JP5223961B2

JP5223961B2 - 操作シミュレータ

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Publication number: JP5223961B2
Application number: JP2011276595A
Authority: JP
Inventors: 宏磯野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2026-12-08
Also published as: JP2012086840A

Description

本発明は、操作シミュレータに係り、更に詳細には自動車等の車両のブレーキ装置のブレーキストロークシミュレータの如く、オペレータによる操作手段の操作を許すと共に操作手段を介してオペレータに所要の操作反力を与える操作シミュレータに係る。

自動車等の車両のブレーキ装置に於いては、運転者がブレーキペダルを踏み込むことにより制動操作が行われ、運転者の制動操作量に基づいて各車輪の制動圧が制御されるブレーキ装置の場合には、一般に、運転者が感じる操作反力は運転者の制動操作量の増大につれて操作反力の増大率が漸次増大し、これにより運転者の制動操作量（ブレーキストローク）と操作反力（ブレーキ反力）との関係が非線形であることが好ましい。

かかるブレーキストローク−ブレーキ反力の非線形特性を達成するブレーキストロークシミュレータは従来より種々の構成のものが提案されており、例えば下記の特許文献１にはブレーキストローク・ブレーキ反力の非線形特性を調節し得るよう構成されたブレーキストロークシミュレータが記載されている。

特開２００５−１１２０３４号公報

〔発明が解決しようとする課題〕
ブレーキストローク−ブレーキ反力の関係が非線形である従来のブレーキストロークシミュレータは、一般に、ばね定数が一定で互いに異なる複数の反力発生ばねを有し、ブレーキストロークによって反力発生ばね全体としてのばね定数が異なることにより非線形特性を達成するようになっている。そのためブレーキストロークに対するブレーキ反力の関係が不連続な非線形であり、好ましい連続的な非線形ではないという問題がある。

またブレーキストロークに対するブレーキ反力の関係を連続的な非線形にすべく、非線形のばね特性を有する一つの反力発生ばねを使用することが考えられるが、ブレーキストロークの全域に亘りブレーキストロークに対するブレーキ反力の関係を好ましい連続的な非線形にする反力発生ばねを形成することが非常に困難である。

尚、ブレーキストローク−ブレーキ反力の非線形特性に関する上述の問題は、ブレーキストロークシミュレータに限られるものではなく、操作手段がオペレータによって操作され、オペレータによる操作手段の操作を許容すると共に、操作手段を介して運転者に操作反力を付与するフライトシミュレータの如き他の操作シミュレータについても同様に存在する。

本発明は、従来の操作シミュレータに於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、操作手段に対するオペレータの操作量と反力発生ばねに対する変形量との関係を連続的な非線形の関係にすることにより、反力発生ばねが線形的なばね特性を有するものであっても操作手段に対する操作の全域に亘り操作量と操作反力との関係として好ましい連続的な非線形特性を達成する操作シミュレータを提供することである。
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕

上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ち操作手段に対するオペレータの操作に応じて運動する入力部材と、変形量に応じて反力を発生する反力発生手段と、運動することにより前記反力発生手段を変形させる出力部材と、前記入力部材と前記出力部材との間に設けられ前記入力部材の運動を前記出力部材に伝達すると共に、前記反力発生手段の反力を前記出力部材を介して前記入力部材に伝達する伝達手段とを有し、オペレータによる前記操作手段の操作を許容すると共に、前記操作手段を介してオペレータに操作反力を付与する操作シミュレータに於いて、前記伝達手段は中間部材と、前記入力部材の直線運動を回転運動に変換して前記中間部材に伝達する第一の伝達手段と、前記中間部材の回転運動を直線運動に変換して前記出力部材に伝達する第二の伝達手段とを有し、前記第一及び第二の伝達手段の少なくとも一方は運動伝達元の部材の運動量に対する運動伝達先の部材の運動量の比を前記運動伝達元の部材の運動量に応じて連続的に非線形に変化させ、前記第一及び第二の伝達手段は前記運動伝達元の部材に設けられたカムと、前記運動伝達先の部材に設けられ前記カムに係合するカムフォロアとを有し、前記カム及び前記カムフォロアの一方はカム溝であり、前記カム及び前記カムフォロアの他方は前記カム溝に係合し前記カム溝に沿って移動するカム溝係合部材であり、前記第一及び第二の伝達手段の少なくとも一方の前記カム溝は前記軸線の周りに周方向に対し傾斜して延在し且つ周方向に対する傾斜角が連続的に漸次変化するよう湾曲しており、前記第一及び第二の伝達手段の前記カム溝は前記入力部材の運動量が０であるときに前記カム溝係合部材が前記カム溝に係合する位置に於いて周方向に対し同一の傾斜角を有することを特徴とする操作シミュレータによって達成される。

