JP2019099044A - ストロークシミュレータ - Google Patents

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Abstract

【課題】ブレーキフィーリングを損なうことなく、部品点数を削減することができるストロークシミュレータを提供する。【解決手段】本発明は、シリンダ孔211に配設されるピストン22と、シリンダ孔211の他端側の開口部を閉塞する蓋部材23と、ピストン22と蓋部材23との間に配設される弾性部材24、25と、を備え、弾性部材24、25は、シリンダ孔211のピストン22側に配設される第1弾性部材24、及びシリンダ孔211の蓋部材23側に配設される第2弾性部材25からなり、第2弾性部材25は、第1弾性部材24に直列に配置される基部251と、基部251のピストン22側の端面から突出した凸部252と、を有し、ピストン22が蓋部材23側に軸方向移動した場合において、凸部252がピストン22に当接して圧縮変形した後、基部251が圧縮変形するように構成されている。【選択図】図2

Description

本発明は、ストロークシミュレータに関する。
車両用制動装置には、ブレーキ操作部材に反力を付与するストロークシミュレータが設けられているものがある。例えば特開2012−206711号公報には、弾性係数の異なる第1〜第3の弾性部材をシリンダ内に備えるストロークシミュレータが記載されている。このストロークシミュレータでは、入力初期(ブレーキ操作初期)の第1の弾性部材による線形の反力特性と、入力後期の第2の弾性部材による線形の反力特性とを、入力中期の第3の弾性部材による非線形の反力特性でつなぐことにより、ブレーキ操作時の違和感を緩和させている。
特開2012−206711号公報
しかしながら、上記ストロークシミュレータでは、シリンダ内に3つの弾性部材が配設されているため、部品点数が多くなり、組み付け性の低下やコストの増大が懸念される。また、弾性部材として金属製のバネが用いられると、ストロークシミュレータの重量の増大や軸方向への大型化も懸念される。
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、ブレーキフィーリングを損なうことなく、部品点数を削減することができるストロークシミュレータを提供することを目的とする。
本発明のストロークシミュレータは、ブレーキ操作部材に反力を付与するストロークシミュレータであって、前記ブレーキ操作部材の操作に応じて液圧を発生させる加圧部に接続された流路に一端側で接続されるシリンダ孔が形成された筒状のシリンダと、前記シリンダ孔に配設されるピストンと、前記シリンダ孔の他端側の開口部を閉塞する蓋部材と、前記ピストンと前記蓋部材との間に配設される弾性部材と、を備え、前記弾性部材は、前記シリンダ孔の前記ピストン側に配設される第1弾性部材、及び前記シリンダ孔の前記蓋部材側に配設される第2弾性部材からなり、前記シリンダ孔は、前記ピストン及び前記第1弾性部材が配設されるとともに前記流路側に形成された第1シリンダ孔と、前記第2弾性部材が配設されるとともに前記蓋部材側に形成され、前記第2弾性部材は、前記第1弾性部材に直列に配置される基部と、前記基部の前記ピストン側の端面から突出した凸部と、を有し、前記ピストンが前記蓋部材側に軸方向移動した場合において、前記凸部が前記ピストンに当接して圧縮変形した後、前記基部が圧縮変形するように構成されている。
本発明によれば、入力初期(ブレーキ操作初期)の反力特性を第1弾性部材で実現し、入力後期の反力特性を第2弾性部材の基部で実現し、入力初期と入力後期をつなぐ入力中期の反力特性を第2弾性部材の凸部で実現することができる。これにより、2つの弾性部材によって、違和感が緩和されたブレーキフィーリングを実現することができる。つまり、本発明によれば、ブレーキフィーリングを損なうことなく、部品点数を削減することができる。
第1実施形態の車両用制動装置の構成図である。 第1実施形態のストロークシミュレータの模式断面図である。 第1実施形態の反力特性を示す説明図である。 第1実施形態のストロークシミュレータの模式断面図である。 第2実施形態のストロークシミュレータの模式断面図である。 第3実施形態のストロークシミュレータの模式断面図である。 第4実施形態のストロークシミュレータの模式断面図である。 第5実施形態のストロークシミュレータの模式断面図である。 第5実施形態のストロークシミュレータの変形態様の模式断面図である。 第6実施形態のストロークシミュレータの模式断面図である。 第6実施形態のリテーナを一端側から見た図である。 本実施形態のストロークシミュレータの変形態様の模式断面図である。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。説明に用いる各図は概念図であり、各部の形状は必ずしも厳密なものではない場合がある。
<第1実施形態>
車両用制動装置BFは、図1に示すように、マスタシリンダ1と、ストロークシミュレータ2と、第1制御弁82と、第2制御弁83と、サーボ圧発生装置4と、アクチュエータ5と、ホイールシリンダ541〜544と、ブレーキECU6と、各種センサ71〜76と、を備えている。
マスタシリンダ1は、ブレーキペダル(「ブレーキ操作部材」に相当する)10の操作量に応じてブレーキ液をアクチュエータ5に供給する部位であり、メインシリンダ11、カバーシリンダ12、入力ピストン13、第1マスタピストン14、および第2マスタピストン15を備えている。ブレーキペダル10は、ドライバがブレーキ操作可能なブレーキ操作手段であれば良い。
メインシリンダ11は、前方が閉塞されて後方に開口する有底略円筒状のハウジングである。メインシリンダ11の内周側の後方寄りに、内向きフランジ状に突出する内壁部111が設けられている。内壁部111の中央は、前後方向に貫通する貫通孔111aとされている。また、メインシリンダ11の内部の内壁部111よりも前方に、内径がわずかに小さくなっている小径部位112(後方)、113(前方)が設けられている。つまり、小径部位112、113は、メインシリンダ11の内周面から内向き環状に突出している。メインシリンダ11の内部には、小径部位112に摺接して軸方向に移動可能に第1マスタピストン14が配設されている。同様に、小径部位113に摺接して軸方向に移動可能に第2マスタピストン15が配設されている。
