JP2018197085A - 制動操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成によりブレーキペダルの操作を正確に検出することが可能な制動操作装置を提供する。【解決手段】ブレーキペダル２に連結されたプッシャー１９，２０と、プッシャー１９，２０と押圧部材２７との間に設けられ、プッシャー１９，２０の推力を押圧部材２７に液圧を介して伝達する液圧機構５と、プッシャー１９，２０を押圧部材２７から離隔させる方向に弾性力を発生する第１弾性機構２３ａ，２３ｂと、プッシャー１９，２０を収容し、かつプッシャー１９，２０の押圧部材２７から離隔する方向での後退端を規制するシリンダ１８と、シリンダ１８を押圧部材２７側に押圧する箇所に設けられ、かつ第１弾性機構２３ａ，２３ｂにおけるプッシャー１９，２０を押圧部材２７から離隔させる弾性力に抗する弾性力を発生する第２弾性機構３７とを備えている。【選択図】図１

Description

この発明は、運転者によるブレーキペダルの踏み込み操作に基づいて車両の制動力を発生させるための制動装置に関し、特に制動操作あるいは制動操作力を検出する装置に関するものである。

特許文献１には、ブレーキバイワイヤによって制動力を制御する制動力制御装置が記載されている。この特許文献１に記載された装置は、運転者のブレーキペダルの踏み込みに応じてマスタシリンダ圧を出力するマスタシリンダと、そのマスタシリンダに連通するホイルシリンダと、ブレーキバイワイヤの制御における制動力を発生させるアクチュエータと、そのアクチュエータに制御信号を出力するコントローラとを備えている。そして、上記のコントローラには、ブレーキペダルの操作量を検出するストロークセンサや、マスタシリンダ圧を検出する圧力センサなどの各種センサからの信号が入力され、その入力されたセンサ値に基づいて目標減速度を算出し、その目標減速度を達成するようアクチュエータを制御する。

また、特許文献２には、特許文献１と同様にブレーキバイワイヤによって制動力を制御するブレーキシステムが記載されている。この特許文献２に記載されたブレーキシステムは、タンデム型のマスタシリンダを有し、そのマスタシリンダには、ブレーキペダルのストロークに応じて移動するピストンと弾性部材とが設けられている。そして、そのピストンの移動距離をストロークセンサによって検出し、またマスタシリンダ圧を圧力センサによって検出し、それら検出したセンサ値を基に制動力を制御するように構成されている。

特開２０１１−１５２９２０号公報 特許第５３７８３５２号

特許文献１に記載された制動力制御装置、ならびに、特許文献２に記載されたブレーキシステムによれば、各センサ値に基づいて制動力を制御するように構成されているから最終的には適切な制動動作を実現することができる。しかしながら、マスタシリンダにおける油圧の変化には、不可避的な油圧の立ち上がりの遅れが生じる。つまり、ブレーキペダルが操作されてから油圧が変化し始めるまでの間には所定のタイムラグが生じ、その間においては、正確な踏力が検出できないおそれがある。また、ブレーキペダルには、ブレーキフィーリング（操作性）を向上させるために、所定の操作反力が作用するように例えば弾性部材が設けられている。したがって、踏力がその操作反力を上回るまでは、ブレーキペダル、ならびに、そのブレーキペダルの踏み込みに応じてストロークするピストンや弾性部材はストロークしない。そのため、それらピストンや弾性部材がストロークしないことによりその間の踏力は検出できず、これが制御の遅れの原因となる。さらに、上記のようなブレーキペダルのストロークを検出できない間の踏力を検出するために、ブレーキペダルに踏力センサを設けるとすれば、コストが増大する課題が生じる。

この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、簡単な構成によりブレーキペダルの操作を正確に検出することが可能な制動操作装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、押圧力に応じた信号を出力する検出機構と、ブレーキペダルの踏力に応じた押圧力で前記検出機構を押圧する押圧部材とを備えた制動操作装置において、前記ブレーキペダルに連結されたプッシャーと、前記プッシャーと前記押圧部材との間に設けられ、前記プッシャーの推力を前記押圧部材に液圧を介して伝達する液圧機構と、前記プッシャーを前記押圧部材から離隔させる方向に弾性力を発生する第１弾性機構と、前記プッシャーを収容し、かつ前記プッシャーの前記押圧部材から離隔する方向での後退端を規制するシリンダと、前記シリンダを前記押圧部材側に押圧する箇所に設けられ、かつ前記第１弾性機構における前記プッシャーを前記押圧部材から離隔させる弾性力に抗する弾性力を発生する第２弾性機構とを備えていることを特徴とするものである。

また、この発明では、前記プッシャーは、前記ブレーキペダルの踏力に応じて前記第１弾性機構を前記第１弾性機構の弾性力に抗する方向に押圧するピストンを備えていてよい。

また、この発明では、前記ピストンは、前記ブレーキペダルに連結された第１ピストンと、前記第１ピストンと相対的に移動することができるとともに、前記第１ピストンと前記押圧部材との間に設けられた第２ピストンとを備え、前記第１弾性機構は、前記第１ピストンと前記第２ピストンとを離隔させる弾性力を発生する第１弾性部材と、前記第２ピストンを前記押圧部材から離隔させる弾性力を発生する第２弾性部材とを備えていてよい。

