JP3861316B2 - ブレーキ制御アクチュエータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転者のブレーキペダル操作に追従してブレーキ圧力を制御する、いわゆるブレーキバイワイヤ制御に使用するブレーキ制御アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ブレーキペダルに連なるブレーキマスタシリンダとホイールに制動力を加えるホイールシリンダとの間のブレーキ液通路に設けられ、車両の運転状態に応じてブレーキ液通路をカット弁により遮断し、ブレーキペダルの操作状態に応じて、封入されたブレーキ液をピストンにより圧縮してブレーキ圧力を制御するブレーキ制御アクチュエータがある。
そして、ブレーキ液を圧縮するピストンと一体にボールねじを形成したものとして、例えば特開平６ー２７０７８１号公報に記載のものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開平６ー２７０７８１号のものは、ピストンの初期位置で縮められたばねを備えた可動スプリングシートに当たる構成であるため、衝撃吸収が可能である。ところが、故障によってカット弁を開放し、マスタシリンダの圧力を直接ピストンに作用させた場合に生じるピストンの後退を防止するには、ばねの初期荷重をピストンに加わる最高圧力相当の荷重で与えなければならない。この荷重は、非常に大きくなるため、ばねの長さ、径を大きくしなければならない。したがって、装置が大型化するという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記の問題点を解決するために提案されたもので、ブレーキ制御アクチュエータを小型化するとともに、信頼性の向上を図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係るブレーキ制御アクチュエータは、内部に収容したピストンの一側に形成されたブレーキ液空間を、車両のブレーキマスタシリンダとホイールシリンダとの間のカット弁が設けられたブレーキ液通路のカット弁とホイールシリンダの間に連通させた制御シリンダと、ピストンと別体に形成され、ピストンに当接してピストンを前進させ、ブレーキ液を圧縮可能のピストン駆動手段と、制御シリンダに設けられ、ピストン駆動手段が後退したとき、ピストンのみが当接してその初期位置を定めるピストン位置規制手段と、ピストン駆動手段に連結された駆動モータとを備え、制御手段により駆動モータを作動させ、ブレーキ操作を行うとき、ピストンがブレーキ液を圧縮するようにピストン駆動手段を前進させ、ブレーキ操作を行なわないとき、ピストンがピストン位置規制手段により設定される初期位置に後退するようにピストン駆動手段を後退させるものとした。
【０００６】
加えて、ピストン駆動手段の初期位置を設定する位置規制手段が設けられ、ピストン駆動手段は、カット弁が開かれているとき、初期荷重が駆動モータを回転させる最小トルク相当の力を僅かに上回る値に設定された第１のばねにより、初期位置に保持されることが好ましい。
また、上記のピストンは、カット弁が開かれているとき、初期荷重が前記ピストンと制御シリンダとの間に生じる摩擦力を僅かに上回る値に設定された第２のばねにより、初期位置に保持されることが好ましい。
また、上記の制御手段は、カット弁が開かれているとき、駆動モータに、ピストン駆動手段を後退させるようにコギングトルク相当の電流を、常時または間欠的に付加することが好ましい。
また、上記の制御手段は、ピストンがピストン位置規制手段に当接したことを検出して駆動モータの両端をショートさせる急停止信号を出力することが好ましい。
【０００７】
また、上記のピストン位置規制手段が、前記制御シリンダ内部の底壁に、ピストン駆動手段の位置規制手段が、制御シリンダ底壁の下端面に形成されるとともに、ピストン駆動手段が、ピストンに当接するフランジを備え、フランジの下端面を第１のばねにより可動スプリングシートを介して支持させ、可動スプリングシートが制御シリンダの下端面に当接しかつフランジが可動スプリングシートに支持されたピストン駆動手段の初期位置において、フランジがピストン位置規制手段と制御シリンダの下端面の間に位置したときのフランジの厚さ寸法が、ピストン位置規制手段とピストン駆動手段の位置規制手段との間の間隔寸法以下に形成されていることが好ましい。
