JP2016022752A - 倍力装置、ストロークシミュレータ及び抵抗力付与装置 - Google Patents

Abstract

【課題】倍力装置において、ブレーキペダルの操作フィーリングを向上させると共に、安定した特性を得る。【解決手段】ブレーキペダル操作による入力ロッド３０のストロークに応じて電動モータ２を制御し、プライマリピストン１０を推進してマスタシリンダ４でブレーキ液圧を発生させる。ブレーキ液圧を入力ピストン２６、入力プランジャ２９を介して入力ロッド３０にフィードバックする。入力ロッド３０のストロークに対して、入力ロッドのテーパ状の摺動部４８に抵抗力付与機構４７の摩擦部材５０をバネ部材５２のバネ力によって押圧して摺動抵抗を付与する。摺動部４８のテーパ角により入力ロッド３０の位置に応じて摺動抵抗の変化割合が変わるようにすることで、所望の摺動抵抗を安定的に付与することができる。【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、ストロークシミュレータ及び抵抗力付与装置に関するものである。

例えば特許文献１には、ブレーキペダルのストロークに対して、ゴム等の弾性摩擦部材によって反力及び摩擦力を付与して、ブレーキペダルの踏込時と解放時とで反力差（ヒステリシス）を設けることにより、ブレーキペダルの操作フィーリングを向上させる技術が開示されている。

特開２０１３−１０４７０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたものでは、ゴム等の弾性摩擦部材によって反力及び摩擦力を得るため、温度変化や経年変化によって反力及び摩擦力が変化してしまい、安定した特性が得難いという問題がある。

本発明は、安定したブレーキペダルの操作特性を得ることができる倍力装置、ストロークシミュレータ及び抵抗力付与装置を提供することを目的とする。

本発明に係る倍力装置は、ハウジングと、
該ハウジングに移動可能に設けられ、ブレーキペダルに連結される入力部材と、
前記ブレーキペダルの操作に応じて作動する電動モータと、
該電動モータの作動により、マスタシリンダのピストンを推進するアシスト機構と、
前記ハウジングに対する前記入力部材の移動に対して抵抗力を付与する抵抗力付与機構と、を備え、
前記抵抗力付与機構は、前記入力部材に形成された傾斜を有する摺動部と、前記摺動部に摺接して、前記入力部材の移動に対して摺動抵抗を付与する摺動部材とを有し、前記ハウジングに対する前記入力部材の位置に応じて摺動抵抗の変化割合が変わることを特徴とする。
本発明に係るストロークシミュレータは、ブレーキペダルに連結される入力部材の移動に対して反力を付与するストロークシミュレータにおいて、
傾斜を有する摺動部と、前記入力部材に設けられ前記摺動部に摺接して前記入力部材の移動に対して摺動抵抗を付与する摺動部材とを備え、前記入力部材の位置に応じて摺動抵抗の変化割合が変わることを特徴とする。
本発明に係る抵抗力付与装置は、回動可能に支持されたブレーキペダルのストロークに対して抵抗力を付与する抵抗力付与装置であって、
前記ブレーキペダルの回動軸に連結された回転部材と、
該回転部材に摺接して前記回転部材の回転に対して摺動抵抗を付与する摺動部材と、を備え、
前記摺動部材、又は、該摺動部材が摺接する前記回転部材の摺動部の少なくとも一方は、傾斜を有し、前記回転部材の回転位置に応じて摺動抵抗の変化割合が変わることを特徴とする。

本発明によれば、安定したブレーキペダルの操作特性を得ることができる。

本発明の第１実施形態に係る電動倍力装置の縦断面図である。 図１に示す電動倍力装置の抵抗力付与ユニットの横断面図である。 図１に示す電動倍力装置の抵抗力付与機構の作動状態を示す図である。 図１に示す電動倍力装置のストロークと踏力との関係示すグラフ図である。 図１に示す電動倍力装置の変形例の要部の縦断面図である。 図５に示す電動倍力装置の抵抗力付与ユニットの一部を破断して示す図である。 本発明の第２実施形態に係るストロークシミュレータの概略構成を示す縦断面図である。 図７に示すストロークシミュレータのストロークと踏力との関係を示すグラフ図である。 本発明の第３実施形態に係る抵抗力付与装置が装着されたブレーキペダルの概略構成を示す斜視図である。 図９に示す抵抗力付与装置の概略構成を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本発明の第１実施形態に係る電動倍力装置について図１乃至４を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係る電動倍力装置１は、電動アクチュエータである電動モータ２を駆動源とする倍力装置である。電動倍力装置１は、ハウジング３の軸方向一側（前部、図の左方）にタンデム型のマスタシリンダ４を連結した構造を有している。マスタシリンダ４の上部には、マスタシリンダ４にブレーキ液を供給するリザーバ５（一部のみ図示する）が取付けられている。ハウジング３は、段付の略円筒状のフロントハウジング３Ａの他端部側にリアカバー３Ｂを結合して形成されている。

ハウジング３のリアカバー３Ｂには、平坦な取付座面６が形成されている。リアカバー３Ｂには、この取付座面６の中央部から、マスタシリンダ４と同心で、かつ、ハウジング３の軸方向他側（後方、図の右方）、すなわち、マスタシリンダ４から離れる方向に突出する円筒部７が設けられている。電動倍力装置１は、円筒部７を車両のエンジンルームと車室との隔壁であるダッシュパネル（図示せず）に貫通させて車室内に延ばした状態で、エンジンルーム内に配置され、取付座面６に固定された複数のスタッドボルト８よってダッシュパネルに固定される。

