JP5000376B2

JP5000376B2 - ストロークシミュレータ

Info

Publication number: JP5000376B2
Application number: JP2007130159A
Authority: JP
Inventors: 朝弥豊平; アランジョンストンウィリアム
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-05-16
Filing date: 2007-05-16
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2027-05-16
Also published as: JP2008284941A

Description

本発明は、作動液が導かれる液室を形成するためのピストンを皿ばねにより付勢するシリンダ機構を備えるストロークシミュレータに関する。

近年、車両のＥＣＵに入力されたブレーキペダル（以下、単にペダルともいう）の踏力等の操作情報に基づき、車輪に設けられた制動力発生部に液圧を与えるためのモータシリンダや液圧ポンプを電気的に駆動制御するブレーキ装置が提案されている。この種の電気信号によりブレーキを電子制御するシステム、いわゆるブレーキバイワイヤでは、従来から広範に採用されているペダルとマスタシリンダとが直結された液圧制御システムに比べて、ペダル操作に一層忠実な制動が可能となり、スムーズなブレーキングを実現することができる。

通常、ブレーキバイワイヤを採用したブレーキ装置では、ペダルの踏み込みに対する反力を得るためのストロークシミュレータ（ペダルシミュレータ）が設けられ、これにより、ペダル踏み込み量（ストローク、操作量）と踏力との間に、所定の特性（ストローク−踏力特性）を付与している。

特許文献１には、作動液が導かれる液室を形成（画定）するピストンと、該ピストンを前記液室側に付勢する複数の皿ばねとを備えるシリンダ機構を備えるストロークシミュレータが開示されている。

特開平６−２１１１２４号公報

この種のストロークシミュレータでは、皿ばねの有する２次曲線的なばね特性を利用してストローク−踏力特性を非線形、すなわち、ペダルの踏み始めにはペダルの操作トルク（踏み剛性）を小さく、ペダルを踏み込むに従って操作トルク（踏み剛性）を大きくすることができ、運転者に違和感のないペダル操作感を与えることができる。この場合、皿ばねは、その構造状１枚の変位量が少ないため、例えば、上記特許文献１に記載の従来技術では、多数の皿ばねを積層することにより全体の変位量を増加させ、これにより所望のばね特性を確保している。

ところが、このように皿ばねの積層枚数を増やせば増やすほど、各皿ばねの特性のばらつきが拡大されるため、製品間での個体差が大きくなり、また、全体でのばね特性の安定化が難しくなることから、細かなペダルフィーリングを作り出すことが困難となる。さらに、皿ばねの使用数を増加させ、あるいは大型の皿ばねを用いた場合には、製造コストが増加するという問題もある。

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、皿ばねの使用数を有効に低減することができ、しかも安定したばね特性を得ることができるシリンダ機構を備え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。

本発明に係るストロークシミュレータは、マスタシリンダに連結され、該マスタシリンダの発生した液圧によりブレーキペダルに反力を発生させるストロークシミュレータであって、当該ストロークシミュレータは、ハウジングと、該ハウジング内に摺動可能に保持されると共に、前記マスタシリンダの発生した液圧により進退駆動されることで、作動液が導かれる液室を形成するピストンと、前記ピストンとは反対側の前記ハウジングの開口部を覆う蓋部材と、前記蓋部材の前記ピストン側に設けられた緩衝部材と、放射方向に沿う切り込みを有し、前記ピストンを前記液室側に付勢する第１の皿ばねと、前記ハウジング内に軸方向に摺動自在に設けられ、前記第１の皿ばねの付勢力を受ける伝達部材と、前記第１の皿ばねよりも外周側に設けられるとともに、前記伝達部材を前記ピストン側に付勢し、当該第１の皿ばねよりもばね定数が高い第２の皿ばねとを備えることを特徴とする。
また、前記緩衝部材は、前記ピストン側の軸方向の先端が、前記蓋部材の前記ピストン側の軸方向の先端よりも突出していてもよい。前記蓋部材には、前記ピストン側に向かって拡大するように傾斜する傾斜内周部が設けられ、前記緩衝部材は、前記傾斜内周部の内側に設けられてもよい。