また、上記のピストン駆動手段は、ピストンの移動軸心と同軸心のピストン駆動軸を備え、該ピストン駆動軸にローラをその軸心と直角方向の軸により取り付け、該ピストン駆動軸のローラ部分を断面四角形状の案内溝に収容することが好ましい。
【０００８】
【作用】
本発明に係るブレーキ制御アクチュエータは、ブレーキ操作を行うとき、制御手段によりカット弁を作動させてブレーキマスタシリンダとホイールシリンダとの間のブレーキ液通路を遮断するとともに、駆動モータを作動させ、ピストン駆動手段により制御シリンダ内のピストンを駆動してブレーキ圧を制御する。また、ブレーキ操作を停止するときは、制御手段により駆動モータを作動させ、ピストン駆動手段により制御シリンダ内に収容されたピストンをピストン位置規制手段に当接する初期位置まで後退させる。これにより、ピストンのストロークを従来に比較して短縮でき、ピストンがピストン位置規制手段に当接したときの衝撃が低下される。
また、ピストンとピストン駆動手段が別体に形成されているので、ピストンによりブレーキ液が制御シリンダ内に封入され、ピストン駆動手段が取り外されても、ブレーキ液が漏れることが防止される。
【０００９】
加えて、初期荷重が駆動モータを回転させる最小トルク相当の力を僅かに上回る値に設定された第１のばねにより、ピストン駆動手段が初期位置に保持されると、車両の振動などによるピストン駆動手段の初期位置のずれが防止される。
また、上記のピストンが、ピストンと制御シリンダとの間に生じる摩擦力を僅かに上回る値に設定された第２のばねにより、初期位置に保持されると、ピストン駆動手段の作動時に第２のばねが負荷となることがない。
また、上記の制御手段は、カット弁が開かれているとき、駆動モータに、ピストン駆動手段を後退させるようにコギングトルク相当の電流を、常時または間欠的に付加すると、不作動時、ピストン駆動手段が常に初期位置に保持される。
また、上記の制御手段が、ピストンがピストン位置規制手段に当接したことを検出して駆動モータに急停止信号を出力すると、ピストン駆動手段が後退したときの衝撃を第１のばねのみで受けることがなくなり、ピストンが短いストロークで停止されるとともに、ピストン駆動手段に加わる衝撃が緩和される。
【００１０】
また、上記のピストン位置規制手段が、前記制御シリンダ内部の底壁に、ピストン駆動手段の位置規制手段が、制御シリンダ底壁の下端面に形成され、ピストンに当接するフランジをピストン駆動手段に設け、第１のばねにより可動スプリングシートを介してフランジの下端面を支持させ、可動スプリングシートが制御シリンダの下端面に当接しかつフランジが可動スプリングシートに支持されたピストン駆動手段の初期位置において、フランジがピストン位置規制手段と制御シリンダの下端面の間に位置したときのフランジの厚さ寸法が、ピストン位置規制手段とピストン駆動手段の位置規制手段との間の間隔寸法以下に形成されていると、その両寸法の精度管理を行なうだけで、応答性に優れた最適状態に設定される。
また、上記のピストン駆動手段が、ピストンの移動軸心と同軸心のピストン駆動軸を備え、該ピストン駆動軸にローラをその軸心と直角方向の軸により取り付け、該駆動軸を断面四角形状の案内溝に収容すると、ピストン駆動軸の回り止めが小型に形成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るブレーキ制御アクチュエータの一実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は構成を示す図、図２は制御シリンダ部分の拡大図であり、それぞれ初期状態、および作動状態が示されている。運転者がブレーキ操作を行なうブレーキ操作部１００のマスタシリンダ１０２と、ホイールディスク１０４に制動力を与えるホイールシリンダ１０３との間にブレーキ制御アクチュエータ１１０が設けられ、それぞれ液圧配管１０５、１０６により接続されている。
【００１２】
ここで、マスタシリンダ１０２とブレーキ制御アクチュエータ１１０との間にカット弁１０７が設けられ、ブレーキ操作部１００のブレーキペダル１０１が操作されたとき、カット弁１０７が作動してブレーキ液通路が遮断されるようになっている。また、カット弁１０７のブレーキ操作部１００側およびブレーキ制御アクチュエータ１１０側にそれぞれ第１の圧力センサ１０８および第２の圧力センサ１０９が設けられ、第１の圧力センサ１０８がマスタシリンダ１０２の発生圧力を、第２の圧力センサ１０９がホイールシリンダ１０３の圧力を検出している。そして、第１の圧力センサ１０８により検出したマスタシリンダ１０２の発生圧力に応じて、後述する制御回路１５０によりブレーキ制御アクチュエータ１１０を作動させてブレーキ圧を制御するようになっている。