カバーシリンダ12は、略円筒状のシリンダ部121、蛇腹筒状のブーツ122、およびカップ状の圧縮スプリング123で構成されている。シリンダ部121は、メインシリンダ11の後端側に配置され、メインシリンダ11の後側の開口に同軸的に嵌合されている。シリンダ部121の前方部位121aの内径は、内壁部111の貫通孔111aの内径よりも大きい。また、シリンダ部121の後方部位121bの内径は、前方部位121aの内径よりも小さい。
防塵用のブーツ122は蛇腹筒状で前後方向に伸縮可能であり、その前側でシリンダ部121の後端側開口に接するように組み付けられている。ブーツ122の後方の中央には貫通孔122aが形成されている。圧縮スプリング123は、ブーツ122の周りに配置されるコイル状の付勢部材であり、その前側がメインシリンダ11の後端に当接し、後側はブーツ122の貫通孔122aに近接するように縮径されている。ブーツ122の後端および圧縮スプリング123の後端は、操作ロッド10aに結合されている。圧縮スプリング123は、操作ロッド10aを後方に付勢している。
入力ピストン13は、ブレーキペダル10の操作に応じてカバーシリンダ12内を摺動するピストンである。入力ピストン13は、前方に底面を有し後方に開口を有する有底略円筒状のピストンである。入力ピストン13の底面を構成する底壁131は、入力ピストン13の他の部位よりも径が大きくなっている。入力ピストン13は、シリンダ部121の後方部位121bに軸方向に摺動可能かつ液密的に配置され、底壁131がシリンダ部121の前方部位121aの内周側に入り込んでいる。
入力ピストン13の内部には、ブレーキペダル10に連動する操作ロッド10aが配設されている。操作ロッド10aの先端のピボット10bは、入力ピストン13を前側に押動できるようになっている。操作ロッド10aの後端は、入力ピストン13の後側の開口およびブーツ122の貫通孔122aを通って外部に突出し、ブレーキペダル10に接続されている。ブレーキペダル10が踏み込み操作されたときに、操作ロッド10aは、ブーツ122および圧縮スプリング123を軸方向に押動しながら前進する。操作ロッド10aの前進に伴い、入力ピストン13も連動して前進する。
第1マスタピストン14は、メインシリンダ11の内壁部111に軸方向に摺動可能に配設されている。第1マスタピストン14は、前方側から順番に加圧筒部141、フランジ部142、および突出部143が一体となって形成されている。加圧筒部141は、前方に開口を有する有底略円筒状に形成され、メインシリンダ11の内周面との間に間隙を有し、小径部位112に摺接している。加圧筒部141の内部空間には、第2マスタピストン15との間にコイルばね状の付勢部材144が配設されている。付勢部材144により、第1マスタピストン14は後方に付勢されている。換言すると、第1マスタピストン14は、設定された初期位置に向けて付勢部材144により付勢されている。
フランジ部142は、加圧筒部141よりも大径で、メインシリンダ11の内周面に摺接している。突出部143は、フランジ部142よりも小径で、内壁部111の貫通孔111aに液密に摺動するように配置されている。突出部143の後端は、貫通孔111aを通り抜けてシリンダ部121の内部空間に突出し、シリンダ部121の内周面から離間している。突出部143の後端面は、入力ピストン13の底壁131から離間し、その離間距離は変化し得るように構成されている。
ここで、メインシリンダ11の内周面、第1マスタピストン14の加圧筒部141の前側、および第2マスタピストン15の後側により、「第1マスタ室1D」が区画されている。また、メインシリンダ11の内周面(内周部)と小径部位112と内壁部111の前面、および第1マスタピストン14の外周面により、第1マスタ室1Dよりも後方の後方室が区画されている。第1マスタピストン14のフランジ部142の前端部および後端部は後方室を前後に区分しており、前側に「第2液圧室1C」が区画され、後側に「サーボ室1A」が区画されている。第2液圧室1Cは、第1マスタピストン14の前進により容積が減少し第1マスタピストン14の後退により容積が増加する。また、メインシリンダ11の内周部、内壁部111の後面、シリンダ部121の前方部位121aの内周面(内周部)、第1マスタピストン14の突出部143(後端部)、および入力ピストン13の前端部により「第1液圧室1B」が区画されている。
第2マスタピストン15は、メインシリンダ11内の第1マスタピストン14の前方側に、小径部位113に摺接して軸方向に移動可能に配置されている。第2マスタピストン15は、前方に開口を有する筒状の加圧筒部151、および加圧筒部151の後側を閉塞する底壁152が一体となって形成されている。底壁152は、第1マスタピストン14との間に付勢部材144を支承している。加圧筒部151の内部空間には、メインシリンダ11の閉塞された内底面111dとの間に、コイルばね状の付勢部材153が配設されている。付勢部材153により、第2マスタピストン15は後方に付勢されている。換言すると、第2マスタピストン15は、設定された初期位置に向けて付勢部材153により付勢されている。メインシリンダ11の内周面、内底面111d、および第2マスタピストン15により、「第2マスタ室1E」が区画されている。
マスタシリンダ1には、内部と外部を連通させるポート11a〜11iが形成されている。ポート11aは、メインシリンダ11のうち内壁部111よりも後方に形成されている。ポート11bは、ポート11aと軸方向の同様の位置に、ポート11aに対向して形成されている。ポート11aとポート11bは、メインシリンダ11の内周面とシリンダ部121の外周面との間の環状空間を介して連通している。ポート11aおよびポート11bは、配管161に接続され、かつリザーバ171(低圧源)に接続されている。