マスタシリンダ４内には、有底のシリンダボア９が形成されている。このシリンダボア９の開口部側には、略円筒状のプライマリピストン１０（ピストン）が配置されている。このプライマリピストン１０の先端側は、カップ状に形成され、シリンダボア９内に配置されている。また、シリンダボア９の底部側には、カップ状のセカンダリピストン１１が配置されている。プライマリピストン１０の後端部は、マスタシリンダ４の開口部からハウジング３内に延出して、リアカバー３Ｂの円筒部７内まで延びている。マスタシリンダ４のシリンダボア９内には、プライマリピストン１０とセカンダリピストン１１との間にプライマリ室１２が形成され、シリンダボア９の底部とセカンダリピストン１１との間にセカンダリ室１３が形成されている。これらのプライマリ室１２及びセカンダリ室１３は、それぞれ、マスタシリンダ４の液圧ポート（図示せず）から、２系統の液圧回路を介して、各車輪のホイールシリンダ（図示せず）に接続される。

また、マスタシリンダ４には、プライマリ室１２及びセカンダリ室１３をそれぞれリザーバ５に接続するためのリザーバポート１４，１５が設けられている。シリンダボア９の内周面には、プライマリピストン１０及びセカンダリピストン１１との間をシールする環状のピストンシール１６，１７，１８，１９が所定の軸方向間隔をもって装着されている。ピストンシール１６，１７は、軸方向に沿って一方のリザーバポート１４を挟んで配置されている。そして、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、プライマリ室１２は、プライマリピストン１０の側壁に設けられたピストンポート２０を介してリザーバポート１４に連通する。そして、プライマリピストン１０が非制動位置から前進してピストンポート２０が一方のピストンシール１７に達したとき、プライマリ室１６がピストンシール１７によってリザーバポート１４から遮断されて液圧が発生する。

同様に、残りの２つのピストンシール１８，１９は、軸方向に沿ってリザーバポート１５を挟んで配置されている。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１３は、セカンダリピストン１１の側壁に設けられたピストンポート２１を介してリザーバポート１５に連通している。そして、セカンダリピストン１１が非制動位置から前進してピストンシール１９によってセカンダリ室１３がリザーバポート１５から遮断されて液圧が発生する。

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２２が介装されている。また、シリンダボア９の底部とセカンダリピストン１１との間には、バネ２３が介装されている。

プライマリピストン１０は、全体が略円筒状に形成され、軸方向中央内部に中間壁２４を備えている。中間壁２４には、案内ボア２５が軸方向に貫通している。案内ボア２５には、先端側の小径部２６Ａ及び後端側の大径部２６Ｂを有する段付形状の入力ピストン２６の小径部２６Ａが摺動可能かつ液密的に挿通されている。入力ピストン２６の小径部２６Ａと案内ボア２５と間は、シール２７によってシールされている。入力ピストン２６の大径部２６Ｂの後部には、外側フランジ状のバネ受部２６Ｃが形成されている。バネ受部２６Ｃの外周部は、プライマリピストン１０の内壁に摺動可能に当接して入力ピストン２６を軸方向に沿って移動可能に案内している。また、入力ピストン２６の後端部には、バネ受凹部２８が形成されている。入力ピストン２６は、マスタシリンダ４のプライマリ室１２にその小径部２６Ａの先端部が臨むとともに、プライマリピストン１０に対して軸方向に沿って相対移動可能となっている。

プライマリピストン１０の後部内の入力ピストン２６の後方には、入力プランジャ２９が軸方向に沿って摺動可能に案内されている。入力プランジャ２９の後端部には、入力ロッド３０の先端部がボールジョイント３１により、ある程度の傾きを許容するように連結されている。入力ロッド３０は、入力プランジャ２９に連結される先端側がリアカバー３Ｂの円筒部７及びプライマリピストン１０の後部の内部に配置され、後端側が円筒部７から外部に延出している。外部に延出した入力ロッド３０の後端部には、ブレーキペダル（図示せず）が連結され、ブレーキペダルの操作により入力ロッド３０が軸方向に移動する。入力ロッド３０の円筒部７内に配置された中間部位には、鍔状のストッパ当接部３２が形成されている。円筒部７の後端部には、径方向内側に延びるストッパ３３が形成されている。そして、ストッパ当接部３２がストッパ３３に当接することにより、入力ロッド３０の後退位置が規定されるようになっている。

プライマリピストン１０の中間壁２４と入力ピストン２６の後端部に形成されたバネ受部２６Ｃとの間に圧縮コイルバネである第１バネ３４が介装されている。また、入力プランジャ２９の後端部とプライマリピストン１０の後端部に取付けられたバネ受３５との間に圧縮コイルばねである第２バネ３６が介装されている。入力ピストン２６の後端部のバネ受凹部２６Ｃ内には、圧縮コイルバネであるジャンプインバネ３７が挿入されている。このジャンプインバネ３７は、入力ピストン２６と入力プランジャ２９との間に介装されている。

入力ピストン２６及び入力プランジャ２９は、第１バネ３４及び第２バネ３６によって、図１に示す中立位置、すなわち、第１バネ３４と第２バネ３６とのばね力が釣合う位置に弾性的に保持される。入力ピストン２６及び入力プランジャ２９は、プライマリピストン１０に対して、この中立位置から前方及び後方に移動可能になっている。図１に示す非制動状態において、第１バネ３４とジャンプインバネ３７とは、セット荷重が同等となっており、入力ピストン２６と入力プランジャ２９との間にジャンプインクリアランスＪＣ（隙間）が形成されている。そして、入力ピストン２６と入力プランジャ２９とは、このジャンプインクリアランスＪＣの分だけ相対移動可能となっている。