【００１３】
ここで、フェイルセーフのため、マスタシリンダ１０２には、プライマリとセカンダリの２系統の液圧配管が接続されていて、プライマリの液圧配管は前２輪、セカンダリの液圧配管は後２輪に接続されている。ただし、プライマリの液圧配管を右前輪と左後輪、セカンダリの液圧配管を左前輪と右後輪とに接続する場合もある。本実施例においては、１輪についてのみ示されている。
【００１４】
ブレーキ制御アクチュエータ１１０は、上部にマニホールド１１１を備えている。マニホールド１１１は、カット弁１０７に通じるポート１１１ａ、およびホイールシリンダ１０３に通じるポート１１１ｂが形成され、そのポート１１１ａ、１１１ｂ間がブレーキ液通路１１１ｃになっている。そして、マニホールド１１１と一体的にシリンダ１１２が設けられ、ブレーキ液通路１１１ｃとシリンダ室１１３が連通されている。また、シリンダ室１１３内にピストン１１４が収容され、カット弁１０７により遮断されたホイールシリンダ１０３側のブレーキ液の容積を変化させる。
【００１５】
シリンダ１１２は、シリンダ室１１３の下部に内向き鍔状のピストンストッパ１１５が形成され、内側を貫通穴１１５ａとしている。ピストン１１４は、その上面に凸状のばねガイド１１４ａを備えるとともに、側面にシリンダ壁１１２ａに対するシール部材１１６が設けられている。そして、ピストン１１４とマニホールド１１１との間に、第２のばねとしての戻しばね１１７が挿入され、ピストン１１４は、通常、戻しばね１１７により位置規制手段としてのピストンストッパ１１５に当接する初期位置に保持されている。ここで、戻しばね１１７の初期荷重は、シリンダ壁１１２ａとシール部材１１６との間に発生する摩擦力よりやや大きい値、例えば摩擦力が３０Ｎであるとき、戻しばね１１７の初期荷重を５０Ｎに設定される。
【００１６】
ピストン１１４の下部に、ピストン駆動手段として、ピストン１１４と別体のピストン駆動軸１２０を設け、貫通穴１１５ａを通してピストン１１４を昇降させてブレーキ液圧を制御している。また、ピストン駆動軸１２０は、上部にピストン１１４の下面に当接するフランジ１２１、下部にボールねじ１２２が設けられ、中間部に４個のベアリングローラ１２３が、ピストン駆動軸１２０の軸心と直角方向の軸ピン１２３ａにより取り付けられている。ここで、フランジ１２１の厚さ寸法Ａは、ピストンストッパ１１５の厚さ寸法Ｂよりやや小さく設定されている。
そして、ピストン駆動軸１２０は、フランジ１２１の下側軸部がガイドケース１２５に設けたリニアブッシュ１２６に案内される。また、図３に示すように、ガイドケース１２５に形成された四角形状の案内溝１２７にベアリングローラ１２３が収容され、ピストン駆動軸１２０が上下動自在に形成されるとともに、その回動が規制されている。このガイドケース１２５は、基台１３０に取り付けられている。
【００１７】
また、ピストン駆動軸１２０のフランジ１２１とガイドケース１２５との間に、ガイドケース１２５に被るように逆カップ状の可動スプリングシート１３１と、可動スプリングシート１３１をフランジ１２１の下面に当接させ、ピストン駆動軸１２０を常時上方に付勢する第１のばねとしてのバックアップスプリング１３２とが挿入されている。バックアップスプリング１３２は、可動スプリングシート１３１の下部に形成した鍔部１３１ａとガイドケース１２５の下端鍔部１２５ａとの間に挿入されている。そして、シリンダ１１２の下面１１２ｂが位置規制手段として使用され、ピストン駆動軸１２０が上方に移動してピストン１１４を駆動している状態のときは、可動スプリングシート１３１がシリンダ１１２の下面１１２ｂに当接している。
【００１８】
バックアップスプリング１３２は、可動スプリングシート１３１がシリンダ１１２の下面１１２ｂに当接しているとき、初期荷重を発生するように設定される。この初期荷重は、駆動モータ１３５のコギングトルクＴｃのピーク値を軸方向推力に換算した値に対してやや上回る値に設定される。ここで、コギングトルクＴｃとは、モータコアが磁石に引きつけられるために発生するトルクと静摩擦トルクとの総和である。具体的に数値を使用して説明すると、例えば、コギングトルクＴｃを０．０５Ｎｍ、ギヤ比Ｋｇを１０、ボールねじ１２２のリードＬｂを１０ｍｍとすると、換算した推力Ｆｃ（Ｎ）は、
Ｆｃ＝Ｔｃ×Ｋｇ×２π／（Ｌｂ／１０００）＝３１４．１６（Ｎ）
