JP4449067B2

JP4449067B2 - 車両用ブレーキ装置

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Publication number: JP4449067B2
Application number: JP2007103362A
Authority: JP
Inventors: 功松野
Original assignee: 功松野
Priority date: 2007-04-11
Filing date: 2007-04-11
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2027-04-11
Also published as: JP2008260351A

Description

本発明は、ブレーキ操作子と、正逆転自在なモータと、該モータの動力をマスタピストンに伝達可能にして車輪ブレーキに接続するマスタシリンダとを備える車両用ブレーキ装置に関する。

従来、このような車両用ブレーキ装置として、たとえば特許文献１および特許文献２および特許文献３などにより既に知られている。
特公平６−９９６４号公報特許第３６０５４６０号公報特開２００２−３２１６１１号公報

上記特許文献１では、回動を規制された差動機構のボルトの一端をマスタピストンに当接して、他端をブレーキペダルに連結したボルトが、ハウジングに対して回転軸方向の位置が拘束されたロータ内周に形成されるナットの回動により、回転軸方向にボルトが進退動する電動式ブレーキ倍力装置が開示されている。

ところが、上記開示例ではモータの回動がフリーとなったときに、ブレーキペダルを踏み込み操作した場合、ボルトの前進にともなってナットが回動しないとマスタピストンを押動することが出来ない。

一般的にボールねじは、ボルトを押動してナットを回動させる場合の逆効率は高いものの、リードを小さく設定してかつ慣性力の大きなナットおよびモータのコギングトルクのかかっている回転体を回動するためには大きな押動力が必要になり、そのためマスタピストンに伝達するペダル操作力は大きくロスされることになる。

さらに万が一、モータのロータが固着した場合においては、ブレーキペダルの操作力はマスタピストンに伝達不可能となり、フェイルセーフに課題が残る。

そして、ブレーキペダルはボルトに離間不可能に連結されているため、自動ブレーキ作動をおこなう場合には、自動的なボルトの前進にともなってブレーキペダルも入り込んでしまうため、ドライバの違和感を生じることになる。

特許文献２では、マスタシリンダ軸線と平行してモータに駆動される差動機構の直動部材であるボルトに連結されたバー状の押動部材が、マスタピストンを背後より押動するとともに、ブレーキペダルに連結される入力桿先端が前記バー状押動部材を貫通してマスタピストンを押動可能に構成されるアシスト力付与手段を備えた車両用ブレーキ装置が開示されている。

このように構成されたアシスト力付与手段では、特許文献１の課題であるモータがフリーになった場合の操作力のロスが大、モータが固着した場合のマスタシリンダ作動不可について、バー状押動部材に干渉なく貫通する入力桿がマスタピストンを直接押動可能にされているため解決されている。

しかしながら、最大１００００Ｎ程度発生するマスタシリンダの油圧発生反力を、軸線を平行にオフセットして構成される差動機構が支承するので、バー状押動部材の剛性やマスタシリンダと差動機構との相互取り付け剛性を上げるための重量増加と、片持ちであるバー状押動部材がボールとナットに及ぼす偏荷重による効率や耐久性の低下などの課題が残る。

また、ブレーキ操作部材の入力の有無に関らずブレーキ液圧を発生させる自動ブレーキ作動制御を行って、その制御中にブレーキペダルを操作した場合、前進しているマスタピストンと後退限にある入力桿とにおいて、ブレーキペダルのいわゆる空振りが発生してしまう。

さらに、電気回生ブレーキに協調してアシスト力を弱める制御などをおこなった場合においては、マスタシリンダピストンの前進量が低下するため、ブレーキペダルの操作量（入力に対するストローク）が車両の制動力に対して少なくなることになる。

つまり、自動ブレーキおよび回生協調ブレーキ制御中のブレーキ操作部材のストロークは通常アシスト時とは異なってしまうため、ドライバの学習による入力とストロークと発生減速度の関係に不一致が生じ、ブレーキ操作フィーリングに違和感をおよぼすことになる。

特許文献３では、ブレーキペダルの入力量に連動して該入力量に対応したモータ動力がピニオンとピニオンに噛合するラックを介して加算されて倍力を得るように構成されているが、モータ単独でマスタシリンダを作動させ自動的にブレーキをかけたときに、さらにブレーキペダルを踏み増す際の遊びの増加（第１実施例）やあるいは反力の増加（第２，第３実施例）がある。

そして通常のブレーキ操作時においても、入力部材と出力部材を同ストロークで操作させるためには、倍力比＝入力部材受圧断面積／出力部材受圧断面積の関係が必要なため（第２，３実施例）設計自由度が低くブレーキ操作フィーリングおよび機能に課題が残る。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、正逆転自在なモータの動力を簡素な構造をもってマスタシリンダに伝達するとともに、ブレーキ操作子の操作フィーリングとフェイルセーフにもすぐれ、協調回生ブレーキや自動ブレーキにも好適な電動液圧式の車両用ブレーキ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、軸方向に進退動可能な第１のラック軸と、該第１のラック軸の軸線と平行な軸線をもって軸方向に進退動可能な第２のラック軸と、前記第１のラック軸と前記第２のラック軸とに噛合いするピニオンを回動可能に軸支して前記第１のラック軸および前記第２のラック軸と平行に進退動可能なピニオン駆動軸とを備えて、前記３軸のいずれか１軸は、後退限が規制されかつ進退動可能にブレーキ操作子が連係され、残る２軸のいずれか１軸は、後退限が規制されかつ進退動可能に正逆転自在なモータの回動を直動に変換して連係され、残る１軸を、車輪ブレーキが接続されるマスタシリンダのマスタピストンを押動可能に連係する車両用ブレーキ装置とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて、後端を前記ブレーキ操作子に連結される入力伝達部材が、前記ブレーキ操作子の入力に対応して前記ブレーキ操作子に連係する軸との相対的な進退動を可能にするストロークシミュレータを備えるとともに、前記ブレーキ操作子に連係する軸が進退動するときには、前記入力伝達部材の推力を前記マスタシリンダに連係する軸の後端に伝達可能に構成することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２に記載の発明に加えて、前記ピニオン駆動軸に前記ストロークシミュレータを備えて前記ブレーキ操作子を連係し、前記第１のラック軸と前記第２のラック軸とのいずれか一方に前記マスタシリンダを連係して、前記第１のラック軸と前記第２のラック軸とのいずれか他方に前記モータを連係することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明に加えて、入力検出器と電子制御装置とを含んで、すくなくとも前記ブレーキ操作子の入力による前記ブレーキ操作子に連係する軸を後退限より前進させる力よりも、前記モータに連係する軸の推力による前記ブレーキ操作子に連係する軸を後退限に規制する力のほうが大きくなるよう、前記モータの動力を制御することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、モータの動力がブレーキ操作子からの入力より大きくなるよう制御されると、ブレーキ操作子に連係する軸を軸方向進退動後退限に規制して、正逆転自在なモータおよび直動機構に連係する軸を軸方向に進退動させることにより、マスタシリンダに連係する軸にモータ動力を伝達してマスタシリンダ昇圧をおこなうことができる。

