JP2017114426A - 電動倍力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒステリシス特性を有する電動倍力装置を提供する。【解決手段】入力ロッド７の進退移動時の摺動抵抗（抵抗力）にヒステリシスを付与するヒステリシス付与機構をハウジング２内に設けて電動倍力装置１を構成した。ヒステリシス付与機構は、入力ロッド７と一体的に移動する摺動部材５７を有し、摺動部材５７は、入力ロッド７の進退移動に伴い、ハウジング２に固定されたストッパ部材５１と摺動する。これにより、電動倍力装置１にヒステリシス特性を付与することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、ブレーキペダルから入力部材に付与される推力と、電動モータからピストンに付与される推力とにより、マスタシリンダ内にブレーキ液圧を発生させる電動倍力装置に関する。

例えば、特許文献１には、ボールねじ機構（回転直動変換機構）を利用した電動倍力装置が開示されている。ところで、電動倍力装置は、気圧式倍力装置のようなヒステリシス特性、すなわち、入力ロッド（入力部材）に作用する抵抗力が、ブレーキペダルの踏み込み時と戻し時とで変化する特性を持たないため、ヒステリシス特性を付与するための機構を、例えば、ブレーキペダルに設ける必要がある。しかしながら、当該機構は、電動倍力装置を車両に搭載する上で、設計（レイアウト）の自由度を損なうことになる。

特開２０１４−１４８２０７号公報

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ブレーキペダルの操作に対してヒステリシス特性を有する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、基端側がブレーキペダルに連結され、該ブレーキペダルの操作により進退移動する入力部材と、前記ブレーキペダルの操作量に基づいて駆動される電動モータと、該電動モータの回転力をマスタシリンダのピストンの推進力に変換する回転直動変換機構と、該回転直動変換機構を内包するとともに、前記入力部材の先端側が内部に配置されるハウジングと、を有し、前記回転直動変換機構から前記ピストンに付与される推進力により前記マスタシリンダ内にブレーキ液圧を発生させる電動倍力装置であって、前記回転直動変換機構は、前記電動モータにより回転駆動される回転部材と、前記回転部材の内部に配置され前記回転部材の回転に応じて進退移動するとともに、内部に前記入力部材の先端側が挿通される筒状の直動部材と、を備え、前記直動部材は、内周面に該直動部材の中心軸に向かって突出する少なくとも１つの突起部が設けられ、前記直動部材の移動方向に沿って延びて前記直動部材の突起部の側面に当接する回り止め軸部材が前記ハウジングに固定され、前記回り止め軸部材には、前記入力部材と共に進退移動する摺動部材が摺動可能に当接することを特徴とする。

本発明によれば、ブレーキペダルの操作に対してヒステリシス特性を有する電動倍力装置を提供することができる。

本実施形態の電動倍力装置の軸平面による断面図である。 本実施形態のヒステリシス付与機構を説明するための斜視図である。 本実施形態のヒステリシス付与機構の説明図である。

本発明の一実施形態を添付した図を参照して説明する。
なお、便宜的に、図１における左方向及び右方向を、電動倍力装置１における前方向及び後方向と定める。同様に、図１における上方向及び下方向を電動倍力装置１における上方向及び下方向と定める。

図１は、本実施形態の電動倍力装置１の軸線を含む鉛直面による断面図である。図１に示されるように、電動倍力装置１は、ハウジング２と、ブレーキペダルＰの操作により進退移動（前後方向へ移動）する入力プランジャ３と、略円筒形に形成され、入力プランジャ３に対して相対移動可能に設けられるプライマリピストン４（ピストン）と、電動モータ５の回転力をプライマリピストン４の推進力に変換するボールねじ機構６（回転直動変換機構）と、を備える。ここで、入力プランジャ３は、入力ロッド７を介してブレーキペダルＰに連結されており、入力ロッド７と共に本実施形態における、基端側がブレーキペダルに連結され、該ブレーキペダルＰの操作により進退移動する入力部材を構成する。ハウジング２は、前側のハウジング２Ａと後側のハウジング２Ｂとに前後に分割されている。ハウジング２は、少なくとも後述するボールねじ機構６（回転直動変換機構）を内包しており、入力プランジャ３及び入力ロッド７の先端側（入力部材の先端側）が内部に配置される。

