JP5182678B2 - 電動倍力装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のブレーキ機構に用いられる倍力装置に係り、より詳しくは電動アクチュエータを倍力源として利用する電動倍力装置に関する。

従来、自動車のブレーキ機構には、エンジンの吸気管負圧を利用して入力に対し倍力した出力を発生し得るようにした真空倍力装置が多く用いられていた。ところで、近年、エンジンについて燃費改善、排気ガス浄化などの面で開発が進み、これに伴い、吸気管負圧が小さくなる傾向にある。このため、真空倍力装置として所望の倍力性能あるいは応答性を確保するには、例えば、サイズの拡大を図る、エジェクタで負圧を増強する、エンジン駆動の真空ポンプを設ける、などの対策が必要で、車両搭載性の悪化やコスト負担の増大が避けられない状況にある。

そこで、最近、電動アクチュエータを倍力源として利用した電動倍力装置が注目されている。この電動倍力装置としては、例えば、特許文献１、２に記載されたものがあり、このものは、ブレーキペダルの操作により進退移動する主ピストン（軸部材）と、該主ピストンに相対移動可能に外嵌されたブースタピストン（筒状部材）と、該ブースタピストンを進退移動させる電動アクチュエータとを備え、主ピストンとブースタピストンとをマスタシリンダのピストンとして、それぞれの前端部をマスタシリンダの圧力室に臨ませ、ブレーキペダルから主ピストンに伝わる入力推力と電動アクチュエータからブースタピストンに伝わるブースタ推力とにより、マスタシリンダ内にブレーキ液圧を発生させる構造となっている。

特開平１０−１３８９０９号公報 特開平１０−１３８９１０号公報

しかるに、上記特許文献１、２に記載に記載される電動倍力装置によれば、ケース内に電動モータを配置しているため、装置としての作動が安定しない可能性があるという問題があった。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、装置としての作動が安定する電動倍力装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、車室壁に固定されるハウジングと、該ハウジングの前記車室壁に固定される側とは反対の側に取り付けられ、圧力室の液圧に基づいてブレーキ液圧を出力するマスタシリンダと、前記ハウジングに取り付けられ、制動を指示する信号に基づいて電気的に推力を発生する電動モータと、前記電動モータの発生する推力によって前記マスタシリンダのブレーキ液圧を上昇させるブースタピストンと、前記ハウジング内に設けられ前記電動モータの回転を直動運動に変換し、その推力を前記ブースタピストンと別体の直動部材により前記ブースタピストンに伝達するねじ機構と、を備え、前記電動モータは、前記ハウジングの車室壁に固定される側よりも前記マスタシリンダ側に位置し、前記マスタシリンダと並列して配置され、前記ねじ機構は、前記マスタシリンダの軸線上に配置され、前記ねじ機構の直動部材に作用し、該直動部材を後退させる方向にばね力を発生する戻しばねが、前記ハウジングの内部における前記ねじ機構の直動部材が移動する空間内に配設されていることを特徴とする。

本発明に係る電動倍力装置によれば、装置としての作動が安定する。

本発明の第１の実施形態としての電動倍力装置の要部構造を示す断面図である。 第１の実施形態としての電動倍力装置を含む車両ブレーキ機構の概略構造を示す模式図である。 第１の実施形態としての電動倍力装置における圧力平衡を説明するための説明図である。 第１の実施形態としての電動倍力装置の第１変形例を示す断面図である。 第１の実施形態としての電動倍力装置の第２変形例を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態としての電動倍力装置の全体構造を示す断面図である。 第２の実施形態としての電動倍力装置の要部構造を示す断面図である。 第２の実施形態としての電動倍力装置の基本概念を示す模式図である。 第２の実施形態としての電動倍力装置におけるブレーキアシスト作動時の入力、出力特性の経時変化を示すグラフである。 第２の実施形態としての電動倍力装置におけるブレーキアシスト作動時のペダルストロークの経時変化を示すグラフである。 第２の実施形態としての電動倍力装置を回生協調ブレーキシステムに組込んだときのペダル入力とブレーキ液圧の経時変化を示すグラフである。 第２の実施形態としての電動倍力装置を先行車両追従システムに組込んだときのブースタピストン変位とブレーキ液圧の経時変化を示すグラフである。 第２の実施形態としての電動倍力装置を先行車両追従システムに組込んだときのブースタピストン変位とブレーキ液圧の経時変化を示すグラフである。 第２の実施形態としての電動倍力装置の変形例を示す断面図である。 図１４に示した電動倍力装置を回生協調ブレーキシステムに組込んだときのペダル入力とブレーキ液圧の経時変化を示すグラフである。 本発明の第３の実施形態としての電動倍力装置の要部構造を示す断面図である。 第３の実施形態としての電動倍力装置で用いる差動変位測定器の構造を示したもので、（Ａ）は差動変位測定器を構成する基板の平面図、（Ｂ）は差動変位測定器の全体形状を示す縦断面図、（Ｃ）は差動変位測定器の全体形状を横断面図である。 本発明の第４の実施形態としての電動倍力装置の要部構造を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１および図２は、本発明に係る電動倍力装置の第１の実施形態を示したものである。本電動倍力装置１は、タンデムマスタシリンダ２のプライマリピストンとして共用される後述のピストン組立体２０と該ピストン組立体２０を構成するブースタピストン（筒状部材または第２の部材）２１に推力（ブースタ推力）を付与する後述の電動アクチュエータ４０とを備えており、それぞれが車室壁３に固定したハウジング（支持部材）４の内部および外部に配設されている。ハウジング４は、図１によく示されるように、車室内に後部側の一部が挿入されたハウジング本体５とハウジング本体５の前部側開口を覆う蓋板６とからなっており、その蓋板６の前面に、前記タンデムマスタシリンダ２と前記電動アクチュエータ４０を構成する電動モータ４１とが取付けられている。なお、ハウジング本体５の車室側開口部には、電動倍力装置１側から車室内への騒音の侵入を抑え、かつ車室内から電動倍力装置１側へのゴミの侵入を抑える目的で、フェルト材と弾性材とを重ね合せたサイレンサ７が配設されている。

タンデムマスタシリンダ２は、図２に概略的に示されるように、有底のシリンダ本体１０とリザーバ１１とを備えており、そのシリンダ本体１０内の奥側には、前記プライマリピストンとしてのピストン組立体２０と対をなすセカンダリピストン１２が摺動可能に配設されている。シリンダ本体１０内にはまた、前記ピストン組立体２０とセカンダリピストン１２とにより２つの圧力室１３、１４が画成されており、前記両ピストン２０、１２の前進に応じて各圧力室１３、１４内に封じ込められているブレーキ液が、対応する系統のホイールシリンダへ圧送されるようになる。

また、シリンダ本体１０の壁には、各圧力室１３、１４内とリザーバ１１とを連通するリリーフポート１５が形成され、さらに、シリンダ本体１０の内面には、前記リリーフポート１５を挟んで一対のシール部材１６が配設されている。各圧力室１３、１４は、前記両ピストン２０、１２の前進に応じて、前記一対のシール部材１６が対応するピストン２０、１２の外周面に摺接することで、リリーフポート１５に対して閉じられるようになる。なお、各圧力室１３、１４内には、前記プライマリピストンとしてのピストン組立体２０とセカンダリピストン１２とを後方へ付勢する戻しばね１７が配設されている。

本電動倍力装置１を構成するピストン組立体２０は、前記ブースタピストン２１にこれと相対移動可能に入力ピストン（軸部材または第１の部材）２２を内装してなっている。入力ピストン２２は、その後端に設けた大径部２２ａにブレーキペダル８（図２）から延ばした入力ロッド９を連結させることで、ブレーキペダル８の操作（ペダル操作）により進退移動するようになっている。この場合、入力ロッド９は、前記大径部２２ａに設けられた球面状凹部２２ｂに先端部を嵌合させた状態で連結されており、これにより入力ロッド９の揺動が許容されている。

ピストン組立体２０を構成するブースタピストン２１は、ここでは、前端側をカップ形状部２３ａとなし、該カップ形状部２３ａを前記マスタシリンダ２内の圧力室（プライマリ室）１３に挿入させたピストン本体２３と、このピストン本体２３の後端部に後述の操作レバー４２を介して圧入固定されたストッパ部材２４とからなっている。ピストン本体２３およびストッパ部材２４はそれぞれの外周面が面一となるように外径が設定されており、両者は、ハウジング４に形成したシリンダ部２５内を一体となって摺動案内されるようになっている。なお、前記ピストン本体２３のカップ形状部２３ａの前端側には、前記マスタシリンダ２内のリリーフポート１５に連通可能な貫通孔２６が設けられている。