また、ポート11bは、シリンダ部121および入力ピストン13に形成された通路18により第1液圧室1Bに連通している。通路18は入力ピストン13が前進すると遮断され、これによって第1液圧室1Bとリザーバ171とが遮断される。ポート11cは、内壁部111より後方かつポート11aよりも前方に形成され、第1液圧室1Bと配管162とを連通させている。ポート11dは、ポート11cよりも前方に形成され、サーボ室1Aと配管163とを連通させている。ポート11eは、ポート11dよりも前方に形成され、第2液圧室1Cと配管164とを連通させている。
ポート11fは、小径部位112の両シール部材G1、G2の間に形成され、リザーバ172とメインシリンダ11の内部とを連通している。ポート11fは、第1マスタピストン14に形成された通路145を介して第1マスタ室1Dに連通している。通路145は、第1マスタピストン14が前進するとポート11fと第1マスタ室1Dが遮断される位置に形成されている。ポート11gは、ポート11fよりも前方に形成され、第1マスタ室1Dと管路31とを連通させている。
ポート11hは、小径部位113の両シール部材G3、G4の間に形成され、リザーバ173とメインシリンダ11の内部とを連通させている。ポート11hは、第2マスタピストン15の加圧筒部151に形成された通路154を介して第2マスタ室1Eに連通している。通路154は、第2マスタピストン15が前進するとポート11hと第2マスタ室1Eが遮断される位置に形成されている。ポート11iは、ポート11hよりも前方に形成され、第2マスタ室1Eと管路32とを連通させている。
また、マスタシリンダ1内には、適宜、Oリング等のシール部材が配置されている。シール部材G1、G2は、小径部位112に配置され、第1マスタピストン14の外周面に液密的に当接している。同様に、シール部材G3、G4は、小径部位113に配置され、第2マスタピストン15の外周面に液密的に当接している。また、入力ピストン13とシリンダ部121との間にもシール部材G5、G6が配置されている。
ストロークセンサ71は、ドライバの操作によるブレーキペダル10のストローク(操作量)を検出するセンサであり、検出信号をブレーキECU6に送信する。ブレーキスイッチ72は、ドライバによるブレーキペダル10の操作の有無を2値信号で検出するスイッチであり、検出信号をブレーキECU6に送信する。ブレーキスイッチ72は、ブレーキストップスイッチとも呼ばれる。
ストロークシミュレータ2は、ブレーキペダル10が操作されたときに操作力に対抗する反力を発生する装置である。換言すると、ストロークシミュレータ2は、ブレーキペダル10に反力を付与する装置である。ストロークシミュレータ2は、ブレーキペダル10の操作に応じて第1液圧室1Bおよび第2液圧室1Cに反力圧を発生させる。ストロークシミュレータ2の構成については後述する。
第1制御弁82は、非通電状態で閉じる構造の電磁弁であり、ブレーキECU6により開閉が制御される。第1制御弁82は、配管164と配管162との間に接続されている。ここで、配管164はポート11eを介して第2液圧室1Cに連通し、配管162はポート11cを介して第1液圧室1Bに連通している。また、第1制御弁82が開くと第1液圧室1Bが開放状態になり、第1制御弁82が閉じると第1液圧室1Bが密閉状態になる。したがって、配管164および配管162は、第1液圧室1Bと第2液圧室1Cとを連通するように設けられている。
第1制御弁82は通電されていない非通電状態で閉じており、このとき第1液圧室1Bと第2液圧室1Cとが遮断される。これにより、第1液圧室1Bが密閉状態になってブレーキ液の行き場がなくなり、入力ピストン13と第1マスタピストン14とが一定の離間距離を保って連動する。また、第1制御弁82は通電された通電状態では開いており、このとき第1液圧室1Bと第2液圧室1Cとが連通される。これにより、第1マスタピストン14の進退に伴う第1液圧室1Bおよび第2液圧室1Cの容積変化が、ブレーキ液の移動により吸収される。
圧力センサ73は、第2液圧室1Cおよび第1液圧室1Bの反力圧を検出するセンサであり、配管164に接続されている。圧力センサ73は、第1制御弁82が閉状態の場合には第2液圧室1Cの圧力を検出し、第1制御弁82が開状態の場合には連通された第1液圧室1Bの圧力も検出することになる。圧力センサ73は、検出信号をブレーキECU6に送信する。
第2制御弁83は、非通電状態で開く構造の電磁弁であり、ブレーキECU6により開閉が制御される。第2制御弁83は、配管164と配管161との間に接続されている。ここで、配管164はポート11eを介して第2液圧室1Cに連通し、配管161はポート11aを介してリザーバ171に連通している。したがって、第2制御弁83は、第2液圧室1Cとリザーバ171との間を非通電状態で連通して反力圧を発生させず、通電状態で遮断して反力圧を発生させる。
サーボ圧発生装置4は、いわゆる油圧式ブースタ(倍力装置)であって、減圧弁41、増圧弁42、圧力供給部43、およびレギュレータ44を備えている。減圧弁41は、非通電状態で開く常開型の電磁弁(常開弁)であり、ブレーキECU6により流量(又は圧力)が制御される。減圧弁41の一方は配管411を介して配管161に接続され、減圧弁41の他方は配管413に接続されている。つまり、減圧弁41の一方は、配管411、161、およびポート11a、11bを介してリザーバ171に連通している。減圧弁41は、閉弁することで、パイロット室4Dからブレーキ液が流出することを阻止する。なお、リザーバ171とリザーバ434とは、図示していないが連通している。リザーバ171とリザーバ434が同一のリザーバであっても良い。
