JP5092798B2 - 電動ブレーキ倍力装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブレーキアシスト力を付与する電動ブレーキ倍力装置に関する。

この種の技術としては、特許文献１に記載の技術が開示されている。この公報では、プッシュロッドに押圧力が作用すると、電動機によってブーストピストンを移動させてブレーキ液圧を発生させるものが開示されている。また、電動機が動かないときには、プッシュロッドと一体に摺動する主ピストンが所定量ストロークすると、主ピストンとブーストピストンとが当接して、ブーストピストンをストロークさせるようにしている。
特開平１０−１３８９０９号公報

しかしながら、上記従来技術では、電動モータ（電動機）の出力が最大となると、主ピストンとブーストピストンとが当接するまでストロークが伸びてしまいドライバに違和感を与えるおそれがあった。

本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、電動モータの出力が最大となった場合であっても、ブレーキペダルのストロークが伸びることなく、ドライバに違和感を与えることのない電動ブレーキ倍力装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明においては、電動モータの出力が最大となったときに、連結機構により主ピストンとブーストピストンとを連結するようにした。

そのため、電動モータの出力が最大となったときでも、ブレーキペダルのストロークが伸びることなく、ドライバの違和感を抑制することができる。

以下、本発明の電動ブレーキ倍力装置を実現する最良の形態を、実施例１または実施例２に基づいて説明する。

実施例１の電動ブレーキ倍力装置１は、運転者のブレーキ操作に応じて電動モータ４０によりアシスト力を付与するとともに、運転者のブレーキ操作に関わらず自動ブレーキを行うことができる装置である。

［電動ブレーキ倍力装置の構成］
図１は、電動ブレーキ倍力装置１のシステム図である。電動ブレーキ倍力装置１は、マスタシリンダ２のプライマリピストンとして用いている主ピストン８、ブーストピストン９と、ブーストピストン９に推力を付与する電動モータ４０を備えている。これらを車室壁に固定したハウジング５が内部に収装している。

ブーストピストン９は、その中空部に主ピストン８を相対移動可能に収装している。主ピストン８は、前端（マスタシリンダ２側）に小径部８ａを有し、後端に大径部８ｂを有している。主ピストン８は、大径部８ｂにブレーキペダルBPから延ばしたプッシュロッド８０を連結し、ブレーキペダルBPの操作により進退移動するようになっている。

ブーストピストン９の内周には、前端に小径中空部９ａを有し、後端に大径中空部９ｂを有している。主ピストン８の小径部８ａは、ブーストピストン９の小径中空部９ａの径よりも小径であり、小径中空部９ａ内に位置している。主ピストン８の大径部８ｂは、ブーストピストン９の小径中空部９ａの径よりも大径であって、大径中空部９ｂの径よりも小径であり、大径中空部９ｂ内に位置している。主ピストン８の小径部８ａは、ブーストピストン９の小径中空部９ａの内周面と摺動するシール部材８ｄを有している。

ブレーキが作動していない状態において、主ピストン８の大径部８ｂの前端面８ｃと、ブーストピストン９の後端面９ｃとは軸方向に距離Dだけ離間して位置している。これにより、自動ブレーキ作動時にブーストピストン９が前後進しても、ブレーキペダルBPが移動しないようにしている。

また、ブーストピストン９に対して、主ピストン８が距離Dだけ前進すると、主ピストン８の大径部８ｂの前端面８ｃと、ブーストピストン９の後端面９ｃとが当接して、主ピストン８とブーストピストン９は一体に進退移動する。

電動モータ４０は、中空のDCブラシレスモータであって、ハウジング５の内壁に固定したステータ４０ａと、内周側にボールねじ溝４０ｃを有するロータ４０ｂを備えている。またレゾルバ４１を設け、電動モータ４０の回転位置を検出している。

ブーストピストン９の後端の外周はボール３０を回転自在に保持し、このボール３０とロータ４０ｂのボールねじ溝４０ｃが噛合している。電動モータ４０が駆動すると、ロータ４０ｂの回転力が、ボールねじ溝４０ｃとボール３０によってブーストピストン９に軸方向の推力として伝達する。