一方、入力ピストン２２は、上記ブースタピストン２１を構成するピストン本体２３のカップ形状部２３ａの底部に設けた挿通孔２３ｂと前記ストッパ部材２４の円筒内面とにより摺動案内されるようになっており、常時その前端部を前記カップ形状部２３ａの内側の圧力室１３に臨ませている。この入力ピストン２２とブースタピストン２１との間は、前記カップ形状部２３ａの底部に配置したゴム製のシール部材２７によりシールされ、また、マスタシリンダ２とブースタピストン２１との間は前記リリーフポート１５よりも外側（図中右側）に位置する一方のシール部材１６によりシールされており、これにより圧力室１３からマスタシリンダ２外へのブレーキ液の漏出が防止されている。なお、入力ピストン２２とブースタピストン２１との間をシールするシール部材２７としては、ゴム製のものに代えて、摺動特性に優れた材料、例えばポリテトラフルオロエチレン製のものを選択することもできる。

上記入力ピストン２２の後端部には、これと直交する配置でピン２８が圧入固定されており、ピン２８の両端部は前記ブースタピストン２１を構成するストッパ部材２４に貫設した軸方向の長孔２９を挿通して延ばされている。ピン２８はまた、その一端部がハウジング４のシリンダ部２５に形成された軸方向のスリット３０内まで延ばされると共に、その他端部がハウジング４内の段差面３１に干渉する位置まで延ばされている。ピン２８は、入力ピストン２２とブースタピストン２１との相対回転を規制しかつハウジング４内でのピストン組立体２０の回転を規制する回り止めとして機能している。また、ブースタピストン２１と入力ピストン２２とは、ピン２８が前記長孔２９内で移動できる範囲内で相対移動できるようになっており、したがって、ピン２８は入力ピストン２２とブースタピストン２１との相対移動範囲を規定するストッパとしても機能している。さらに、入力ピストン２２は、ピン２８がハウジング４の段差面３１に当接する位置が後退端となっており、したがって、ピン２８は入力ピストン２２の後退端を規定するストッパとしても機能している。

しかして、入力ピストン２２とブースタピストン２１との相互間には環状空間３２が画成されており、この環状空間３２には、入力ピストン２２に設けたばね受３３に一端が係止され、かつブースタピストン２１を構成するピストン本体２３とストッパ部材２４とに他端が係止された一対のばね（付勢手段）３４（３４Ａ、３４Ｂ）が配設されている。この一対のばね３４は、圧縮コイルばねでそれぞれセット荷重を持って配設され、ブレーキ非作動時に入力ピストン２２とブースタピストン２１とを相対移動の中立位置に保持する役割をなす。図１に示されるように、この中立位置では、入力ピストン２２に固定したピン２８がブースタピストン２１側の長孔２９内の中間位置に位置決めされる。また、ブレーキ非作動時には、入力ピストン２２が前記ピン２８をハウジング４の段差面３１に当接させる後退端に位置決めされており、この状態で、ブースタピストン２１は、そのカップ形状部２３ａに設けた貫通孔２６をマスタシリンダ２のリリーフポート１５に連通させる状態に位置決めされるようになっている。

電動アクチュエータ４０を構成する電動モータ４１は、マスタシリンダ２の下側に設けられ、その出力軸４１ａをピストン組立体２０と平行に延ばす配置でハウジング４の蓋板６に取付けられている。この電動モータ４１の出力軸４１ａにはねじ部４３が形成されており、このねじ部４３には、前記ブースタピストン２１に一端部が連結されたレバー４２の他端部に設けたねじ孔４４が螺合されている。前記ねじ部４３とねじ孔４４との螺合により、電動モータ４１の回転は直線運動に変換されてレバー４２に伝達され、レバー４２はハウジング４内を平行移動（直線移動）する。そして、このレバー４２が直線移動すると、その動きにブースタピストン２１が追従し、ブースタピストン２１が入力ピストン２２と相対移動し、したがって、ブースタピストン２１には前記電動モータ４１の出力に応じた推力（ブースタ推力）が付与される。なお、ブースタピストン２１とレバー４２との連結部には、ブースタ推力によるモーメントを回避するための若干の隙間が形成されている。

一方、上記レバー４２の途中には、ポテンショメータ（変位検出手段）４５が設けられている。このポテンショメータ４５は、抵抗体を内蔵した本体部４６と、本体部４６からピストン組立体２０と平行に車室側へ延ばされ、先端を前記入力ピストン２２に固定されたピン２８に当接させた軸４７とを備えている。このポテンショメータ４５は、入力ピストン２２とブースタピストン２１との相対変位量を検出する役割をなすもので、その検出信号は、前記電動モータ４１を制御するコントローラ（制御装置）４８（図２）に送出されるようになっている。

以下、上記のように構成された電動倍力装置１の作用を説明する。
本電動倍力装置１においては、ブースタピストン２１が前進し、その前端部に形成した貫通孔２６がマスタシリンダ２の内側のシール部材１６を乗越えるまでは、すなわちリリーフポート１５が閉じられるまでは、マスタシリンダ２内にブレーキ液圧が発生せず、したがって、この間は無効ストロークとなる。本実施形態においては、何らかの外部信号（例えば、ブレーキペダル８のタッチ信号や車間距離センサの車間接近信号など）により電動モータ４１を回転させて、事前にブースタピストン２１を前記シール部材１６を乗越える位置まで前進させることで、前記無効ストロークを解消することができる。なお、この時、ばね３４の力で入力ピストン２２も前進し、ブースタピストン２１と入力ピストン２２とは相対移動の中立位置（基準位置）を維持する。

そして、リリーフポート１５が閉じられた以降は、ブレーキペダル８の踏込みに応じて入力ピストン２２が前進し、マスタシリンダ２内に入力ロッド９から入力ピストン２２に付与される推力（入力推力）に応じたブレーキ液圧が発生する。これにより、入力ピストン２２とブースタピストン２１との間に相対変位が生じ、この相対変位を検出するポテンショメータ４５の検出信号に基づき電動アクチュエータ４０を作動させると、ブースタピストン２１が前進し、マスタシリンダ２内に電動アクチュエータ４０からブースタピストン２１に付与されるブースタ推力に応じたブレーキ液圧が発生する。すなわち、ピストン組立体２０には、ペダル踏力を倍力した推力が付与され、これによりマスタシリンダ２内には大きなブレーキ液圧が発生する。

しかして、本第１の実施形態においては、下記の圧力平衡式（１）を変形して得られる下記（２）式に基づいて上記入力推力を算出し、この算出した入力推力に基づいて電動アクチュエータ４０の電動モータ４１の回転を制御するようにしている。ここで、圧力平衡式（１）における各要素は、図３にも示されるように、Ｐｂはマスタシリンダ２内の圧力室（プライマリ室）１３内のブレーキ液圧、Ｆｉは入力推力、Ｆｂ はブースタ推力、Ａｉ は入力ピストン２２の受圧面積、Ａｂ はブースタピストン２１の受圧面積、Ｋはばね３４（３４Ａ、３４Ｂ）のばね定数、ΔＸは入力ピストン２２とブースタピストン２１との相対変位量となっている。また、相対変位量ΔＸは、入力ピストン２２の変位をＸｉ、ブースタピストン２１の変位をＸｂとして、ΔＸ＝Ｘｉ−Ｘｂと定義している。したがって、ΔＸは、相対移動の中立位置では０、ブースタピストン２１に対して入力ピストン２２が前進する方向では正符号、その逆方向では負符号となる。なお、圧力平衡式（１）ではシールの摺動抵抗を無視している。この圧力平衡式（１）において、ブースタ推力Ｆｂは、電動モータ４１の電流値から推定できる。したがって、下記（２）式において相対変位量ΔＸを適当に設定すれば、入力推力Ｆｉを算出できることになる。