このような構成によれば、前記皿ばねは、非線形の特性を有すると共に、前記切り込みにより十分な変位量を備えるため、少ない枚数の皿ばねを用いてピストンの所望の変位量と、ストロークシミュレータ等に最適なばね特性とを得ることが可能となる。さらに、皿ばねの使用数を低減することができるため、各皿ばねの特性のばらつきが積層数の増加により拡大されることを有効に防止することができ、製品毎の個体差を抑えて安定したばね特性を得ることが可能となる。しかも、皿ばねの使用数を有効に低減することができるため、シリンダ機構やストロークシミュレータの小型化及び軽量化や、低コスト化が可能となる。

本発明によれば、切り込みを有する皿ばねを用いることにより、皿ばねの使用数を有効に低減しながらも、ストロークシミュレータ等に最適な非線形のばね特性と十分な変位量を得ることができる。さらに、皿ばねの使用数を低減することができるため、各皿ばねの特性のばらつきが積層数の増加により拡大されることを有効に防止でき、十分な変位量を確保しながらも、製品毎の個体差を抑えて安定した所望のばね特性を得ることが可能となる。しかも、皿ばねの使用数が低減されることから、シリンダ機構やストロークシミュレータの小型化及び軽量化や、低コスト化が可能となる。

以下、シリンダ機構について、このシリンダ機構の適用例である本発明に係るストロークシミュレータを搭載したブレーキ装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

先ず、シリンダ機構を適用した本発明に係るストロークシミュレータ（ペダルシミュレータ）を搭載する車両用のブレーキ装置について説明する。図１は、シリンダ機構１１が適用されたストロークシミュレータ１３Ｌ、１３Ｒを搭載するブレーキ装置１０のブロック回路図である。

ブレーキ装置１０は自動車等の車両に搭載され、運転者（操作者）によるペダル（ブレーキペダル）１２の操作に基づき左車輪ＬＷや右車輪ＲＷに備えられた制動力発生部（キャリパ、ホイールシリンダ、ブレーキシリンダ）１４Ｌ、１４Ｒでディスク１５Ｌ、１５Ｒを狭持して制動力を発生させ、車両を制動する装置である。図１では、自動車の前輪側を構成する左車輪ＬＷや右車輪ＲＷのみを図示しており、後輪側については図示を省略しているが、該後輪側についても前輪側（左車輪ＬＷや右車輪ＲＷ）と同様な構成や他の構成を備えることができる。また、ブレーキ装置１０において、左車輪ＬＷ側に備えられるものの参照符号には「Ｌ」を付し、右車輪ＲＷ側に備えられるものの参照符号には「Ｒ」を付し、左車輪ＬＷ側及び右車輪ＲＷ側をまとめて説明する場合には前記の「Ｌ」や「Ｒ」を省略する。

ブレーキ装置１０は、運転者が運転状況等に応じて操作するペダル１２と、該ペダル１２の操作に連動して駆動されるマスタシリンダ１６と、前記制動力発生部１４Ｌ、１４Ｒで制動力を発生するための液圧を付与するモータシリンダ（液圧発生部、キャリパシリンダ）１８Ｌ、１８Ｒとを備える。ブレーキ装置１０の各構成部品は、制御部であるＥＣＵ２０に電気的に接続され、該ＥＣＵ２０により制御される。すなわち、ブレーキ装置１０は、各構成部品間を液圧（油圧）を伝達可能に接続する液圧（油圧）系統と、各構成部品間とＥＣＵ２０とを電気的に接続する電気系統とから構成される。図１中、前記液圧系統を構成する経路（流路）を実線で示し、前記電気系統を構成する経路（信号線）を破線で示している。前記液圧系統に充填される液体としては、例えば、ブレーキフルードが挙げられる。

図１に示すように、ペダル１２には、運転者がペダル１２を踏み込む力（踏力）や運転者によりペダル１２が操作された量（操作量、ストローク）を検出するペダル操作情報検出部２２が設けられ、該ペダル操作情報検出部２２の検出値はＥＣＵ２０に入力される。前記踏力の検出には、例えばペダル１２の踏面に設けられるトルクセンサが用いられ、前記ストロークの検出には、例えばポテンショメータが用いられる。なお、ペダル操作情報検出部２２は、踏力のみを検出するように構成してもよい。