増圧弁42は、非通電状態で閉じる常閉型の電磁弁(常閉弁)であり、ブレーキECU6により流量(又は圧力)が制御されている。増圧弁42の一方は配管421に接続され、増圧弁42の他方は配管422に接続されている。圧力供給部43は、レギュレータ44に主に高圧の作動液を供給する部位である。圧力供給部43は、アキュムレータ431、液圧ポンプ432、モータ433、およびリザーバ434を備えている。圧力センサ75は、アキュムレータ431の液圧を検出する。圧力供給部43は、の構成は公知であるため説明は省略する。
レギュレータ44は、機械式のレギュレータであって、内部にパイロット室4Dが形成されている。また、レギュレータ44には、複数のポート4a〜4hが形成されている。パイロット室4Dは、ポート4f及び配管413を介して減圧弁41に接続され、ポート4g及び配管421を介して増圧弁42に接続されている。増圧弁42の開弁により、アキュムレータ431からポート4a、4b、4gを介して高圧のブレーキ液がパイロット室4Dに供給され、ピストンが移動し、パイロット室4Dが拡大する。当該拡大に応じて弁部材が移動し、ポート4aとポート4cが連通し、配管163を介して高圧のブレーキ液がサーボ室1Aに供給される。一方、減圧弁41の開弁により、パイロット室4Dの液圧(パイロット圧)が低下し、ポート4aとポート4cとの間の流路が弁部材により遮断される。このように、ブレーキECU6は、減圧弁41及び増圧弁42を制御することで、サーボ圧に対応するパイロット圧を制御し、サーボ圧を制御している。実際のサーボ圧は、圧力センサ74により検出される。第1実施形態は、ブレーキ操作機構と調圧機構とが分離されたバイワイヤ構成になっている。
アクチュエータ5は、管路31、32を介して供給されるマスタ圧を調整してホイールシリンダ541〜544に供給する装置である。アクチュエータ5は、ABSを構成するアクチュエータであって、図示しないが、複数の電磁弁、モータ、ポンプ、及びリザーバ等を備えている。アクチュエータ5は、ブレーキECU6の制御により、ホイールシリンダ541〜544に対して増圧制御、保持制御、及び減圧制御を実行することができる。また、アクチュエータ5は、ブレーキECU6の制御により、アンチスキッド制御(ABS制御)などを実行することができる。また、各車輪Wには、車輪速度センサ76が設置されている。ブレーキECU6は、CPUやメモリを備える電子制御ユニットであって、各電磁弁等を制御する。
(ストロークシミュレータの構成)
ストロークシミュレータ2は、図2に示すように、シリンダ21と、ピストン22と、蓋部材23と、第1弾性部材24と、第2弾性部材25と、リテーナ26と、を備えている。なお、説明において、ピストン22の軸方向を「軸方向」と称し、軸方向の一端を単に「一端」と称し、軸方向の他端を単に「他端」と称する。
シリンダ21は、ブレーキペダル10の操作に応じて液圧を発生させる加圧部に接続された配管(「流路」に相当する)164に一端側で接続されるシリンダ孔211が形成された筒状の金属部材である。つまり、シリンダ21は、配管164につながるシリンダ孔211を区画している。加圧部は、ブレーキ操作に応じてシリンダ孔211を加圧する部分であって、例えば、ブレーキペダル10、入力ピストン13、及び/又は第1液圧室1Bである。加圧部は、ブレーキ操作に応じてブレーキ液を配管164に供給する部分ともいえる。シリンダ21の一端部(ここでは底壁21b)には、配管164とシリンダ孔211とを連通させるポート21aが形成されている。シリンダ孔211は、一端側に位置する第1シリンダ孔211aと、第1シリンダ孔211aの他端側に位置し且つ第1シリンダ孔211aよりも大径の第2シリンダ孔211bとからなっている。シリンダ孔211には、同軸的に配置された第1シリンダ孔211aと第2シリンダ孔211bとにより、段差が形成されている。なお、シリンダ21は、当該段差がないように(例えば直線状に)形成されても良い。例えば第1シリンダ孔211aと第2シリンダ孔211bとは同径であっても良い。
ピストン22は、シリンダ孔211の第1シリンダ孔211aに配設された円柱状の金属部材である。ピストン22は、シリンダ21に対して軸方向に摺動可能に配置されている。ピストン22は、シール部材Z1が配設された本体部221と、本体部221の一端面から突出する第1突出部222と、本体部221の他端面から突出する第2突出部223と、を備えている。ブレーキペダル10が操作されていない初期位置において、第1突出部222とシリンダ21の底壁21bとは当接している。これにより、シリンダ21及びピストン22が、シリンダ孔211の一端部に液圧室20を形成する。液圧室20は、反力圧を形成する反力室ともいえる。蓋部材23は、シリンダ孔211の他端側の開口部を閉塞する円柱状の金属部材である。
弾性部材すなわち第1弾性部材24及び第2弾性部材25は、ピストン22と蓋部材23との間に配設されている。第1弾性部材24は、シリンダ孔211のピストン22側に配設された金属製のコイルスプリング(ばね)である。第1弾性部材24の一端はピストン22に当接し、第1弾性部材24の他端はリテーナ26に当接している。第2弾性部材25は、シリンダ孔211の蓋部材23側に配設されたゴム部材である。このように、第1シリンダ孔211aには、ピストン22及び第1弾性部材24が配設され、第2シリンダ孔211bには、第2弾性部材25が配設されている。
第2弾性部材25は、ゴム製の一体成形品であって、第1弾性部材24に直列に配置された基部251と、基部251のピストン22側の端面から突出した凸部252と、を備えている。第2弾性部材25は、ピストン22が蓋部材23側に軸方向移動した場合において、凸部252がピストン22(ここでは第2突出部223)に当接して圧縮変形した後、基部251が圧縮変形するように構成されている。ピストン22は、液圧室20の液圧による押圧力に基づいて移動する。