また、この発明では、前記第２弾性部材のばね定数は、前記第１弾性部材のばね定数よりも小さくてよい。

また、この発明では、前記押圧部材の押圧力により歪む起歪体を備え、前記検出機構は、前記起歪体の歪み量を検出する歪みゲージを含んでよい。

そして、この発明では、前記押圧部材は、前記第１弾性機構および前記液圧機構による押圧力を受けて前記起歪体側に移動することにより前記起歪体を押圧するように構成され、前記押圧部材の前記起歪体側への移動量を制限することにより、前記起歪体に作用する荷重を制限する荷重制限機構を更に備えていてよい。

この発明の制動操作装置によれば、押圧力に応じた信号を出力する検出機構と、ブレーキペダルの踏力に応じた押圧力でその検出機構を押圧する押圧部材とを備えている。また、その押圧部材とブレーキペダルに連結されたプッシャーとの間にプッシャーの推力を押圧部材に液圧を介して伝達する液圧機構を備えている。さらに、プッシャーを押圧部材から離隔させる方向に弾性力を発生する第１弾性機構と、その離隔させる弾性力を減じる（あるいはその弾性力に抗する弾性力を発生する）第２弾性機構とを備えている。したがって、踏力を掛けると、プッシャーには第１弾性機構による弾性力に抗する力が作用する。そのため、その力によって、プッシャーを押圧部材から離隔させる方向の力が減じられるので、その分、第２弾性機構がシリンダを押圧部材側に押圧する力が大きくなる。このような作用は、踏力に基づいてプッシャーに掛かる力が変化することにより生じ、踏力が未だ小さく、プッシャーが移動し始めない間でも生じる。その後、踏力の増大によってプッシャーが移動すると、その移動量に応じた第１弾性機構の圧縮量の増大による押圧部材に対する荷重の増大、および、液圧を介した荷重の増大により、押圧部材が検出機構に向けて押圧され、その押圧力の増大に基づいて踏力が検出される。したがって、この発明の制動操作装置によれば、液圧が作用もしくは増大しない踏み込み初期においても踏力を検出することができ、その結果、ブレーキペダルの操作を正確に検出することができる。

また、この発明によれば、上記の押圧部材の起歪体側への移動量を制限することにより、起歪体に作用する荷重を制限する荷重制限機構を更に備えている。そのため、その検出機構を構成する起歪体や歪みゲージに対する強度保証を担保しつつ、また、歪みゲージが検出するレンジを所定の範囲に設定できるから精度良く荷重を検出することができる。

この発明の制動操作装置の構成の一例を説明するための図である。 この発明の制動操作装置におけるピストンのストローク量と荷重検出機構が検出する歪み量との関係を説明するための図である。

つぎに、この発明の実施形態について説明する。図１は、この発明を適用した制動操作装置１の一例を示す図である。この発明の実施形態における制動操作装置１は、ブレーキペダル２のストロークおよび踏力に基づいて、車両の制動力を発生させる。図１に示す制動操作装置１は、ブレーキペダル２、オペレーションロッド３、リザーバ４、ならびに、マスタシリンダ５を備えている。

ブレーキペダル２は、図１に示すように、ペダルアーム６および踏面７から形成されている。ペダルアーム６は、一方の端部（上端部）を中心にして回転するように吊り下げた状態で、図示しない車体に支持されている。踏面７は、運転者による踏み込み操作の際に踏力を受ける部分であり、ペダルアーム６の他方の端部（下端部）に形成されている。

また、ブレーキペダル２は、支点部８と、出力部９とを有している。支点部８は、ブレーキペダル２を回転可能に車体に支持する部位であり、ペダルアーム６の上端部に形成されている。支点部８は、例えば、ペダルアーム６に形成された軸穴、および、その軸穴に挿入されてペダルアーム６を車体に支持する軸部材から構成、あるいは、ペダルアーム６に形成された突出軸、および、車体に形成され突出軸を挿入してペダルアーム６を支持する軸穴から構成される。図１に示す例では、支点部８は、ペダルアーム６に形成された穴８ａ、および、穴８ａに挿入されるとともに車体に固定され、ペダルアーム６を車体に支持するピン８ｂから構成されている。なお、穴８ａおよびピン８ｂは、互いに相対回転が可能なように形成されている。

出力部９は、ブレーキペダル２とオペレーションロッド３とを連結し、ブレーキペダル２が踏み込み操作される際の踏力をオペレーションロッド３へ伝達する部位である。図１に示す例では、ペダルアーム６の中間部分に形成されており、ペダルアーム６に形成された穴９ａと、穴９ａに挿入されるとともに出力部９に固定され、ペダルアーム６を出力部９に支持するピン９ｂとから構成されている。なお、穴９ａおよびピン９ｂは、互いに相対回転が可能なように形成されている。