となるので、初期荷重は３５０（Ｎ）程度に設定すればよいことになる。
【００１９】
ボールねじ１２２は、ピストン駆動軸１２０の下部に雄ねじ部１２２ａが形成され、その雄ねじ部１２２ａに対するボールねじナット１２２ｂが取り付けられている。そして、ボールねじナット１２２ｂにカラー１３３を介してギヤ１３４が一体的に固定されている。
一方、駆動モータ１３５はピストン駆動軸１２０の側方に設けられ、その出力軸１３６に設けたピニオン１３７と上記ギヤ１３４とが、軸１３８で基台１３０に支持された中間のギヤ１３９、ピニオン１４０を介して連結されている。
さらに、カラー１３３の上部に鍔部１３３ａが形成され、基台１３０に形成された内向き鍔部１３０ａとの間にボールベアリング１４１が挿入され、ピストン駆動軸１２０の下部が基台１３０に回転自在に支持されている。
【００２０】
そして、マニホールド１１１と基台１３０とは、制御シリンダ１１２、可動スプリングシート１３１、バックアップスプリング１３２などを覆うようにケース１４５で固定されている。また、基台１３０の下部に設けられたボールねじ１２２、ギヤ１３４、１３９、ピニオン１３７、１４０などがカバー１４６で覆われている。
【００２１】
次に、制御回路１５０について、図４の構成を示すブロック図により説明する。
制御回路１５０は、電源に接続される端子１６０ａ、１６０ｂを備え、４個のパワー素子で１５６ａで構成されたモータ駆動回路１５６が、端子１６０ａ、１６０ｂを介して電源に接続されている。また、パワー素子１５６ａは端子１６５ａ、１６５ｂを介して駆動モータ１３５に接続されて電圧の供給を制御する。
【００２２】
モータ電流演算回路１５１は、端子１６１ａ、１６１ｂを介して第１の圧力センサ１０８に、また、端子１６２ａ、１６２ｂを介して第２の圧力センサ１０９に接続されている。モータ電流演算回路１５１には、パルスＤｕｔｙ計算回路１５４、ロジック回路１５５が順次接続されている。そして、ロジック回路１５５が、モータ駆動回路１５６の４個のパワー素子１５６ａに接続されている。
また、駆動モータ１３５の電流検出回路１５２がモータ駆動回路１５６との間に設けられ、電流検出回路１５６に信号処理回路１５３が接続され、信号処理回路１５３とパルスＤｕｔｙ計算回路１５４が接続されている。
【００２３】
また、ピストン下端判断回路１５７が、端子１６１ａ、１６１ｂを介して第１の圧力センサ１０８に、また、端子１６２ａ、１６２ｂを介して第２の圧力センサ１０９に接続されるとともに、ロジック回路１５５に接続されている。
また、電磁カット弁開閉回路１５８が、端子１６１ａ、１６１ｂを介して第１の圧力センサ１０８に、端子１６３を介して図に省略したブレーキペダルスイッチに、また、端子１６４ａ、１６４ｂを介して電磁カット弁１０７に接続されている。さらに、電磁カット弁開閉回路１５８には故障検出回路１５９が接続されている。
【００２４】
まず、各回路１５１〜１５９について、その機能を説明する。
電磁カット弁開閉回路１５８は、マスタシリンダ１０２の圧力に基づいて、ホイールシリンダ１０３によるブレーキ圧力を上昇させるか否かを判断する。そして、ブレーキペダル１０１が操作されてマスタシリンダ１０２の圧力が上昇したとき、電磁カット弁１０７に電流を加えてブレーキ液通路を遮断する。ブレーキ圧力を上昇させる場合としては、運転者がブレーキをかけようとしてブレーキペダル１０１を踏み込んだとき、または、前記のようにアンチスキッドやトラクション制御コントローラから指令が与えられたときなどである。また、故障検出回路１５９から故障信号が与えられた場合は、電磁カット弁１０７を開いた状態に保持する。
【００２５】
モータ電流演算回路１５１には、第１の圧力センサ１０８で検出されたマスタシリンダ１０２の圧力信号Ｐｍが、また、第２の圧力センサ１０９で検出されたホイールシリンダ１０３の圧力信号Ｐｗが入力される。そして、駆動モータ１３５に与えるべき電流目標値ＶＩｒを計算する。
ここでは、簡素化するために比例制御とし、制御ゲインをＫｃとして、電流目標値
ＶＩｒ＝Ｋｃ（ＰｍーＰｗ）
の計算が行なわれるものとする。制御ゲインＫｃは通常１００などの大きな値とするので、最終的にはマスタシリンダ１０２とホイールシリンダ１０３の圧力差（ＰｍーＰｗ）が小さくなるように制御され、マスタシリンダ１０２の圧力信号Ｐｍとホイールシリンダ１０３の圧力信号Ｐｗはほぼ一致する。
【００２６】