Ｐｂ＝（Ｆｉ−Ｋ×△Ｘ）／Ａｉ＝（Ｆｂ＋Ｋ×△Ｘ）／Ａｂ …（１）
Ｆｉ＝（Ｆｂ＋Ｋ×△Ｘ）×Ａｉ／Ａｂ＋Ｋ×△Ｘ …（２）

一方、倍力比αは、下記（３）式のように表わされ、したがって、この（３）式に上記圧力平衡式（１）のＰｂを代入すると、倍力比αは下記（４）式のようになる。この場合、ポテンショメータ４５の検出結果に基づいて相対変位量ΔＸが０となるように電動モータ４１の回転を制御（フィードバック制御）すると、倍力比αは、α＝Ａｂ／Ａｉ＋１となり、真空倍力装置と同様にブースタピストン２１の受圧面積Ａｂと入力ピストン２２の受圧面積Ａｉとの面積比で一義的に定まる。しかし、ばね３４のばね定数Ｋを大きめに設定すると共に、相対変位量ΔＸを負の所定値に設定し、相対変位量ΔＸが前記所定値となるように電動モータ４１の回転を制御すれば、倍力比αは、（１−Ｋ×ΔＸ／Ｆｉ）倍の大きさとなり、電動アクチュエータ４０が倍力源として働いて、ペダル踏力の大きな低減を図ることができるようになる。また、この場合は、ΔＸ＝Ｘｉ−Ｘｂの定義より、入力ピストン２２の変位Ｘｉをほぼ｜ΔＸ｜分だけ削減できることになり、その分、ペダルストロークも削減される。ところで、入力ピストン２２に対してブースタピストン２１を相対変位させて倍力源として働かせようとすると、マスタシリンダ２内の圧力室１３から入力ピストン２２に伝わるブレーキ液圧の反力も大きくなり、この反力がペダル踏力の低減を阻害するように作用する。しかし、本第１の実施形態においては、ブースタピストン２１の相対変位に応じてばね３４の付勢力が増大するので、この付勢力によって前記反力が付勢力の分だけ相殺され、これによりペダル踏力（入力）に対して倍力比を十分に大きくすることができる。

α＝Ｐｂ×（Ａｂ＋Ａｉ）／Ｆｉ …（３）
α＝（１−Ｋ×ΔＸ／Ｆｉ）×（Ａｂ／Ａｉ＋１） …（４）

このように、本電動倍力装置１においては、圧力平衡式から演算により求めた入力推力に基づいてブースタピストン２１と入力ピストン２２との相対変位量が任意の所定値となるように電動アクチュエータ４０を制御し、所望の倍力比を得るので、従来技術において必要としていた高価な踏力センサが不要になり、その分、コスト低減を図ることができる。また、前記相対変位量を負の適当な値に設定することで、ブースタピストン２１と入力ピストン２２との受圧面積比で定まる倍力比よりも大きな倍力比を得ることができ、ペダル踏力の大きな低減を図ることができる。逆に、前記相対変位量を正の適当な値に設定することで、ブースタピストン２１と入力ピストン２２との受圧面積比で定まる倍力比よりも小さな倍力比を得ることができる。したがって、前記相対変位量を正負の適当な値に設定することで、大小所望の倍力比に基づく制動力を得ることができる。

上記第１の実施形態においては、ばね３４（付勢手段）を入力ピストン２２（軸部材）とブースタピストン２１（筒状部材）との間に設けたので、全長の短縮を図ることができ、また、変位検出手段として安価なポテンショメータ４５を用いたので、高価な踏力センサを用いる場合に比してより一層のコスト低減を図ることができる。さらに、マスタシリンダ２と電動アクチュエータ４０とを同じハウジング４（支持部材）に取付けたので、マスタシリンダ２からの反力を電動アクチュエータ４０を介して同じハウジング４に戻すことができるので、装置としての作動が安定する。なお、ばね３４としての一対のばね３４Ａ、３４Ｂは、必ずしも同じばね定数とする必要はなく、前側のばね３４Ａ（第２のばね）よりも後側のばね３４Ｂ（第１のばね）が大きなばね定数を有する構成とすることができる。この場合、一対のばね３４Ａ、３４Ｂの自由長が同じであれば、入力ピストン２２がブースタピストン２１に対して図１の状態よりも前側に位置したところで中立位置となり、入力ピストン２２とブースタピストン２１との相対移動可能なスペースが前側よりも後側が広くなるので、電動アクチュエータ４０による倍力比を大きくするブレーキアシストの範囲を広くして働かせることができる。また、一対のばね３４Ａ、３４Ｂのばね定数が同じであっても、一対のばね３４Ａ、３４Ｂの自由長の長さを違えることにより入力ピストン２２とブースタピストン２１との相対移動スペースを前側よりも後側が広くなるようにすることができる。逆に、入力ピストン２２とブースタピストン２１との相対移動スペースを後側よりも前側が広くなるようにすることで、電動アクチュエータ４０による倍
力比を小さくして、回生協調制御に適するようにすることもできる。これらばね３４Ａ、３４Ｂは、圧縮ばねに代えて引張りばねとしてもよいことはもちろんである。また、ばね３４Ａ、３４Ｂは、コイルばねに代えて皿ばねを複数並べたもの等であってもよい。

ここで、上記実施形態においては、外部信号により電動モータ４１を回転させることにより、事前にブースタピストン２１を無効ストロークを解消する位置まで前進させるようにしたが、必ずしもこの無効ストローク解消制御は行わなくてもよい。
そして、上記制御を行わない場合、ブレーキ作動初期に入力ピストン２２を作動させず、所定量を超えた相対変位があった後、電動アクチュエータ４０を作動させ、ブレーキ液圧が発生する位置までブースタピストン２１を前進させることで、ジャンプイン特性を得ることができ、この場合、ブレーキペダルがわずかに踏まれたときでもディスクブレーキ等の引きずりが起こらず、良好なペダルフィーリング性を得ることができる。

また、自動ブレーキ機能についても、上記圧力平衡式（１）で、入力推力Ｆｉを０とした、Ｐｂ＝−Ｋ×ΔＸ／Ａｉから、ΔＸの最小値をΔＸmin（負の方向でのΔＸの絶対値の最大値）とすれば、Ｐｂmax＝−Ｋ×ΔＸmin／Ａｉになるまでの液圧範囲では制御可能である。さらに、ΔＸminになった後も、ブースタピストン２１を入力ピストン２２と共に前進させることにより増圧が可能となっている。したがって、車両安定制御のプリチャージ、ヒルホールド、クルーズコントロール、油圧補助式電動パーキングブレーキなどの機能を果たすことができる。

図４は、上記第１の実施形態の第１変形例を示したものである。なお、本電動倍力装置１の全体構造は、第１の実施形態と同じであるので、ここでは、要部のみを示しかつ同一構成要素に同一符号を付す。本第１変形例の特徴とするところは、入力ピストン２２とブースタピストン２１との間に介装するばね３４として、入力ピストン２２をマスタシリンダ２側へ付勢するばね（圧縮ばね）３４Ｃのみを設けた点にある。このばね３４Ｃは図示の状態で自由長となっており、このような入力ピストン２２とブースタピストン２１との位置関係が中立位置（基準位置）となる。したがって、作動中、入力ピストン２２とブースタピストン２１とが中立位置から、入力ピストン２２に対してブースタピストン２１が左方向（前方）に相対変位した状態にあるとき、ばね３４Ｃは入力ピストン２２をブースタピストン２１の変位方向に付勢する。この場合、前記相対変位量が大きくなる程、変位方向への付勢力が強くなり、増圧のための制御（倍力比を大きくするブレーキアシスト等）時に有効となる。また、ばね３４Ｃは自由長なので、ブレーキペダル８を戻すために必要としていたばね（圧縮ばね）８ａは既設の弱いばねをそのまま使用することができる。なお、前記圧縮ばね３４Ｃを引張りばねに代えて、図中左側の空間に設けてもよいことはもちろんである。

図５は、上記第１の実施形態の第２変形例を示したものである。なお、本電動倍力装置１の全体構造は、第１の実施形態と同じであるので、ここでは、要部のみを示しかつ同一構成要素に同一符号を付す。本第２の変形例の特徴とするところは、入力ピストン２２とブースタピストン２１との間に介装するばね３４として、入力ピストン２２をマスタシリンダ２から後退する方向へ付勢するばね（圧縮ばね）３４Ｄのみを設けた点にある。このばね３４Ｄは図示の状態で所定のセット荷重をもっており、このような入力ピストン２２とブースタピストン２１との位置関係が中立位置（基準位置）となる。したがって、作動中、入力ピストン２２とブースタピストン２１とが中立位置から、入力ピストン２２に対してブースタピストン２１が右方向（後方）に相対変位した状態にあるとき、ばね３４Ｄは入力ピストン２２をブースタピストン２１の変位方向により強く付勢する。逆に、中立状態から、ブースタピストン２１が入力ピストン２２に対して前方へ相対変位した状態にあるとき、前記入力ピストン２２に対する前方への付勢力を両部材の相対変位前の状態よりも弱くする。したがって、このようなばね３４Ｄを設けた場合は、減圧のための制御（倍力比を小さくする回生協調等）時に有効となる。なお、前記圧縮ばね３４Ｄを引張りばねに変更して、図中右側の空間に設けてもよいことはもちろんである。