オペレーションロッド３は、ブレーキペダル２と後述する入力ピストン１０との間で力を伝達する伝達部材であって、オペレーションロッド３、ブレーキペダル２、ならびに、マスタシリンダ５が同一軸線上に配置されている。上記のように、オペレーションロッド３は、一方の端部が上記の出力部９を介してブレーキペダル２のペダルアーム６に連結され、他方の端部が後述する入力ピストン１０に連結されている。したがって、オペレーションロッド３は、ブレーキペダル２からマスタシリンダ５に向けて踏力を伝達する。なお、このオペレーションロッド３と入力ピストン１０との連結部１１はブレーキペダル２の動きに対応して直線運動かつ摺動できるように連結されている。

リザーバ４は、作動流体であるブレーキ液（ブレーキフルード）を貯留するタンクであって、マスタシリンダ５の上部に設けられている。リザーバ４の内部は隔壁１２が設けられ、この隔壁１２により、第１貯留室１３と第２貯留室１４とを区画している。またそれら、第１貯留室１３および第２貯留室１４の底面に、マスタシリンダ５に向けて開口するポート（油路）１５が設けられている。そして、そのポート１５を介して第１貯留室１３から後述するマスタシリンダ５における第１圧力室１６ａにブレーキ液が供給され、また同様に第２貯留室１４から後述する第２圧力室１６ｂにブレーキ液が供給される。

マスタシリンダ５は、運転者によるブレーキペダル２の操作に応じて作動し、ブレーキペダルの踏力あるいはそれに連結されている押圧部材の推力に応じたブレーキ液圧（マスタシリンダ圧）を発生させる液圧機構である。そのマスタシリンダ５は、図１に示す例では、２つの加圧ピストンを備えたいわゆるタンデム型のマスタシリンダ５から構成されており、軸線方向で２系統の液圧装置を備えている。そのため、例えば一方の液圧装置が液漏れなどによって故障した場合であっても他方の液圧装置によって制動力を発生させることができるように構成されている。以下、このマスタシリンダ５について、具体的に説明する。

先ず、円筒状のハウジング１７の内周側に、段付きのシリンダ１８が設けられている。そして、そのシリンダ１８に摺動かつ相対移動可能なように、入力ピストン１０、および、プライマリピストン１９、ならびに、セカンダリピストン２０が収容されている。なお、上記の段付きのシリンダ１８は、ブレーキペダル２側から小径部１８ａ、大径部１８ｂ、フランジ部１８ｃとされ、また小径部１８ａにおけるブレーキペダル２側の端部１８ｄの内径は、その小径部１８ａの径より僅かに小さくなるように構成されている。そして、その端部１８ｄが、この発明の実施形態では、プライマリピストン１９およびセカンダリピストン２０が後述する押圧子２７から離隔する方向での後退端を規制する箇所とされる。

入力ピストン１０は、オペレーションロッド３を挟んで、ブレーキペダル２と反対側に設けられ、オペレーションロッド３に連結される円筒部２１とプライマリピストン１９に連結される円柱部２２とから構成されている。

プライマリピストン１９は、そのプライマリピストン１９の一端が上記の入力ピストン１０に連結され、入力ピストン１０と同一軸線上に設けられている。プライマリピストン１９は、入力ピストン１０と共にブレーキペダル２の踏み込み操作に連動してシリンダ１８内を前後動するように構成され、またそのプライマリピストン１９の内周側には、弾性部材が設けられている。弾性部材は、ブレーキペダル２が踏み込み操作される際の踏力によって圧縮されて弾性変形する部材であって、上記のように圧縮されることによって反力を発生するとともに、その反力によってブレーキペダル２を所定の原点位置に復帰させる。弾性部材は、この発明の実施形態では、例えばリターンスプリング２３ａが用いられ、図１に示す例では、そのリターンスプリング２３ａは、プライマリピストン１９とセカンダリピストン２０とを離隔させる方向に弾性力を発生させつつ、所定のセット荷重を設定して配置されている。なお、上記のプライマリピストン１９が、この発明の実施形態における「第１ピストン」に相当し、セカンダリピストン２０が、この発明の実施形態における「第２ピストン」に相当し、また、プライマリピストン１９、ならびに、セカンダリピストン２０が、この発明の実施形態の「プッシャー」に相当する。

また、図１に示すように、プライマリピストン１９の先端部（前方）であって、かつ径方向でリターンスプリング２３ａとシリンダ１８との間には、圧力室１６ａが形成されている。この圧力室１６ａは、リザーバ４からのブレーキ液が充填させられる空間であって、ブレーキペダル２が踏み込み操作されることにより、プライマリピストン１９が押圧され、ブレーキ液圧が発生する。なお、この圧力室１６ａの空間が、プライマリピストン１９が前後動する範囲とされる。

さらに、リターンスプリング２３ａの内周側には、ロッド２４が設けられている。このロッド２４は、所定のセット荷重を設定して、リターンスプリング２３ａの位置決めをするいわゆる中吊りロッドである。具体的には、ロッド２４は、軸部２４ａと頭部２４ｂとから構成され、リターンスプリング２３ａの位置決めをしている。なお、上記のプライマリピストン１９、リターンスプリング２３ａ、圧力室１６ａ、ならびに、ロッド２４で、２系統のうちの一方の液圧装置を構成している。