ペダル１２の基端側の揺動軸近傍には、電動アクチュエータ（反力モータ）２４が連結される。電動アクチュエータ２４は、ＥＣＵ２０の制御下に、運転者のペダル１２の踏み込みに対する反力の調整を行うものであり、さらに、ペダル１２の位置調整用に用いることもできる。該電動アクチュエータ２４は、ペダル１２にトルクを与えることができるため、電動アクチュエータ２４にペダル１２の踏力を検出するペダル操作情報検出部２２の機能を兼ねさせてもよい。

前記マスタシリンダ１６は、軸方向に順に配置された２つのピストン２６Ｌ、２６Ｒと、後端がペダル１２に連結されてピストン２６Ｌ、２６Ｒを進退駆動するロッド２８と、シリンダ１６ａ内が前記ピストン２６Ｌ、２６Ｒで仕切られることで形成された２つの加圧室３０Ｌ、３０Ｒとから構成される。加圧室３０Ｌ、３０Ｒには、ペダル１２の踏み込みで進動したピストン２６Ｌ、２６Ｒを原位置に戻す復帰ばね（弾性部材）３２Ｌ、３２Ｒが配設される。前記加圧室３０Ｌ、３０Ｒは、主経路３３Ｌ、３３Ｒによって前記制動力発生部１４Ｌ、１４Ｒに連結される。

前記モータシリンダ１８Ｌ、１８Ｒは、ロッド３４Ｌ、３４Ｒの後端がブレーキモータ（キャリパモータ）３６Ｌ、３６Ｒに連結されることで、ピストン３８Ｌ、３８Ｒをシリンダ４０Ｌ、４０Ｒ内で進退駆動可能に構成される。該モータシリンダ１８Ｌ、１８Ｒを構成する加圧室４２Ｌ、４２Ｒは、経路４４Ｌ、４４Ｒを介して前記主経路３３Ｌ、３３Ｒに連結される。すなわち、モータシリンダ１８の加圧室４２は、制動力発生部１４に連結されている。

前記主経路３３Ｌ、３３Ｒにおいて、前記経路４４Ｌ、４４Ｒよりもマスタシリンダ１６側には、経路４６Ｌ、４６Ｒを介して、本実施形態に係るシリンダ機構１１が適用されたストロークシミュレータ（Ｓ．Ｓ．）１３Ｌ、１３Ｒが連結されている。

また、マスタシリンダ１６の加圧室３０Ｌ、３０Ｒには、リザーブタンク５２へと連結される経路５４Ｌ、５４Ｒが連通している。リザーブタンク５２は、ブレーキ装置１０の液圧系統の液圧（液量）を調節する機能を果たす。さらに、リザーブタンク５２には、モータシリンダ１８Ｌ、１８Ｒの加圧室４２Ｌ、４２Ｒに連通する補助経路５６Ｌ、５６Ｒが連結される。これら経路５４Ｌ、５４Ｒ及び補助経路５６Ｌ、５６Ｒは、リザーブタンク５２に連結される手前でそれぞれ合流している。

リザーブタンク５２へと連結される経路５４において、加圧室３０に連通する開口部は、ピストン２６の原位置に近接して形成される。これにより、ピストン２６Ｌ、２６Ｒが原位置から進動すると同時に、すなわち、ピストン２６Ｌ、２６Ｒが僅かでも動くと前記開口部は閉塞され、加圧室３０Ｌ、３０Ｒとリザーブタンク５２との間で経路５４Ｌ、５４Ｒが遮断される。また、補助経路５６においても前記の経路５４と略同様に構成される。すなわち、ピストン３８Ｌ、３８Ｒが原位置から進動すると同時に、加圧室４２Ｌ、４２Ｒとリザーブタンク５２との間で補助経路５６Ｌ、５６Ｒが遮断される。