なお、電流目標値ＶＩｒの計算方法は、この他にＰＩＤ補償による方法など多様に考えられるが、計算は、すべてマスタシリンダ１０２の圧力信号Ｐｍとホイールシリンダ１０３の圧力信号Ｐｗとを一致させることが目的である。
また、マスタシリンダ１０２の圧力信号Ｐｍの代わりに、アンチスキッドコントローラから与えられるマスタシリンダ以下の圧力、または、トラクション制御コントローラから与えられるマスタシリンダ以上の圧力を使用することができ、それぞれ与えられた圧力に一致するようにホイールシリンダ１０３の圧力Ｐｗが制御される。
【００２７】
電流検出回路１５２は駆動モータ１３５に流れる電流を検出し、信号処理回路１５３は電流検出回路１５２により検出した電流を検出値して電流信号ＶＩａに変換する。実施例では、小さな抵抗を駆動モータ１３５と直列に接続し、抵抗の両端の電圧の差を増幅して電流信号としているが図には省略されている。なお、抵抗の代わりに、ホール素子などを使用することもある。
【００２８】
モータ電流演算回路１５１で算出した電流目標値ＶＩｒおよび信号処理回路１５３で算出した電流信号ＶＩａが入力されたパルスＤｕｔｙ計算回路１５４は、電流目標値ＶＩｒと実際に流れている電流信号ＶＩａとを比較し、パワー素子をＯＮ、ＯＦＦする時間比率（Ｄｕｔｙ）を決める。制御計算はやはり簡単化するために比例制御とし、出力電流
Ｖｄ＝Ｋｃｉ（ＶＩｒ−ＶＩａ）
とする。ここで、出てきたＶｄを回路内部で作成した基準三角波Ｖｓと比較し、Ｖｄ＞Ｖｓの間はパワー素子ＯＮ
Ｖｄ≦Ｖｓの間はパワー素子ＯＦＦ
信号をロジック回路１５５に出力する。このことで電流目標値ＶＩｒが電流信号ＶＩａに比べて大きいときはパワー素子１５６ａのＯＮ時間が長くなり、最終的には電流目標値ＶＩｒと電流信号ＶＩａが一致するように制御される。
【００２９】
パルスＤｕｔｙ計算回路１５４からの入力により、ロジック回路１５５は、パワー素子１５６ａのいずれの２個をＯＮするかを判断し、与えられた時間だけ駆動信号を送ってＯＮさせる。
【００３０】
モータ駆動回路１５６の４個のパワー素子１５６ａは、通常、対角位置の２個がＯＮ、ＯＦＦされるようにロジック回路１５５から信号が与えられるため、モータ１３５には正逆両方向の電流を流すことができる。また、パワー素子１５６ａのＯＮ時間をパルスＤｕｔｙ計算回路１５４の出力電流の大小により決定しているため、前記のように電流目標値ＶＩｒと実電流ＶＩａが一致するように制御する。さらに、４個のパワー素子１５６ａのうち、図中下側の２個のみをＯＮすればモータ１３５の両端がショートされ、回転中のモータ１３５を急激に停止させるような急停止動作信号を出力する。
【００３１】
一方、ピストン下端判断回路１５７は、ピストン１１４が下降してピストンストッパ１１５に当たったか否かを判断する。この判断は、電磁カット弁開閉回路１５８から電磁カット弁１０７を閉じる信号を出力した時点でのホイールシリンダ１０３のブレーキ液圧力を記憶し、制御中のホイールシリンダ１０３の圧力がその圧力に下がったか否かで行なう。ホイールシリンダ１０３の圧力が電磁カット弁開閉回路１５８から電磁カット弁１０７を閉じる信号を出力した時点での圧力に下がったときに、ピストン１１４がピストンストッパ１１５に当たったと判断し、ロジック回路１５５に急停止動作信号を一定時間、例えば０．１ｓｅｃ出力する。さらに、マスタシリンダ１０２の圧力信号Ｐｍも０のときは、ピストン１１４の後退動作信号をロジック回路１５５に出力する。すなわち、その後退動作信号の出力は、駆動モータ１３５がコギングトルクを発生する電流、例えば駆動モータ１３５のトルク定数が０．０２５Ｎｍ／Ａ、コギングトルクが０．０５Ｎｍであるときは２Ａが、所定の周期、時間、例えば５ｓｅｃ周期で０．５ｓｅｃ間程度行なわれる。
【００３２】
また、故障検出回路１５９は、マスタシリンダ１０２の圧力、ホイールシリンダ１０３の圧力、モータ１３５の電流などが入力されて所定の制御ができているか否かを判断する。所定の制御ができていない場合、あるいは所定の制御ができない虞れがある場合は故障と判断し、電磁カット弁開閉回路１５８に故障信号を出力する。
【００３３】
上記の構成により、ブレーキペダル１０１が踏まれると、その操作が制御回路１５０のカット弁開閉回路１５８に入力され、カット弁開閉回路１５８の指令により電磁カット弁１０７が閉じられる。次いで、マスタシリンダ１０２によるブレーキ液圧力の上昇が第１の圧力センサ１０８で検出され、モータ電流演算回路１５１に入力される。そして、モータ電流演算回路１５１から、パルスＤｕｔｙ計算回路１５４、ロジック回路１５５を介してモータ駆動回路１５６に駆動信号が出力され、モータ駆動回路１５６から駆動モータ１３５に、ホイールシリンダ１０３の圧力がマスタシリンダ１０２に追従するように電流を送る。これにより、駆動モータ１３５は、ピストン１１４を上昇させる方向に回転し、ピニオン１３７、ギヤ１３９を介してボールねじナット１２２ｂが回転されてピストン駆動軸１２０が上昇される。