セカンダリピストン２０は、軸線方向におけるシリンダ１８内のほぼ中央部分でプライマリピストン１９と押圧子２７との間に設けられている。このセカンダリピストン２０は、上述したプライマリピストン１９と同様であって、入力ピストン１０と共にブレーキペダル２の踏み込み操作に連動してシリンダ１８内を前後動するように構成され、したがって、入力ピストン１０、および、プライマリピストン１９と同一軸線上に配置されている。なお、プライマリピストン１９およびセカンダリピストン２０は、上述したシリンダ１８の端部１８ｄによって、押圧子２７側から離隔して後退することを制限されている。

また、このセカンダリピストン２０の内周側には、リターンスプリング２３ｂが設けられ、また、そのセカンダリピストン２０の先端部（前方）であって、かつ径方向でシリンダ１８とリターンスプリング２３ｂとの間には圧力室１６ｂが形成されている。リターンスプリング２３ｂは、上述したリターンスプリング２３ａと同様であって、ブレーキペダル２の踏み込み操作に応じて圧縮され、その圧縮によって反力を発生するとともに、その反力によってブレーキペダル２を所定の原点位置に復帰させる。図１に示す例では、そのリターンスプリング２３ｂは、セカンダリピストン２０を押圧子２７から離隔させる方向に弾性力を発生させつつ、所定のセット荷重を設定して配置されている。なお、このリターンスプリング２３ｂのセット荷重は、プライマリピストン１９の内周側に配置されたリターンスプリング２３ａに比べて、そのセット荷重は低く設定されている。

これは、ブレーキペダル２の踏み込み操作がされて各ピストン１９，２０が摺動する際に、プライマリピストン１９、ならびに、セカンダリピストン２０の外周側に形成されたポート２５（２５ａ，２５ｂ）が、それら各ピストン１９，２０の外周側かつ軸線方向でポート２５ａ、２５ｂを挟んで設けられているピストンシール２６（２６ａ，２６ｂ）を同時に乗り越える、あるいは、通過するようにするためである。つまり、ブレーキペダル２が踏み込まれていない状態では、リザーバ４と各ポート２５ａ，２５ｂとが連通しており、またその各ポート２５ａ，２５ｂを挟むように、各ピストンシール２６ａ，２６ｂが設けられているから、そのピストンシール２６ａ，２６ｂを乗り越えないと、圧力室１６ａ，１６ｂ内の圧力が上昇しない。また、各ピストン１９，２０ごとにそのピストンシール２６ａ，２６ｂを乗り越えるとすれば、その間は液圧変化は生じないから踏力は検出されない。つまり、プライマリピストン１９とセカンダリピストン２０とを同時に摺動させることが好ましい。したがって、上述したように、セカンダリピストン２０側のリターンスプリング２３ｂを先に圧縮させるようにそのリターンスプリング２３ｂのセット荷重が低く設定されている。

なお、上記のセット荷重の設定は、例えばセカンダリピストン２０の内周側に設けられたリターンスプリング２３ｂのばね定数がプライマリピストン１９の内周側に設けられたリターンスプリング２３ａのばね定数より小さくなるように設定する。つまり、ばね力がリターンスプリング２３ｂの方がリターンスプリング２３ａより小さくなるように構成されていればよい。また、上記のリターンスプリング２３ａおよびリターンスプリング２３ｂが、この発明の実施形態における「第１弾性機構」に相当し、リターンスプリング２３ａが、この発明の実施形態における「第１弾性部材」に相当し、リターンスプリング２３ｂが、この発明の実施形態における「第２弾性部材」に相当する。

また、圧力室１６ｂは、上記の圧力室１６ａと同様に、ブレーキ液が充填され、ブレーキペダル２が踏み込み操作されることにより、セカンダリピストン２０が押圧され、その圧力室１６ｂ内でブレーキ液圧が発生する。なお、この圧力室１６ｂの空間が、セカンダリピストン２０が前後動する範囲とされる。なお、この圧力室１６ｂが、この発明の実施形態における「第２圧力室」に相当し、また、上記のセカンダリピストン２０、リターンスプリング２３ｂ、ならびに、圧力室１６ｂにより２系統のうちの他方の液圧装置を構成している。

また、ハウジング１７の内部であって、かつシリンダ１８におけるブレーキペダル２とは反対側の端部（底部）には、半球状に形成された押圧子２７が設けられている。この押圧子２７は、ブレーキペダル２の踏力に応じた押圧力で後述する荷重検出機構２８の起歪体２９を押圧する「押圧部材」に相当する。つまり、各ピストン１０，１９，２０、各リターンスプリング２３ａ，２３ｂ、ならびに、各圧力室１６ａ，１６ｂで発生する油圧による押圧力を受けて起歪体２９側に移動することにより、起歪体２９を押圧する。また、この押圧子２７は、上述したように押圧部材として機能することに加えて、ブレーキペダル２の踏力を受ける受圧部材としても機能する。つまり、リターンスプリング２３ｂ、ならびに、シリンダ１８のフランジ部１８ｃに当接しており、その当接する面が、各ピストン１９，２０からの押圧力、各リターンスプリング２３ａ，２３ｂの押圧力、ならびに、第１圧力室１６ａおよび第２圧力室１６ｂで発生する液圧を受ける受圧面３０とされている。言い換えれば、ブレーキペダル２の踏力を受ける受圧面３０とされている。