図６および図７は、本発明に係る電動倍力装置の第２の実施形態を示したものである。なお、タンデムマスタシリンダ２については、実質的な変更がないので、ここでは、同一構成要素に同一符号を付す。本第２の実施形態としての電動倍力装置５０は、タンデムマスタシリンダ２のプライマリピストンとして共用される後述のピストン組立体５１と該ピストン組立体５１を構成するブースタピストン（筒状部材または第２の部材）５２に推力（ブースタ推力）を付与する後述の電動アクチュエータ５３とを備えており、前記車室壁３に固定したハウジング（組立ハウジング）５４の内部および外部に配設されている。ハウジング５４は、リング形状の取付部材５５を介して車室壁３の前面に固定された第１筒体５６と、この第１筒体５６に同軸に連結された第２筒体５７とからなっており、その第２筒体５７の前端に前記タンデムマスタシリンダ２が連結されている。また、第１筒体５６には支持板６３が取付けられており、この支持板６３に前記電動アクチュエータ５３を構成する電動モータ６４が固定されている。なお、取付部材５５は、その内径ボス部５５ａが車室壁３の開口３ａに位置するように車室壁３に固定されている。

本電動倍力装置５０を構成するピストン組立体５１は、前記ブースタピストン５２にこれと相対移動可能に入力ピストン（軸部材または第１の部材）５８を内装してなっている。入力ピストン５８は、その後端に設けた大径部５８ａに前記ブレーキペダル８から延ばした入力ロッド９を連結させることで、ブレーキペダル８の操作（ペダル操作）により進退移動するようになっている。この場合、入力ロッド９は、前記大径部５８ａに設けられた球面状凹部５８ｂに先端部を嵌合させた状態で連結されており、これにより入力ロッド９の揺動が許容されている。

ピストン組立体５１を構成するブースタピストン５２は、図７によく示されるように、その内部の長手方向中間部位に隔壁５９を有しており、前記入力ピストン５８がこの隔壁５９を挿通して延ばされている。ブースタピストン５２の前端側は、前記マスタシリンダ２内の圧力室（プライマリ室）１３に挿入され、一方、入力ピストン５８の前端側は、同じ圧力室１３内のブースタピストン５２の内側に配置されている。ブースタピストン５２と入力ピストン５８との間はブースタピストン５２の前側に配置したシール部材６０により、ブースタピストン５２とマスタシリンダ２のシリンダ本体１０のガイド１０ａとの間はシール部材６１によりそれぞれシールされており、これにより前記圧力室１３からマスタシリンダ２外へのブレーキ液の漏出が防止されている。なお、ブースタピストン５２の前端部には、前記マスタシリンダ２内のリリーフポート１５に連通可能な貫通孔６２が穿設されている。

電動アクチュエータ５３は、ハウジング５４の第１筒体５６と一体の支持板６３に固定された前記電動モータ６４と、前記第１筒体５６の内部に入力ピストン５８を囲んで配設されたボールねじ機構（回転−直動変換機構）６５と、電動モータ６４の回転を減速してボールねじ機構６５に伝達する回転伝達機構６６とから概略構成されている。ボールねじ機構６５は、軸受（アンギュラコンタクト軸受）６７を介して第１筒体５６に回動自在に支持されたナット部材（回転部材）６８とこのナット部材６８にボール６９を介して噛合わされた中空のねじ軸（直動部材）７０とからなっている。ねじ軸７０の後端部は、ハウジング５４の取付部材５５に固定したリングガイド７１に回動不能にかつ摺動可能に支持されており、これによりナット部材６８の回転に応じてねじ軸７０が直動するようになる。一方、回転伝達機構６６は、電動モータ６４の出力軸６４ａに取付けられた第１プーリ７２と、前記ナット部材６８にキー７３を介して回動不能に嵌合された第２プーリ７４と前記２つのプーリ７２、７４間に掛け回されたベルト（タイミングベルト）７５とからなっている。第２プーリ７４は第１プーリ７２に比べて大径となっており、これにより電動モータ６４の回転は減速してボールねじ機構６５のナット部材６８に伝達される。また、アンギュラコンタクト軸受６７には、ナット部材６８にねじ込んだナット７６により第２プーリ７３およびカラー７７を介して与圧がかけられている。なお、回転伝達機構６６は上記したプーリ、ベルトに限らず、減速歯車機構等であってもよい。

上記ボールねじ機構６５を構成する中空のねじ軸７０の前端部にはフランジ部材７８が、その後端部には筒状ガイド７９がそれぞれ嵌合固定されている。フランジ部材７８および筒状ガイド７９は前記入力ピストン５８を摺動案内するガイドとして機能するようにそれぞれの内径が設定されている。前記フランジ部材７８は、ねじ軸７０の、図中、左方向への前進に応じて前記ブースタピストン５２の後端に当接するようになっており、これに応じてブースタピストン５２も前進する。また、ハウジング５４を構成する第２筒体５７の内部には、該第２筒体５７の内面に形成した環状突起８０に一端が係止され、他端が前記フランジ部材７８に衝合する戻しばね８１が配設されており、ねじ軸７０は、ブレーキ非作動時にこの戻しばね８１により図示の原位置に位置決めされる。

しかして、入力ピストン５８とブースタピストン５２との相互間には、環状空間８２が画成されており、この環状空間８２には、入力ピストン５８に設けたフランジ部８３に一端が係止され、かつブースタピストン５２の隔壁５９とブースタピストン５２の後端部に嵌着した止め輪８４とにそれぞれ他端が係止された一対のばね（付勢手段）８５（８５Ａ、８５Ｂ）が配設されている。この一対のばね８５は、ブレーキ非作動時に入力ピストン５８とブースタピストン５２とを相対移動の中立位置に保持する役割をなすものである。

本第２の実施形態において、車室内には車体に対する入力ピストン５８の絶対変位を検出するポテンショメータ（第１の絶対変位検出手段）８６が配設されている。このポテンショメータ８６は、抵抗体を内蔵した本体部８７と、本体部８７から入力ピストン５８と平行に車室内に延ばされたセンサロッド８８とからなっており、ハウジング５４の取付部材５５のボス部５５ａに固定したブラケット８９に入力ピストン５８と平行をなすように取付けられている。センサロッド８８は本体部８７に内蔵したばねにより、常に伸長方向へ付勢され、前記入力ピストン５８の後端部に固定されたブラケット９０に先端を当接させている。一方、前記電動モータ６４は、ここではＤＣブラシレスモータからなっており、これには、回転制御のために磁極位置を検出するレゾルバ９１が内蔵されている。このレゾルバ９１は、モータの回転変位を検出してこれに基づき車体に対するブースタピストン５２の絶対変位を検出する回転検出手段（第２の絶対変位検出手段）としての機能も兼ね備えている。これらポテンショメータ８６とレゾルバ９１とは、入力ピストン５８とブースタピストン５２との相対変位量を検出する変位検出手段を構成しており、これらの検出信号は、コントローラ（制御装置）９２に送出されるようになっている。なお、回転検出手段としては、レゾルバに限らず、絶対変位（角度）を検出できる回転型のポテンショメータ等であってもよい。

以下、上記のように構成された電動倍力装置５０の作用を説明する。
ブレーキペダル８が操作されると、入力ピストン５８が前進し、その動きがポテンショメータ８６により検出される。すると、ポテンショメータ８６からの信号を受けてコントローラ９２が電動モータ６４に起動指令を出力し、これにより電動モータ６４が回転して、その回転が回転伝達機構６６を介してボールねじ機構６５に伝達され、ねじ軸７０が前進してその動きにブースタピストン５２が追従する。すなわち、入力ピストン５８とブースタピストン５２とが一体的に前進し、ブレーキペダルから入力ピストン５８に付与される入力推力と電動アクチュエータ５３からブースタピストン５２に付与されるブースタ推力とに応じたブレーキ液圧がタンデムマスタシリンダ２内の圧力室１３、１４に発生する。