ハウジング２Ａには、タンデム型のマスタシリンダ８が連結される。マスタシリンダ８の上部には、マスタシリンダ８へブレーキ液を補給するリザーバ９が取り付けられている。ハウジング２Ｂの後部には、マスタシリンダ８に対して同一軸線上に位置する円筒部１０が形成される。また、ハウジング２Ｂには、円筒部１０を囲うように設けられた取付プレート１１が固定される。取付プレート１１には、当該電動倍力装置１をダッシュパネル（図示省略）に取り付けるための複数個のスタッドボルト１２が立設されている。

マスタシリンダ８内には、有底のシリンダボア１３が形成される。シリンダボア１３の開口部側（図１における右側）には、プライマリピストン４のカップ形状の前端部が挿入される。一方、シリンダボア１３の底部側（図１における左側）には、略カップ形状のセカンダリピストン１４が挿入される。プライマリピストン４の後端部は、ハウジング２Ｂの円筒部１０内まで延びる。シリンダボア１３内における、プライマリピストン４とセカンダリピストン１４との間には、プライマリ室１５が形成される。さらに、シリンダボア１３の底部とセカンダリピストン１４との間には、セカンダリ室１６が形成される。

なお、プライマリ室１５とセカンダリ室１６とは、各々、マスタシリンダ８の液圧ポートから２系統の液圧回路を介して液圧制御ユニット（図示省略）に連通される。当該液圧制御ユニットは、車両の各車輪のホイールシリンダに連通され、マスタシリンダ８が発生するブレーキ液の液圧を各車輪のホイールシリンダに伝達し、各車輪のディスクロータの回転に対して制動力を発生させる。

マスタシリンダ８は、プライマリ室１５とセカンダリ室１６とを、各々、リザーバ９に接続するリザーバポート１７、１８を有する。シリンダボア１３には、リザーバポート１７の前後をシールする一対のピストンシール１９、２０が設けられる。また、シリンダボア１３には、リザーバポート１８の前後をシールする一対のピストンシール２１、２２が設けられる。ここで、プライマリピストン４が非制動位置に位置するとき（図１参照）、プライマリ室１５は、プライマリピストン４の側壁に形成されたピストンポート２３を介してリザーバポート１７に連通する。

そして、ボールねじ機構６から付与される推進力でプライマリピストン４が前進することにより、ピストンポート２３がピストンシール２０に到達すると、プライマリ室１５とリザーバポート１７との間が遮断され、マスタシリンダ８が液圧を発生する。一方、セカンダリピストン１４が非制動位置に位置するとき（図１参照）、セカンダリ室１６は、セカンダリピストン１４の側壁に形成されたピストンポート２４を介してリザーバポート１８に連通する。そして、セカンダリピストン１４の前進により、ピストンポート２４がピストンシール２２に到達すると、セカンダリ室１６とリザーバポート１８との間が遮断され、マスタシリンダ８が液圧を発生する。なお、プライマリピストン４とセカンダリピストン１４との間には、圧縮コイルばね２５が介装され、セカンダリピストン１４とシリンダボア１３の底部との間には、圧縮コイルばね２６が介装される。このように、マスタシリンダ８内には、ボールねじ機構６（回転直動変換機構）からプライマリピストン４に付与される推進力により、ブレーキ液圧が発生するようになっている。

プライマリピストン４は、前後方向の略中央に形成された中間壁２７を貫通する案内ボア２８を有する。案内ボア２８には、入力ピストン２９の前側に形成された小径部が摺動可能、且つ液密に嵌合される。また、入力ピストン２９の後側に形成された大径部の後端には、外フランジ形のばね受部３０が形成される。プライマリピストン４の中間壁２７と、入力ピストン２９のばね受部３０との間には、圧縮コイルばね３１が介装される。また、入力プランジャ３の後端のばね受部３２と、プライマリピストン４の後端に固定されたばね受部材３３との間には、圧縮コイルばね３４が介装される。そして、入力プランジャ３及び入力ピストン２９は、圧縮コイルばね３１、３４のばね力により中立位置（図１参照）に弾性支持される。換言すると、入力プランジャ３及び入力ピストン２９は、中立位置から圧縮コイルばね３１、３４のばね力に抗してプライマリピストン４に対して前後方向へ相対移動可能である。