【００３４】
ピストン駆動軸１２０の上昇によりピストン１１４が下方から押し上げられ、ブレーキ液が圧縮される。このピストン１１４の上昇に伴なってホイールシリンダ１０３の圧力が上昇すると、この圧力が第２の圧力センサ１０９により検出され、モータ電流演算回路１５１に入力される。そして、モータ電流演算回路１５１により新たな電流目標値ＶＩｒが計算され、最終的にマスタシリンダ１０２の圧力とホイールシリンダ１０３の圧力が一致するように制御される。
【００３５】
ブレーキ操作が終了し、運転者がブレーキペダル１０１から足を放すと、マスタシリンダ１０２の圧力が急激に０になり、駆動モータ１３５にピストン１１４を下降させる電流が付与されてピストン駆動軸１２０が急激が後退される。同時に、ブレーキ液圧力および戻しばね１１７の作用によりピストン１１４も急激に下降され、ピストンストッパ１１５に当接するまで後退して停止する。このとき、ホイールシリンダ１０３の圧力は０となる。
【００３６】
一方、ピストン駆動軸１２０は、ギヤ１３４、１３７、ピニヨン１３７、１４０を介して駆動モータ１３５と接続されているので、駆動モータ１３５に付与する電流を０としても、駆動モータ１３５自身の回転エネルギにより下降し続け、可動スプリングシート１３１を押し下げる。これに伴なって、バックアップスプリング１３２も押し縮められるため、バックアップスプリング１３２からピストン駆動軸１２０に、「初期荷重＋ストローク×ばね定数」で求められる上向きの力が作用する。これにより、駆動モータ１３５の回転エネルギがバックアップスプリング１３２により弾性エネルギとなって吸収され、ピストン駆動軸１２０は衝撃的に停止されることがない。
さらに、ピストン１１４がピストンストッパ１１５に当接し、ホイールシリンダ１０３の圧力が０になったことを第２の圧力センサ１０９により検出したとき、駆動モータ１３５に急停止動作電流を付加する。これにより、電流０指示とは異なり、駆動モータ１３５の回転エネルギの一部がモータ内部で熱エネルギに変換されるので、ピストン駆動軸１２０は、より短いストロークで衝撃なく停止させることができる。
【００３７】
さらに、運転者がブレーキペダル１０１を放し続けると、縮められたバックアップスプリング１３２の反発力によりピストン駆動軸１２０に初期位置に戻すような力が作用する。このとき、駆動モータ１３５には前記のようにコギングトルク相当の電流が付与される。この電流はバックアップスプリング１３２を圧縮する方向に付与されるが、バックアップスプリング１３２の初期荷重がこの電流で発生するトルク以上であるため、バックアップスプリング１３２は徐々に伸び、駆動モータ１３５は付与された電流の方向と反対の方向に回転されて初期位置に戻される。ここで、例えば振動などで駆動モータ１３５が所定以上に逆方向に回転されてピストン１１４を押し上げた場合でも、５ｓｅｃに１回付与される電流で駆動モータ１３５は確実に初期位置に戻されるため、初期位置の設定がずれることはない。
【００３８】
また、この初期位置において、例えば、可動スプリングシート１３１およびピストン１１４の初期位置設定の精度が悪いと、ピストン駆動軸１２０が初期位置にあるのに、ピストン１１４が初期位置から浮いていたり、両者とも初期位置に戻るがフランジ１２１の上面とピストン１１４の下面との間に大きな隙間ができる虞れがある。
【００３９】
前者において、故障が発生してマスタシリンダ１０２の圧力が直接ホイールシリンダ１０３に伝達されるようになった場合、ピストン１１４がブレーキ液圧力によってピストンストッパ１１５に当接するまで押し戻される。このピストン１１４の後退に従って、ピストン駆動軸１２０も可動スプリングシート１３１を介してバックアップスプリング１３２に抗して後退する。これにより、ブレーキペダル１０１のストロークが大きく増加するため、運転者に大きな不安感を与える虞れがある。
また、後者においては、通常制御時、ピストン駆動軸１２０が上昇を初めてから、フランジ１２１がピストン１１４の下面に当接し、ピストン１１４を押し上げてブレーキ液の圧力が上昇するまでの時間が大きい。この場合も、運転者に不安感を与える虞れがある。