ハウジング３内には、回転−直動変換機構であるボールネジ機構３８が収容されている。ボールネジ機構３８は、ハウジング３に配置された電動モータ２によって駆動され、回転運動を直線運動に変換してプライマリピストン１０に推力を付与するアシスト機構である。ボールネジ機構３８は、回転部材であるナット部材３９及び直動部材であるネジ軸４０を有している。ナット部材３９は、軸受４２，４３によってハウジング３内で回転可能に支持されている。ネジ軸４０は、中空の筒状に形成されており、ナット部材３９の内部及びハウジング３の円筒部７内に配置され、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ハウジング３に支持されている。ナット部材３９の内周面及びネジ軸４０の外周面には、それぞれ螺旋溝３９Ａ，４０Ａが形成されている。これら螺旋溝３９Ａ，４０Ａ間には、複数の転動体であるボール４１がグリスと共に装填されている。ネジ軸４０は、円筒部７のストッパ３３よって軸方向に沿って移動可能に案内され、軸回りに回転しないよう支持されている。これにより、ナット部材３９の回転に伴い、螺旋溝３９Ａ，４０Ａに沿ってボール４１が転動して、ネジ軸４０が軸方向に移動する。ボールネジ機構３８は、ナット部材３９とネジ軸４０との間で、回転、直線運動を相互に変換可能になっている。プライマリピストン１０は、後端部がネジ軸４０内に挿入され、バネ受３５がネジ軸４０の内周部に形成された環状の段部４４に当接して、ネジ軸４０に対する後退位置が規定されている。これにより、プライマリピストン１０は、ネジ軸４０の前進により、段部４４に押されてネジ軸４０と共に前進し、また、段部４４から離間して単独で前進することができる。

電動モータ２は、マスタシリンダ４や、入力ロッド３０、ボールネジ機構３８とは、別軸でハウジング３に配置されている。電動モータ２は、その出力軸２Ａにプーリ４５Ａが取付けられている。このプーリ４５Ａは、ボールネジ機構３８のナット部材３９に取付けられたプーリ４５Ｂとの間でベルト４６が巻回されている。電動モータ２は、プーリ４５Ａ，４５Ｂ、及びこれらの間に巻回されたベルト４６からなるベルト伝動機構を介してボールネジ機構３８のナット部材３９を作動（回動）させるようになっている。

リアカバー３Ｂの円筒部７の後端部には、入力ロッド３０のハウジング３に対する移動に対して抵抗力を付与する抵抗力付与機構４６が設けられている。抵抗力付与機構４６は、入力ロッド３０のストッパ当接部３４の後方に形成された傾斜、すなわち、テーパ状の摺動部４８と、ハウジング３の円筒部７の後端部に取付けられた抵抗力付与ユニット４９とから構成されている。摺動部４８は、前方に向かう先細り形状で、テーパ角度（傾斜）の小さい前部側の第１テーパ部４８Ａとテーパ角度の大きい後部側の第２テーパ部４８Ｂとを有している。

抵抗力付与ユニット４９は、摺動部材５０、案内部材５１、バネ部材５２、及び浮動支持部材５３を備えている。摺動部材５０は、略扇形をなす複数（図示の例では６つ）の部材からなり、これらは、入力ロッド３０の摺動部の周りに放射状に配置される。案内部材５１は、中央部に内周溝である貫通溝５１ａを有する環状体で形成され、各摺動部材５０を径方向に沿って移動可能、すなわち、各摺動部材５０を入力ロッド３０の摺動部４８に対して進退動可能に案内する。また、案内部材５１の貫通溝５１ａ内には、摺動部材５０に対向するように放射状に配置されたバネ受溝５１ｂが形成されている。バネ部材５２は、各摺動部材５０に対してそれぞれ設けられる圧縮コイルバネであって、一端側が案内部材５１のバネ受溝５１ｂに支持されて、各摺動部材５０を抵抗力付与ユニット４９の中心、すなわち、各摺動部材５０を入力部材３０の摺動部４８に向かって付勢する。浮動支持部材５３は、内周溝である径方向溝５３ａを有して環状に形成され、案内部材５１を径方向、すなわち、入力ロッド３０の軸方向に垂直な方向に移動可能に支持する。

入力ロッド３０の第１及び第２テーパ部４８Ａ，４８Ｂは、入力ロッド３０のストロークに応じた電動モータ２の出力が最大値に達してプライマリピストン１０が停止したとき（全負荷状態）、第１テーパ部４８Ａと第２テーパ部４８Ｂとの境界Ｐが抵抗力付与ユニット４９の摺動部材５０に対向する位置になるように、それぞれの軸方向の長さが設定されている。

電動倍力装置１には、電動モータ２の回転位置を検出する回転位置センサ（図示せず）、入力ロッド３０のストロークを検出するストロークセンサ（図示せず）、及び、これらのセンサの出力信号に基づいて電動モータ２の作動を制御するマイクロプロセッサベースのコントローラ（図示せず）が設けられている。コントローラは、回生協調制御、ブレーキアシスト制御、自動ブレーキ制御等の様々なブレーキ制御を実行するための車載コントローラ等に適宜接続することができる。

次に、電動倍力装置１の作動について説明する。
ブレーキペダルを操作して入力ロッド３０を前進させると、ブレーキペダルの操作量、すなわち、入力ロッド３０のストロークに基づいてコントローラが電動モータ２の作動を制御する。電動モータ２は、プーリ４５Ａ，４５Ｂ及びベルト４６を介してボールネジ機構３８のナット部材３９を回転駆動し、ネジ軸４０が前進して段部４４により、プライマリピストン１０のバネ受３５を押圧し、プライマリピストン１０を推進して入力ロッド３０のストロークに追従させる。これにより、プライマリ室１２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１３に伝達される。このようにして、マスタシリンダ４で発生したブレーキ液圧は、各車輪のホイールシリンダに供給され、摩擦制動による制動力を発生させる。