基部251は、円柱状に形成されている。基部251の一端部(軸方向一方の端部)には、一端に向かって徐々に小径となる第1テーパ部251aが形成され、基部251の他端部(軸方向他方の端部)には、他端に向かって徐々に小径となる第2テーパ部251bが形成されている。基部251の一端面はリテーナ26に当接し、基部251の他端面は蓋部材23に当接している。基部251は、第1弾性部材24と直列に配置されている。凸部252は、一端側ほど小径となる凸弧状(ドーム状)に形成され、基部251の一端面の中央部から突出している。凸部252の一部は、第1弾性部材24と並列に配置されている。初期位置において、第2弾性部材25とピストン22とは離間している。
第1実施形態において、第1弾性部材24は第1の弾性係数を有し、基部251は第2の弾性係数を有し、凸部252は第3の弾性係数を有している。第2の弾性係数は、第1の弾性係数より大きい。また、第3の弾性係数は、第2の弾性係数よりも小さい範囲の値をとる。凸部252の圧縮変形は、図3に示すように、反力とストロークとの関係である反力特性において、第1の弾性係数により反力が発生する第1ストローク区間L1と、第2の弾性係数により反力が発生する第2ストローク区間L2とをつなぐ第3ストローク区間L3に行われる。第1実施形態では、第1の弾性係数が線形の反力特性を示し、第2及び第3の弾性係数が非線形の反力特性を示す。基部251は、第2の弾性係数として、圧縮変形の進行に伴って漸増する可変値をとることにより、非線形な反力特性を創出する。同様に、凸部252は、第3の弾性係数として、圧縮変形の進行に伴って漸増する可変値をとることにより、非線形な反力特性を創出する。
リテーナ26は、第1弾性部材24と第2弾性部材25の基部251との間に配設される円筒状の金属部材である。詳細に、リテーナ26は、板状部261と、突出部262と、円筒部263と、を備えている。板状部261は、凸部252に対応する位置に孔261aを形成するとともに基部251のピストン22側の端面に対向して配置されている円盤状の部分である。換言すると、板状部261は、凸部252を除く基部251のピストン22側の端面に対向して配置されている円環状の部分である。板状部261の一端面に第1弾性部材24が当接し、板状部261の他端面に基部251が当接している。
突出部262は、凸部252の基端部分(他端部分)を囲むように板状部261の孔261aの周囲(板状部261の内周部や孔261aを形成する部分ともいえる)からピストン22側(一端側)に突出した円筒状の部分である。突出部262の一端面(先端面)は、凸部252の一端(先端)よりも他端側に位置している。換言すると、凸部252は、突出部262よりもピストン22側に突出している。
円筒部263は、板状部261の外周部から蓋部材23側(他端側)に突出した円筒状の部材である。円筒部263は、基部251の外周面とシリンダ21の内周面との間に配設されている。円筒部263の他端は、初期位置において、蓋部材23と離間している。リテーナ26の外周面(板状部261の一端面を含む)とシリンダ21の内周面(第1シリンダ孔211aと第2シリンダ孔211bとの段差面を含む)との間には、僅かな隙間が形成されている。当該隙間とシリンダ21に形成された流路21cにより、第2シリンダ孔211bとリザーバ200とが連通している。リザーバ200は、ストロークシミュレータ専用のものでなく、他のリザーバとの共用(例えばリザーバ172等)でも良い。
図4に示すように、突出部262の一端面とピストン22(第2突出部223)の他端面との離間距離(軸方向の間隔)は、第1ストローク区間L1のストロークの大きさに相当する。また、凸部252の一端と突出部262の一端面との離間距離は、第3ストローク区間L3のストロークの大きさに相当する。また、円筒部263の他端面と蓋部材23の一端面との離間距離は、第2ストローク区間L2のストロークの大きさに相当する。
第1実施形態によれば、ブレーキペダル10が操作されると、第1液圧室1Bから配管164を介してストロークシミュレータ2にブレーキ液が供給される。ブレーキ液は、液圧室20に流入し(液圧室20を加圧し)、ピストン22を他端側に押圧して前進(軸方向移動)させる。弾性係数の大小関係から、ピストン22の前進に対して、まず第1弾性部材24が圧縮変形する。これにより、ブレーキ操作の初期段階(第1ストローク区間L1)で、線形の反力特性が実現される。
さらにピストン22が前進してピストン22が凸部252に当接すると、その後のピストン22の前進に対しては、第3の弾性係数による非線形の反力特性が実現される。つまり、ブレーキ操作の中間段階(第3ストローク区間L3)では、凸部252の圧縮変形により非線形の反力特性が実現される。図3に示すように、第3ストローク区間L3では、凸部252がない構成に比べて、凸部252による非線形の反力が、第1弾性部材24による線形の反力に対して積み上げられる。そして、ピストン22が前進して突出部262に当接すると、その後のピストン22の前進に対して、リテーナ26がピストン22とともに前進し、基部251を圧縮変形させる。つまり、ブレーキ操作の最終段階(第2ストローク区間L2)では、基部251の圧縮変形により非線形の反力特性が実現される。
このように第1実施形態によれば、第1弾性部材24と第2弾性部材25という2つの弾性部材により、違和感が緩和されたブレーキフィーリングを実現することができる。つまり、第1実施形態によれば、ブレーキフィーリングを損なうことなく、部品点数を削減することができる。
また、第1実施形態によれば、従来の構成に比べて、例えばロッド部材やばね座部材を省くことができ、構成の簡素化が可能となる。また、第1実施形態によれば、例えば、ロッド部材のハットへのかしめ工程や、ばね表面処理工程が不要となり、工数・加工コストの低減が可能となる。また、第1実施形態によれば、部品点数が少なくなることで、組み付けがしやすくなる。また、第1実施形態によれば、1つの弾性部材(第2弾性部材25)により2つの弾性部材の機能が発揮されるため、ストロークシミュレータ2の軸方向の寸法を短縮することができ、小型化が可能となる。また、高踏力域の弾性部材(第2弾性部材25)としてゴム部材を用いているため、弾性係数が大きい金属製ばねを用いる従来技術に比べて軽量化が可能となる。なお、ピストン22は、アルミ合金製であっても良い。