また逆に、モータの動力がない場合には、ブレーキ操作子の入力により、正逆転自在なモータおよび直動機構に連係する軸を軸方向進退動後退限に規制して、ブレーキ操作子に連係する軸を軸方向に進退動させることにより、マスタシリンダに連係する軸にブレーキ操作子の入力を伝達してマスタシリンダ昇圧をおこなうことができる。

このように、第１のラック軸と第２のラック軸とに噛合いするピニオンの自転、あるいは自転しながらの進退動、あるいは自転なき進退動のいずれかの運動の介在により、ブレーキ操作子あるいはモータのいずれか大きい軸推力を確実かつ効率よくマスタシリンダ昇圧に変換することができる。

また、モータ動力によりマスタシリンダが昇圧される際には、後退限に規制されるブレーキ操作子に連結する軸とブレーキ操作子との連係において、ブレーキ操作子自体の剛性を調整あるいはストロークシミュレータを追加するなどして、ブレーキ操作子の操作ストロークを任意に設定可能になりフィーリングを向上させることができるとともに、ブレーキ操作子と車輪ブレーキの関係が一旦遮断されて車輪ブレーキが制御される、いわゆるブレーキバイワイヤ機能を盛り込むことが容易に可能になる。

請求項２記載の発明によれば、ブレーキ操作子に連係する軸を軸方向進退動後退限に規制して、モータに連係する軸を軸方向に進退動させることにより、マスタシリンダに連係する軸にモータ動力を伝達してマスタシリンダ昇圧をおこなう際には、入力伝達部材が前進してゆくマスタシリンダに連係する軸を押動する反力とストロークシミュレータの反力との合計、あるいはストロークシミュレータの単独反力をブレーキ操作子に付与することが可能であり、任意にストロークシミュレータの剛性を設定でき、ブレーキ操作子の操作フィーリングをより好適なものにすることができる。

もし、モータの動力がない場合には、予め前進していないマスタシリンダに連係する軸に入力伝達部材が連係して、ストロークシミュレータに係るブレーキ操作子のストロークのロスを最小限（ゼロも可）にして、入力伝達部材の推力をマスタシリンダに連係する軸の後端に伝達してマスタシリンダ昇圧をおこなうことができる。

このように、モータ動力でマスタシリンダ昇圧がされる際はストロークシミュレータのストロークと反力を好適にして、モータ動力がない場合にはストロークシミュレータによるブレーキ操作子のストロークロスを最小限（ゼロでも可）にしてマスタシリンダを昇圧でき、フェイルセーフ時の操作性にすぐれたものにできる。

請求項３記載の発明によれば、仮に単純にピニオン駆動軸に前記ブレーキ操作子を連係し、第１のラック軸と第２のラック軸とのいずれか一方にマスタシリンダを連係して、モータに連係する第１のラック軸と第２のラック軸とのいずれか他方の軸を後退限に規制して、ピニオン駆動軸のみの推力によりマスタシリンダに連係する軸を進退動させる場合には、ピニオンは自転しながら進退動するため、該ピニオンに噛合うマスタシリンダに連係する軸は２倍の速度で進退動することになり、逆に言えば推力の伝達は１／２になってしまう。

ところが、入力伝達部材がマスタシリンダに連係する軸を直接押動可能にすることで、ストロークシミュレータの全ストロークに達するまでの範囲（マスタピストンの全ストローク分以上も可）で入力伝達部材の推力メインでマスタピストンを押動できるため、入力伝達部材推力とマスタピストン推力が略１対１になり、入出力効率を向上することができる。

請求項４記載の発明によれば、すくなくともブレーキ操作子の入力により、該ブレーキ操作子に連係する軸を後退限より前進させる力よりも、モータに連係する軸の推力によるブレーキ操作子に連係する軸を後退限に規制する力のほうが大きくなるようモータ動力が制御されるため、マスタシリンダは増圧され高い制動力が発生されるとともに、後退限に規制されるブレーキ操作子に連係する軸とブレーキ操作子の連係では、ブレーキ操作子本体の剛性の調節やストロークシミュレータの追加などにより、任意のブレーキ操作フィーリング設定が可能になる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

なお、以下の説明において使用される、前進および後退、または正転および逆転は車両の進行方向や装置の装着向きに対応するものではなく、マスタシリンダが昇圧方向に作用するときに前進および正転を用い、マスタシリンダが降圧方向に作用するときに後退および逆転を用いるものである。

図１〜図６は本発明の第１実施例を示すものであり、図１は車両用ブレーキ装置の全体構成を示すブレーキ液圧系統図、図２はブレーキ液圧発生装置の非作動初期位置での左側面要部断面図、図３はブレーキ液圧発生装置の増圧ブレーキ作動位置での左側面要部断面図、図４はブレーキ液圧発生装置の非増圧ブレーキ作動位置での左側面要部断面図、図５はストロークシミュレータ特性図、図６は出力液圧特性図である。

先ず図１において、ブレーキ液圧発生装置１０は、モータ１１０を備える差動機構９０と、該差動機構９０後部にブレーキ操作部材であるブレーキ操作子１１に連結する入力手段３０と、差動機構９０の前部に樹脂等で形成されてブレーキ液を蓄えるマスタリザーバ１２を上部に装着するタンデム型のマスタシリンダ６０とを備えている。