入力ロッド７は、プライマリピストン４内に位置する軸部７Ａの前端が、入力プランジャ３の後端に連結される。また、入力ロッド７は、ハウジング２Ｂの円筒部１０よりも後方へ延びて、クレビス３７を介してブレーキペダルＰに連結される。さらに、入力ロッド７の前後方向中間位置には、フランジ部３８が形成される。そして、入力ロッド７は、フランジ部３８の後側端面が、後述するストッパ部材５１のベース部５２に形成されたストッパ３９に当接されることにより、ハウジング２に対して後退端位置（図１参照）に位置決めされる。なお、フランジ部３８の前側には、後述する摺動部材５７が当接する略円錐台形状の支持部３８Ａが形成される。

（ボールねじ機構）
ハウジング２内には、前述の電動モータ５及びボールねじ機構６が収容される。ボールねじ機構６は、ベアリング４４を介してハウジング２に回転可能に支持されるナット部材４０（回転部材）と、ナット部材４０の回転に応じて進退移動するねじ軸４１（直動部材）とを含む。ねじ軸４１は円筒状に形成されており、その内部にはプライマリピストン４（ピストン）の後側部分と、入力プランジャ３及び入力ロッド７の先端側（入力部材の先端側）とが挿通される。また、ナット部材４０の内周面には、一条の螺旋溝４５が形成される。さらに、ねじ軸４１の外周面には、螺旋溝４５に相対する螺旋溝４６が形成される。そして、螺旋溝４５、４６間には、複数個のボール４７が装填される。

ナット部材４０の外周には、プーリ４２が固定される。また、電動モータ５の回転軸５Ａには、プーリ４３が固定される。そして、プーリ４２とプーリ４３とにプーリベルト４９が巻回されることにより、電動モータ５の回転力がナット部材４０に伝達される。そして、ねじ軸４１は、後述する案内機構により、ハウジング２に対する中心線（軸線）を中心とする相対回転が阻止され、且つハウジング２に対する前後方向（中心線に沿う方向）への直線的な相対移動が許容される。これにより、電動モータ５によりナット部材４０が回転駆動されると、ねじ軸４１は、ナット部材４０の回転に応じて進退移動（直動）、すなわち、前後方向へ移動する。このように、本実施形態においては、ボールねじ機構６により、電動モータ５の回転力をマスタシリンダ８のプライマリピストン４の推進力に変換する回転直動変換機構が構成される。

ねじ軸４１の内周には、スリーブ３５が嵌合される。スリーブ３５は、前端にばね受部３６が形成され、後端がばね受部材３３の前側端面に当接される。ねじ軸４１は、ハウジング２Ａの底部とスリーブ３５のばね受部３６との間に介装された戻しばね４８のばね力により後退方向（図１における右方向）へ付勢される。また、ねじ軸４１は、後端が後述するストッパ部材５１のベース部５２の前側端面に当接されることにより、ハウジング２に対する後退端位置が定められる。

一方、ねじ軸４１の内周には、内周面からねじ軸４１の中心軸に向かって突出する一対の突起部５０（図１では一方のみ図示）が形成される。一対の突起部５０は、後述する案内機構の一部を構成する。一対の突起部５０の前側端面には、ばね受部材３３のフランジ部３３Ａの後側端面が当接される。また、プライマリピストン４は、後端が、ばね受部材３３のフランジ３３Ａの前側端面に当接することにより、ねじ軸４１に対する後退端位置（図１参照）が定められる。さらに、プライマリピストン４は、ねじ軸４１の前進によりスリーブ３５と一体的に前進する一方で、ねじ軸４１の一対の突起部５０から離間して単独で前進することが可能である。

なお、本実施形態においては、回転直動変換機構として、ボールねじ機構６を用いているが、これに限ることなく、直動部材が筒状で内部に回り止め部材が配置されるものであれば、台形ねじ機構やローラねじ、または、ラックアンドピニオン機構を用いるようにしてもよい。