ブレーキペダルの操作を解除すると、コントローラは、入力ロッド３０のストロークに基づいて電動モータ２を逆回転させ、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４のブレーキ液圧が減圧されて制動力が解除される。なお、これ以降の説明においては、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、プライマリピストン１０側の作動についてのみ説明する。

液圧発生時には、プライマリ室１２の液圧を入力ピストン２６の小径部２６Ａによって受圧し、その反力を、入力プランジャ２９及び入力ロッド３０を介してブレーキペダルに伝達、すわなち、フィードバックする。これにより、所定の倍力比（ブレーキペダルの操作力に対する液圧出力の比）で所望の制動力を発生させることができる。そして、コントローラは、電動モータ２の作動を制御して、入力ピストン２６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することが可能となっている。具体的には、入力ピストン２６のストローク位置に対して、プライマリピストン１０の位置を前方、すなわち、マスタシリンダ４側に調整することによりブレーキペダルの操作に対する液圧出力を大きく、また、後方、すなわち、ブレーキペダル側に調整することによりブレーキペダルの操作に対する液圧出力を小さくすることができる。その結果、倍力制御、ブレーキアシスト制御、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。

次に制動初期におけるジャンプイン特性について説明する。
制動開始時においては、図１に示すように、ジャンプインバネ３７のバネ力により、入力ピストン２６と入力プランジャ２９との間にジャンプインクリアランスＪＣが保持されている。ブレーキペダルの踏込みにより入力ロッド３０が前進し、コントローラによる電動モータ２の作動により、プライマリピストン１０が前進してマスタシリンダ４で液圧が発生し始めたとき、ジャンプインクリアランスＪＣが維持されている間は、プライマリ室１２から入力ピストン２６に作用する液圧による反力が入力プランジャ２９及び入力ロッド３０に伝達されない。これにより、制動初期のブレーキペダルへの反力を軽減してブレーキ液圧を迅速に立ち上げるジャンプイン特性を得ることができる。その後、プライマリ室１２の圧力の上昇に伴い、その反力により入力ピストン２６が入力プランジャ２９に当接して入力ロッド３０、すなわち、ブレーキペダルに反力を伝達する。

このとき、ジャンプイン液圧Ｐｊは、次式で与えられる。
Ｐｊ＝（ｋ１＋ｋ３）ＪＣ／Ｓ
ここで、ｋ１：第１バネ３４のばね定数
ｋ３：ジャンプインバネ３７のばね定数
Ｓ ：入力ピストン２６のプライマリ室１２に対する受圧面積
ＪＣ：ジャンプインクリアランス

また、万一、電動モータ２又はコントローラの失陥等により、ボールネジ機構３８が作動不能になった場合でも、ブレーキペダルの操作により、入力ピストン２６が前進して、入力ピストン２６の大径部２６Ｂの前端部がプライマリピストン１０の中間壁２４を押圧することにより、マスタシリンダ４に液圧を発生させることができ、制動機能を維持することができる。

次に、抵抗力付与機構４７の作用について説明する。
電動倍力装置１では、ブレーキペダルの操作による入力ロッド３０のストロークに対して、入力ロッド３０の摺動部４８に抵抗力付与ユニット４９の摺動部材５０がバネ部材５２のバネ力によって押付けられることにより、抵抗力（摺動抵抗）を付与する。この抵抗力は、摺動部材５０の押圧力、すなわち、バネ部材５２のバネ力に応じて変化し、摺動部４８の傾斜により入力ロッド３０のストロークの増大にともなって大きくなる。

ここで、電動倍力装置１においては、コントローラによって制御された電動モータ４０の出力が最大値に達し、プライマリ室１２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３０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２６のみが前進することになる。このとき、プライマリピストン１０が停止することにより、入力ピストン２６の前進量に対して、プライマリ室１２の液圧の上昇によりブレーキペダルに伝達される反力の増加割合が全負荷状態前に比べて減少する。このため、運転者は、ブレーキ操作の途中でペダル反力が減少することにより、違和感を受ける可能性がある。

そして、本実施形態における電動倍力装置１では、入力ロッド３０のストロークが前述の全負荷状態となる位置に達したとき、摺動部材の摺動部４８に対する押圧位置がテーパ角の小さい第１テーパ部４８Ａからテーパ角の大きい第２テーパ部４８Ｂに切換り、入力ロッド３０のストロークに対する抵抗力の変化割合が変わる、すなわち増大割合が大きくなる。その結果、全負荷状態によるペダル反力の減少が抵抗力の増大によって相殺されるので、ペダル反力の低下による違和感を軽減することができる。したがって、安定したブレーキペダルの操作特性を得ることができる。

入力ロッド３０は、図３（Ｃ）に示すように、ブレーキペダルの操作によるストロークに伴い、傾きが生じる場合があるが、抵抗力付与ユニットの摺動部材は、入力部材の全周にわたって放射状に配置されているので、入力ロッド３０の傾きある程度追従することができる。更に、摺動部材５０を案内する案内部材５１は、浮動支持部材５３によって入力ロッド３０の軸方向に垂直な方向に移動可能に支持されているので、入力ロッド３０の傾きに対して、摺動部材５０を追従させることができ、安定した抵抗力を付与することできる。

電動倍力装置１のブレーキペダル（入力ロッド）のストロークと踏力（操作力）との関係を図４に示す。図４（Ａ）は、抵抗力付与機構４７を使用しない場合を示し、図４（Ｂ）は、抵抗力付与機構によって入力ロッドに付与される抵抗力を示し、図４（Ｃ）は、抵抗力付与機構４７を使用した場合（図４（Ａ）と図４（Ｂ）の合成）を示している。図４（Ｃ）に示されるように、抵抗力付与機構４７によって抵抗力を付与することにより、全負荷状態における反力の低下を補償して、ブレーキペダルの操作フィーリングを改善することができる。また、抵抗力付与機構４７によって摺動抵抗を付与することにより、ブレーキペダルのストロークに対するペダル踏力は、制動時よりも制動解除のほうが小さくなるヒステリシス特性となり、良好な操作フィーリングを得ることができる。したがって、安定したブレーキペダルの操作特性を得ることができる。