マスタシリンダ２は、有底のシリンダ本体２０とリザーバタンク２１を有している。シリンダ本体２０内の奥側は、プライマリピストンとしての主ピストン８、ブーストピストン９と対を成すセカンダリピストン６を、シリンダ本体２０の内壁に対して摺動可能に収装している。ブーストピストン９とセカンダリピストン６はシリンダ本体２０の内周面と摺動するシール部材９ｄ、６ａをそれぞれ有している。

主ピストン８、ブーストピストン９とセカンダリピストン６とは、シリンダ本体２０内を２つの圧力室１１，１２に隔成している。ブーストピストン９とセカンダリピストン６との間、セカンダリピストン６とシリンダ本体２０の底面との間は、スプリング７ａ，７ｂを有し、セカンダリピストン６がブーストピストン５の端面とシリンダ本体２０の底面との中央付近に位置するように付勢している。

主ピストン８、ブーストピストン９とセカンダリピストン６の移動に応じて、各圧力室１１，１２内に封じ込めているブレーキ液が油圧回路１３を介して各のホイールシリンダ１５に移動する。

主ピストン８は、大径部８ｂの外周に連結機構１６を有している。この連結機構１６は電磁石を有しており、非通電時には主ピストン８とブーストピストン９とを相対移動可能にし、通電時には一体移動可能に切り替えることができる。

電動モータ４０、連結機構１６は、コントロールユニット５０によって制御する。このコントロールユニット５０は、ブレーキストロークセンサ１０からブレーキペダルBPのストローク情報と、レゾルバ４１から電動モータ４０の回転位置情報とを入力し、これらの情報から各装置に指令信号を出力する。

［コントロールユニットの構成］
図２はコントロールユニット５０の制御ブロック図である。コントロールユニット５０は、電動モータ制御部５０ａと、電動モータ最大出力判断部５０ｂと、連結機構制御部５０ｃとを有する。

電動モータ制御部５０ａは、ブレーキストロークセンサ１０からブレーキストローク情報とレゾルバ４１から電動モータ４０の回転位置情報を入力する。このブレーキストローク情報と電動モータ４０の回転位置情報に基づいて電動モータ４０の指令信号を演算し、演算した指令信号を電動モータ４０と電動モータ最大出力判断部５０ｂに出力する。

電動モータ最大出力判断部５０ｂは、電動モータ制御部５０ａから電動モータ４０の指令信号を入力する。この電動モータ４０への指令信号から電動モータ４０の出力が最大であるか否かを判断し、その判断結果を連結機構制御部５０ｃに出力する。

連結機構制御部５０ｃは、電動モータ最大出力判断部５０ｂの判断結果を入力する。電動モータ４０の出力が最大であるときには、連結機構１６に連結指令信号を出力する。

［電動ブレーキ倍力制御処理］
次に、コントロールユニット５０の制御処理の流れについて説明する。図３は、コントロールユニット５０の制御処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ１では、ブレーキストロークセンサ１０からブレーキストローク情報を入力して、ステップＳ２へ移行する。
ステップＳ２では、レゾルバ４１から電動モータ４０の回転位置情報を入力してステップＳ３へ移行する。

ステップＳ３では、ブレーキストローク情報と電動モータ４０の回転位置情報とに基づいて電動モータ４０を駆動する指令信号を演算、出力して、ステップＳ４へ移行する。
ステップＳ４では、電動モータ４０が最大出力か否かの判断を行い、最大出力である場合にはステップＳ５へ移行し、最大出力でない場合にはリターンへ移行する。
ステップＳ５では、連結機構１６に連結を行う指令信号を出力して、リターンへ移行する。

［電動ブレーキ倍力制御作用］
次に、電動ブレーキ倍力装置１の制御の作用について説明する。
図４はブレーキペダルストロークに対するブレーキペダル踏力、電動モータ出力、減速度の関係を示すグラフである。図４（ａ）はブレーキペダルストロークに対するブレーキペダル踏力の関係、図４（ｂ）は電動モータ出力の関係、図４（ｃ）はブレーキペダル踏力と電動モータ出力の和の関係、図４（ｄ）は減速度の関係を示す。実線は電動モータ４０の出力が最大となったときに、締結機構１６によって主ピストン８とブーストピストン９とを連結した場合を示す。点線は電動モータ４０の出力が最大となったときに、締結機構１６によって主ピストン８とブーストピストン９とを連結しなかった場合を示す。なお、図４の各関係は説明のため概略を示したものである。