このとき、ポテンショメータ８６とレゾルバ９１との検出信号に基づき、入力ピストン５８の絶対変位とブースタピストン５２との絶対変位との差により両ピストンの相対変位量が分かる。そこで、入力ピストン５８とブースタピストン５２との間に相対変位が生じないように電動モータ６４の回転を制御すると、両ピストン５８と５２との間に介装した一対のばね８５（８５Ａ、８５Ｂ）が中立位置を維持する。このときの倍力比は、前記（４）式に示したように、相対変位量ΔＸが０であることから、ブースタピストン５２の受圧面積と入力ピストン５８の受圧面積との面積比で一義的に定まり、汎用の真空倍力装置と同様となる。

一方、中立位置からブースタ推力によりブレーキ液圧を増加させる方向（前方）へブースタピストン５２を相対変位させると（ΔＸが負の所定値）、前記第１の実施形態と同様に、前記（４）式に従って倍力比が大きくなり、電動アクチュエータ５３が倍力源として働いて、ペダル踏力（ペダル入力）の大きな低減を図ることができるようになる。また、この場合、ブースタピストン５２の相対変位に応じて、後側のばね８５Ｂの付勢力が増大し、この付勢力によって入力ピストン５８に伝わるブレーキ液圧の反力が付勢力の分だけ相殺されることも、第１の実施形態と同様であり、これによりペダル踏力（入力）に対して倍力比を十分に大きくすることができる。逆に、中立位置からブースタ推力によりブレーキ液圧を減少させる方向（後方）へブースタピストン５２を相対変位させると（ΔＸが正の所定値）、前記第１の実施形態と同様に、このブースタピストン５２の相対変位に応じて前側のばね８５Ａ（第２のばね）の付勢力が増大する。この付勢力によって入力ピストン５８に伝わる反力が強まり、前記（４）式に従って、ペダル踏力（入力）に対して倍力比を小さくすることができる。

本第２の実施形態においては、特に、ブースタピストン５２を駆動する電動モータ６４の回転が、ボールねじ機構６５により運動変換してブースタピストン５２に伝達されるので、電動アクチュエータ５３からブースタピストン５２への駆動伝達は円滑となり、ブースタ推力の付与は安定する。また、ボールねじ機構６５の採用により、ブースタピストン５２から電動モータ６４にモーメントが作用することがなくなるので、その分、電動モータ６４にかかる負荷も低減する。また、本第２の実施形態では、ポテンショメータ８６、レゾルバ９１を絶対変位検出手段として用いているので、ポテンショメータ８６の本体部８７、レゾルバ９１をそれぞれハウジング５４や取付部材５５等の移動しない部材に取付けることができる。これにより、信号を送信するための電気ケーブルの取り回しが楽になると共に、ポテンショメータ８６の本体部８７、レゾルバ９１およびこれらの電気ケーブルを固定しておけるので、振動等に対する耐久性を向上させることができる。

さらに、本第２の実施形態では、車両に対する入力ピストン５８、ブースタピストン５２の絶対変位を検出するポテンショメータ８６、レゾルバ９１を設けているので、入力ピストンのストロークや踏み込み速度に応じたブレーキアシスト制御、回生協調制御、車両追従（ＡＣＣ）制御等にこれらの検出結果を有効に活用できる。

すなわち、図８の模式図に示すように、マスタシリンダ２の圧力室１３、１４とこれに連通する配管やディスクブレーキなど全ての負荷側要素の剛性（液量対発生液圧）との関係を、マスタシリンダ圧力室２Ａの断面積（Ａｉ＋Ａｂ）に等しい断面積を有するピストン２Ｂの変位Ｘｍとそれに取付けられたばね要素２Ｃのばね定数ｋｍとに置換えて考察する。この場合、前記入力ピストン５８およびブースタピストン５２の変位（ストローク）をそれぞれＸｉ，Ｘｂ、最終的にマスタシリンダ圧力室２Ａに面している部分での入力ピストン５８の発生力（入力推力）およびブースタピストン５２の発生力（ブースタ推力）をそれぞれＦｉ，Ｆｂとすると、力の釣合いから下記（５）式の関係が得られる。

Ｆｉ＋Ｆｂ＝（Ａｂ×Ｘｂ＋Ａｉ×Ｘｉ）／（Ａｂ＋Ａｉ）×ｋｍ …（５）
ここで、Ｆｂ＝Ａｂ／Ａｉ×Ｆｉだから、この（５）式は、下記（６）式のようになる。

Ｆｉ＝（Ａｂ×Ｘｂ＋Ａｉ×Ｘｉ）／（Ａｂ＋Ａｉ）^２×Ａｉ×ｋｍ …（６）
一方、ブレーキペダル８からの入力（ペダル入力）をＦｉ_Ｂとし、入力ピストン５８とブースタピストン５２との間に介装したばね８５のばね定数をｋｓとすると、Ｆｉ_Ｂは以下の（７）式で与えられるので、上記（６）式とこの（７）式との関係から、下記（８）式が得られる。
Ｆｉ_Ｂ＝Ｆｉ−ｋｓ×（Ｘｂ−Ｘｉ） …（７）
Ｆｉ_Ｂ＝（Ａｂ×Ｘｂ＋Ａｉ×Ｘｉ）／（Ａｂ＋Ａｉ）^２×Ａｉ×ｋｍ−ｋｓ×（Ｘｂ−Ｘｉ） …（８）

ここで、Ｘｂ＝Ｘｉ（相対変位なし）とすると、（８）式は次の（９）式となり、倍力比をαとしたペダルフィーリング（ペダル入力とストロークの関係）が得られる。
Ｆｉ_Ｂ＝Ａｉ／（Ａｂ＋Ａｉ）×Ｘｉ×ｋｍ …（９）
一方、倍力比を変えるために、入力ピストン５８とブースタピストン５２との相対変位（Ｘｂ−Ｘｉ）を与えるようにブースタピストン５２を制御すると、（９）式より負荷側のばね定数ｋｍとばね８５のばね定数ｋｓとによりペダルフィーリングが変化することがわかる。

図９は、ペダル入力Ｆｉ_Ｂを一定速度で増加させ、その途中で電動モータ６４によるブレーキアシストを作動させたときの推力Ｆの変化を、図１０は、そのときの入力ピストン５８のストローク（ペダルストローク）Ｘｉの変化をそれぞれみたものである。これより、入力ピストン５８とブースタピストン５２との間に介装したばね８５のばね定数ｋｓが大きいとブレーキペダル８は前に進み（図１０（ａ））、従来のブレーキアシストが作動したときのペダルフィーリングを実現できる。これに対し、ばね定数ｋｓが小さいとブレーキペダル８は逆に戻され（図１０（ｂ））、緊急時にブレーキアシストを作動させつつブレーキペダル８のショートストローク化が可能になる。一方、ばね定数ｋｓを適当な大きさに設定すると、入力ピストン５８は連続的に変化し（図１０（ｃ））、ブレーキアシストを作動させてもブレーキペダル８への影響はほとんどなくなる。すなわち、ブレーキアシストの作動（ブースタピストン５２の前方への移動）によりマスタシリンダ圧力室９５から入力ピストン５８にかかる液圧反力が増加しても、その増加分の液圧反力と相対変位により入力ピストン５８を前方に付勢するばね８５のばね力とがほぼ等しくなり、増加分の液圧反力がばね力によってほぼ完全に相殺され、ブレーキペダル８への影響を解消することが可能になる。

ここで、ブレーキペダル８への影響をなくするために要求されるばね８５のばね定数ｋｓは、上記（８）式を下記（１０）式とするために必要な大きさであり、（１１）式のように決めることができる。

Ｆｉ_Ｂ＝Ａｉ／（Ａｂ＋Ａｉ）×Ｘｉ×ｋｍ …（１０）
ｋｓ＝（Ａｂ×Ａｉ）／（Ａｂ＋Ａｉ）^２×ｋｍ …（１１）

一方、ブレーキ液圧Ｐｍ、マスタシリンダ圧力室７１の液量Ｖｍは、下記（１２）式、（１３）式のように表わされる。
Ｐｍ＝（Ａｂ×Ｘｂ＋Ａｉ×Ｘｉ）／（Ａｂ＋Ａｉ）^２×ｋｍ …（１２）
Ｖｍ＝Ａｂ×Ｘｂ＋Ａｉ×Ｘｉ …（１３）
よって、ＰｍとＶｍとは、下記（１４）式の関係となり、これを変換すると下記（１５）式が得られる。
Ｐｍ＝Ｖｍ／（Ａｂ＋Ａｉ）^２×ｋｍ …（１４）
ｋｍ＝Ｐｍ／Ｖｍ×（Ａｂ＋Ａｉ）^２ …（１５）
したがって、このｋｍを上記（１１）式に代入すれば、下記（１６）式が得られる。
ｋｓ＝Ａｉ×Ａｂ×Ｐｍ／Ｖｍ …（１６）