なお、入力ロッド３０の摺動部４８は、上述の第１及び第２テーパ部４８Ａ，４８Ｂの形状のほか、入力ロッド３０のストロークに対して摺動抵抗の変化割合が変わるようにすることで必要な摺動抵抗が得られるような形状とすることができ、摺動抵抗が不要の場合には、摺動部材５０に接触しない部分を設けてもよい。そして、例えば、摺動部４８の傾斜により、ブレーキペダルの踏込による入力ロッド３０の移動に対して、所定位置までは摺動抵抗が増大し、所定位置に達した後、摺動抵抗の増大割合が、小さくなるようにすることができる。この場合、例えば、電動倍力装置１が図示せぬ車両の回生制動機構との協調制御を行うようなときに、回生制動のみが作用して電動倍力装置１の液圧反力がペダルに伝達されないペダルストローク領域（例えば減速度０．３Ｇ程度以下のストローク領域）までを所定位置としておく。このようにすることにで、回生制動のストローク領域ではストロークに応じて摺動抵抗が増大することになり、所定位置に達した後に電動倍力装置１の液圧反力がブレーキペダルに伝達されるようになることにより、摺動抵抗の増大割合が小さくなっても、所望のブレーキ操作フィーリングを得ることができるようになる。

また、摺動部４８の傾斜により、ブレーキペダルの踏込による入力部材ロッド３０の移動に対して、所定位置までは摺動抵抗が一定で、所定位置に達した後、摺動抵抗が増大するようにすることができる。このようにすることで、電動モータ４０の出力が最大に達してプライマリピストン１０に対して入力ピストン２６が前進するような場合のペダル反力の低下による違和感を軽減することができる。

さらに、バネ部材５２として、所望の特性に応じて、線形バネ、又は、摺動部材５０の径方向位置に応じてバネ定数が変化する非線形バネを使用することができる。また、摺動部４８の傾斜を一定として、摺動部４８の表面の摩擦係数を軸方向位置によって変えることで、摺動抵抗の変化割合が変わるようにしてもよい。

次に、上記第１実施形態の変形例について、図５及び図６を参照して説明する。なお、本変形例は、上記第１実施形態に対して、入力プランジャ、入力ロッド及び抵抗力付与機構が異なる以外は、同様の構造であるから、以下、同様の部分には同じ参照符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。

図５及び図６に示すように、本変形例では、入力プランジャ６０は、その後部がハウジング３の円筒部７から外部に延出されている。すなわち、入力プランジャ６０は、円筒部７に固定されたプランジャガイド６１によって軸方向に沿って移動可能に案内されて傾かないように支持されている。ブレーキペダルに連結される入力ロッド６２は、円筒部７から外部に延出された入力プランジャ６０の後端部にボールジョイント６３によって連結されている。

抵抗力付与ユニット６４の摺動部材６５に摺接する摺動部６６は、入力プランジャ６０に設けられている。摺動部６６は、プランジャガイド６１に案内される円柱状の一側を面取りすることにより形成された摺動面であり、図示の例では、摺動面の前部側は、平坦な第１摺動面６６Ａであり、後部側は、後部が高い傾斜を有する第２摺動面６６Ｂとなっている。第１摺動面６６Ａと第２摺動面６６Ｂとの境界Ｐは、電動モータ２の出力が最大値に達してプライマリピストン１０が停止したとき（全負荷状態）、抵抗力付与ユニット６４の摺動部材６５に対向する位置に配置されている。

抵抗力付与ユニット６４には、入力プランジャ６０の摺動部６６に対向して、単一の摺動部６５材が設けられている。摺動部材６５は、案内部材６７によって摺動部６６に対して進退動可能に案内され、バネ部材６８によって摺動部６６に向かって付勢されている。また、案内部材６７は、ハウジング３の円筒部７に固定されている。

これにより、ブレーキペダルの操作による入力ロッド６２のストロークに対して、入力プランジャ６０の摺動部６６に抵抗力付与ユニット６４の摺動部材６５がバネ部材６８のバネ力によって押付けられることにより、抵抗力（摺動抵抗）を付与する。そして、入力ロッド６２のストロークが前述の全負荷状態となる前は、平坦な第１摺動面６６Ａにより摺動抵抗は一定であり、全負荷状態に達した後は、第２摺動面６６Ｂの傾斜により、ストロークに伴って摺動抵抗が増大する。このようにして、上記第１実施形態と同様、摺動抵抗の変化割合を変えることで、摺動部６６の摺動抵抗により、所望のブレーキフィーリングを得ることができる。なお、本変形例では、摺動部６６が設けられた入力プランジャ６０が傾かないので、抵抗力付与ユニット６４の案内部材６７は、浮動支持する必要がない。また、上記第１実施形態と同様、摺動抵抗の変化割合を変えるために、バネ部材６８のばね定数や摺動部６６表面の摩擦係数を変えるようにしてもよい。

次に、本発明の第２実施形態について、図７及び図８を参照して説明する。本実施形態は、ブレーキペダルのストロークに基づく電気信号により制動力を発生させ、ブレーキペダルと摩擦ブレーキとが油圧回路等によって直接、機械的に連結されていない、いわゆるブレーキ・バイ・ワイヤシステムに組込まれてブレーキペダルに反力を付与するストロークシミュレータに本発明を適用するものである。