電子制御装置１３は、電源８および、該電源８に不具合が生じた場合において、後述するブレーキ液圧発生装置１０の増圧ブレーキ作動制御を電子制御装置１３が数回分行えるだけの電力を蓄える小型キャパシタ９に接続して、車両ブレーキ装置を統合的に制御可能にする。

ブレーキ操作子１１の操作量はエンコーダやポテンショメータ等で構成して操作ストロークを検出する入力検出器Ａ２５、および歪みセンサ等で構成して操作荷重を検出する入力検出器Ｂ２６にて検出され、それら検出値は電子制御装置１３に伝達され、電子制御装置１３はこの検出値を基にブレーキ液圧発生装置１０に備わるモータ１１０の動力を制御する。

さらに、電子制御装置１３にはマスタシリンダ６０が発生する圧力を検出する出力検出器２７の検出値やモータ１１０の電流検出値も伝達され、それらの値を基にブレーキ液圧発生装置１０に備わるモータ１１０の動力のフィードバック制御が可能にされる。

また、電子制御装置１３には、図示せぬ車輪速センサ、ヨーセンサ、Ｇセンサ等の検出値をもとにブレーキ液圧発生装置１０および以下に説明するＡＢＳ１５を制御して車両の統合的な制御を可能に電気回路を配索する。そして、これらの車両用ブレーキ装置の異常時にはドライバに警報を発する警報装置１４を備える。

マスタシリンダ６０の前部出力ポート１６Ｆと後部出力ポート１６Ｒから出力される液圧は前部液圧路１７Ｆおよび後部液圧路１７Ｒに導かれ、該後部液圧路１７Ｒの発生液圧は圧力センサで構成される出力検出器２７にて検出可能にされている。

前部液圧路１７ＦはＡＢＳ１５を介して左前輪用車輪ブレーキＢＦＬおよび右前輪用車輪ブレーキＢＦＲに接続される。また後部液圧路１７Ｒも、ＡＢＳ１５を介して左後輪用車輪ブレーキＢＲＬおよび右後輪用車輪ブレーキＢＲＲに接続される。

ＡＢＳ１５は、前部液圧路１７Ｆを分岐して、左前輪用車輪ブレーキＢＦＬおよび右前輪用車輪ブレーキＢＦＲ間に設けられる常開型電磁弁１８，１８と、常開型電磁弁１８，１８に並列に接続される一方向弁１９，１９と、減圧リザーバ２１と、左前輪用車輪ブレーキＢＦＬおよび右前輪用車輪ブレーキＢＦＲと減圧リザーバ２１間に設けられる常閉型電磁弁２０，２０と、減圧リザーバ２１から前部液圧路１７Ｆ側へブレーキ液を還流するべく、ＡＢＳモータ２２に駆動されるＡＢＳポンプ２３を備える。

さらにＡＢＳ１５は、後部液圧路１７Ｒを分岐して、左後輪用車輪ブレーキＢＲＬおよび右後輪用車輪ブレーキＢＲＲ間に設けられる常開型電磁弁１８，１８と、常開型電磁弁１８，１８に並列に接続される一方向弁１９，１９と、減圧リザーバ２１と、左後輪用車輪ブレーキＢＲＬおよび右後輪用車輪ブレーキＢＲＲと減圧リザーバ２１間に設けられる常閉型電磁弁２０，２０と、減圧リザーバ２１から後部液圧路１７Ｒ側へブレーキ液を還流するべく、ＡＢＳモータ２２に駆動されるＡＢＳポンプ２３を備える。

ＡＢＳ１５は電子制御装置１３により制御され、各車輪ブレーキＢＦＬ，ＢＦＲ，ＢＲＬ，ＢＲＲに対応した常開型電磁弁１８を開くとともに常閉型電磁弁２０を閉じる増圧モードと、常開型電磁弁１８を閉じるとともに常閉型電磁弁２０を開く減圧モードと、常開型電磁弁１８および常閉型電磁弁２０をともに閉じる保持モードとを切換えて制御し、これにより各車輪ブレーキＢＦＬ，ＢＦＲ，ＢＲＬ，ＢＲＲのブレーキ液圧を状況に応じて個別で最適に制御することができる。

そして電子制御装置１３は、ブレーキ液圧発生装置１０およびＡＢＳ１５を統合的に制御するものであり、ブレーキ操作子１１の操作量に応じたブレーキ液圧発生装置１０の増圧ブレーキ作動制御、アンチロックブレーキ制御、ブレーキ操作子１１の操作有無にかかわらずブレーキ液圧発生装置１０に自動的に液圧を発生させる自動ブレーキ制御、さらに自動ブレーキ制御からＡＢＳ１５を制御して個別の車輪ブレーキ液圧を最適に調整してのトラクションコントロールおよびビークルスタビリティコントロールなどを行うことができる。

さらに電子制御装置１３は、図示せぬ電気回生制動装置との協調にも対応することが可能であり、電気回生制動装置の制動力をドライバの所望した車両制動力から差し引いた車輪ブレーキ制動力になるようにブレーキ液圧発生装置１０を増圧ブレーキ作動制御することもできるようになっている。

図２において、非作動初期位置となるブレーキ液圧発生装置１０は、差動機構９０と、該差動機構９０の前部にはマスタシリンダ６０と、差動機構９０の後部には入力手段３０が構成されている。

マスタシリンダ６０に備える後部マスタピストン６２の後端には、ハウジングＡ３１とハウジングＢ６１に挟持されるように構成される差動機構９０に備える第１のラック軸９８前端が当接されている。

マスタシリンダ６０は、タンデム型のものであり、前部マスタピストン６８の前進により液圧を発生する前部液圧室ＦＰＬと、後部マスタピストン６２の前進により液圧を発生する後部液圧室ＲＰＬとを画成する。

ハウジングＢ６１では、有底円筒状のシリンダ内径６１ａを前部および後部マスタピストン６８，６２が摺動自在に挿入されている。

ハウジングＢ６１の上部には、ハウジングＢ６１の筒内へのブレーキ液の補給が可能なように、合成樹脂から成るマスタリザーバ１２（図１参照）が取り付けられブレーキ液を満たしている。

前部マスタピストン６８の軸方向中間部とハウジングＢ６１の筒内の間に常時通じてブレーキ液を補給すべく、前部マスタピストン６８の軸方向中間部に開口する補給ポートＦＳＰがハウジングＢ６１に穿設される。