すなわち、入力ピストン５８とブースタピストン５２との間に介装されるばね（付勢手段）８５のばね定数ｋｓを、マスタシリンダの圧力室２Ａに臨む入力ピストン５８およびブースタピストン５２の受圧面積Ａｉ、Ａｂと、マスタシリンダのブレーキ液圧Ｐｍおよび液量Ｖｍとに基づいて決定することが可能になる。すなわち、入力ピストン５８およびブースタピストン５２の受圧面積Ａｉ、Ａｂは既知であり、また、マスタシリンダの液量Ｖｍの増減に伴うブレーキ液圧Ｐｍの増減の比率は適用車両によって決まっているので、これらから求まる設定値とばね定数ｋｓとが一致するようにすれば、図１０の（ｃ）の関係とすることができる。つまり、ブレーキアシストの作動（ブースタピストン５２の前方への移動）によりマスタシリンダ圧力室９５から入力ピストン５８にかかる液圧反力の増加分と、ブースタピストン５２と入力ピストン５８との相対変位により入力ピストン５８を前方に付勢するばね８５のばね力とをほぼ等しくすることが可能になる。なお、ばね定数ｋｓが上記設定値よりも大きい場合には図１０の（ａ）の関係となり、逆に、ばね定数ｋｓが上記設定値よりも小さい場合には図１０の（ｂ）の関係となる。

ところで、本電動倍力装置５０を回生協調ブレーキシステムに組込む場合、ペダル入力ＦｉＢとブレーキ液圧Ｐｍとの関係は図１１に示すようになる。図１１において、Ｐｒｅは回生制動により発生するブレーキ液圧であり、ペダル入力ＦｉＢがＦａのときに回生制動を作動させたとすると、本電動倍力装置５０は、ブースタピストン５２を後方にＰｒｅ相当分だけ変位させればよいことになる。この場合、ばね定数ｋｓが上記（１６）式の関係にあれば、ブレーキ液圧Ｐｍは、Ｐｒｅ相当分だけ低下するが、この低下したＰｒｅ相当分とほぼ等しいばね８５のばね力が入力ピストン５８を後方に付勢するように作用するので、全体では、ペダルストロークＸｉ相当の制動力に見合う反力がブレーキペダル８（入力ピストン５８）に維持される。このとき、ペダル入力ＦｉＢは、（１０）式に従いＸｉとｋｍとで決定される値に維持される。この結果、マスタシリンダ２からブレーキペダル８（入力ピストン５８）にかかる、液圧とばね８５のばね力との総和による反力を変えることなく、マスタシリンダ２で発生する制動力（液圧）を増減できる。なお、ブースタピストン５２の後退は、電動モータ６４を逆方向に回転させてボールねじ機構６５のねじ軸７０を後退させることにより行われるが、前記ブースタピストン５２にはマスタシリンダ２内の液圧による反力が、また、ねじ軸７０には戻しばね８１のばね力がかかっているので、前記ねじ軸７０の動きに追従してブースタピストン５２が後退する。

また、本電動倍力装置５０を先行車両追従システム（ＡＣＣ）に組込む場合、ブースタピストン５２の変位Ｘｂとマスタシリンダ液圧Ｐｍとの関係は図１２に示すようになる。この場合、ある時間ｔａから先行車両に追従して減速を開始するとすれば、図示しないＥＣＵから必要な減速度の指令を受けて、ブースタピストン５２を前方に変位させ、ブレーキ液圧Ｐｍを発生させる。すると、車両は、ブレーキ液圧Ｐｍの発生に従い減速を始めるが、この場合も、ブースタピストン５２と入力ピストン５８との相対変位により入力ピストン５８を前方に付勢するばね８５のばね力と、マスタシリンダ圧力室９５から入力ピストン５８にかかる液圧反力の増加分とが等しくバランスすることによりブレーキペダル８が動くことはない（Ｘｉは図１２の変位０の位置にある）。ここで、入力ピストン５８の後退側に機械的なストッパを設けているので、ばね８５のばね定数ｋｓを上記設定値より少し小さめに設定することにより、入力ピストン５８にかかる液圧反力の増加分を入力ピストン５８を前方に付勢するばね８５のばね力よりも少し大きくするようにしてもよい。このようにすることで、ブレーキパッドの厚さ変動（例えば、ブレーキパッドの偏摩耗）などで、マスタシリンダ２のばね定数ｋｍが小さくなっても（この場合、（１１）式の関係よりばね８５のばね定数ｋｓを小さくしなければならないが）、この分を予め見込んで、ばね定数ｋｓを上記設定値より少し小さめに設定しているので、ブレーキペダル８が進まないシステムを実現できる。

以上の説明においては、便宜上、マスタシリンダ２のばね定数ｋｍは、線形（リニア）特性を有するものとして説明したが、実際には、ばね定数ｋｍは、例えば、図１３に示すようにピストン２Ｂの変位とこれにより生じる液圧が非線形特性となるのが一般的である。このため、ペダルフィーリングに関して特に影響を感じる回生制動の領域（例えば、減速度が０．３Ｇ以下の液圧領域）に合わせてばね８５のばね定数ｋｓを設定することにより、好ましいペダルフィーリングを得ることができる。この場合、上記（１６）式のＰｍ／Ｖｍに代えて、上記回生制動の領域における微小液量ΔＶｍの増減に伴う微小ブレーキ液圧ΔＰｍの増減の変化率を用いた下記（１７）式に基づきばね８５のばね定数ｋｓを求めればよい。
ｋｓ＝Ａｉ×Ａｂ×ΔＰｍ／ΔＶｍ …（１７）
なお、上記図１３では図８の模式図に基づくためマスタシリンダ２の無効ストローク分は考慮していない。

なお、ブースタピストン５２とボールねじ機構６５のねじ軸（直動部材）７０とは、フランジ部材７８を介して当接しているだけであるので、万一、電動モータ６４が故障（失陥）した場合には、ブレーキペダル８の踏込みに応じて前進する入力ピストン５８の動きにばね８５を介してブースタピストン５２が追従し、これによって入力ピストン５８とブースタピストン５２とが一体的に前進して所定の制動力が得られるようになる。

ここで、特許文献１、２に記載された従来の電動倍力装置によれば、入力ピストンよりもブースタピストンを大きく移動させると、ブースタピストンにより上昇したマスタシリンダ内の液圧の反力が入力ピストンにかかり、その反力がブレーキペダルから運転者に伝わって運転者に違和感を与えたり、あるいはブレーキペダルの重さからブレーキペダルの踏込みを困難にするなど、ペダルフィーリングに影響を及ぼすという問題があった。また、この電動倍力装置を回生協調ブレーキシステムや先行車両追従システム（ＡＣＣ）などに利用しようとすると、前記液圧反力の変動に伴ってペダルストロークが変化するため、同様に運転者に違和感を与えるようになる。

これに対し、本第２の実施形態においては、電動アクチュエータを作動させても、ペダルフィーリングに影響を及ぼすことがないようにし、もって信頼性の向上に大きく寄与する電動倍力装置とすることができる。具体的には、入力ピストン（軸部材）５８とブースタピストン（筒状部材）５２との相対変位に応じて入力ピストン５８へ伝達される液圧反力の増減分がばね（付勢手段）８５によって相殺されるので、電動アクチュエータ５３によるブレーキ操作が行われても、ブレーキペダル８が影響を受けることがなくなる。そして、上記ばね８５のばね定数は、マスタシリンダ２の圧力室に臨む入力ピストン５８およびブースタピストン５２の受圧面積と、前記マスタシリンダ２の液圧および液量とに基いて決定することで、簡単かつ適正にばね定数を決定することができる。