図７に示すように、本実施形態に係るストロークシミュレータ７０は、略有底円筒状のハウジング７１と、ハウジング７１内に軸方向に沿って移動可能に案内されたスライダ７２と、スライダ７２とブレーキペダル（図示せず）とを連結し、ハウジング７１内に挿通される入力部材としての入力ロッド７３と、ハウジング７１の底部とスライダ７２との間に介装された圧縮コイルバネである反力バネ７４とを備えている。本実施形態においては、ハウジング７１が、入力部材が挿通される部材を構成している。

ハウジング７１の内周面には、底部側に小径の円筒面７１Ａが形成され、開口部側に大径の円筒面である案内面７１Ｂが形成されている。また、ハウジング７１の内周面には、円筒面７１Ａと案内面７１Ｂとの間にこれらを接続する傾斜面である傾斜としてのテーパ面７１Ｃが形成されている。本実施形態においては、ハウジング７１の内周面が摺動部を構成している。スライダ７２は、案内面７１Ｂに沿って案内され、その前端部にテーパ面７１Ｃ及び円筒面７１Ａに摺接する弾性摺動部材７５が取付けられている。

ストロークシミュレータ７０が組込まれるブレーキシステムは、万一のブレーキ・バイ・ワイヤシステムの故障に対して、ブレーキペダルの操作により、油圧回路等によって摩擦ブレーキを直接作動させることができるフェイルセーフ機構を備えている。

以上のように構成したストロークシミュレータ７０の作用について、次に説明する。
ブレーキペダル、すなわち、入力ロッド７３のストロークに対して、反力バネ７４によって反力が付与され、また、弾性摺動部材７５のテーパ面７１Ｃ及び円筒面７１Ａとの摺動抵抗が付与される。ブレーキペダルの通常の作動領域（例えば減速度０．３Ｇ程度以下）では、弾性摺動部材７５がテーパ面７１Ｃに摺接することにより、ストロークに応じて摺動抵抗が増大する所望のブレーキ操作フィーリングを得ることができる。万一、ブレーキ・バイ・ワイヤシステムが故障した場合、フェイルセーフ機構によって必要な制動力を得るために、ブレーキペダルのストロークが前述の通常の作動領域を超えたとき、弾性部材７５が円筒面７１Ａに摺接することにより、摺動抵抗の増大を抑えてブレーキ踏力の増大を軽減することができる。

ストロークシミュレータ７０のブレーキペダル（入力ロッド）のストロークと踏力（操作力）との関係を図８に示す。図８（Ａ）は、反力バネ７４による反力を示し、図８（Ｂ）は、弾性摺動部材７５によって付与される摺動抵抗を示し、図８（Ｃ）は、反力バネ７４の反力及び弾性摺動部材７５の摺動抵抗による合成反力を示している。図８（Ｃ）に示されるように、テーパ面７１Ｃ及び円筒面７１Ａによって弾性摺動部材７５の摺動抵抗の変化割合が変わるように調整することにより、通常の作動領域を超えた大ストローク時の反力の増大を軽減することができる。また、上記第１実施形態度同様、ブレーキペダルのストロークに対するペダル踏力は、制動時よりも制動解除のほうが小さくなるヒステリシス特性となり、良好な操作フィーリングを得ることができる。したがって、安定したブレーキペダルの操作特性を得ることができる。

そして、ハウジング７１内の摺動面の傾斜により、ブレーキペダルの踏込による入力ロッド７３の移動に対して、所定位置までは摺動抵抗が増大し、所定位置に達した後、摺動抵抗の増大割合が大きくなるようにすることができる。また、バネ部材である反力バネ７４は、弾性摺動部材７５が設けられたスライダ７２の位置に応じてバネ定数が変化する非線形バネとすることができる。

なお、本実施形態においては、摺動部となるハウジング７１の内周面に斜面となるテーパ面７１Ｃを形成するようにしているが、上述の第１実施形態のように、入力ロッド７３に傾斜を設け、摺動部材をハウジング７１側に支持させる構成のストロークシミュレータとしてもよい。また、上記第１実施形態と同様、摺動抵抗の変化割合を変えるために、弾性摺動部材７５のばね定数やハウジング７１の内周面の摩擦係数を変えるようにしてもよい。

次に、本発明の第３実施形態について、図９及び図１０を参照して説明する。本実施形態は、ブレーキペダルを支持する軸部に装着されて、ブレーキペダルのストロークに対して抵抗力を付与する抵抗力付与機構である。

図９に示すように、ブレーキペダルブラケット８０に回動可能に支持されたブレーキペダル８１の回動軸８２に抵抗力付与機構８３が取付けられている。ブレーキペダル８１には、ブレーキシステム（図示せず）にブレーキペダル８１の操作力を伝達する入力ロッド８４が連結されている。

抵抗力付与機構は、図１０（Ａ）に示すように、ブレーキペダルブラケット８０に固定される略有底円筒状のハウジング８５と、ハウジング８５内に配置された回転部材である回転カム部材８６と、回転カム部材８６に対向する摺動部材である直動カム部材８７と、直動カム部材８７とハウジング８５の底部との間に介装された圧縮コイルばねであるバネ部材８８とを備えている。回転カム部材８６は、ブレーキペダル８１の軸部８２に連結されて、ブレーキペダル８１のストロークに伴って回転する。回転カム部材８６及び直動カム部材８７は、互いに係合する傾斜したカム面８６Ａ，８７Ａを有し、回転カム部材８６の回転により、直動カム部材８７がバネ部材８８のバネ力に抗してハウジング８５の底部側に移動するようになっている。回転カム部材８６と直動カム部材８７のカム面８６Ａ，８７Ａは、適度な摩擦をもって摺接している。