前部マスタピストン６８の前部には、前部液圧室ＦＰＬに液圧を発生させるべく、シリンダ内径６１ａに摺接するカップ６９が装着される。また前部マスタピストン６８の後方側には後部液圧室ＲＰＬに発生した液圧を受圧すべく、シリンダ内径６１ａに摺接するカップ７０が装着される。

前部マスタピストン６８には、戻しばね７３の付勢力により前部マスタピストン６８が後退限位置に戻ったときに前部液圧室ＦＰＬとマスタリザーバ１２を連通させる中心型のリリーフ弁７１が設けられる。該リリーフ弁７１は、前部マスタピストン６８の前端弁函部に同軸に装着され、前部マスタピストン６８が後退限にあるときにはリリーフ弁７１を弁ばね７２のばね付勢力に抗して前進位置に保持し開弁して、前部マスタピストン６８の前進時には弁ばね７２によるリリーフ弁７１の後退動作すなわち閉弁動作を許容するようにして両端がハウジングＢ６１に固定的に支持される開弁棒７４とで開閉可能に構成される。

開弁棒７４は、その両端をハウジングＢ６１で支持されて前部マスタピストン６８の長孔６８ａ内に挿通されており、リリーフ弁７１の後端が開弁棒７４に当接される。

リリーフ弁７１は、前部マスタピストン６８が後退限に在るときには開弁棒７４でリリーフ弁７１が押圧されることにより開弁し、前部液圧室ＦＰＬとマスタリザーバ１２を連通させてシリンダ内にブレーキ液を補給可能とする。また前部マスタピストン６８が後退限から前進すると、開弁棒７４が前部マスタピストン６８に対して後方に相対移動することにより、リリーフ弁７１が閉弁して前部液圧室ＦＰＬの圧力発生が可能になる。

後部マスタピストン６２は後端をスライドブッシュ７５の前端に当接し、スライドブッシュ７５の後端は止め輪７６に当接して、後部マスタピストン６２とともにスライドブッシュ７５の後退限を規制している。

後部マスタピストン６２は、前方外周には後方からのみブレーキ液の流通を許容してシリンダ内径６１ａに摺接するカップ６３と、後部マスタピストン６２の後部外周にはシリンダ内径６１ａに液密にして摺接するカップ６４とを備える。

またハウジングＢ６１には、後部マスタピストン６２が後退限位置にあるときはマスタリザーバ１２と後部液圧室ＲＰＬを連通して、後部マスタピストン６２の前進位置ではカップ６３の通過によりマスタリザーバ１２と後部液圧室ＲＰＬの連通が遮断され閉弁するリリーフポートＲＰと、マスタリザーバ１２からカップ６３とカップ６４間に常時ブレーキ液の補給をおこなう補給ポートＲＳＰとが穿設される。

前部および後部マスタピストン６８，６２の最大間隔を規制すべく、前部マスタピストン６８後端に当接するリテーナ６５と後部マスタピストン６２間に縮設される戻しバネ６６のセット長を、後部マスタピストン６２に螺着されるリテーナガイド６７が規制するようになっている。

前部マスタピストン６８の戻しバネ７３より後部マスタピストン６２の戻しバネ６６のセット荷重の方が大きく設定されており、後部マスタピストン６２の後退限では前部および後部マスタピストン６８，６２の最大間隔をおいた位置で前部マスタピストン６８の後退限も設定される。

このように構成されたマスタシリンダ６０では、後部マスタピストン６２が押動されると先ず後部マスタピストン６２と前部マスタピストン６８が同時に前進を開始して後部マスタピストン６２の戻しバネ６６より小さなセット荷重に設定される前部マスタピストン６８の戻しバネ７３をたわませる。

そして前部マスタピストン６８ではリリーフ弁７１が、また後部マスタピストン６２ではリリーフポートＲＰがほぼ同時に閉弁動作をおこなう。

前記閉弁動作後は、後部マスタピストン６２の進退動に応じて後部液圧室ＲＰＬおよび前部液圧室ＦＰＬとが同圧となるように前部マスタピストン６８が浮動して後部マスタピストン６２との相対距離を調整しながら車輪ブレーキＢＦＬ，ＢＦＲ，ＢＲＬ，ＢＲＲに液圧を供給する。

後部マスタピストン６２と前部マスタピストン６８が後退限に戻ると前部マスタピストン６８ではリリーフ弁７１が、また後部マスタピストン６２ではリリーフポートＲＰが開弁して後部液圧室ＲＰＬおよび前部液圧室ＦＰＬはマスタリザーバ１２に連通して大気圧開放状態となる。

入力手段３０は、差動機構９０に備えるピニオン駆動軸９１の後部円筒状内径部にストロークシミュレータＳＳを構成して、ピニオン駆動軸９１はハウジングＡ３１に形成される円筒状の内径部を摺動可能に挿入され、該ピニオン駆動軸９１はハウジングＡ３１の内径後部の溝部に嵌着される係止リング４０に後退限を規制されている。

ピニオン駆動軸９１の円筒底部には、ピニオン駆動軸９１の前部に形成される上面断面がコの字状のすりわり部９１ａ側より、差動機構９０に備わる第１のラック軸９８後端にバー９９をもって連結される第１のラック軸９８と平行に突出するオフセットロッド１００が摺動自在に挿通されている。

入力伝達部材３５は、後端中央部にプッシュロッド３３を首振り自在に連結して、該プッシュロッド３３はブレーキ操作子１１（図１）に連結するヨーク３２に締結めねじ３４とともに螺着される。

入力伝達部材３５の軸部はピニオン駆動軸９１後部の内径部に摺動可能に挿入され、後退限をピニオン駆動軸９１の内径後部の溝部に嵌着される係止リング４１に規制され、入力伝達部材３５の前端を、前記オフセットロッド１００の後端に離間距離Ｌ３をもって臨ませている。

ドライバのブレーキ操作子１１への入力に対応して、ブレーキ操作子１１に反力とストロークを付与すべく、入力伝達部材３５の前方段部とピニオン駆動軸９１の円筒底部との間にはストロークシミュレータＳＳが構成される。