また、軸線方向で上記の押圧子２７を挟んでシリンダ１８の反対側には、上記の押圧子２７が受けた荷重を検出する荷重検出機構２８が設けられている。この荷重検出機構２８は、ブレーキペダル２の踏力を検出する荷重センサとして機能し、この発明の実施形態では、起歪体２９と歪みゲージ３１とから構成されている。具体的には、起歪体２９は、押圧子２７を挟んで、リターンスプリング２３ａと軸線方向で反対側に設けられ、円筒部３２とその円筒部３２の内周側に窪み、かつテーパ形状の突出部３３が形成されている。また、その突出部３３は、上述した押圧子２７における底部の円弧面に当接するように構成されている。なお、この起歪体２９とは、外力によって歪みを発生させる部材であって、この起歪体２９に力が加えられることによりその起歪体２９に歪みが生じる。したがって、その歪みが生じる部分に歪みゲージ３１が貼り付けられている。

具体的には、図１に示す例では、起歪体２９の底面と、その起歪体２９を支持する支持部材３４との間に歪みゲージ３１が設けられている。この歪みゲージ３１は、従来知られているものと同様であって、ベースの上に格子上の抵抗線またはエッチング加工した抵抗箔を形成し、リード線を設けたセンサであって、上記の起歪体２９に接着剤などで接着されている。なお、この歪みゲージ３１は、非常に小さく、また質量がほぼなく、精密な測定ならびに耐久性に優れている。したがって、この発明の実施形態では、精密な測定が可能なように、上記の起歪体２９は、比較的小さな荷重でも歪みが生じる形状とされている。なお、上述したように、歪みゲージ３１にはリード線が設けられ、上記の支持部材３４には、回路が形成されている。なお、この発明の実施形態における制動操作装置１は、従来知られているマスタシリンダ圧やブレーキペダル２に設けられた踏力センサなど入力側の荷重を検出せずに、荷重検出機構２８が配置された制動操作装置１の末端、すなわち出力側の荷重を検出するように構成されている。

また、上述した起歪体２９の外周部には、軸線方向でブレーキペダル２側に突出し、かつブレーキペダル２の踏み込み操作がされていない状態で押圧子２７との間で所定のクリアランス３５を形成した環状のストッパー部３６が設けられている。このストッパー部３６は、押圧子２７に所定の荷重が作用した場合に、荷重検出機構２８に負荷する荷重を制限するための「荷重制限機構」に相当する。つまり、ブレーキペダル２が踏み込み操作されて入力ピストン１０や各ピストン１９，２０の荷重が所定の規定値を超えた場合には、押圧子２７が起歪体２９側に移動し、上記のクリアランス３５が詰まることにより起歪体２９の撓みが制限される。つまり、このストッパー部３６により押圧子２７の移動量を制限し、荷重検出機構２８に作用する荷重を制限するように構成されている。

さらに、ハウジング１７とシリンダ１８とには軸線方向で、組み付け性などを考慮して、所定のガタ（クリアランス）Ｃが設けられている。そして、この発明の実施形態では、そのガタを予め詰めておくためのガタ詰め用の弾性部材３７が、シリンダ１８の大径部１８ｂの外周側で、かつフランジ部１８ｃに当接して設けられている。また、このガタＣを予め詰めることにより、ブレーキペダル２が原点位置に位置する場合において、この弾性部材３７の弾性力とリターンスプリング２３ａのセット荷重とで弾性部材３７の弾性力の方が大きくなるように構成されている。つまり、ブレーキペダル２が踏み込まれていない状態では、ブレーキペダル２に対する操作反力と弾性部材３７における弾性力とで、弾性部材３７の弾性力の方が大きくなるように構成され、その弾性部材３７の弾性力は、押圧子２７と各ピストン１９，２０とを接近させる方向に弾性力を発生している。言い換えれば、押圧子２７から各ピストン１９，２０を離隔させる方向に弾性力を発生させる各リターンスプリング２３ａ，２３ｂに対して、その離隔させる弾性力を減じる方向に、あるいはその離隔させる弾性力に抗する方向に弾性力を発生させている。なお、この弾性部材３７が、この発明の実施形態における「第２弾性機構」に相当する。

また、ハウジング１７におけるブレーキペダル２側の端部にはフランジ部１７ａが形成され、そのフランジ部１７ａは図示しない固定部にボルト等の締結部材３８によって固定されている。また、荷重検出機構２８の底部には、プラグ３９が埋められており、そのプラグ３９によって荷重検出機構２８を支持するように構成されている。

また、上述したように、径方向において各ピストン１９，２０とシリンダ１８との間にはブレーキ液の漏れを防ぐためのピストンシール２６（２６ａ，２６ｂ）が設けられている。そして、径方向でハウジング１７とシリンダ１８との間、ならびに押圧子２７とハウジング１７との間にも、同様にブレーキ液の漏れを防ぐシール部材４０が複数設けらえている。

つぎに、この発明の実施形態における制動操作装置１の作用について説明する。上記のように構成された制動操作装置１は、ブレーキペダル２の踏み込み操作が行われると、そのブレーキ操作に応じた踏力（荷重）が荷重検出機構２８から検出される。