これにより、ブレーキペダル８１のストロークに対して、回転カム部材８７が回転し、カム面８６Ａ，８７Ａの係合により、直動カム部材８７がバネ部材８８のバネ力に抗して移動することにより、抵抗力（反力）として付与される。このとき、カム面８６Ａ，８７Ａの摺動抵抗（摩擦力）が抵抗力として付与されることにより、上述のヒステリシス特性を得ることができる。そして、カム面の８６Ａ，８７Ａ傾き、形状（カムプロフィール）、摩擦係数、バネ部材８８のバネ定数（線形、又は、直動カム部材８７の位置に応じてバネ定数が変化する非線形）により、所望の抵抗力の特性を設定することができる。

本実施形態では、カム面８６Ａ，８７Ａの両方が傾斜を有しているが、これらのいずれか一方が傾斜を有するものでもよい。そして、この傾斜により、ブレーキペダル８１の踏込による回転カム部材８６の回転に対して、所定の回転位置までは摺動抵抗が増大し、所定の回転位置に達した後、摺動抵抗の変化割合が変わる、すなわち増大割合が大きくなるようにすることができる。なお、上記第１実施形態と同様、摺動抵抗の変化をバネ部材８８のばね定数やカム面８６Ａ，８７Ａの摩擦係数を変えることで実現するようにしてもよい。

上述した実施形態の電動倍力装置１においては、ハウジングと、該ハウジングに移動可能に設けられ、ブレーキペダルに連結される入力部材と、前記ブレーキペダルの操作に応じて作動する電動モータと、該電動モータの作動により、マスタシリンダのピストンを推進するアシスト機構と、前記ハウジングに対する前記入力部材の移動に対して抵抗力を付与する抵抗力付与機構と、を備え、前記抵抗力付与機構は、前記入力部材に形成された傾斜を有する摺動部と、前記摺動部に摺接して、前記入力部材の移動に対して摺動抵抗を付与する摺動部材とを有し、前記ハウジングに対する前記入力部材の位置に応じて摺動抵抗の変化割合が変わるようになっている。

このような構成によれば、ブレーキペダルの操作フィーリングを向上させることができる。また、安定したブレーキペダルの操作特性を得ることができる。

上述した実施形態の電動倍力装置１において、摺動部は、前記傾斜により、前記ブレーキペダルの踏込による前記入力部材の移動に対して、所定位置までは摺動抵抗が増大し、所定位置に達した後、摺動抵抗の増大割合が大きくなるようになっている。

このような構成によれば、ヒステリシス特性を確保したうえで、電動モータ４０の出力が最大に達し、プライマリピストン１０に対して入力ピストン２６が前進するような場合でも、ペダル反力の低下による違和感を軽減することができる。

上述した実施形態の電動倍力装置１において、摺動部は、前記傾斜により、前記ブレーキペダルの踏込による前記入力部材の移動に対して、所定位置までは摺動抵抗が増大し、所定位置に達した後、摺動抵抗の増大割合が小さくなるようになっている。

このような構成によれば、電動倍力装置１が車両の回生制動機構との協調制御を行う場合でも、所望のブレーキ操作フィーリングを得ることができるようになる。

上述した実施形態の電動倍力装置１において、摺動部は、前記傾斜により、前記ブレーキペダルの踏込による前記入力部材の移動に対して、所定位置までは摺動抵抗が一定で、所定位置に達した後、摺動抵抗が増大するようになっている。

このような構成によれば、電動モータ４０の出力が最大に達し、プライマリピストン１０に対して入力ピストン２６が前進するような場合でも、ペダル反力の低下による違和感を軽減することができる。

上述した実施形態の電動倍力装置１において、抵抗力付与機構は、前記摺動部材を前記入力部材の摺動部に向かって付勢するバネ部材を有し、前記バネ部材は、傾斜に沿って進退動する前記摺動部材の位置に応じてバネ定数が変化するようになっている。

このような構成によれば、電動モータ４０の出力が最大に達し、プライマリピストン１０に対して入力ピストン２６が前進するような場合でも、ペダル反力の低下による違和感を軽減することができる。

上述した実施形態のブレーキペダルに連結される入力部材の移動に対して反力を付与するストロークシミュレータにおいて、傾斜を有する摺動部と、前記入力部材に設けられ前記摺動部に摺接して前記入力部材の移動に対して摺動抵抗を付与する摺動部材とを備え、前記入力部材の位置に応じて摺動抵抗の変化割合が変わるようにしている。

このような構成によれば、ブレーキペダルの操作フィーリングを向上させることができる。また、安定したブレーキペダルの操作特性を得ることができる。

上述した実施形態のストロークシミュレータにおいて、摺動部は、前記傾斜により、前記ブレーキペダルの踏込による前記入力部材の移動に対して、所定位置までは摺動抵抗が増大し、所定位置に達した後、摺動抵抗の増大割合が大きくなるようにしている。

このような構成によれば、ヒステリシス特性を確保したうえで、万一、ブレーキ・バイ・ワイヤシステムが故障した場合でも、摺動抵抗の増大を抑えてブレーキ踏力の増大を軽減することができるようになる。

上述した実施形態のストロークシミュレータにおいて、前記入力部材の移動に対してバネ力を付与するバネ部材を有し、前記バネ部材は、前記摺動部材の位置に応じてバネ定数が変化するようにしている。

このような構成によれば、ブレーキペダルの操作フィーリングを向上させることができる。また、安定したブレーキペダルの操作特性を得ることができる。

上述した実施形態の抵抗力付与装置において、回動可能に支持されたブレーキペダルのストロークに対して抵抗力を付与する抵抗力付与装置であって、前記ブレーキペダルの回動軸に連結された回転部材と、該回転部材に摺接して前記回転部材の回転に対して摺動抵抗を付与する摺動部材と、を備え、前記摺動部材、又は、該摺動部材が摺接する前記回転部材の摺動部の少なくとも一方は、傾斜を有し、前記回転部材の回転位置に応じて摺動抵抗の変化割合が変わるようにしている。