ストロークシミュレータＳＳは、リテーナ３７が外径をピニオン駆動軸９１円筒内径に摺動可能に挿入され、該リテーナ３７内径には後方より入力伝達部材３５の小径軸が摺動可能に挿通して、さらに前方からはピニオン駆動軸９１の円筒底部を挿通しているオフセットロッド１００が摺動可能に挿通している。

リテーナ３７の前方段部とピニオン駆動軸９１の円筒底部との間には巻きばねであるシミュレートばね３８が張架され、リテーナ３７の後方段部と入力伝達部材３５の前方段部との間にはゴム等の弾性材からなるシミュレートラバー３９が張架されている。

リテーナ３７はシミュレートばね３８とシミュレートラバー３９の荷重がバランスした位置にあり、リテーナ３７の前方段部とピニオン駆動軸９１の円筒段部は離間距離Ｌ１を、リテーナ３７の後端と入力伝達部材３５の段部は離間距離Ｌ２を空けている。

ストロークシミュレータＳＳに設定される入力伝達部材３５の全ストロークは、離間距離Ｌ１＋Ｌ２であり、この離間距離Ｌ１＋Ｌ２はシミュレートばね３８およびシミュレートラバー３９の許容応力を超えないように設定するものである。

ただし、図２のように差動機構９０が非作動初期位置でのストロークシミュレータＳＳでは、オフセットロッド１００の後端と入力伝達部材３５の前端との離間距離Ｌ３のみ入力伝達部材３５が弾性部材であるシミュレートばね３８およびシミュレートラバー３９を圧縮しての前進を許容する。

差動機構９０は、ハウジングＡ３１およびハウジングＢ６１に挟持されるように構成され、第１のラック軸９８と第２のラック軸９５とピニオン駆動軸９１とが互いの軸線を平行に進退動可能にされている。

マスタシリンダに連係する軸である、マスタシリンダ６０に備える後部マスタピストン６２の後端に前端を当接する第１のラック軸９８は、円筒棒状の丸ラックに形成され、第１のラック軸９８の軸前方をマスタシリンダ６０後端に備えるスライドブッシュ７５の内径部にガイドされ、第１のラック軸９８外周部軸方向に形成するキー溝９８ｂがスライドブッシュ７５内径に形成するキー溝に固定的に嵌着されるキー１０１にはめあいして、第１のラック軸９８の回動を規制してかつ軸方向への滑動を可能にしている。

さらに、第１のラック軸９８後端の小径軸部９８ｃはバー９９の上部大径穴に前方より圧入されており、バー９９の下部小径穴に後方より圧入されているオフセットロッド１００の後方軸部はストロークシミュレータＳＳに備えるリテーナ３７の内径部に摺動自在に挿入され、前方のスライドブッシュ７５とともに第１のラック軸９８を両端でガイドして軸方向への進退動を可能にしている。

モータに連係する軸である、第２のラック軸９５は、第１のラック軸９８と同様に丸ラックに形成され、軸前方をハウジングＢ６１下方壁に形成される有底のガイド穴６１ｂに挿入してかつ、ガイド穴６１ｂの内径に形成されるキー溝に固定的に嵌着されるキー９６に第２のラック軸９５外周軸方向に形成されるキー溝９５ｃがはめあいして回動を規制しながら滑動可能にされている。

第２のラック軸９５後方では、ハウジングＡ３１の下方壁穴に圧入されるガイド棒９７を、第２のラック軸９５後端より穿設されるガイド穴９５ｄに挿入して、第２のラック軸９５を前後両端でガイドしながら軸方向への進退動を可能にしている。

第２のラック軸９５の外周下部にはラック歯９５ｂが形成されており、該ラック歯９５ｂに第２のラック軸９５の軸線に直交して装備されるモータ１１０の回転軸１１０ａに具設されるモータピニオン１１１が噛合いしている。

ブレーキ操作子に連係する軸である、ピニオン駆動軸９１は、後方の円筒内径部に前述したストロークシミュレータＳＳを構成して、前部の上断面コの字状に形成するすり割り部９１ａの前方には、ピニオン９２が軸受９３とピン９４とをもって自転可能に軸支されている。

ピニオン９２は、第１のラック軸９８の外周下部に形成されるラック歯９８ａと第２のラック軸９５の外周上部に形成されるラック歯９５ａとに噛合いしている。

図２の非作動初期位置における差動機構９０では、ピニオン駆動軸９１は後端外周部をハウジングＡ３１の内径部後端の溝部に嵌着される係止リング４１に当接して後退限を規制され、第２のラック軸９５は前端をハウジングＢ６１に形成されるガイド穴６１ｂ底部に当接させて後退限を規制している。

ピニオン駆動軸９１および第２のラック軸９５を後退限に当接させる力はマスタシリンダ６０に装着される戻しばね７３，６６の付勢力であり、自身も後部マスタピストン６２より前記付勢力が伝達されて初期位置に戻されている第１のラック軸９８の後端はハウジングＡ３１の壁面にわずかなすき間を空けている。

図３では、ドライバのブレーキ操作子１１の操作による入力検出器Ａ２５の操作ストローク検出値および入力検出器Ｂ２６の操作荷重検出値に基づいた電子制御装置１３の増圧ブレーキ作動制御により、差動機構９０に装備されるモータ１１０に動力が発生している。

差動機構９０では、ブレーキ操作子に連係する軸であるピニオン駆動軸９１を後退限に規制して、モータに連係する軸である第２のラック軸９５を前進させて、ピニオン９２の自転によりマスタシリンダに連係する軸である第１のラック軸９８を前進させており、このとき第２のラック軸９５の前進量に対する第１のラック軸９８の前進量は１対１となっている。

モータ１１０の回転軸１１０ａに具設されるモータピニオン１１１が時計回りに回動して、第２のラック軸９５を右に前進させて、第２のラック軸９５に噛合いするピニオン９２が反時計回りに自転して、第１のラック軸９８を左に前進させ、後部マスタピストン６２を距離Ｌ４前進させている。

いっぽう、ブレーキ操作子１１と後端を連結する入力伝達部材３５は、ストロークシミュレータＳＳを構成するシミュレートばね３８およびシミュレートラバー３９を圧縮しながら距離Ｌ５ストロークしている。

この増圧ブレーキ制御中にあっては、後部マスタピストン６２および第１のラック軸９８の前進量Ｌ４よりも、入力伝達部材３５のストローク量Ｌ５のほうが小さくなるようにストロークシミュレータＳＳの弾性部材であるシミュレートばね３８およびシミュレートラバー３９の剛性が設定されている。