先ず、ブレーキペダル２と、そのブレーキペダル２と同一軸線上に配置されている各部材、すなわち、オペレーションロッド３、入力ピストン１０、プライマリピストン１９、そのプライマリピストン１９の内周側に配置されているリターンスプリング２３ａ、セカンダリピストン２０、ならびに、そのセカンダリピストン２０の内周側に配置されているリターンスプリング２３ｂの動作について説明する。ブレーキペダル２が踏み込まれると、そのブレーキペダル２に連結されているオペレーションロッド３が軸線方向に押圧される。またそれに伴って、そのオペレーションロッド３に連結されている入力ピストン１０が同様に軸線方向に押圧され、さらに、入力ピストン１０に連結されているプライマリピストン１９、ならびに、セカンダリピストン２０も軸線方向に押圧される。

また、その際に、上述したように、プライマリピストン１９の内周側に配置されているリターンスプリング２３ａと、セカンダリピストン２０の内周側に配置されているリターンスプリング２３ｂとでは、ブレーキペダル２が原点位置に位置する際のリターンスプリング２３ａとリターンスプリング２３ｂとのセット荷重は異なっており、この発明の実施形態では、セカンダリピストン２０の内周側に配置されたリターンスプリング２３ｂの方が、そのセット荷重が小さくなるように設定されている。したがって、ブレーキペダル２に作用する踏力が、そのセカンダリピストン２０の内周側に設けられたリターンスプリング２３ｂのセット荷重を上回るとリターンスプリング２３ｂが圧縮される。そして、それと同時に、オペレーションロッド３に直接的あるいは間接的に連結されている各部材、すなわち、入力ピストン１０およびプライマリピストン１９ならびにセカンダリピストン２０も軸線方向に移動（摺動）し、それに伴ってポート２５ａ，２５ｂがピストンシール２６ａ，２６ｂを軸線方向で同時に乗り超える。

ついで、さらにブレーキペダル２の踏み込み操作がされ、ブレーキペダル２に作用する踏力がプライマリピストン１９側のリターンスプリング２３ａに設定されているセット荷重を上回ると、そのリターンスプリング２３ａが圧縮される。なお、プライマリピストン１９が押圧され、リターンスプリング２３ａが圧縮されること、ならびに、セカンダリピストン２０が押圧され、リターンスプリング２３ｂが圧縮されることに伴って、各ピストン１９，２０の前方に位置する圧力室１６ａおよび圧力室１６ｂに充填しているブレーキ液の液圧の変化が生じて、その各圧力室１６ａ，１６ｂ内の液圧が上昇する。なお、ブレーキペダル２に踏力が作用しなくなったら、そのブレーキぺダル２は、リターンスプリング２３ａ，２３ｂの復元力によって原点位置に戻される。

つぎに、荷重検出機構２８に作用する荷重について説明する。上記のように、ブレーキペダル２、ならびに、ブレーキペダル２と同一線上に配置された各部材が軸線方向に移動することにより、押圧子２７に、そのブレーキペダル２の踏力に応じた押圧力が作用する。具体的には、先ず、ブレーキペダル２が踏み込み操作されていない状態では、上述したように、リターンスプリング２３ａのセット荷重（操作反力）と、ガタＣを押圧子２７側に詰めている弾性部材３７の弾性力とで、弾性部材３７の弾性力の方が大きくなるように構成されているからガタＣが押圧子２７側に詰まっている。つまり、シリンダ１８に掛かる荷重でみると、押圧子２７側に押す力として弾性部材３７の弾性力が作用しており、反対にブレーキペダル２側に押す力としてリターンスプリング２３ａの弾性力（セット荷重）が作用しており、その状態で、弾性部材３７の方の弾性力が大きいためガタＣが押圧子２７側に詰まっている。

その状態から、ブレーキペダル２が踏み込み操作されると、各ピストン１９，２０には、各リターンスプリング２３ａ，２３ｂに抗する力が作用する。そのため、その力によって、各ピストン１９，２０を押圧子２７から離隔させる方向の力が減じられるので、その分、弾性部材３７がシリンダ１８を押圧子２７側に押圧する力が大きくなる。このような作用は、踏力に基づいて各ピストン１９，２０に掛かる力が変化することにより生じ、踏力が未だ小さく、各ピストン１９，２０が移動し始めない間でも生じる。つまり、ブレーキぺダルの踏力が、上述したセット荷重を上回る前においても、ブレーキペダル２を踏み込んだ分の踏力が押圧子２７に伝達される。そのため、その踏み込んだ分の踏力が起歪体２９に作用し、歪みゲージ３１がその起歪体２９の歪みを検出し、その結果、正確な踏力が検出される。