すなわち、本第２の実施形態の電動倍力装置によれば、電動アクチュエータによるブレーキ操作が行われても、ブレーキペダルが影響を受けることがないので、良好なペダルフィーリングが維持され、ブレーキアシストシステムはもちろん、回生協調ブレーキシステムや先行車両追従システムなどへの適用において装置に対する信頼性が向上する。また、入力ピストン５８およびブースタピストン５２との間に所定のばね定数を有するばね８５を介装するだけなので、構造が複雑大型になることはなく、コスト面並びに車両搭載性の面での利点も大きい。

ところで、回生協調時には、前記したようにブースタピストン５２が、回生制動により発生するブレーキ液圧Ｐｒｅ相当分だけ後退させられるが（図１１）、上記実施形態の場合、このブースタピストン５２を後退させる力は、マスタシリンダ２内の液圧による反力と戻しばね１７および８１のばね力のみである。この場合、戻しばね８１として十分に大きなばね力（ばね定数）を有するものを選択することで、ブースタピストン５２の戻りは円滑となり、応答性は良好となるが、ばね力の大きな戻しばね８１を選択すると、無効踏力が増大し、アシスト力増大による電動モータ６４の大型化、消費電力の増加につながり、コスト面での負担が増すことになる。

図１４は、上記した応答性対策を施した、第２の実施形態の変形例を示したもので、ここでは、ボールねじ機構６５のねじ軸（直動部材）７０と一体のフランジ部材７８の軸方向長さを延長し、これにねじ軸７０とブースタピストン５２とを連結および連結解除する断続手段９５を設けている。この断続手段９５は、コイルを内蔵するソレノイドケース９６ａおよび前記コイルへの正・逆通電により伸縮動作するプランジャ９６ｂからなるソレノイド９６と、前記プランジャ９６ｂの途中に設けたストッパ９７に係合して該プランジャ９６ｂを常時短縮方向へ付勢するばね９８とブースタピストン５２の外周面に前記プランジャ９６ｂを受入れ可能に形成された環状溝９９とを備えており、ソレノイド９６とばね９８とは、前記フランジ部材７８に形成した穴７８ａ内に一括して収納されている。

このように構成した電動倍力装置においては、回生協調に際しは、予めソレノイド９６のコイルに通電してプランジャ９６ｂを伸長させ、その先端部をブースタピストン５２の外周面の環状溝９９に嵌入させる。これによりブースタピストン５２とボールねじ機構６５のねじ軸７０とはフランジ部材７８を介して連結された状態となり、電動モータ６４によるねじ軸７０の後退にブースタピストン５２が追従し、したがって、回生協調時の応答性は良好となる。図１５は、このときのペダル入力Ｆｉ_Ｂとブレーキ液圧Ｐｍとの関係を示したもので、ブレーキ液圧Ｐｍは、回生制御の開始とほぼ同時Ｔ_０にＰｒｅ相当分だけ低下し、断続手段９５を持たない場合の時間Ｔ_０（図１１）に比べて、[Ｔ_１−Ｔ_０]分だけ短縮する。

回生協調を解除する場合は、ソレノイド９６のコイルに逆方向に通電してプランジャ９６ｂを短縮させ、プランジャ９６ｂの先端をブースタピストン５２の環状溝９９から離脱させる。これによりブースタピストン５２とボールねじ機構６５のねじ軸７０との連結が解除され、この結果、万一、電動モータ６４が故障（失陥）した場合には、ブレーキペダル８の踏込みに応じて前進する入力ピストン５８の動きにばね８５を介してブースタピストン５２が追従し、所定の制動力が得られる。本実施形態においては特に、プランジャ９６ｂがばね９８により短縮方向へ付勢されているので、装置に衝撃や振動などの外乱が入ってもプランジャ９６ｂは、その短縮位置を維持し、前記失陥時（フェイル時）の対応が確実に保証される。

なお、本電動倍力装置は、ジャンプイン機能を持たせることも可能であり、この場合は、回生協調時と同様にブースタピストン５２が制御される。

本第２の実施形態の変形例によれば、電動アクチュエータ５３とブースタピストン（筒状部材）５２との間に、ボールねじ機構（回転-直動変換機構）６５のねじ軸（直動部材）７０とブースタピストン５２とを連結および連結遮断する断続手段９５を配設した構成としたので、回生制動時に断続手段９５によりねじ軸７０とブースタピストン５２とを連結させることで、ねじ軸７０と一体にブースタピストン５２が変位し、応答性を良好とすることができる。

図１６は、本発明に係る電動倍力装置の第３の実施形態を示したものである。なお、本第３の実施形態として電動倍力装置１００の全体的構造は、上記第２の実施形態としての電動倍力装置５０と実質同じであるので、ここでは、図６、７に示した部分と同じ部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。本第３の実施形態においては、第２の実施形態におけるばね８５（８５Ａ、８５Ｂ）を省略して、金属ベローズ１０１を付勢手段として用い、かつ第２の実施形態における絶対変位検出手段であるポテンショメータ８６およびレゾルバ（回転検出手段）９１を省略して、１つの差動変位測定器（ポテンショメータ）１１０を採用している。

より詳しくは、ピストン組立体５１を構成するブースタピストン（軸部材または第２の部材）５２には、シール部材１０２を介して中空プラグ１０３が嵌合固定されており、同じくピストン組立体５１を構成する入力ピストン（軸部材または第１の部材）５８の先端部が、前記中空プラグ１０３を摺動可能に挿通してタンデムマスタシリンダ２の圧力室１３内へ延ばされている。上記金属ベローズ１０１は有底筒状をなし、その開口端が前記中空プラグ１０３の端面に固定される一方で、その内底面には、前記中空プラグ１０３を挿通して延ばした入力ピストン５８の先端が接合されている。金属ベローズ１０１は、図示の状態で所定のセット荷重をもっており、このような入力ピストン５８とブースタピストン５２との位置関係が相対移動の中立位置（基準位置）となっている。したがって、作動中、入力ピストン５８とブースタピストン５２とが中立位置から、入力ピストン５８に対してブースタピストン５２が左方向（前方）に相対変位した状態にあるとき、金属ベローズ１０１は入力ピストン５８をブースタピストン５２の変位方向（前方）により強く付勢する。逆に、入力ピストン５８に対してブースタピストン５２が右方向（後方）に相対変位した状態にあるとき、金属ベローズ１０１は入力ピストン５８をブースタピストン５２の変位方向（後方）により強く付勢する。

一方、差動変位測定器１１０は、ハウジング５４を構成する第２筒体５７の内面に、ピストン組立体５１と平行に延ばして固設されている。この差動変位測定器１１０は、図１７に示されるように、高抵抗導体からなる抵抗体１１１と低抵抗導体からなる集電体１１２との対を低抵抗導体からなる給電体１１３の両側に配置した基板１１４を納めたケーシング１１５を備えている。抵抗体１１１、集電体１１２および給電体１１３は、それぞれ端子１１１ａ、１１２ａ、１１３ａを有し、これら各端子１１１ａ、１１２ａ、１１３ａを介して前記コントローラ９２に接続される。ケーシング１１５内にはまた、前記抵抗体１１１と集電体１１２との対に対応して２つの可動接点１１６、１１７が配設されている。各可動接点１１６、１１７は、それぞれ対応する抵抗体１１１と集電体１１２との間を導通するブラシ１１６ａ、１１６ｂ、１１７ａ、１１７ｂを有している。また、各可動接点１１６、１１７は、ケーシング１１５内に平行に橋架したスライドガイド１１８、１１９に摺動可能に装着されており、それぞれには連結バー１２０、１２１が一体に設けられている。図１６に示されるように、一方の可動接点１１６の連結バー１２０は前記ブースタピストン５２に、他方の可動接点１１７の連結バー１２１は、前記入力ピストン５８からブースタピストン５２の長孔５２ａを挿通して延ばした連結片１２２にそれぞれ連結されている。この差動変位測定器１１０は、可動接点１１６、１１７の位置に応じて車両に対するブースタピストン５２、入力ピストン５８の絶対変位をそれぞれ検出する機能を有しており、したがって両ピストンの絶対変位の差分をとることで、ブースタピストン５２と入力ピストン５８との相対変位量を検出することができる。