非作動初期位置における入力伝達部材３５前端とオフセットロッド１００後端との離間距離Ｌ３は、増圧ブレーキ作動制御中はさらに離間距離を大きくしている。

したがって、後部マスタピストン６２に第１のラック軸９８を介して連係するオフセットロッド１００を入力伝達部材３５が押動していないため、ブレーキ操作子１１の入力はマスタシリンダ６０の昇圧を補強することはできないものの、ドライバのブレーキ操作子１１の操作ストローク負担を軽減でき、さらに協調回生ブレーキ制御でドライバの所望する制動力から電気回生制動力分を差し引いた車輪ブレーキ制動力になるようモータ１１０の動力を一定量弱めて後部マスタピストン６２およびオフセットロッド１００が後退しても、オフセットロッド１００後端と入力伝達部材３５の前端との干渉がないため、ブレーキ操作子１１の入力とストロークと車両制動力は常に一定のものにできる。

なお、電子制御装置１３の制御対象である出力部材の第１のラック軸９８およびオフセットロッド１００とは離間して入力部材である入力伝達部材３５が独立してストロークするので、電子制御装置１３では入力検出器Ａ２５が検出するブレーキ操作子１１のストローク検出値のみをソースとした入出力制御が成立するため、ブレーキ操作子１１の操作荷重を検出するために荷重センサで構成する入力検出器Ｂ２６を省略することも可能である。

このブレーキ操作子１１と車輪ブレーキＢＦＬ，ＢＦＲ，ＢＲＬ，ＢＲＲが一端切り離された、いわゆるブレーキバイワイヤ状態になることによって、協調回生ブレーキ制御の他にも種々の制御が可能になる。

例えば、車輪ブレーキＢＦＬ，ＢＦＲ，ＢＲＬ，ＢＲＲのすべてがＡＢＳ作動モードに入っている場合には過剰なマスタシリンダ６０の昇圧は必要ないはずであり、車両を統合的に制御する電子制御装置１３が車輪ブレーキＢＦＬ，ＢＦＲ，ＢＲＬ，ＢＲＲのいずれかがＡＢＳ作動を終了するまでマスタシリンダ６０の液圧を下げるよう制御してもブレーキ操作子１１には干渉がない。

また、緊急時に制動力を高めるようブレーキアシスト制御がされる場合においても、後部マスタピストン６２の急激な前進にブレーキ操作子１１は追従することなく、ドライバの操作フィーリングを向上できる。

ただし、上記のような協調回生ブレーキなどの制御の必要がない車両においては、増圧ブレーキ作動制御中のオフセットロッド１００後端を入力伝達部材３５前端が押動可能になるようにストロークシミュレータＳＳに備える弾性部材であるシミュレートばね３８およびシミュレートラバー３９の剛性を設定してもよい。

このような設定では、後部マスタピストン６２に当接押動しているオフセットロッド１００に入力伝達部材３５の推力が加算されるため、オフセットロッド１００に加算された推力はモータ１１０のオフセットロッド１００および第１のラック軸９８を押し出そうとする回動力のアシストになり消費電力を節約、もしくはモータ電力は維持したままでマスタシリンダ６０の発生液圧をより高めることができる。

また、ストロークシミュレータＳＳをたわめるために一部ロスする入力伝達部材３５の推力は、反力としてオフセットロッド１００を押動する反力とともにブレーキ操作子１１に伝達され、ストロークシミュレータＳＳに備えるシミュレートばね３８およびシミュレートラバー３９の弾性部材としての適度な反発感をも付与することができる。

図３ではブレーキ操作子１１の入力に対応した増圧ブレーキ制御として説明したが、ブレーキ操作子１１の操作有無に関らず図示せぬ車両のセンサの情報をもとに、電子制御装置１３はモータ１１０を制御して自動ブレーキ制御をおこないマスタシリンダ６０を昇圧することができる。

ブレーキ操作子１１の操作有無に関らずブレーキ液圧発生装置１０を昇圧して、前車に所定車間距離を空けるための自動ブレーキや、自動ブレーキ制御をした上でＡＢＳ１５を作動制御して外輪または内輪に制動力を付与するスタビリティコントロール、駆動輪に適宜制動力を付与するトラクションコントロールなどもおこなえる。

このような制御中に、ブレーキ操作子１１を踏み増すことがあっても、ブレーキ操作子１１はストロークシミュレータＳＳで予め設定された剛性により何の違和感もなく操作が開始され、マスタシリンダ６０の液圧も即時ドライバの所望する液圧に制御される。

図４はブレーキ液圧発生装置１０の非増圧ブレーキ作動状態を示し、モータ１１０の回動がなく、ドライバのブレーキ操作子１１の操作力のみによるマスタシリンダ６０の昇圧がおこなわれている。

モータ１１０の動力供給がない第２のラック軸９５は後退限に規制され、ブレーキ操作子１１に連係する入力伝達部材３５およびピニオン駆動軸９１の推力を第１のラック軸９８に伝達するように作用している。

入力伝達部材３５は、図２におけるオフセットロッド１００後端との離間距離Ｌ３をストロークすると、入力伝達部材３５前端がオフセットロッド１００後端に当接して、該オフセットロッド１００はバー９９を介して第１のラック軸９８後端に連結され、該第１のラック軸９８前端を後端に当接する後部マスタピストン６２に入力伝達部材３５の推力を伝達している。

ピニオン駆動軸９１は、前進する第１のラック軸９８にピニオン９２が噛合いしているため、ピニオン９２を自転させながら第１のラック軸９８前進量の１／２の前進量をもって追従している。

ストロークシミュレータＳＳでは、ストロークシミュレータＳＳが構成されるピニオン駆動軸９１に対して第１のラック軸が２倍ストロークするため、入力伝達部材３５とオフセットロッドが離間しようとするが、弾性部材であるシミュレートばね３８とシミュレートラバー３９が離間を補間するように圧縮する設定となっている。

このストロークシミュレータＳＳを圧縮する操作荷重も、ピニオン駆動軸９１前方で自転しているピニオン９２を介して第１のラック軸９８に無駄なく伝達して、高い効率でブレーキ操作子１１の入力をマスタシリンダ６０の昇圧に変換している。