ついで、更にブレーキペダル２が踏み込まれると、踏力の増大によって、セカンダリピストン２０に設定されているセット荷重を踏力が上回り、リターンスプリング２３ｂが圧縮され、その分の踏力が押圧子２７を介して荷重検出機構２８に作用し、荷重が検出される。また、それに伴って、各ピストン１９，２０が押圧子２７側に移動し、各ポート２５ａ，２５ｂが各ピストンシール２６ａ，２６ｂを同時に乗り越え、液圧が発生する。また、更に踏力が増大されることにより、リターンスプリング２３ａのセット荷重を踏力が上回るとリターンスプリング２３ａが圧縮される。そして、その圧縮や液圧の変化による圧力が荷重として荷重検出機構２８から検出される。つまり、踏力の踏み込み量が増大するにつれて、各リターンスプリング２３ａ，２３ｂの圧縮量が増大し、ならびに、液圧を介した荷重が増大する。それにより、押圧子２７が荷重検出機構２８に向けて押圧され、その押圧力の増大に基づいて踏力が検出される。

要は、ブレーキペダル２の踏み込み操作がされて、オペレーションロッド３に踏力が作用した時点で押圧子２７ならびに起歪体２９に荷重が作用し、歪みが検出される。つまり、この発明の制動操作装置によれば、液圧が作用もしくは増大しないブレーキペダル２の踏み込み初期においてもそのブレーキペダル２の踏力を検出することができ、また併せて上述したようなブレーキペダル２の操作反力によって踏力が検出されないなどのの不都合が生じることを回避することができる。

図２は、歪みゲージ３１によって検出される起歪体２９の歪み量と、ピストン１９（２０）のストローク量（以下、単にストローク量と記す）との関係を説明する図であって、縦軸に歪み量を示し、横軸にストローク量を示している。先ずＡ地点からＢ地点の範囲は、上述したブレーキペダル２の踏力が上述したセット荷重より小さい状態でのストローク量と歪み量とを示している。つまり、ブレーキペダル２が踏み込まれていない状態では、ガタＣが弾性部材３７の弾性力によって、押圧子２７側に詰まっている。その状態から、ブレーキペダル２が踏み込まれると、シリンダ１８に作用しているブレーキペダル２の力（すなわちリターンスプリング２３ａのセット荷重）に満たない踏力の場合であっても、ストローク量は変化しないものの、その踏み込んだ分の踏力が、上記のセット荷重を減じて、言い換えれば、弾性部材３７の押圧子２７を押す力が増大する。したがって、その増大した分がそのまま荷重検出機構２８に作用して荷重が検出されるから、図２に示すよに、ストローク量は変化しないものの、歪み量は増大する。

ついで、Ｂ地点からＣ地点の範囲では、各リターンスプリング２３ａ，２３ｂが圧縮された状態でのストローク量と歪み量とを示している。つまり、上述したように、更にブレーキペダル２が踏み込まれて踏力が増大すると、各リターンスプリング２３ａ，２３ｂが圧縮される。それに伴って、各ピストン１９，２０も移動する。そのため、その踏み込まれた分、ストローク量が増大し、併せて歪み量も増大する。

そして、Ｃ地点からＤ地点での範囲では、各リターンスプリング２３ａ，２３ｂの圧縮、および、液圧変化が生じている状態でのストローク量と歪み量とを示している。つまり、ブレーキペダル２が更に踏み込まれて、各ピストン１９，２０が摺動することにより各圧力室１６ａ、１６ｂにおける液圧が加圧させられる。そのため、図２に示すように、この範囲でのストローク量および歪み量は更に増大し、その結果、図２における線形の傾きは大きくなる。

したがって、この発明の実施形態における制動操作装置１によれば、ブレーキペダル２の踏み込み操作がされた際の踏力を確実に検出することができる。つまり、ブレーキペダル２の踏み込み操作がされてから、リターンスプリング２３ｂのセット荷重を上回る前における踏力、各リターンスプリング２３ａ，２３ｂを圧縮する際の踏力、液圧が立ち上がる前における踏力、ならびに、各圧力室１６ａ，１６ｂの液圧変化が生じた際の踏力を含むブレーキペダルに作用する踏力の全てを検出することができる。そのため、従来知られているマスタシリンダにおける圧力変化（マスタシリンダ圧）に基づいて踏力を検出する装置に比べて、正確にブレーキペダル２に作用する踏力、ならびに、ブレーキペダル２の操作力を検出することができる。

また、この発明の実施形態における制動操作装置１は、上述したように、セカンダリピストン２０の内周側に配置されたリターンスプリング２３ｂの方がプライマリピストン１９の内周側に配置されたリターンスプリング２３ａよりセット荷重が低くなるように設定されている。そのため、プライマリピストン１９とセカンダリピストン２０とが同時に軸線方向に押圧される。つまり、プライマリピストン１９におけるポート２５ａとセカンダリピストン２０におけるポート２５ｂとがピストンシール２６ａ，２６ｂを同時に乗り越えるため、ブレーキペダル２の踏み込み動作と油圧変化との関係を正確にすることができ、その結果、正確な踏力を検出することができる。

また、この発明の実施形態における制動操作装置１には、弾性部材３７により、予めガタを押圧子２７側に詰めるように構成されている。そのため、ブレーキペダル２を操作した際の操作フィーリング（操作性）が悪化することを抑制しつつ荷重を検出することができる。さらに、この制動操作装置１には、上述したように、荷重検出機構２８に負荷する荷重を制限するストッパー部３６が設けられている。そのため、このストッパー部３６により、荷重検出機構２８に対する強度保証すべき最大値を低下させることができ、それに伴って、検出する歪み量を増幅させることができる。言い換えれば、荷重検出機構２８に対する強度保証を担保しつつ、歪みゲージ３１が検出するレンジを所定の範囲に設定できるから荷重検出機構２８の精度を向上させることができる。