このようなブレーキ装置１０において、主経路３３Ｌ、３３Ｒには、加圧室３０Ｌ、３０Ｒ側から順に、マスタシリンダ圧力センサ５８Ｌ、５８Ｒと、フェイルセーフバルブ６０Ｌ、６０Ｒと、ブレーキ圧力センサ（キャリパ圧力センサ）６２Ｌ、６２Ｒとが配設される。さらに、経路４４Ｌ、４４Ｒには、ブレーキバルブ（キャリパバルブ）６４Ｌ、６４Ｒが配設され、経路４６Ｌ、４６Ｒには、シミュレータバルブ６６Ｌ、６６Ｒが配設される。

前記フェイルセーフバルブ６０は、主経路３３と、経路４４の連結部及び経路４６の連結部との間に設けられており、ＥＣＵ２０の制御下にソレノイド６０ａが励磁されると主経路３３を連通又は遮断する。同様に、ＥＣＵ２０の制御下に、前記ブレーキバルブ６４はソレノイド６４ａが励磁されると経路４４を連通又は遮断し、前記シミュレータバルブ６６はソレノイド６６ａが励磁されると経路４６を連通又は遮断する。

なお、図１では簡単のため、マスタシリンダ圧力センサ５８及びブレーキ圧力センサ６２からＥＣＵ２０へと接続される信号線や、ソレノイド６０ａ、６４ａ、６６ａからＥＣＵ２０へと接続される信号線等を省略している。

以上のように構成されるブレーキ装置１０では、通常時、ペダル１２の操作情報がペダル操作情報検出部２２で検出されると共に、ＥＣＵ２０へと入力される。そして、ＥＣＵ２０からの指令に基づきモータシリンダ１８が駆動されて、制動力発生部１４で制動力が発生し、ブレーキ動作が行われる。すなわち、ブレーキ装置１０は、バイワイヤ技術を採用したシステム、いわゆるブレーキバイワイヤとして構成されている。

そこで、ブレーキ装置１０がブレーキバイワイヤとして駆動制御される通常時（システムオン時）には、先ず、ＥＣＵ２０の制御下に、ブレーキバルブ６４及びシミュレータバルブ６６を開弁し、フェイルセーフバルブ６０を閉弁する。

この状態で、運転者がペダル１２を操作すると、該ペダル１２の操作によりマスタシリンダ１６の加圧室３０で発生する液圧がストロークシミュレータ１３に与えられ、該ストロークシミュレータ１３で反力を得ることができる。なお、該ストロークシミュレータ１３で発生する反力を、例えば、ペダル操作情報検出部２２で検出された踏力を基に電動アクチュエータ２４で補正して、一層良好な特性とすることも可能である。

同時に、ペダル操作情報検出部２２からペダル１２の操作情報（踏力やストローク）がＥＣＵ２０に入力され、ＥＣＵ２０によって前記操作情報に基づきモータシリンダ１８が駆動制御される。これにより、モータシリンダ１８で発生する液圧が制動力発生部１４に与えられ、該制動力発生部１４で制動力が発生し、左車輪ＬＷや右車輪ＲＷが制動される。

一方、ブレーキ装置１０がブレーキバイワイヤとして駆動制御されない状態（システムオフ時）、例えば、イグニッションオフとされたシステム停止時等、いわゆる失陥時には、先ず、ＥＣＵ２０の制御下に、フェイルセーフバルブ６０を開弁し、ブレーキバルブ６４及びシミュレータバルブ６６を閉弁する（図１参照）。

この状態で、運転者がペダル１２を操作すると、該ペダル１２の操作によりマスタシリンダ１６の加圧室３０で発生する液圧が制動力発生部１４に与えられ、該制動力発生部１４で制動力が発生し、左車輪ＬＷや右車輪ＲＷが制動される。この際、ペダル１２への反力はマスタシリンダ１６により得ることができる。

このように、ブレーキ装置１０では、前記システムオン時でのペダル１２での反力は、ストロークシミュレータ１３により付与される。すなわち、ペダル１２の踏力とストロークの特性は、ストロークシミュレータ１３を構成するシリンダ機構１１の特性を反映する。従って、シリンダ機構１１では、例えば、ブレーキ装置１０が搭載される同一車種では略同一であり且つ経時的に変化しない安定した特性と、ストロークと踏力の特性が非線形、すなわち、ペダル１２の踏み始めには操作トルク（踏み剛性）を小さく、ペダル１２を踏み込むに従って操作トルク（踏み剛性）を大きくすることができ、運転者に違和感のないペダル操作感を与えることができる特性を有することが重要となる。