このような構成によれば、ブレーキペダルの操作フィーリングを向上させることができる。また、安定したブレーキペダルの操作特性を得ることができる。

上述した実施形態の抵抗力付与装置において、前記摺動部材又は前記回転部材の傾斜は、前記ブレーキペダルの踏込による前記回転部材の回転に対して、所定の回転位置までは摺動抵抗が増大し、所定の回転位置に達した後、摺動抵抗の増大割合が大きくなるように形成されている。

このような構成によれば、ブレーキペダルの操作フィーリングを向上させることができる。また、安定したブレーキペダルの操作特性を得ることができる。

上述した実施形態の抵抗力付与装置において、摺動部材は、前記傾斜により前記回転部材の回転に対して軸方向に移動し、前記摺動部材を前記回転部材の摺動部に押圧するバネ部材が設けられ、前記バネ部材は、前記摺動部材の位置に応じてバネ定数が変化するようになっている。

このような構成によれば、ブレーキペダルの操作フィーリングを向上させることができる。また、安定したブレーキペダルの操作特性を得ることができる。

１…電動倍力装置、２…電動モータ、３…ハウジング、１０…プライマリピストン（ピストン）、３０…入力ロッド（入力部材）、３８…ボールネジ機構（アシスト機構）、４７…抵抗力付与機構、４８…摺動部、４８Ａ…第１テーパ部（傾斜）、４８Ｂ…第２テーパ部、５０…摺動部材

Claims (11)

1. ハウジングと、
   該ハウジングに移動可能に設けられ、ブレーキペダルに連結される入力部材と、
   前記ブレーキペダルの操作に応じて作動する電動モータと、
   該電動モータの作動により、マスタシリンダのピストンを推進するアシスト機構と、
   前記ハウジングに対する前記入力部材の移動に対して抵抗力を付与する抵抗力付与機構と、を備え、
   前記抵抗力付与機構は、前記入力部材に形成された傾斜を有する摺動部と、前記摺動部に摺接して、前記入力部材の移動に対して摺動抵抗を付与する摺動部材とを有し、前記ハウジングに対する前記入力部材の位置に応じて摺動抵抗の変化割合が変わることを特徴とする倍力装置。
2. 前記抵抗力付与機構は、前記ブレーキペダルの踏込による前記入力部材の移動に対して、所定位置までは摺動抵抗が増大し、前記所定位置に達した後、摺動抵抗の増大割合が大きくなることを特徴とする請求項１に記載の倍力装置。
3. 前記抵抗力付与機構は、前記ブレーキペダルの踏込による前記入力部材の移動に対して、所定位置までは摺動抵抗が増大し、前記所定位置に達した後、摺動抵抗の増大割合が小さくなることを特徴とする請求項１に記載の倍力装置。
4. 前記抵抗力付与機構は、前記ブレーキペダルの踏込による前記入力部材の移動に対して、所定位置までは摺動抵抗が一定で、前記所定位置に達した後、摺動抵抗が増大することを特徴とする請求項１に記載の倍力装置。
5. 前記抵抗力付与機構は、前記摺動部材を前記入力部材の摺動部に向かって付勢するバネ部材を有し、前記バネ部材は、傾斜に沿って進退動する前記摺動部材の位置に応じてバネ定数が変化することを特徴とする請求項１に記載の倍力装置。
6. ブレーキペダルに連結される入力部材の移動に対して反力を付与するストロークシミュレータにおいて、
   前記入力部材の移動に対して摺動抵抗を付与する摺動部材と、前記入力部材が挿通される部材に設けられ前記摺動部材に摺接する摺動部と、を備え、前記入力部材または前記摺動部の少なくとも一方には前記入力部材に移動方向に沿って延びる傾斜が形成されており、前記入力部材の位置に応じて摺動抵抗の変化割合が変わることを特徴とするストロークシミュレータ。
7. 前記傾斜は、前記ブレーキペダルの踏込による前記入力部材の移動に対して、所定位置までは摺動抵抗が増大し、前記所定位置に達した後、摺動抵抗の増大割合が大きくなる形状となっていることを特徴とする請求項６に記載のストロークシミュレータ。
8. 前記入力部材の移動に対してバネ力を付与するバネ部材を有し、
   前記バネ部材は、前記摺動部材の位置に応じてバネ定数が変化することを特徴とする請求項６に記載のストロークシミュレータ。
9. 回動可能に支持されたブレーキペダルのストロークに対して抵抗力を付与する抵抗力付与装置であって、
   前記ブレーキペダルの回動軸に連結された回転部材と、
   該回転部材に摺接して前記回転部材の回転に対して摺動抵抗を付与する摺動部材と、を備え、
   前記摺動部材、又は、該摺動部材が摺接する前記回転部材の摺動部の少なくとも一方は、傾斜を有し、前記回転部材の回転位置に応じて摺動抵抗の変化割合が変わることを特徴とする抵抗力付与装置。
10. 前記傾斜は、前記ブレーキペダルの踏込による前記回転部材の回転に対して、所定の回転位置までは摺動抵抗が増大し、前記所定の回転位置に達した後、摺動抵抗の増大割合が大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項９に記載の抵抗力付与装置。
11. 前記摺動部材は、前記傾斜により前記回転部材の回転に対して軸方向に移動し、前記摺動部材を前記回転部材の摺動部に押圧するバネ部材が設けられ、前記バネ部材は、前記摺動部材の位置に応じてバネ定数が変化することを特徴とする請求項９に記載の抵抗力付与装置。

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