（電動モータ最大出力前）
電動モータ４０の出力が最大になる前においては、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→リターンへと移行する。

例えば、ブレーキペダルストロークがSt1のときには、ブレーキペダル踏力はFp1となり（図４（ａ））、電動モータ４０の出力はFm1となり（図４（ｂ））、ブレーキペダル踏力と電動モータ４０の出力の和Fp1+Fm1がマスタシリンダ２に作用している（図４（ｃ））。

（電動モータ最大出力後）
大きな減速度を要するときやフェードの発生によりブレーキストロークが大きくなる。例えば図４（ｂ）において、ブレーキペダルストロークがSt2となると、電動モータ４０の出力が最大となり、それ以上ブレーキペダルBPがストロークしても電動モータ４０の出力は増加しない。このとき、ブレーキペダル踏力を増加しようとすると、電動モータ４０の最大出力よりもブーストピストン９への反力が大きくなりブーストピストン９は後退する。

すなわち、電動モータ４０の出力が最大となると、主ピストン８とブーストピストン９とが当接するまでは、ブレーキペダル踏力は増加しないままブレーキストロークが増加するため（St2〜St3）、ドライバに違和感を与える虞がある。電動モータ４０の最大出力を十分に大きくすれば、上記の問題は生じないが、電動モータ４０の最大出力を大きくすると、電動モータ４０の大型化やコストの増加につながる。

そこで実施例１では、電動モータ４０の出力が最大となったときに、連結機構１６によって主ピストン８とブーストピストン９とを連結して一体移動可能にするようにした。

電動モータ４０の出力が最大となった後においては、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→リターンへと移行する。

ステップＳ５において、連結機構１６に連結指令信号出力すると主ピストン８とブーストピストン９とが一体にストロークする。そのため、マスタシリンダ圧、ホイールシリンダ圧の増加は電動モータ４０の出力が最大となる前と同様となり、主ピストン８に作用する反力や減速度も増加する。

そのため、図４（ａ）に実線で示すように電動モータ４０が最大出力となった後にも、ブレーキペダルストロークが急激に増加することない。したがって、ドライバへ与える違和感を抑制することができる。

また、連結機構１６を電磁石により構成したため、主ピストン８とブーストピストン９とを連結するときにのみ電磁石に電流を流すため、電力消費を抑制することができる。

［実施例１の効果］
次に実施例１の効果について、以下に列記する。

（１）ブレーキペダルBPに連結された主ピストン８と、電動モータ４０により推力を発生するブーストピストン９と、主ピストン８および／またはブーストピストン９の作動により液圧を発生させるマスタシリンダ２と、電動モータ４０の出力が最大になったことを判断する電動モータ最大出力判断部５０ｂと、電動モータ４０の出力が最大となったときに、主ピストン８とブーストピストン９とを一体移動可能に連結可能な連結機構１６と、を設けた。
よって、電動モータ４０が最大出力となった後にも、ブレーキペダルストロークが急激に増加することなく、ドライバへ与える違和感を抑制することができる。

（２）連結機構１６を電磁石により構成した。よって、主ピストン８とブーストピストン９とを連結するときにのみ電磁石に電流を流すため、電力消費を抑制することができる。

（３）電動モータ４０の出力が最大となったときに、ブレーキペダルBPへの踏力によりマスタシリンダ２に液圧を発生させる主ピストン８と、電動モータ４０の推力によりマスタシリンダ２に液圧を発生させるブーストピストン９とを一体移動するようにした。
よって、電動モータ４０が最大出力となった後にも、ブレーキペダルストロークが急激に増加することなく、ドライバへ与える違和感を抑制することができる。

次に、実施例２の電動ブレーキ倍力装置１について説明する。以下では、実施例１と同じ構成については、同一の符号を付して説明を省略する。実施例１では連結機構１６を電磁石によって構成したが、実施例２ではブーストピストン９の大径中空部９ｂの内周面に係合孔９ｅを形成し、主ピストン８の大径部８ｂに係合孔９ｅと係合する係合部１６ａを設けた点で異なる。