電動倍力装置１は、電動モータ５の回転位置を検出する回転位置センサ及びホールセンサユニット、ハウジング２に対する入力プランジャ３（入力ロッド７）のストローク量（移動位置）を検出するストロークセンサ、並びにマスタシリンダ８のプライマリ室１５及びセカンダリ室１６の液圧を検出する液圧センサ等の出力信号（出力電圧）に基づき、電動モータ５の作動を制御するコントローラ（制御系については図示省略）を備える。そして、コントローラは、回生協調制御、ブレーキアシスト制御、及び自動ブレーキ制御等の種々のブレーキ制御を実行するための車載コントローラに接続可能である。

（案内機構）
前述したように、電動倍力装置１は、ボールねじ機構６のねじ軸４１の、ハウジング２に対する中心線を中心とする相対回転を阻止し、且つハウジング２に対する前後方向への直線的な直線移動を許容する案内機構を有する。当該案内機構は、ねじ軸４１（直動部材）に設けられる前述した一対の突起部５０と、ハウジング２Ｂの円筒部１０の後端部、換言すると、ハウジング２のブレーキペダルＰ側端部に固定される前述したストッパ部材５１と、を含む。

図１又は図２に示されるように、ストッパ部材５１は、前述したベース部５２と、ベース部５２から前方向へ延びる一対のアーム部５３、５４と、を有する。一対のアーム部５３、５４は、ねじ軸４１（直動部材）の移動方向に沿って延びてねじ軸４１の突起部５０の側面に当接する回り止め軸部材となっている。一対のアーム部５３、５４は、ハウジング２Ｂの円筒部１０内を、ねじ軸４１の中心線に沿ってマスタシリンダ８側（図１における左方向）へ延びる。また、ストッパ部材５１は、ベース部５２の外周面５２Ａが、円筒部１０に形成されたストッパ保持部５５にて保持され、これにより、円筒部１０の後端部に回転不能に固定される。前述したように、ストッパ部材５１は、ベース部５２の後側端面が、円筒部１０の後端の内フランジ部５６に当接され、これにより、ハウジング２に対して前後方向に位置決めされる。

さらに、ストッパ部材５１の一対のアーム部５３、５４は、ねじ軸４１の中心線を対称軸として対称に形成される。また、一対のアーム部５３、５４は、ねじ軸４１に対して同心の円筒に含まれており、ねじ軸４１の中心線に直交する平面による断面が、円弧状に形成される。そして、対向する一対の突起部５０間の一方の隙間には、ストッパ部材５１の一方のアーム部５３が挿入され、他方の隙間には、ストッパ部材５１の他方のアーム部５４が挿入される。これにより、ハウジング２内に、案内機構が構成される。

（ヒステリシス付与機構）
本実施形態において、電動倍力装置１は、当該電動倍力装置１にヒステリシス特性を付与するヒステリシス付与機構を備える。ヒステリシス付与機構は、入力ロッド７（入力部材）の前進時と後退時とで、入力ロッド７とストッパ部材５１との間の摺動に伴う抵抗力を変化させる、換言すると、入力ロッド７に作用する抵抗力の向きを変化させることにより、当該電動倍力装置１にヒステリシス特性を付与する。

図１又は図２に示されるように、ヒステリシス付与機構は、前述した摺動部材５７と、当該摺動部材５７とばね受部材３３との間に介装される圧縮コイルばね６０と、を含む。摺動部材５７は、軸孔５８を有する円板状に形成され、当該軸孔５８には、入力ロッド７の軸部７Ａ、すなわち、フランジ部３８よりも前側（入力プランジャ３側）部分が挿通される。圧縮コイルばね６０は、前端が、ばね受部材３３のばね受部６１により支持され、後端が、摺動部材５７のばね受部６２により支持される。これにより、摺動部材５７は、圧縮コイルばね６０のばね力にて、入力ロッド７のフランジ部３８に押し付けられる。これにより、摺動部材５７は、入力ロッド７の進退移動に伴い、当該入力ロッド７と一体的に移動する。なお、摺動部材５７は、軸孔５８の後側の開口の周縁部が、フランジ部３８の傾斜した支持部３８Ａに当接（支持）される。