仮に入力伝達部材３５の推力を第１のラック軸９８に直接伝達させないで、入力伝達部材３５の推力をピニオン９２の自転のみにより第１のラック軸９８に伝達する場合には推力は１／２に減じられ伝達されてしまう。

ところが、ピニオン駆動軸９１に備わる入力伝達部材３５の推力を直接第１のラック軸９８の後端に伝達することで、ストロークシミュレータＳＳの圧縮にかかる推力が１／２に減じられ第１のラック軸９８に伝達されるのみで、主に入力伝達部材３５の推力は第１のラック軸９８の後端に伝達して略１：１の伝達比にすることができる。

図５のストロークシミュレータ特性を参照して、ブレーキ液圧発生装置１０の増圧ブレーキ作動制御がおこなわれているとき、ストロークシミュレータＳＳでは、ブレーキ操作子１１の入力に対応して該ブレーキ操作子１１のストロークがＣ０〜Ｃ１〜Ｃ２〜Ｃ３の線図になるよう作動する。

先ずブレーキ操作子１１の入力を加えていくと、マスタシリンダ６０の戻しばね７３およびストロークシミュレータＳＳのシミュレートラバー３９よりもばね定数が低く設定されるシミュレートばね３８がセット荷重を超えて先ずたわみ始めるＣ０のポイントとなりストロークが立ち上がる。

さらにブレーキ操作子１１の入力を加えていくと、シミュレートばね３８と直列に張架されるシミュレートラバー３９もたわみ始めるＣ１のポイントになり、シミュレートばね３８とシミュレートラバー３９との両者が同時にたわみはじめる。

またＣ０のポイントからＣ１のポイントへの過程ではブレーキ操作子１１の操作ストロークを入力検出器Ａ２５が、荷重を入力検出器Ｂ２６がそれぞれ検出して、該検出値を基に電子制御装置１３がモータ１１０に動力を供給してピニオン駆動軸９１の後退限への当接力を上げている。

さらに入力が加わり、シミュレートばね３８とシミュレートラバー３９との複合ばね定数にてストロークが増加していくとリテーナ３７が前進限に当接する（図２のＬ１がゼロ）Ｃ２ポイントになる。

Ｃ２ポイントから入力伝達部材３５が前進限に当接する（図２のＬ１およびＬ２がゼロ）Ｃ３ポイントまではシミュレートラバー３９の単独のばね定数でストロークが増加してゆき、該シミュレートラバー３９のゴム特性により非線形の線図となる。

そしてブレーキ操作子１１の入力減少にともない、シミュレートラバー３９のゴム材ヒステリシス特性によってＣ３〜Ｃ２〜Ｃ１〜Ｃ０の線図を下まわるようにブレーキ操作子１１のストロークも減少する。

前記ヒステリシスはドライバの操作負担を軽減するものであり、一定踏力をブレーキ操作子１１にかけている際の反発感を低減するものである。

図６の出力液圧特性を参照して、実線で示すＫ０〜Ｋ１〜Ｋ２〜Ｋ３〜Ｋ８はブレーキ操作子１１の操作量に対応してドライバの所望する制動力になるようブレーキ液圧発生装置１０を増圧ブレーキ作動制御する線図である。

破線で示すＫ０〜Ｋ４〜Ｋ５〜Ｋ６は車両に備わって図示せぬ回生制動装置に協調して、ドライバの所望する制動力から回生制動力分を差し引いた車輪ブレーキ液圧となるようブレーキ液圧発生装置１０を増圧ブレーキ作動制御する協調回生ブレーキ作動制御の液圧線図である。

２点鎖線で示すＫ７〜Ｋ８はモータ１１０の動力がなく、ブレーキ操作子１１の入力のみが後部マスタピストン６２に伝達する非増圧ブレーキ作動の液圧線図である。

ドライバの所望する制動力になるよう車輪ブレーキ液圧を上げる増圧ブレーキ作動制御では、先ずブレーキ操作子１１の入力を加えていくと、該ブレーキ操作子１１の操作ストロークを入力検出器Ａ２５が、荷重を入力検出器Ｂ２６がそれぞれ検出して、該検出値を基に電子制御装置１３がモータ１１０に動力を供給開始するＫ０ポイントになる。

Ｋ０〜Ｋ１では、いわゆる液圧ジャンピングがおこなわれ車輪および駆動系の慣性力を打ち消すべく、一気に所定圧力まで車輪ブレーキ液圧を上げる。

Ｋ１〜Ｋ２ではブレーキ操作量に対して略比例的に出力液圧を上げて、Ｋ２ポイントはモータ１１０の動力を保持して増圧の限界となるが、該圧力は車輪ブレーキがロックする（実際にはロックの手前でＡＢＳが作動）のに充分な余裕を持って設定されている。

さらにブレーキ操作子１１の入力を上げると、モータ１１０が第２のラック軸９５を前進させてピニオン駆動軸９１を後退限に押圧している力よりも、ピニオン駆動軸９１が第２のラック軸９５を後退させる推力が打ち勝って、第２のラック軸９５が後退限に当接するまでピニオン９２を逆転したのち、ピニオン駆動軸９１の推力はピニオン９２を正転させ、第１のラック軸９８および後部マスタピストン６２に伝達して、非増圧ブレーキ作動線図Ｋ７〜Ｋ８に沿って昇圧を再開するＫ３ポイントとなる。

協調回生ブレーキ作動制御では、Ｋ７〜Ｋ８の線図より下まわるようなモータ１１０への動力供給であるとピニオン駆動軸９１が前進してブレーキ操作子１１の操作フィーリングを損なうため、Ｋ０〜Ｋ４まで低めにジャンピングしたのちにＫ７〜Ｋ８線と略平行にオフセットさせて昇圧しＫ４〜Ｋ５となる。

Ｋ５〜Ｋ６では、通常の増圧ブレーキ作動線図Ｋ１〜Ｋ２と略平行にオフセットして昇圧させることにより、Ｋ４〜Ｋ５〜Ｋ６〜Ｋ２〜Ｋ１〜Ｋ４で囲まれる領域を電気回生ブレーキの回生制動力として電力の回生をおこなうことができる。