本第３の実施形態としての電動倍力装置１００の作用は、第２の実施形態としての電動倍力装置５０の作用と実質同じであるが、電動アクチュエータ５３を倍力源として働かせるべく、中立位置からブースタピストン５２を入力ピストン５８に対して前方に相対変位させると、入力ピストン５８に対する金属ベローズ１０１の前方への付勢力が増大し、この付勢力によって入力ピストン５８に伝わるブレーキ液圧の反力が付勢力の分だけ相殺される。したがって、第１、第２の実施形態と同様に、ペダル踏力（入力推力）に対して倍力比を十分に大きくすることができる。逆に、中立位置からブースタピストン５２を入力ピストン５８に対して後方に相対変位させると、入力ピストン５８に対する金属ベローズ１０１の後方への付勢力が増大し、この付勢力によって入力ピストン５８に伝わる反力が強まり、第１、第２の実施形態と同様に、ペダル踏力（入力推力）に対して倍力比を小さくすることができる。

本第３の実施形態においては特に、金属ベローズ１０１によってブースタピストン５２と入力ピストン５８との間のシールが確保されるので、第１の実施形態で必要としたシール部材２７（図１）および第２の実施形態で必要としたシール部材６０（図７）が不要になり、これによりブースタピストン５２と入力ピストン５８との相対移動（摺動）は円滑となり、ブレーキアシスト等の制御の精度が向上する。また、２つの絶対変位検出手段８６、９１（図６）の機能を１つの差動変位測定器１１０に集約させてハウジング５４内に配置したので、構造は簡単となる。

図１８は、本発明に係る電動倍力装置の第４の実施形態を示したものである。なお、本第４の実施形態として電動倍力装置１５０の全体的構造は、上記第１の実施形態としての電動倍力装置１と共通しているので、ここでは、図１、２に示した部分と同じ部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。本第４の実施形態では、第１の実施形態においてマスタシリンダ２内に発生するブレーキ液圧による反力の一部を入力ピストン２２（第１の部材）に、他の一部をブースタピストン２１（第２の部材）にそれぞれ伝達するため、ピストン組立体２０（入力ピストン２２、ブースタピストン２１）を圧力室１３に臨むようにしたのに対し、汎用のタンデムマスタシリンダのプライマリピストン１５１をそのまま残し、このプライマリピストン１５１と入力ピストン２２、ブースタピストン２１との間にリアクションディスク１５２（リアクション部材）を配置するようにしたものである。

図１８において、電動倍力装置１５０は、ブレーキペダルの操作によりハウジング４に摺動案内されて進退移動する入力ロッド９と、入力ロッド９の前進動に伴って移動する入力ピストン２２と、この入力ピストンと相対移動可能に配置されたブースタピストン２１と、タンデムマスタシリンダ２のプライマリピストン１５１を押圧する出力ピストン１５３と、入力ピストン２２およびブースタピストン２１と出力ピストン１５３との間に設けられ弾性を有するリアクションディスク１５２と、を備えている。ブースタピストン２１には電動モータ（図示せず）の回転を直線運動に変換して伝えるレバー４２によりブースタ推力が付与される。このブースタピストン２１は、出力ピストン１５３側の面部（図１８左側の面部）に、内周形状がリアクションディスク１５２の外周形状に略沿う形状の穴１５４が形成されており、この穴１５４の底部側にはリアクションディスク１５２が収納されている。この穴１５４の開口側には、出力ピストン１５３の一端部に形成された大径部１５５がリアクションディスク１５２に並んで収納されている。入力ピストン２２の先端部は、穴１５４の開口側とは反対側においてブースタピストン２１に嵌合し、リアクションディスク１５２の端面の中央部分に当接するようになっている。入力ピストン２２には、径方向外方に鍔状に突出するようにしてばね受け３３が設けられており、このばね受け３３は、ブースタピストン２１に形成された中空部３２内に配置されている。そして、ばね受け３３の両側には一対のばね３４（３４Ａ、３４Ｂ）が設けられ、入力ピストン２２とブースタピストン２１とは、図示の中立位置（基準位置）に保持されている。

リアクションディスク１５２は、入力ピストン２２、ブースタピストン２１および出力ピストン１５３で密閉されている。リアクションディスク１５２の材質としては、低温硬化を低減したNBR（二トリルゴム）でも良いが、変形抵抗が小さく、また永久変形歪も小さいシリコンゴムあるいはフロロシリコンゴム等が適する。なお、本実施の形態においては、リアクション部材として、リアクションディスク１５２に代えて、粘性抵抗の小さい液体や粉体を用いることもできる。また、リアクションディスク１５２をブースタピストン２１の穴１５４内に収納する構成としたが、これに限らず、出力ピストン１５３の大径部１５５をカップ状に形成し、この中にリアクションディスク１５２を収納するようにしてもよい。この場合には、上記穴１５４は不要であり、ブースタピストン２１は、リアクションディスク１５２の端面に当接させるだけでよい。

ポテンショメータ４５は、入力ピストン２２とブースタピストン２１との相対変位量を当該相対変位量に対応する大きさの電圧出力で検出し、検出信号としてコントローラ（図示せず）に出力するようにしている。コントローラは、ポテンショメータ４５からの検出信号により前述した検出信号を変数とした圧力平衡式に基づいて推定される入力推力Ｆｉを用いて、電動モータを駆動するための駆動信号を算出し、この駆動信号により電動モータを駆動するようになっている。

この電動倍力装置１５０では、ブレーキペダルが踏まれて入力ロッド９からの推力（前記入力推力Ｆｉ）がリアクションディスク１５２を介して出力ピストン１５３に伝えられる。一方、この際にポテンショメータ４５からの検出信号により推定される入力推力Ｆｉに基づいて得られる駆動信号に応じてコントローラが電動モータを回転させることにより、ブースタピストン２１が前進してこのブースタピストン２１によりリアクションディスク１５２を介して出力ピストン１５３へブースタ推力Ｆｂが伝えられる。これに伴い、出力ピストン１５３が、入力推力Ｆｉとブースタ推力Ｆｂとの加算により得られる合計された推力（出力推力）をタンデムマスタシリンダ２のプライマリピストン１５１に加える。このときに発生するブレーキ液圧による反力は、プライマリピストン１５１、出力ピストン１５３、リアクションディスク１５２を介して入力ピストン２２とブースタピストン２１にそれぞれ伝達される。

そして、ポテンショメータ４５の検出信号に基づき、入力ピストン２２とブースタピストン２１との相対変位量を中立位置から前後方向に適宜制御することにより、一対のばね３４による付勢力が入力ピストン２２に作用し、前述した第１の実施形態と同様に所望の倍力比を得ることができる。

１、５０、１００、１５０ 電動倍力装置
２ タンデムマスタシリンダ
４、５５ ハウジング（支持部材）
８ ブレーキペダル
９ 入力ロッド
２１、５２ ブースタピストン（筒状部材、第２の部材）
２２、５８ 入力ピストン（軸部材、第１の部材）
３４（３４Ａ、３４Ｂ）、８５（８５Ａ、８５Ｂ） ばね（付勢手段）
４０、５３ 電動アクチュエータ
４１、６４ 電動モータ
４５ ポテンショメータ（変位検出手段）
８６ ポテンショメータ（第１の絶対変位検出手段）
９１ 回転検出手段としてのレゾルバ（第２の絶対変位検出手段）
１０１ 金属ベローズ（付勢手段）
１１０ 差動変位検出器（ポテンショメータ）
１５１ プライマリピストン
１５２ リアクションディスク（リアクション部材）

Claims (2)

1. 車室壁に固定されるハウジングと、
   該ハウジングの前記車室壁に固定される側とは反対の側に取り付けられ、圧力室の液圧に基づいてブレーキ液圧を出力するマスタシリンダと、
   前記ハウジングに取り付けられ、制動を指示する信号に基づいて電気的に推力を発生する電動モータと、
   前記電動モータの発生する推力によって前記マスタシリンダのブレーキ液圧を上昇させるブースタピストンと、
   前記ハウジング内に設けられ前記電動モータの回転を直動運動に変換し、その推力を前記ブースタピストンと別体の直動部材により前記ブースタピストンに伝達するねじ機構と、を備え、
   前記電動モータは、前記ハウジングの車室壁に固定される側よりも前記マスタシリンダ側に位置し、前記マスタシリンダと並列して配置され、
   前記ねじ機構は、前記マスタシリンダの軸線上に配置され、
   前記ねじ機構の直動部材に作用し、該直動部材を後退させる方向にばね力を発生する戻しばねが、前記ハウジングの内部における前記ねじ機構の直動部材が移動する空間内に配設されていることを特徴とする電動倍力装置。
2. 前記ねじ機構は、前記電動モータの回転がベルトによって伝達されることを特徴とする請求項１に記載の電動倍力装置。

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