そこで、次に、本実施形態に係るシリンダ機構１１について説明する。図２は、本実施形態に係るシリンダ機構１１の軸線方向に沿う概略断面図である。

図２に示すように、シリンダ機構１１は、円筒形状からなるハウジング７０と、該ハウジング７０内に摺動可能に保持されたピストン７２とを備える。ハウジング７０の一端側（矢印Ｘ１側）の開口部７０ａは、軸線方向（図２中の矢印Ｘ方向）に連通孔７４ａが形成されたプラグ（蓋部材）７４が嵌挿されることにより閉塞されている。

前記連通孔７４ａは、矢印Ｘ２方向で該連通孔７４ａより大径の孔部７４ｂに開口（連通）しており、該孔部７４ｂ内にはピストン７２が軸線方向（図２中の矢印Ｘ方向）に摺動可能に挿入されている。すなわち、前記孔部７４ｂはピストン７２を進退駆動させるシリンダとして機能するものであり、プラグ７４の外端面に連結された経路７５から連通孔７４ａへと作動液（例えば、ブレーキ装置１０のブレーキフルード）が導入されると、該作動液の液圧がピストン７２の先端面（作用面）７２ａに伝達される。これにより、ピストン７２は、連通孔７４ａから供給される作動液の液圧により矢印Ｘ２方向に退動され、又は後述する第１及び第２ばね部材８２ａ、８４ａの付勢力により矢印Ｘ１方向に進動されることで、先端面７２ａとプラグ７４との間に作動液が導入される液室７３を形成（画定）する（図８Ａ及び図８Ｂ参照）。

このようなピストン７２の矢印Ｘ２側の面には、やや大径の凹部７２ｂが開口しており、該凹部７２ｂの底面には、該凹部７２ｂより小径の凹部７２ｃが開口している。

プラグ７４において、ピストン７２を保持する前記孔部７４ｂは矢印Ｘ２方向に突出する筒部７４ｃの内周面として形成される。該筒部７４ｃの外周面はハウジング７０内を矢印Ｘ方向に仕切る伝達部材７６の凹部７６ａ内で摺動自在に保持される。伝達部材７６は、矢印Ｘ２側に凹んだ前記凹部７６ａを有する有底円筒形状であり、凹部７６ａの周縁部から直径方向に沿って設けられたフランジ部７６ｂを有する。

伝達部材７６を構成する凹部７６ａの底部には、円板型の支持部材７８が着座しており、その中央部には、ピストン７２方向（矢印Ｘ１方向）を指向した支持軸（支持棒）８０が突設されている。該支持軸８０は、ピストン７２の前記凹部７２ｂとの間で、該ピストン７２を矢印Ｘ１側に付勢する第１ばね部材８２ａを保持している。

一方、伝達部材７６を構成するフランジ部７６ｂの矢印Ｘ２側には、該伝達部材７６を矢印Ｘ１側に付勢する第２ばね部材８４ａが配設される。第２ばね部材８４ａは、その軸線方向端部が、ハウジング７０の他端側（矢印Ｘ２側）の開口部７０ｂを閉塞するプラグ（蓋部材）８６と、前記フランジ部７６ｂとにより保持され、その直径方向が、ハウジング７０と、伝達部材７６とにより保持される。本実施形態の場合、前記第１ばね部材８２ａよりも第２ばね部材８４ａのばね定数を高く設定している。

前記プラグ８６の中央には、前記伝達部材７６が矢印Ｘ２側に大きく変位した際、該プラグ８６への底突きによる異音や破損を抑えるための緩衝部材８８が嵌め込まれている。該緩衝部材８８は、例えば、ゴム等の弾性材料により形成される。