【００４０】
ところが、本実施例では、可動スプリングシート１３１の初期位置設定を制御シリンダ１１２の下面１１２ｂに当接させることによって行なっているため、ピストン駆動軸１２０の初期位置の精度は、図２に示すように、ピストンストッパ１１５の厚さＢにより決定される。
さらに、ピストン１１４とピストン駆動軸１２０との距離精度は、フランジ１２１の厚さＡおよびピストンストッパ１１５の厚さＢによって決定されるため、その厚さ寸法Ａ、Ｂの精度管理を行なうことにより、遅れ時間を極小にした最適な設定が可能である。
【００４１】
以上説明したように、ピストン１１４とピストン１１４を駆動するピストン駆動軸１２０とを分離し、制御シリンダ１１２の下部にピストンストッパ１１５を形成したから、ピストン１１４の初期位置はピストンストッパ１１５により設定されるため、ピストン１１４およびピストン駆動軸１２０のストロークを小さくでき、装置を小型化することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るブレーキ制御アクチュエータは、車両のブレーキマスタシリンダとホイールシリンダとの間のブレーキ液通路に制御シリンダを連通させ、ホイールシリンダの圧力を制御するピストンをピストン駆動手段と別体に形成し、制御シリンダにピストン位置規制手段を設けたものとしたから、ピストンの初期位置における荷重はそのピストン位置規制手段が受けることになるため、従来のようにピストンに作用する全ての荷重を受けるような大きなばねが不用となり、装置を小型化することができる。
【００４３】
加えて、ピストン駆動手段の初期位置を設定する位置規制手段が設けられ、カット弁が開かれているとき、初期荷重が駆動モータを回転させる最小トルク相当の力を僅かに上回る値に設定された第１のばねにより、ピストン駆動手段が初期位置に保持されると、車両の振動などによるピストン駆動手段の初期位置のずれが防止され、ピストンを常に初期位置に保持することができるとともに、ピストン駆動手段が第１のばねにより徐々に停止されるので、衝撃が加わることがなく、破損の虞れがない。。
また、カット弁が開かれているとき、ピストンと制御シリンダとの間に生じる摩擦力を僅かに上回る値に設定された第２のばねにより、ピストンが初期位置に保持されると、ピストン駆動手段の作動時に第２のばねが負荷となることがなく、また、ピストンの初期位置が容易に設定できる。
【００４４】
また、カット弁が開かれているとき、制御回路が駆動モータに対して、ピストン駆動手段を後退させるように、その駆動モータが有するコギングトルク相当の電流を、常時または間欠的に付加すると、車両の振動などで駆動モータが回転しピストンを駆動するようなことが発生しても、ピストンを常に初期位置に保持することができる。
また、上記の制御手段が、ピストンがピストン位置規制手段に当接したことを検出して駆動モータに急停止信号を出力すると、ピストン駆動手段が後退したときの衝撃を第１のばねのみで受けることがなくなるため、短いストロークで停止ができるとともに、第１のばねの負荷を減少することができて耐久性を向上させることができる。
【００４５】
また、上記のピストン位置規制手段を前記制御シリンダ内部の底壁に、ピストン駆動手段の位置規制手段を制御シリンダ底壁の下端面に形成し、ピストンに当接するフランジをピストン駆動手段に設け、フランジの下端面を第１のばねにより可動スプリングシートを介して支持させ、フランジがピストン位置規制手段と制御シリンダの下端面の間に位置したとき、そのフランジの厚さ寸法がピストン位置規制手段とピストン駆動手段の位置規制手段との間の間隔寸法以下に形成されることにより、その両寸法の精度管理を行なうだけで、ピストンとピストン駆動手段との間に隙間がある場合に発生する応答遅れを防止できる。また、従来のピストン駆動手段がピストンを駆動しているときに発生するストローク不足による最大能力の低下、故障時にピストンがストッパまで後退しても、十分効果的に制動力が得られる。
また、上記のピストン駆動手段としてのピストン駆動軸に、ローラをピストン駆動軸の軸心と直角方向の軸により取り付け、該ピストン駆動軸のローラ部分を断面四角形状の案内溝に収容することにより、駆動軸の回り止めが簡単な構造で小型に形成することができるとともに、摩擦力を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の構成を示す図である。
