピストン１０の推力が釣合うとプライマリピストン１０は、それ以上前進できなくなり停止する。このような全負荷状態で、ブレーキペダルを更に踏込むと、入力ロッド３４の前進に対して、プライマリピストン１０は停止したままで、入力ピストン３２のみが前進することになるが、プライマリピストン１０が停止しているため、入力ピストン３２の前進量に対するプライマリ室１６の液圧の上昇によって入力ピストン３２および入力ロッド３４を介してブレーキペダルにフィードバックされる反力増加量の割合が減少する。しかしながら、ブレーキペダルの操作による入力ピストン３２のハウジング４に対する移動距離が所定の距離Ｌに達すると、ロックナット７４が反力付与手段７５の可動バネ受７８に当接し、反力バネ７９が圧縮されることにより、そのバネ力が反力としてブレーキペダルに付与される。ここで、反力バネ７９のバネ力は、電動モータ４０の出力が所定の最大出力に達したとき、入力ロッド３４およびブレーキペダルに対する反力増加量の割合が減少するのを補う程度の反力に設定されている。これにより、プライマリピストン１０の停止による反力増加量の減少を反力付与手段７５の反力バネ７９のバネ力によって補うことができ、ブレーキペダルの剛性感を維持し得るので、ブレーキペダルを深く踏込んで電動モータ４０の出力が最大出力に達した後の反力増加量の減少による違和感を緩和することができる。

ブレーキペダルを更に踏込むと、入力ピストン３２の段部３２Ａがプライマリピストン１０の中間壁３０に当接し、プライマリピストン１０が入力ピストン３２と共に前進し、プライマリ室１６の液圧の上昇による反力が増大する。このとき、反力付与手段７５により、ブレーキペダルの操作に対して適度な反力が付与されているので、急激な反力増加量の増大による違和感を緩和することができる。

以上説明した本実施形態に係る電動倍力装置１によれば、リアカバー４Ｂの円筒部８に設けられた一対の回り止め部３９の先端側を繋ぐようにして、反力バネ７９の一端部を支持するバネ支持部７７を一体的に設けたので、本電動倍力装置１の軸方向の長さを従来よりも短くすることができ、電動倍力装置１を小型化することができる。また、一対の回り止め部３９を繋ぐようにバネ支持部７７を一体的に形成することで、回り止め部３９が両端支持となるのでその強度が向上する。さらに、該回り止め部３９の強度が向上するために回り止め部３９の薄肉化も可能となり軽量化につながる。

１電動倍力装置，２マスタシリンダ，４ハウジング，４Ｂリアカバー，８円筒部，１０プライマリピストン，３２入力ピストン，３４入力ロッド（入力部材），３９回り止め部，４０電動モータ，４１ボールネジ機構，４７ネジ軸（倍力部材），７５反力付与手段，７７バネ支持部，７９反力バネ（弾性部材），Ｃコントローラ（制御回路）

Claims

ブレーキペダルの操作により進退移動する入力部材と、
該入力部材に対してその軸方向に相対移動すべくハウジングに対して回転不能に設けられ、該ハウジングに固定されるマスタシリンダのピストンを推進する倍力部材と、
前記倍力部材を移動させる電動モータと、
前記入力部材と前記倍力部材との相対位置を調整して所望の倍力比をもって前記マスタシリンダ内にブレーキ液圧を発生させるべく、前記入力部材の移動に基づき前記電動モータの作動を制御する制御回路と、
前記ブレーキペダルの操作により前記入力部材が所定距離だけ前進したとき、前記入力部材に当接して該入力部材の移動に対して弾性部材によって反力を付与する反力付与手段と、を備える電動倍力装置において、
前記ハウジングには、前記倍力部材を相対回転不能に支持する回り止め部が形成され、該回り止め部に前記弾性部材の一端側を支持する支持部が一体的に形成されていることを特徴とする電動倍力装置。
前記回り止め部は、円筒状に形成された前記倍力部材の径方向内方に一対突出して設けられ、前記支持部は、前記一対の回り止め部の先端側を繋ぐように形成されることを特徴とする請求項１に記載の電動倍力装置。