上記請求項１の構成によれば、第一及び第二の伝達手段の少なくとも一方は運動伝達元の部材の運動量に対する運動伝達先の部材の運動量の比を運動伝達元の部材の運動量に応じて連続的に非線形に変化させるので、中間部材の回転運動を介して入力部材の直線運動を出力部材の直線運動に変換すると共に、入力部材の直線運動量に対する出力部材の直線運動量の比を確実に入力部材の運動量に応じて連続的に非線形に変化させることができる。従って反力発生手段がその変形量に応じて線形的に反力を発生するものであっても、入力部材の直線運動量に対する反力発生手段の反力の関係を所望の連続的な非線形の関係にすることができ、これにより操作手段に対する操作の全域に亘り操作量と操作反力との関係として好ましい連続的な非線形特性を達成することができる。

また上記請求項１の構成によれば、第一及び第二の伝達手段の少なくとも一方のカム溝は軸線の周りに周方向に対し傾斜して延在し且つ周方向に対する傾斜角が連続的に漸次変化するよう湾曲している。従ってカム溝係合部材がカム溝に係合した状態にてカム溝に沿って移動することにより運動伝達元の部材の運動量に対する運動伝達先の部材の運動量の比を運動伝達元の部材の運動量に応じて連続的に非線形に変化させることができ、従ってカム溝の湾曲形状の設定によって所望の連続的な非線形特性を達成することができる。

また上記請求項１の構成によれば、第一及び第二の伝達手段のカム溝は入力部材の運動量が０であるときにカム溝係合部材がカム溝に係合する位置に於いて周方向に対し同一の傾斜角を有する。従って入力部材の運動量が０であるときにカム溝係合部材がカム溝に係合する位置に於いて第一及び第二の伝達手段のカム溝が周方向に対しなす傾斜角が互いに異なる構造の場合に比して、入力部材の直線運動の開始時及び終了時に於ける中間部材の回転運動を円滑に開始及び終了させることができ、これにより入力部材と中間部材との間及び中間部材と出力部材との間に於ける運動変換及び反力の伝達を円滑に行わせることができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記入力部材及び前記出力部材は共通の軸線に沿って直線運動し、前記入力部材及び前記出力部材は前記軸線に対し同軸にて前記中間部材に嵌合しているよう構成される（請求項２の構成）。

上記請求項２の構成によれば、入力部材及び出力部材は共通の軸線に沿って直線運動し、入力部材及び出力部材は軸線に対し同軸にて中間部材に嵌合しているので、入力部材及び出力部材が互いに異なる軸線に沿って直線運動する構造や入力部材若しくは出力部材が中間部材に嵌合していない構造の場合に比して、操作シミュレータの軸線方向の長さを低減し、操作シミュレータをコンパクト化することができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、前記第一の伝達手段は前記入力部材の運動量に対する前記中間部材の運動量の比を前記入力部材の運動量に応じて連続的に非線形に変化させるよう構成されており、前記第二の伝達手段は前記中間部材の運動量に対する前記出力部材の運動量の比を前記中間部材の運動量に応じて連続的に非線形に変化させるよう構成される（請求項３の構成）。

上記請求項３の構成によれば、第一の伝達手段により入力部材の運動量に対する中間部材の運動量の比が入力部材の運動量に応じて連続的に非線形に変化され、第二の伝達手段により中間部材の運動量に対する出力部材の運動量の比が中間部材の運動量に応じて連続的に非線形に変化されるので、第一の伝達手段及び第二の伝達手段の何れか一方のみにより運動量の比が連続的に非線形に変化される構造の場合に比して、第一の伝達手段及び第二の伝達手段の各々が達成すべき運動量の比の変化量を小さくすることができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至３の何れかの構成に於いて、前記第一及び第二の伝達手段は前記運動伝達元の部材に設けられたカムと、前記運動伝達先の部材に設けられ前記カムに係合するカムフォロアとを有し、前記カムフォロアが前記カムに従動することにより前記運動伝達元の部材の運動量に対する前記運動伝達先の部材の運動量の比を前記運動伝達元の部材の運動量に応じて連続的に非線形に変化させるよう構成される（請求項４の構成）。

上記請求項４の構成によれば、運動伝達先の部材に設けられたカムフォロアが運動伝達先の部材に設けられたカムに従動することにより運動伝達元の部材の運動量に対する運動伝達先の部材の運動量の比が運動伝達元の部材の運動量に応じて連続的に非線形に変化されるので、運動伝達元の部材の運動量に対する運動伝達先の部材の運動量の比を確実に運動伝達元の部材の運動量に応じて連続的に非線形に変化させることができると共に、カム及びカムフォロアの設定によって所望の連続的な非線形特性を達成することができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至３の何れかの構成に於いて、前記操作シミュレータは前記入力部材、前記中間部材、前記出力部材を収容するハウジングを有し、前記中間部材は前記軸線の周りに前記入力部材及び前記出力部材を囲繞する状態にてこれらに嵌合し且つ前記入力部材及び前記出力部材を前記軸線に沿って直線運動可能に支持しており、前記ハウジングは前記軸線の周りに前記中間部材を囲繞する状態にてこれに嵌合し且つ前記中間部材を回転可能に支持しており、前記第一及び第二の伝達手段の前記カム溝は前記中間部材に設けられ、前記第一及び第二の伝達手段の前記カム溝係合部材はそれぞれ前記入力部材及び前記出力部材に設けられ、前記ハウジングは前記軸線に沿って延在するガイド溝を有し、前記第一及び第二の伝達手段の前記カム溝係合部材はそれぞれ前記第一及び第二の伝達手段の前記カム溝を貫通して径方向に延在し且つ前記ガイド溝に沿って移動可能に前記ガイド溝に係合しているよう構成される（請求項４の構成）。