【図２】実施例のシリンダ部分の拡大図である。
【図３】実施例のピストン駆動軸部分の拡大横断面図である。
【図４】実施例の制御回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１００ ブレーキ操作部
１０１ ブレーキペダル
１０２ マスタシリンダ
１０３ ホイールシリンダ
１０５、１０６ 液圧配管
１０７ カット弁
１０８ 第１の圧力センサ
１０９ 第２の圧力センサ
１１０ ブレーキ制御アクチュエータ
１１１ マニホールド
１１２ 制御シリンダ
１１３ シリンダ室
１１４ ピストン
１１５ ピストンストッパ
１１６ シール部材
１１７ 戻しばね
１２０ ピストン駆動軸
１２１ フランジ
１２２ ボールねじ
１２３ ボールベアリング
１２５ ガイドケース
１２７ 案内溝
１３１ 可動スプリングシート
１３２ バックアップスプリング
１３５ 駆動モータ
１５０ 制御回路

Claims (7)

1. 内部に収容したピストンの一側に形成されたブレーキ液空間を、車両のブレーキマスタシリンダとホイールシリンダとの間のカット弁が設けられたブレーキ液通路のカット弁とホイールシリンダの間に連通させた制御シリンダと、
   前記ピストンと別体に形成され、ピストンに当接してピストンを前進させ、ブレーキ液を圧縮可能のピストン駆動手段と、
   前記制御シリンダに設けられ、前記ピストン駆動手段が後退したとき、前記ピストンのみが当接してその初期位置を定めるピストン位置規制手段と、
   前記ピストン駆動手段に連結された駆動モータと、
   ブレーキ操作を行うとき、前記ピストン駆動手段を前進させ、ブレーキ操作を停止するとき、前記ピストン駆動手段を後退させるように駆動モータを制御する制御手段とを具備したことを特徴とするブレーキ制御アクチュエータ。
2. さらに、前記ピストン駆動手段の初期位置を設定する位置規制手段が設けられ、前記ピストン駆動手段は、前記カット弁が開かれているとき、初期荷重が駆動モータを回転させる最小トルク相当の力を僅かに上回る値に設定された第１のばねにより、前記初期位置に保持されることを特徴とする請求項１記載のブレーキ制御アクチュエータ。
3. 前記ピストンは、前記カット弁が開かれているとき、初期荷重が前記ピストンと制御シリンダとの間に生じる摩擦力を僅かに上回る値に設定された第２のばねにより、当該ピストンの前記初期位置に保持されることを特徴とする請求項１または２記載のブレーキ制御アクチュエータ。
4. 前記制御手段は、カット弁が開かれているとき、駆動モータに、ピストン駆動手段を後退させるようにコギングトルク相当の電流を、常時または間欠的に付加することを特徴とする請求項１、２または３記載のブレーキ制御アクチュエータ。
5. 前記制御手段は、前記ピストンが前記ピストン位置規制手段に当接したことを検出し、前記駆動モータの両端をショートさせる急停止信号を出力することを特徴とする請求項１、２、３または４記載のブレーキ制御アクチュエータ。
6. 前記ピストン位置規制手段は、前記制御シリンダ内部の底壁に形成され、
   前記ピストン駆動手段は、前記ピストンに当接するフランジを備え、
   前記第１のばねは、可動スプリングシートを介して前記フランジの下端面を支持可能とされ、
   前記ピストン駆動手段の位置規制手段は、前記制御シリンダ底壁の下端面に形成され、前記可動スプリングシートが前記制御シリンダの下端面に当接しかつ前記フランジが前記可動スプリングシートに支持された状態を前記ピストン駆動手段の初期位置とし、
   該初期位置において前記フランジは前記ピストン位置規制手段と前記制御シリンダの下端面の間に位置して、前記フランジの厚さ寸法が、前記ピストン位置規制手段と前記ピストン駆動手段の位置規制手段との間の間隔寸法以下に形成されていることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載のブレーキ制御アクチュエータ。
7. 前記ピストン駆動手段は、前記ピストンの移動軸心と同軸心のピストン駆動軸を備え、該ピストン駆動軸にローラをその軸心と直角方向の軸により取り付け、該ピストン駆動軸のローラ部分を断面四角形状の案内溝に収容したことを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載のブレーキ制御アクチュエータ。

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