なお、回生電力の回収が必要なくなった場合には通常増圧ブレーキ作動線図Ｋ０〜Ｋ１〜Ｋ２〜Ｋ３に垂直移動して車輪ブレーキ液圧を増強すればよいことになる。

図７は本発明の第２実施例を示すものであり、ブレーキ液圧発生装置２０１０は前記第１実施例に対し、差動機構２０９０の構成が異なり、新規または代替となる構成部品の符号は２桁繰り上げて、第１実施例と作用が同じで形状も略同一とする構成部品には同一の符号を付すとともに説明を省略する。

差動機構２０９０は、後退限が規制される第１のラック軸９８にブレーキ操作子１１を連係して、ピニオン９２より前方に延びるピニオン駆動軸９１を後部マスタピストン６２に当接してマスタシリンダ６０に連係して、後退限が規制される第２のラック軸９５には第１実施例と同様モータ１１０の回転軸１１０ａに具設されるモータピニオン１１１が噛合いしてモータ１１０を連係させている。

このように構成されたブレーキ液圧発生装置２０１０では、第１のラック軸９８と第２のラック軸９５とのいずれかを一方を後退限に規制して、他方を前進させたときの前進量に対してピニオン駆動軸９１の前進量は１／２となり、言い換えると推力が２倍に伝達されるため、モータ１１０の要求最大トルクを低減できるとともに、モータ１１０の動力がないときに要求されるブレーキ操作子１１の操作力を低減することができる。

図８は本発明の第３実施例を示すものであり、ブレーキ液圧発生装置３０１０は前記第１実施例に対し、差動機構３０９０の構成が異なり、新規または代替となる構成部品の符号は２桁繰り上げて、第１および第２実施例と作用が同じで形状も略同一とする構成部品には同一の符号を付すとともに説明を省略する。

差動機構３０９０は、第１のラック軸９８を後部マスタピストン６２に当接してマスタシリンダ６０を第１実施例とは向きを逆に連係して、ピニオン９２の前方に延びるピニオン駆動軸９１にモータ１１０の回転軸１１０ａに具設されるモータピニオン１１１が噛合いするとともに後退限が規制される第３のラック軸１１２を連係して、第２のラック軸９５にはブレーキ操作子１１が連係されている。

このように構成されたブレーキ液圧発生装置３０１０では、モータ１１０の動力がないときのブレーキ操作子１１の入力が伝達される第２のラック軸９５の推力はマスタシリンダ６０に連係される第１のラック軸９８に１：１で伝達することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

たとえば、上記実施例ではモータの回動をモータに連係する軸の直動に変換する手段をラックアンドピニオン機構にて説明したが、ボールねじ機構などを用いてモータに連係する軸の直動に変換する手段を備える車両用ブレーキ装置に本発明を適用してもよい。

また、上記実施例ではタンデム型のマスタシリンダを備える車両用ブレーキ装置として説明したが、マスタピストンが単一であるシングルマスタシリンダを備える車両用ブレーキ装置に本発明を適用してもよい。

車両用ブレーキ装置の全体構成を示すブレーキ液圧系統図ブレーキ液圧発生装置の非作動初期位置での左側面要部断面図ブレーキ液圧発生装置の増圧ブレーキ作動位置での左側面要部断面図ブレーキ液圧発生装置の非増圧ブレーキ作動位置での左側面要部断面図ストロークシミュレータ特性図出力液圧特性図第２実施例のブレーキ液圧発生装置の非作動初期位置での左側面概略図第３実施例のブレーキ液圧発生装置の非作動初期位置での左側面概略図

符号の説明

１０ブレーキ液圧発生装置
１１ブレーキ操作子
１３電子制御装置
１５ＡＢＳ
２５入力検出器Ａ
２６入力検出器Ｂ
２７出力検出器
３０入力手段
３５入力伝達部材
３８弾性部材としてのシミュレートばね
３９弾性部材としてのシミュレートラバー
６０マスタシリンダ
６２後部マスタピストン
６８前部マスタピストン
９０差動機構
９１ピニオン駆動軸
９２ピニオン
９５第２のラック軸
９８第１のラック軸
１００オフセットロッド
１１０モータ
１１１モータピニオン
３１，６１ハウジング
ＳＳストロークシミュレータ
ＦＰＬ前部液圧室
ＲＰＬ後部液圧室
ＢＦＬ，ＢＦＲ，ＢＲＬ，ＢＲＲ車輪ブレーキ

Claims

軸方向に進退動可能な第１のラック軸と、該第１のラック軸の軸線と平行な軸線をもって軸方向に進退動可能な第２のラック軸と、前記第１のラック軸と前記第２のラック軸とに噛合いするピニオンを回動可能に軸支して前記第１のラック軸および前記第２のラック軸と平行に進退動可能なピニオン駆動軸とを備えて、前記３軸のいずれか１軸は、後退限が規制されかつ進退動可能にブレーキ操作子が連係され、残る２軸のいずれか１軸は、後退限が規制されかつ進退動可能に正逆転自在なモータの回動を直動に変換して連係され、残る１軸を、車輪ブレーキが接続されるマスタシリンダのマスタピストンを押動可能に連係する車両用ブレーキ装置。
後端を前記ブレーキ操作子に連結される入力伝達部材が、前記ブレーキ操作子の入力に対応して前記ブレーキ操作子に連係する軸との相対的な進退動を可能にするストロークシミュレータを備えるとともに、前記ブレーキ操作子に連係する軸が進退動するときには、前記入力伝達部材の推力を前記マスタシリンダに連係する軸の後端に伝達可能に構成することを特徴とする請求項１に記載の車両用ブレーキ装置。
前記ピニオン駆動軸に前記ストロークシミュレータを備えて前記ブレーキ操作子を連係し、前記第１のラック軸と前記第２のラック軸とのいずれか一方に前記マスタシリンダを連係して、前記第１のラック軸と前記第２のラック軸とのいずれか他方に前記モータを連係することを特徴とする請求項２に記載の車両用ブレーキ装置。
入力検出器と電子制御装置とを含んで、すくなくとも前記ブレーキ操作子の入力による前記ブレーキ操作子に連係する軸を後退限より前進させる力よりも、前記モータに連係する軸の推力による前記ブレーキ操作子に連係する軸を後退限に規制する力のほうが大きくなるよう、前記モータの動力を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両用ブレーキ装置。