ここで、ピストン７２を付勢する第１及び第２ばね部材８２ａ、８４ａの構造について、図３〜図５を参照して説明する。図３Ａは、第１ばね部材８２ａの構造を模式的に示す断面図であり、図３Ｂは、図３Ａに示す第１ばね部材８２ａを収縮させた状態を模式的に示す断面図である。図４は、シリンダ機構１１の軸線方向に沿う一部省略断面斜視図である。図５Ａは、シリンダ機構１１に設けられる皿ばね９０の斜視図であり、図５Ｂは、図５Ａに示す皿ばね９０の正面図である。なお、第１ばね部材８２ａと第２ばね部材８４ａは、その内外径やばね定数、保持形態等が異なる以外、基本的な構造は略同一であるため、以下では第１ばね部材８２ａについて具体的に説明し、第２ばね部材８４ａについての説明は省略する。

図３Ａ及び図４に示すように、第１ばね部材８２ａ（第２ばね部材８４ａ）には、上面と底面が開口した円錐台形状からなる複数枚の皿ばね９０、９２が、互いの底面（上面）同士が対向された状態で支持軸８０（第２ばね部材８４ａの場合には伝達部材７６）に挿通されている。すなわち、図３Ａに示すように、一方の皿ばね９０はその円錐形状が上向きとなるように配置され、他方の皿ばね９２はその円錐形状が下向き（皿ばね９０に対して逆向き）に配置されており、皿ばね９０と９２とのセットが複数組（本実施形態の場合、第１ばね部材８２ａでは２セットであり、第２ばね部材８４ａでは４セット）積層されている。なお、皿ばね９０と皿ばね９２は、配置の方向が異なる以外、形状やばね定数等は同一である。

このような皿ばね９０（９２）は、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、上面と底面が開口した円錐台形状からなり、内周側から外周側に向かう放射方向に沿って形成された切り込みである内側スリット９４と、外周側から内周側に向かう放射方向に沿って形成された切り込みである外側スリット９６とを有する。なお、図５Ａに示されるように、本実施形態の場合、内側スリット９４及び外側スリット９６はそれぞれ２２本ずつ形成されているが、その本数は皿ばね９０の使用条件等に応じて、該皿ばね９０の板厚や内外径等との関係から所望のばね特性を得ることができる本数に設定変更可能であることはもちろんであり、例えば、内側スリット９４及び外側スリット９６をそれぞれ１本ずつとしてもよい。

図６は、皿ばね９０の荷重（負荷）と変位との関係を示すグラフである。図６において、線Ａ１は、皿ばね９０のスリット部分（内側スリット９４や外側スリット９６）でのばね特性を示しており、線Ａ２は、皿ばね９０のスリットがない皿ばね部分（板部分）でのばね特性を示しており、線Ａ３は、線Ａ１に示すスリット部分でのばね特性と線Ａ２に示す皿ばね部分でのばね特性とが合わされた皿ばね９０全体としてのばね特性を示している。

図６に示されるように、前記スリット部分は皿ばねとしては機能せず、換言すれば、皿ばねとしてのばね特性は持たず、片持はりに類似した線形の特性となっている（線Ａ１参照）。また、前記皿ばね部分は、皿ばねの特徴である２次曲線的な曲線を描く特性となっている（線Ａ２参照）。そして、これらスリット部分と皿ばね部分とを備える皿ばね９０は、全体として変位が大きく、且つ、皿ばねの特徴である２次曲線的な非線形のばね特性も有している（線Ａ３参照）。

従って、本実施形態に係るシリンダ機構１１では、図３Ｂに示すように、第１ばね部材８２ａがピストン７２の押圧作用により収縮されると、各皿ばね９０、９２では十分に大きな変位量を発生することができる。このため、本実施形態によれば、スリットのない皿ばねを用いた上記従来のシリンダ機構に比べて、皿ばね９０（９２）の積層枚数を低減しながらも所望の変位量を得ることが可能となる。この場合、第１ばね部材８２ａ（第２ばね部材８４ａ）では、前記セットを構成する皿ばね９０、９２同士の底面（上面）同士を互いに向かい合わせに配置しているため、各皿ばねの上面側が底面側に埋没してしまうことがなく、一層少ない枚数で十分な変位量を得ることが可能となる。