そして、このように、ブレーキペダル２の同一軸線上に配置されたマスタシリンダ５の末端に、押圧子２７および荷重検出機構２８を設け、かつ予めガタを詰める弾性部材３７を設けるなどの簡単な構成により、精度よく踏力を検出することができるから、例えば、ブレーキペダル２に踏力センサを設けた構成に比べて、コストを低減させることができる。

以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上述した例に限定されないのであって、この発明の目的を達成する範囲で適宜変更してもよい。上述した実施形態では、弾性部材３７は、シリンダ１８のフランジ部１８ｃに当接して設けられているものの、この弾性部材３７の位置は、この位置に限られず、例えば、シリンダ１８の軸線方向における中間地点に設けられていてもよい。つまり、予めガタＣを詰めるように、シリンダ１８を押圧子２７側に押圧する箇所に設けられ、かつリターンスプリング２３ａ，２３ｂが各ピストン１９，２０を押圧子２７から離隔させる弾性力を減じるあるいはその弾性力に抗する方向に弾性力を発生させる構成であればよい。

また、上述した実施形態では、ストッパー部３６は、起歪体２９の外周側に形成されているものの、このストッパー部３６は必ずしも起歪体２９に形成されていなくてもよく、すなわち、入力される荷重が所定の規定値を超えた場合に、押圧子２７の荷重検出機構２８側への移動量を制限し、その荷重検出機構２８に作用する荷重を制限するように構成されていれば、その構成は適宜変更してよい。そして、上述した実施形態では、タンデム型のマスタシリンダ５を例として説明したが、例えばこれに代えて一系統のみの液圧装置を備えたシングル型のマスタシリンダ５に適用してもよい。また、上述した実施形態では、シリンダ１８と押圧子２７とが別体に形成されているものの、これらが一体に形成されていてもよい。

１…制動操作装置、 ２…ブレーキペダル、 ３…オペレーションロッド、 ５…マスタシリンダ、 １０…入力ピストン、 １６ａ…第１圧力室、 １６ｂ…第２圧力室、 １８…シリンダ、 １９…プライマリピストン、 ２０…セカンダリピストン、 ２３ａ，２３ｂ…リターンスプリング、 ２７…押圧子、 ２８…荷重検出機構、 ２９…起歪体、 ３０…受圧面、 ３１…歪みゲージ、 ３６…ストッパー部、 ３７…弾性部材。

Claims (6)

1. 押圧力に応じた信号を出力する検出機構と、ブレーキペダルの踏力に応じた押圧力で前記検出機構を押圧する押圧部材とを備えた制動操作装置において、
   前記ブレーキペダルに連結されたプッシャーと、
   前記プッシャーと前記押圧部材との間に設けられ、前記プッシャーの推力を前記押圧部材に液圧を介して伝達する液圧機構と、
   前記プッシャーを前記押圧部材から離隔させる方向に弾性力を発生する第１弾性機構と、
   前記プッシャーを収容し、かつ前記プッシャーの前記押圧部材から離隔する方向での後退端を規制するシリンダと、
   前記シリンダを前記押圧部材側に押圧する箇所に設けられ、かつ前記第１弾性機構における前記プッシャーを前記押圧部材から離隔させる弾性力に抗する弾性力を発生する第２弾性機構とを備えている
   ことを特徴とする制動操作装置。
2. 請求項１に記載の制動操作装置において、
   前記プッシャーは、前記ブレーキペダルの踏力に応じて前記第１弾性機構を前記第１弾性機構の弾性力に抗する方向に押圧するピストンを備えている
   ことを特徴とする制動操作装置。
3. 請求項２に記載の制動操作装置において、
   前記ピストンは、前記ブレーキペダルに連結された第１ピストンと、前記第１ピストンと相対的に移動することができるとともに、前記第１ピストンと前記押圧部材との間に設けられた第２ピストンとを備え、
   前記第１弾性機構は、前記第１ピストンと前記第２ピストンとを離隔させる弾性力を発生する第１弾性部材と、前記第２ピストンを前記押圧部材から離隔させる弾性力を発生する第２弾性部材とを備えている
   ことを特徴とする制動操作装置。
4. 請求項３に記載の制動操作装置において、
   前記第２弾性部材のばね定数は、前記第１弾性部材のばね定数よりも小さい
   ことを特徴とする制動操作装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の制動操作装置において、
   前記押圧部材の押圧力により歪む起歪体を備え、
   前記検出機構は、前記起歪体の歪み量を検出する歪みゲージを含む
   ことを特徴とする制動操作装置。
6. 請求項５に記載の制動操作装置において、
   前記押圧部材は、前記第１弾性機構および前記液圧機構による押圧力を受けて前記起歪体側に移動することにより前記起歪体を押圧するように構成され、
   前記押圧部材の前記起歪体側への移動量を制限することにより、前記起歪体に作用する荷重を制限する荷重制限機構を更に備えている
   ことを特徴とする制動操作装置。

Images