また、リテーナ26が配置されていることで、凸部252の変形最大量等、各ストローク区間L1〜L3が設定しやすくなる。また、第2ストローク区間L2におけるピストン22の押圧力が、リテーナ26を介して分散されて第2弾性部材25に加わるため、例えば凸部252のへたりが抑制され、第2弾性部材25の耐久性が向上する。
また、基部251の両端部には、テーパ部251a、251bが形成されている。この構成により、基部251の両端部外周側には空間が形成される。基部251は、圧縮変形に際して、当該空間に逃げる(膨らむ)ことができ、スムーズに軸方向に圧縮変形することができる。なお、テーパ部は、基部251の軸方向一方の端部にのみ形成されても良い。
<第2実施形態>
第2実施形態のストロークシミュレータ2Aは、第1実施形態に対して、リテーナの構成が異なっている。したがって、第1実施形態の説明及び図面に基づいて、異なっている部分のみ説明する。第2実施形態のリテーナ26の突出部262は、図5に示すように、ピストン22に向かって徐々に小径となる高剛性部262aを備えている。換言すると、突出部262は、板状部261の内周部(孔261a形成部分)から、一端に向かって徐々に小径になるように一端側に突出している。高剛性部262aは、外周面がテーパ状であり、剛性が比較的高くなっている。剛性は、受けた力に対する変形のしにくさ、すなわち単位変形量を変形させるのに必要な力である。基部251のリテーナ26側の面(凸部252の基端部分の側面ともいえる)は、高剛性部262aに沿うように形成されている。第2実施形態の第2弾性部材25は、高剛性部262aの形状に合わせた形状に形成され、高剛性部262aに当接するようにリテーナ26の内側に配置されている。第2実施形態によっても、第1実施形態同様の効果が発揮される。さらに第2実施形態によれば、高剛性部262aがあることにより、ピストン22の前進に対してリテーナ26が変形しにくくなり、耐久性が向上する。
<第3実施形態>
第3実施形態のストロークシミュレータ2Bは、第1実施形態に対して、主にピストンの構成が異なっている。したがって、第1実施形態の説明及び図面に基づいて、異なっている部分のみ説明する。第3実施形態のピストン22は、図6に示すように、一端側に底面をもち他端側に開口した有底円筒状の部材である。具体的に、ピストン22は、本体部22aと、本体部22aの外周部から他端側(蓋部材23側)に突出した円筒状の当接部22bと、本体部22aの一端面から突出した突出部22cと、を有している。
本体部22aは、第1実施形態の本体部221に相当し、シール部材Z1が設けられた大径部22a1と、大径部22a1よりも小径な小径部22a2と、を有している。小径部22a2は、凸部252に対向するように大径部22a1から蓋部材23側に突出している。第1弾性部材24は、小径部22a2の外周側において、本体部22aの大径部22a1に当接している。大径部22a1の一部と小径部22a2とが、ピストン22の底部を構成しているともいえる。当接部22bは、第1弾性部材24の外周側に位置し、大径部22a1の外周部から他端側に突出している。当接部22bの他端(蓋部材23側の端部)は、小径部22a2の他端よりも他端側に位置している。突出部22cは、第1実施形態の第1突出部222に相当する。
第3実施形態では、ブレーキ操作がなされ液圧室20が高圧となり、ピストン22が第1弾性部材24を圧縮変形させつつ所定ストローク(第1ストローク区間L1に相当する)前進すると、小径部22a2と凸部252とが当接する。さらにピストン22が凸部252を圧縮変形させつつ所定ストローク(第3ストローク区間L3に相当する)前進すると、小径部22a2とリテーナ26の突出部262とが当接する前に(又は当接すると同時に)、ピストン22の当接部22bとリテーナ26の板状部261とが当接する。つまり、当接部22bとリテーナ26とが当接した際、小径部22a2と突出部262とは離間している(又は同時に当接する)。
さらにピストン22が基部251を圧縮変形させつつ所定ストローク(第2ストローク区間L2に相当する)前進すると、リテーナ26の円筒部263が蓋部材23に当接する。このように、第2弾性部材25は、ピストン22が蓋部材23側に軸方向移動した場合において、凸部252が本体部22a(小径部22a2)に当接して圧縮変形した後、基部251が少なくとも当接部22bからの押圧力により圧縮変形するように構成されている。
第3実施形態によっても、第1実施形態同様の効果が発揮される。さらに第3実施形態によれば、ピストン22の前進に伴い、ピストン22の外周部に位置する当接部22bがリテーナ26に当接して基部251を押圧する。このため、例えば第2ストローク区間L2において、ピストン22がより安定して軸線上を移動し、ピストン22のこじれの発生が抑制される。また、第1弾性部材24をピストン22の内側(大径部22a1)に配置させることができ、ストロークシミュレータ2の軸方向長さを短くすることができる。つまり、小型化が可能となる。また、ピストン22が有底円筒状であるため、軽量化も可能となる。
<第4実施形態>
第4実施形態のストロークシミュレータ2Cは、第3実施形態に対して、主に小径部22a2、凸部252、及び突出部262の構成が異なっている。したがって、第3実施形態の説明及び図面に基づいて、異なっている部分のみ説明する。第4実施形態の小径部22a2は、図7に示すように、第3実施形態と比べて突出量が小さく、その先端(他端)がピストン22の中央部分に位置するように構成されている。第3実施形態同様、第1弾性部材24は小径部22a2の外周側に配置されており、小径部22a2は第1弾性部材24の位置決め機能を有する。凸部252及び突出部262の先端部(一端部)は、第3実施形態と比べて突出量が大きく、初期位置において当接部22bの内側に位置している。小径部22a2と凸部252との離間距離は、第1ストローク区間L1に相当する。