なお、本実施形態に係るシリンダ機構１１では、内側スリット９４や外側スリット９６を有し、大きな変位量が得られる皿ばね９０（９２）を用いていることから、例えば、図７に示すように、各皿ばね９０を同じ向きに積層した第１ばね部材８２ｂや第２ばね部材８４ｂとして構成しても、比較的少ない積層枚数で所望の変位量を得ることが可能となる。すなわち、図７に示すように、各皿ばね９０（９２）を同方向に積層した場合、従来のスリットのない皿ばねでは、そのばね特性は安定するものの変位量が不十分であり実用上問題があったが、本実施形態の場合には、内側スリット９４や外側スリット９６を有する皿ばね９０を用いたことにより、その変位量を十分に確保して、所望のばね特性を得ることができるようになる。

基本的には以上のように構成されるシリンダ機構１１では、経路７５から連通孔７４ａ内へと作動液が供給され、該作動液の液圧がピストン７２の先端面７２ａに伝達されると、ピストン７２は第１ばね部材８２ａ（第１ばね部材８２ｂ）の付勢力に抗して矢印Ｘ２方向に退動（摺動）する。そして、ピストン７２の前記退動に伴い、先端面７２ａとプラグ７４との間には作動液が導入される液室７３が形成される（図８Ａ参照）。なお、前記作動液とは、例えば、ブレーキ装置１０を構成するストロークシミュレータ１３の場合、マスタシリンダ１６からの液圧であり、この場合には経路７５は経路４６に相当する（図１参照）。

続けて、前記作動液の液圧によりピストン７２が矢印Ｘ２方向にさらに退動され、ピストン７２が支持部材７８に当接（底突き）すると（図８Ａ参照）、今度は、伝達部材７６を介して第２ばね部材８４ａ（第２ばね部材８４ｂ）の付勢力がピストン７２に作用し、該ピストン７２は第２ばね部材８４ａの付勢力に抗して矢印Ｘ２方向に退動（摺動）することになる（図８Ｂ参照）。

この場合、本実施形態に係るシリンダ機構１１では、非線形の２次曲線的な特性を有し、且つ、内側スリット９４及び外側スリット９６の形成により十分な変位量を備えた皿ばね９０（９２）を積層することにより、第１ばね部材８２ａや第２ばね部材８４ａを構成している。このため、各皿ばね９０（９２）が撓む際には、各皿ばね９０による反発力に加えて、各皿ばね９０が収縮するほどに皿ばね９０同士での摺動抵抗が増加することになると共に、さらに、比較的少ない積層枚数でも十分な変位量を確保している。

従って、このようなシリンダ機構１１を適用した本実施形態に係るストロークシミュレータ１３によれば、例えば、ブレーキ装置１０においてペダル１２のストロークが大きくなるほどペダル１２の踏力（反力）を増加させることができる（図９の線Ｂ１参照）。また、ペダル１２を戻す際にも、各皿ばね９０、９２が伸長するほどに皿ばね９０、９２同士での摺動抵抗が減少すると共に、各皿ばね９０、９２は十分に収縮される。このため、ペダル１２の戻し操作時には、ストロークと踏力の特性にヒステリシス特性が加えられる（図９の線Ｂ２参照）。従って、ストロークシミュレータ１３では、ストロークと踏力の特性が図９に示すような最適な非線形となり、運転者に違和感のないペダル操作感を与えることができる。しかも、皿ばね９０（９２）の使用数が有効に低減されることから、ストロークシミュレータ１３の小型化及び軽量化や、低コスト化が可能となる。

さらに、皿ばね９０（９２）において、前記スリット部分（内側スリット９４や外側スリット９６）では、片持はりに類似した線形な特性が得られることから（図６の線Ａ１参照）、ストロークシミュレータ１３では、非線形の特性と線形の特性とを相互に利用することができ、ペダル特性のセッティングの幅を拡大することができる。

また、本実施形態の場合、内側スリット９４や外側スリット９６を形成した皿ばね９０（９２）を用いることにより、当該皿ばね９０の積層枚数を有効に低減している。このため、各皿ばね９０の特性のばらつきが積層数の増加により拡大されることを有効に防止でき、製品毎の個体差を抑えて安定したばね特性を得ることが可能となる。