［電動ブレーキ倍力装置の構成］
図５は実施例２の電動ブレーキ倍力装置１のシステム図であり、図６は連結機構１６の拡大図である。

連結機構１６は、係合部１６ａと、磁石１６ｂと、コイル１６ｃと、バネ１６ｄとから有している。
係合部１６ａは、ブーストピストン９の大径中空部９ｂの内周面に設けた係合孔９ｅに係合可能に形成している。バネ１６ｄは、係合部１６ａを係合孔９ｅと係合する方向に付勢している。磁石１６ｂは、係合部１６ａを係合孔９ｅから離間する位置に吸引している。

コイル１６ｃの非通電時には、図６（ａ）に示すように、バネ１６ｄによる係合部１６ａへの付勢力に対して、磁石１６ｂによる係合部１６ａの吸引力を強く設定する。そのため、コイル１６ｃの非通電時には係合部１６ａと係合孔９ｅとは非係合状態となる。

コイル１６ｃは、通電すると磁石１６ｂの磁力を打ち消す方向に磁力を発生する。コイル１６ｃの通電時には、図６（ｂ）に示すように、磁石１６ｂが係合部１６ａを吸引する力が低下し、バネ１６ｄによる係合部１６ａへの付勢力に対して、磁石１６ｂによる係合部１６ａの吸引力を弱くなるように設定している。そのため、コイル１６ｃの通電時には係合部１６ａと係合孔９ｅとは係合状態となる。

［実施例２の効果］
次に実施例２の効果について、以下に列記する。

（４）連結機構１６を、ブーストピストン９に形成した係合孔９ｅと、主ピストン８に設けた係合孔９ｅと係合する係合部１６ａとから構成した。
係合部１６ａが係合孔９ｅに係合することで、確実に主ピストン８とブーストピストン９を連結することができる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１または実施例２に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１または実施例２に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

なお実施例１または実施例２において、電動モータ最大出力判断部５０ｂは最大出力判断手段に相当する。

実施例１の電動ブレーキ倍力装置のシステム図である。 実施例１のコントロールユニットの制御ブロック図である。 実施例１のコントロールユニットの制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１のブレーキペダルストロークに対する各要素の関係を示すグラフである。 実施例２の電動ブレーキ倍力装置のシステム図である。 実施例２の連結機構の拡大図である。

符号の説明

１ 電動ブレーキ倍力装置
２ マスタシリンダ
８ 主ピストン
９ ブーストピストン
９ｅ 係合孔
１６ 連結機構
１６ａ 係合部
４０ 電動モータ
５０ コントロールユニット
５０ｂ 電動モータ最大出力判断部（最大出力判断手段）

Claims (4)

1. ブレーキペダルからの入力により作動する主ピストンと、
   電動モータにより推力を発生するとともに、前記主ピストンが所定距離前進すると前記主ピストンと当接して一体に移動するブーストピストンと、
   前記主ピストンおよび／または前記ブーストピストンの作動により液圧を発生させるマスタシリンダと、
   前記電動モータの出力が最大になったことを判断する最大出力判断手段と、
   前記電動モータの出力が最大となったときに、前記主ピストンと前記ブーストピストンとを一体移動可能に連結可能な連結機構と、
   を設けたことを特徴とする電動ブレーキ倍力装置。
   
   
2. 請求項１に記載の電動ブレーキ倍力装置において、
   前記連結機構を電磁石により構成したことを特徴とする電動ブレーキ倍力装置。
3. 請求項１に記載の電動ブレーキ倍力装置において、
   前記連結機構は、前記主ピストンまたは前記ブーストピストンの一方に設けた係合孔と、他方に設けた前記係合孔と係合する係合部とから構成することを特徴とする電動ブレーキ倍力装置。
4. ブレーキペダルへの踏力によりマスタシリンダに液圧を発生させる主ピストンと、電動モータの推力によりマスタシリンダに液圧を発生させるブーストピストンとを備え、前記電動モータの出力が最大となったときに、前記主ピストンとブースとピストンとを一体移動するようにしたことを特徴とする電動ブレーキ倍力装置。

Images