第4実施形態によっても、第3実施形態と同様の効果が発揮される。さらに第4実施形態によれば、第3ストローク区間L3において、ピストン22の中央付近で本体部22a(小径部22a2)と凸部252が当接するため、凸部252を押圧するピストン22のこじれがさらに抑制される。また、小径部22a2が短いため(例えばピストン22を凹形状に形成すればよく)、第3実施形態よりも製造が容易となる。なお、小径部22a2は、大径部22a1の端面と一致する平面状(突出量=0)であっても良い。
<第5実施形態>
第5実施形態のストロークシミュレータ2Dは、第1実施形態に対して、主にピストン22及び突出部262の構成が異なっている。したがって、第1実施形態の説明及び図面に基づいて、異なっている部分のみ説明する。第5実施形態のピストン22は、図8に示すように、一端側に開口し他端側に底面をもつ有底円筒状の部材である。つまり、ピストン22は、一端に開口した凹部22dを有している。ピストン22の開口端部(一端部)は、初期位置において、シリンダ21の底壁21bに当接している。ポート21aは、ピストン22の開口に対向するように形成されている。この構成によれば、ピストン22に第1実施形態のような第1突出部222を設けなくても、液圧室20が凹部22dとシリンダ21とにより形成される。また、この構成によれば、ピストン22の軽量化が可能となり、ストロークシミュレータ2の軽量化も可能となる。
また、第5実施形態において、突出部262の先端部(一端部)は、その基端部よりも径方向外側に向けて拡がった肉厚部262zとなっている。これにより、突出部262の先端部の剛性は比較的高くなり、耐久性は向上する。なお、第5実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果が発揮される。また、図9に示すように、突出部262は、一端に向かって徐々に小径となる高剛性部262yと、先端に位置し径方向内側に向けて拡がった肉厚部262zと、を備えても良い。これによっても、耐久性が向上する。
<第6実施形態>
第6実施形態のストロークシミュレータ2Eは、第1実施形態に対して、主に、ピストン22、蓋部材23、凸部252、及びリテーナ26の構成が異なっている。したがって、第1実施形態の説明及び図面に基づいて、異なっている部分のみ説明する。第6実施形態のリテーナ26は、図10に示すように、凸部252に対応する位置に孔261aを形成するとともに基部251のピストン22側の端面に対向して配置される板状部261と、板状部261の中央からピストン22側に突出した円柱状のガイド部264と、を備えている。図11に示すように、基部251の一端面には、複数の凸部252(ここでは3つ)が、周方向に間隔(ここでは等間隔)を空けて設けられている。また、板状部261には、複数の凸部252に対応して、複数の孔261a(ここでは3つ)が設けられている。
蓋部材23は、シリンダ21の開口部を閉塞する閉塞部231と、閉塞部231からピストン22側にシリンダ21の内周面に当接した状態で突出した保持部232と、を備えている。保持部232は、円筒状に形成されている。板状部261と保持部232とは、初期位置において、第2ストローク区間L2分だけ離間し且つ対向して配置されている。
ピストン22は、本体部22aと本体部22aから蓋部材23側に突出した円筒状の当接部22bとを有する有底円筒状の部材である。本体部22aには、リテーナ26のガイド部264が軸方向に移動可能に挿入される凹部22a3が形成されている。ガイド部264の先端部は、初期位置において、凹部22a3内に配置されている。当接部22bは、第1ストローク区間分の間隔を空けて、3つの凸部252に対向するように形成されている。第1弾性部材24は、本体部22aと板状部261とに当接している。
第2弾性部材25は、ピストン22が蓋部材23側に軸方向移動した場合(前進した場合)において、凸部252が当接部22bに当接して圧縮変形した後、基部251が圧縮変形するように構成されている。ピストン22の前進に伴って、当接部22bは、凸部252を圧縮変形させ、その後(第3ストローク区間L3移動後)板状部261に当接して板状部261を介して基部251を押圧する。板状部261は、当接部22bとともに前進し、基部251を圧縮変形させて保持部232に当接する。なお、シリンダ21の内外を連通させる流路21cは、シリンダ21の第1シリンダ孔211a側に設けられている。
第6実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果が発揮される。また、第6実施形態によれば、ガイド部264により、ピストン22のこじれが抑制される。また、複数の凸部252が板状部261の中央部を除く部分に周方向に等間隔で配置されているため、ピストン22が第2弾性部材25により安定して力を加えることができる。また、ピストン22が他端側に開口した有底円筒状に形成されている分、ストロークシミュレータ2の軸方向長さを短くすることができ、小型化が可能となる。
<その他>
本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、リテーナ26はなくても良い。この場合、第1弾性部材24が基部251に当接し、ピストン22の他端部(第2突出部223又は当接部22b)が基部251を、凸部252を介して又は直接押圧する構成となる。これによっても、ブレーキフィーリングを損なうことなく、部品点数を削減することができる。また、図12に示すように、シリンダ21は、マスタシリンダ1(メインシリンダ11)との一体成形品であっても良い。これにより、車両用制動装置BF全体の小型化が可能となり、部品点数の削減も可能となる。図12の構成は、第1〜第6実施形態の何れの構成にも適用できる。また、図12の例では、ストロークシミュレータ2のリザーバとして、リザーバ200を無くし、マスタシリンダ1のリザーバ172が用いられている。