さらに、シリンダ機構１１（ストロークシミュレータ１３）では、第１ばね部材８２ａ、８２ｂに加えて、該第１ばね部材８２ａ、８２ｂよりもばね定数の大きな第２ばね部材８４ａ、８４ｂを備え、２段階でピストン７２を付勢することにより、ペダル１２のストロークと踏力の特性を一層良好なものとすることができる。

なお、上記実施形態では、皿ばね９０（９２）は内側スリット９４及び外側スリット９６を有するものとして説明したが、例えば、内側スリット９４のみ、又は外側スリット９６のみを設けることも可能である。

また、本発明に係るシリンダ機構１１の適用例としては、ストロークシミュレータ１３に限定されず、ブレーキ装置１０は、図１に示すものに限定されるものではないことは言うまでもない。

以上、実施形態により本発明を説明したが、これに限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。

本発明の一実施形態に係るシリンダ機構が適用されたストロークシミュレータを搭載するブレーキ装置のブロック回路図である。本発明の一実施形態に係るシリンダ機構の軸線方向に沿う概略断面図である。図３Ａは、第１ばね部材の構造を模式的に示す断面図であり、図３Ｂは、図３Ａに示す第１ばね部材を収縮させた状態を模式的に示す断面図である。図２に示すシリンダ機構の軸線方向に沿う一部省略断面斜視図である。図５Ａは、図２に示すシリンダ機構に設けられる皿ばねの斜視図であり、図５Ｂは、図５Ａに示す皿ばねの正面図である。図５に示す皿ばねの荷重と変位との関係を示すグラフである。図２に示すシリンダ機構に設けられる第１又は第２ばね部材の他の積層構造を示す斜視図である。図８Ａは、図２に示すシリンダ機構において、液圧によりピストンが退動し、液室が形成された状態を示す概略断面図であり、図８Ｂは、図８Ａに示す状態からさらにピストンが退動された状態を示す概略断面図である。ペダルのストロークと踏力との関係を示すグラフである。

符号の説明

１０…ブレーキ装置１１…シリンダ機構
１２…ペダル１３Ｌ、１３Ｒ…ストロークシミュレータ
２６Ｌ、２６Ｒ、３８Ｌ、３８Ｒ、７２…ピストン
７０…ハウジング７２ａ…先端面
７３…液室７４、８６…プラグ
７４ａ…連通孔７６…伝達部材
７８…支持部材８０…支持軸
８２ａ、８２ｂ…第１ばね部材８４ａ、８４ｂ…第２ばね部材
９０、９２…皿ばね９４…内側スリット
９６…外側スリット

Claims

マスタシリンダに連結され、該マスタシリンダの発生した液圧によりブレーキペダルに反力を発生させるストロークシミュレータであって、
当該ストロークシミュレータは、ハウジングと、
該ハウジング内に摺動可能に保持されると共に、前記マスタシリンダの発生した液圧により進退駆動されることで、作動液が導かれる液室を形成するピストンと、
前記ピストンとは反対側の前記ハウジングの開口部を覆う蓋部材と、
前記蓋部材の前記ピストン側に設けられた緩衝部材と、
放射方向に沿う切り込みを有し、前記ピストンを前記液室側に付勢する第１の皿ばねと、
前記ハウジング内に軸方向に摺動自在に設けられ、前記第１の皿ばねの付勢力を受ける伝達部材と、
前記第１の皿ばねよりも外周側に設けられるとともに、前記伝達部材を前記ピストン側に付勢し、当該第１の皿ばねよりもばね定数が高い第２の皿ばねと、
を備えることを特徴とするストロークシミュレータ。
請求項１記載のストロークシミュレータにおいて、
前記緩衝部材は、前記ピストン側の軸方向の先端が、前記蓋部材の前記ピストン側の軸方向の先端よりも突出していることを特徴とするストロークシミュレータ。
請求項１又は２記載のストロークシミュレータにおいて、
前記蓋部材には、前記ピストン側に向かって拡大するように傾斜する傾斜内周部が設けられ、
前記緩衝部材は、前記傾斜内周部の内側に設けられることを特徴とするストロークシミュレータ。