また、ヒステリシス付与機構は、摺動部材５７の外周縁を形成する摺動部５９が、ストッパ部材５１の各アーム部５３、５４の内側面（対向面）に摺動可能に当接される。換言すると、摺動部５９は、ストッパ部材５１の一対のアーム部５３、５４により、摺動可能に挟み込まれる。これにより、入力ロッド７の進退移動に伴い、摺動部材５７が当該入力ロッド７と共にねじ軸４１の中心線方向へ移動すると、摺動部材５７とストッパ部材５１の一対のアーム部５３、５４との間に、一定の摺動抵抗（抵抗力）が生じる。

そして、摺動部材５７に作用する摺動抵抗（抵抗力）の向きは、入力ロッド７の前進時と後退時とで正反対であるから、入力ロッド７の前進時と後退時との摺動抵抗、延いてはブレーキペダルＰの踏み込み時と戻し時との抵抗力には、ヒステリシスが生じる。ここで、入力ロッド７の前進時に、摺動部材５７（入力ロッド７）に作用する摺動抵抗（抵抗力）の力の方向を（＋）方向とすると、当該ヒステリシス付与機構によりもたらされるヒステリシス幅は、図３におけるＨとなる。

なお、本実施形態における摺動部材５７は、例えば、ゴム材、ばね材等の弾性材料を適用することができる。そして、ヒステリシス付与機構は、摺動部材５７に作用させる垂直抗力を変化させて、摺動部材５７とストッパ部材５１（一対のアーム部５３、５４）との間の摺動抵抗（抵抗力）を調節することにより、電動倍力装置１に付与するヒステリシス（ヒステリシス幅）を適宜設定することができる。

（動作）
次に、電動倍力装置１の動作を説明する。
ブレーキペダルＰの操作により入力ロッド７が前進すると、コントローラ５３は、ブレーキペダルＰの操作量、すなわち、入力プランジャ３（入力部材）のストローク量に基づき電動モータ５の作動を制御する。言い換えれば、電動モータ５は、ブレーキペダルＰの操作量に基づいて駆動される。電動モータ５の回転力は、プーリ４３、プーリベルト４９、及びプーリ４２を介して、ボールねじ機構６（回転直動変換機構）のナット部材４０に伝達される。これにより、ナット部材４０は、マスタシリンダ８に液圧を発生させる方向へ回転し、ナット部材４０の回転力は、複数個のボール４７を介してねじ軸４１に伝達される。

ここで、ねじ軸４１は、前述した案内機構により、中心線を中心とするハウジング２との相対回転が阻止され、且つハウジング２に対する前後方向（中心線に沿う方向）への直線的な相対移動が許容される。すなわち、ねじ軸４１は、一対の突起部５０（図１においては一方のみ図示）の側面が、ハウジング２に固定されたストッパ部材５１の対応するアーム部５３、５４に案内されることにより、ナット部材４０の回転に応じて前進（直動）する。これにより、ばね受部材３３は、ねじ軸４１の一対の突起部５０により前方向へ押圧され、同時に、プライマリピストン４は、入力プランジャ３に追従して前進する。その結果、プライマリ室１５に液圧が発生し、延いてはセカンダリ室１６に液圧が発生する。そして、マスタシリンダ８の各液室１５、１６に発生したブレーキ液圧は、車両の各車輪のホイールシリンダへ供給され、これにより、摩擦制動による制動力が発生する。

そして、ブレーキペダルＰの操作が解除されると、コントローラ（図示省略）は、入力プランジャ３（入力部材）のストローク量に基づき電動モータ５を逆回転させる。これにより、ナット部材４０は、マスタシリンダ８の液圧をリザーバ９へ逃がす方向へ回転し、ねじ軸４１は、案内機構により案内されつつ、ナット部材４０の回転に応じて後退（直動）する。その結果、プライマリピストン４及びセカンダリピストン１４が後退し、マスタシリンダ８の各液室１５、１６の液圧が減圧されることにより、制動力が解除される。