また、基部251には、逃げ部として、テーパ部251a、251bに代えて、例えば軸方向に延びるスリットを形成しても良い。また、テーパ部251a、251bはなくても良い。また、突出部262は、ピストン22に向かって徐々に小径となる高剛性部262a、262y、及び径方向の厚みが他の部位よりも大きい肉厚部262zの少なくとも一方を備えても良い。また、第1実施形態の説明及び図面は、第2〜第6実施形態の説明において参照することができる。また、各実施形態の特徴は、可能な限り相互に組み合わせることができる。また、本実施形態における「有底円筒状」又は「円筒状」の部分は、「有底筒状」又は「筒状」の部分であれば良く、例えばその断面の外形は、円形状に限らず、例えば矩形状や、曲線と直線とを有する形状であっても良い。なお、図面(模式断面図)において、断面よりも奥に見える線については省略している。
1…マスタシリンダ、10…ブレーキペダル(ブレーキ操作部材)、164…配管(流路)、2…ストロークシミュレータ、21…シリンダ、211…シリンダ孔、211a…第1シリンダ孔、211b…第2シリンダ孔、22…ピストン、22a…本体部、22b…当接部、23…蓋部材、231…閉塞部、232…保持部、24…第1弾性部材、25…第2弾性部材、251…基部、251a…第1テーパ部、251b…第2テーパ部、252…凸部、26…リテーナ、261…板状部、261a…孔、262…突出部、262a、262y…高剛性部、262z…肉厚部、263…円筒部。

Claims (8)

  1. ブレーキ操作部材に反力を付与するストロークシミュレータであって、
    前記ブレーキ操作部材の操作に応じて液圧を発生させる加圧部に接続された流路に一端側で接続されるシリンダ孔が形成された筒状のシリンダと、
    前記シリンダ孔に配設されるピストンと、
    前記シリンダ孔の他端側の開口部を閉塞する蓋部材と、
    前記ピストンと前記蓋部材との間に配設される弾性部材と、
    を備え、
    前記弾性部材は、前記シリンダ孔の前記ピストン側に配設される第1弾性部材、及び前記シリンダ孔の前記蓋部材側に配設される第2弾性部材からなり、
    前記シリンダ孔は、前記ピストン及び前記第1弾性部材が配設されるとともに前記流路側に形成された第1シリンダ孔と、前記第2弾性部材が配設されるとともに前記蓋部材側に形成され、
    前記第2弾性部材は、前記第1弾性部材に直列に配置される基部と、前記基部の前記ピストン側の端面から突出した凸部と、を有し、前記ピストンが前記蓋部材側に軸方向移動した場合において、前記凸部が前記ピストンに当接して圧縮変形した後、前記基部が圧縮変形するように構成されているストロークシミュレータ。
  2. 前記第1弾性部材は第1の弾性係数を有し、
    前記基部は第2の弾性係数を有し、
    前記凸部は第3の弾性係数を有し
    前記第2の弾性係数は、前記第1の弾性係数より大きく、
    前記第3の弾性係数は、前記第2の弾性係数よりも小さい範囲の値をとり、
    前記凸部の圧縮変形は、反力とストロークとの関係である反力特性において、前記第1の弾性係数により反力が発生する第1ストローク区間と、前記第2の弾性係数により反力が発生する第2ストローク区間とをつなぐ第3ストローク区間に行われる請求項1に記載のストロークシミュレータ。
  3. 前記基部の軸方向一方の端部には、前記軸方向一方に向かって徐々に小径となるテーパ部が形成されている、
    及び/又は、
    前記基部の軸方向他方の端部には、前記軸方向他方に向かって徐々に小径となるテーパ部が形成されている請求項1又は2に記載のストロークシミュレータ。
  4. 前記第1弾性部材と前記第2弾性部材の前記基部との間に配設されるリテーナを備え、
    前記リテーナは、
    前記凸部に対応する位置に孔を形成するとともに前記基部の前記ピストン側の端面に対向して配置される板状部と、
    前記凸部の基端部分を囲むように前記板状部の前記孔の周囲から前記ピストン側に突出した突出部と、
    を備える請求項1〜3の何れか一項に記載のストロークシミュレータ。
  5. 前記突出部は、前記ピストンに向かって徐々に小径となる高剛性部、及び径方向の厚みが他の部位よりも大きい肉厚部の少なくとも一方を備える請求項4に記載のストロークシミュレータ。
  6. 前記ピストンは、本体部と前記本体部の外周部から前記蓋部材側に突出した当接部とを有する有底筒状の部材であり、
    前記凸部の先端部及び前記突出部の先端部は、前記ブレーキ操作部材が操作されていない初期位置において、前記ピストンの内側に配設され、
    前記第2弾性部材は、前記ピストンが前記蓋部材側に軸方向移動した場合において、前記凸部が前記本体部に当接して圧縮変形した後、前記基部が圧縮変形するように構成されている請求項4又は5に記載のストロークシミュレータ。
  7. 前記第1弾性部材と前記第2弾性部材の前記基部との間に配設されるリテーナを備え、
    前記リテーナは、前記凸部に対応する位置に孔を形成するとともに前記基部の前記ピストン側の端面に対向して配置される板状部と、前記板状部から前記ピストン側に突出したガイド部と、を備え、
    前記蓋部材は、前記開口部を閉塞する閉塞部と、前記閉塞部から前記ピストン側に前記シリンダの内周面に当接した状態で突出した保持部と、を備え、
    前記板状部と前記保持部とは、前記ブレーキ操作部材が操作されていない初期位置において、離間し且つ対向して配置され、
    前記ピストンは、本体部と前記本体部の外周部から前記蓋部材側に突出した当接部とを有する有底筒状の部材であり、
    前記本体部には、前記ガイド部が軸方向に移動可能に挿入される凹部が形成され、
    前記第2弾性部材は、前記ピストンが前記蓋部材側に軸方向移動した場合において、前記凸部が前記当接部に当接して圧縮変形した後、前記基部が圧縮変形するように構成されている請求項1〜3の何れか一項に記載のストロークシミュレータ。
  8. 前記シリンダは、マスタシリンダとの一体成形品である請求項1〜7の何れか一項に記載のストロークシミュレータ。
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