そして、液圧発生時には、プライマリ室１５の液圧を入力ピストン２９の前側の小径部で受圧し、その反力が、入力プランジャ３及び入力ロッド７を介してブレーキペダルＰに伝達（フィードバック）される。これにより、既定の倍力比（ブレーキペダルＰの操作力に対する液圧出力の比）による制動力を発生させることができる。さらに、コントローラは、電動モータ５の作動を制御し、入力ピストン２９と、当該入力ピストン２９に追従するプライマリピストン４との相対位置を調整することができる。

すなわち、入力ピストン２９のストローク位置に対し、プライマリピストン４の位置を前方向（マスタシリンダ８側）へ調整することにより、ブレーキペダルＰの操作に対する液圧出力を大きくすることができる。他方、入力ピストン２９のストローク位置に対し、プライマリピストン４の位置を後方向（ブレーキペダルＰ側）へ調整することにより、ブレーキペダルＰ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。

（効果）
本実施形態によれば、電動倍力装置１のハウジング２内には、ヒステリシス付与機構が構成される。当該ヒステリシス付与機構は、入力ロッド７（入力部材）の進退移動時の摺動抵抗（抵抗力）にヒステリシスを付与する。また、ヒステリシス付与機構は、入力ロッド７（入力部材）と一体的に移動する摺動部材５７を有し、当該摺動部材５７は、入力ロッド７（入力部材）の進退移動に伴い、ハウジング２に固定されたストッパ部材５１の一対のアーム部５３、５４と摺動する。その結果、摺動部材５７には、一定の摺動抵抗（抵抗力）が作用する。
そして、ヒステリシス付与機構は、入力ロッド７の前進時と後退時とで、摺動部材５７に作用させる摺動抵抗（抵抗力）の向きを変えることにより、電動倍力装置１にヒステリシス特性を付与することができ、延いてはブレーキペダルＰの踏み込み時と戻し時との抵抗力に、ヒステリシスを生じさせることができる。
つまり、本実施形態において、ヒステリシス付与機構は、本来、ヒステリシス特性を持たない電動倍力装置に、ブレーキペダルＰに対するヒステリシス特性を付与することができる。これにより、本実施形態では、従来のように、ヒステリシス特性を付与する機構をブレーキペダルＰ等に別途設ける必要がないので、電動倍力装置１を車両に搭載する上での制約がなくなり、設計（レイアウト）の自由を向上させることができる。

また、本実施形態に係る電動倍力装置１は、ヒステリシス付与機構を電動倍力装置１に内蔵したことにより、他の車両の気圧式倍力装置と容易に置き換えることが可能であり、気圧式倍力装置を搭載した車両に、電動倍力装置１を短期間且つ低コストにて適用することができる。

１ 電動倍力装置、２ ハウジング、３ 入力プランジャ（入力部材）、４ プライマリピストン（ピストン）、５ 電動モータ、６ ボールねじ機構（回転直動変換機構）、７ 入力ロッド（入力部材）、８ マスタシリンダ、４０ ナット部材（回転部材）、４１ ねじ軸（直動部材）、５０ 突起部、５１ ストッパ部材、５３，５４ 回り止め軸部材、５７ 摺動部材

Claims (1)

1. 基端側がブレーキペダルに連結され、該ブレーキペダルの操作により進退移動する入力部材と、
   前記ブレーキペダルの操作量に基づいて駆動される電動モータと、
   該電動モータの回転力をマスタシリンダのピストンの推進力に変換する回転直動変換機構と、
   該回転直動変換機構を内包するとともに、前記入力部材の先端側が内部に配置されるハウジングと、を有し、
   前記回転直動変換機構から前記ピストンに付与される推進力により前記マスタシリンダ内にブレーキ液圧を発生させる電動倍力装置であって、
   前記回転直動変換機構は、前記電動モータにより回転駆動される回転部材と、前記回転部材の内部に配置され前記回転部材の回転に応じて進退移動するとともに、内部に前記入力部材の先端側が挿通される筒状の直動部材と、を備え、
   前記直動部材は、内周面に該直動部材の中心軸に向かって突出する少なくとも１つの突起部が設けられ、
   前記直動部材の移動方向に沿って延びて前記直動部材の突起部の側面に当接する回り止め軸部材が前記ハウジングに固定され、
   前記回り止め軸部材には、前記入力部材と共に進退移動する摺動部材が摺動可能に当接することを特徴とする電動倍力装置。

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