上記請求項４の構成によれば、中間部材は軸線の周りに入力部材及び出力部材を囲繞する状態にてこれらに嵌合し且つ入力部材及び出力部材を軸線に沿って往復動可能に支持しているので、入力部材及び出力部材が互いに異なる軸線に沿って直線運動する構造や中間部材が入力部材若しくは出力部材に嵌合していない構造の場合に比して、操作シミュレータの軸線方向の長さを低減し、操作シミュレータをコンパクト化することができる。またハウジングは軸線の周りに中間部材を囲繞する状態にてこれに嵌合し且つ中間部材を回転可能に支持しているので、直線運動又は回転運動する部材が露呈することを防止することができると共に、ハウジングを車体の如き支持手段に固定することにより操作シミュレータを容易に且つ確実に支持手段に固定することができる。

また上記請求項４の構成によれば、ハウジングは軸線に沿って延在するガイド溝を有し、第一及び第二の伝達手段のカム溝係合部材はそれぞれ第一及び第二の伝達手段のカム溝を貫通して径方向に延在しガイド溝に嵌入しているので、第一及び第二の伝達手段のカム溝係合部材をガイド溝により確実に軸線に沿って案内させることができ、これによりハウジングにガイド溝が設けられていない構造の場合に比して、入力部材の直線運動と中間部材の回転運動との間の運動変換及び中間部材の回転運動と出力部材の直線運動との間の運動変換を円滑に行わせることができる。また入力部材の直線運動と中間部材の回転運動との間の運動変換及び中間部材の回転運動と出力部材の直線運動との間の運動変換に伴い第一及び第二の伝達手段のカム溝係合部材が受ける応力の一部をハウジングにより担持させることができ、従ってハウジングにガイド溝が設けられていない構造の場合に比して、操作シミュレータの耐久性を向上させることができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至４の何れかの構成に於いて、前記中間部材の運動量に対する前記出力部材の運動量の比は前記入力部材の運動量に対する前記中間部材の運動量の比よりも大きいよう構成される（請求項５の構成）。

上記請求項５の構成によれば、中間部材の運動量に対する出力部材の運動量の比は入力部材の運動量に対する中間部材の運動量の比よりも大きいので、中間部材の運動量に対する出力部材の運動量の比が入力部材の運動量に対する中間部材の運動量の比よりも小さい構造の場合に比して、同一の連続的な非線形特性を達成する上で必要な中間部材の回転運動量を小さくすることができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至５の何れかの構成に於いて、前記第一及び第二の伝達手段は前記出力部材を前記軸線に沿って前記入力部材と同一の方向へ直線運動させるよう構成されているよう構成される（請求項６の構成）。

上記請求項６の構成によれば、出力部材は軸線に沿って入力部材と同一の方向へ直線運動するので、請求項２７の構成の場合に比して入力部材の直線運動量が０であるときの入力部材と出力部材との間の距離を小さくすることができ、これにより請求項２７の構成の場合に比して、操作シミュレータの軸線に沿う方向の長さを小さくすることができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項６の構成に於いて、前記入力部材及び前記出力部材は前記入力部材の運動量が０であるときには互いに当接するよう構成される（請求項７の構成）。

上記請求項７の構成によれば、入力部材及び出力部材は入力部材の運動量が０であるときには互いに当接するので、入力部材の運動量が０であるときにも入力部材及び出力部材が互いに隔置される構造の場合に比して、操作シミュレータの軸線に沿う方向の長さを小さくすることができると共に、入力部材の運動量が０であるときに於ける入力部材及び出力部材のがたつきを確実に低減することができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項４乃至７の何れかの構成に於いて、前記反力発生手段は前記出力部材と前記ハウジングとの間に弾装され前記軸線に沿う圧縮変形を受けるよう構成される（請求項８の構成）。

上記請求項８の構成によれば、反力発生手段は出力部材とハウジングとの間に弾装され軸線に沿う圧縮変形を受けるので、反力発生手段は効果的に出力部材に対し反力を付与することができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項４又は７の構成に於いて、前記操作シミュレータは前記入力部材と前記出力部材との間に弾装され前記軸線に沿う引張り変形を受けることにより引張り変形量に応じて線形的に前記軸線に沿う方向の引張り応力を発生する引張り応力発生手段を有するよう構成される（請求項９の構成）。

上記請求項９の構成によれば、入力部材と出力部材との間に弾装され軸線に沿う引張り変形を受けることにより引張り変形量に応じて線形的に軸線に沿う方向の引張り応力を発生する引張り応力発生手段が設けられているので、入力部材に付与される反力は出力部材及び中間部材を経て入力部材に伝達される反力発生手段の反力より入力部材に直接伝達される引張り応力発生手段の引張り応力との差であり、従って入力部材の運動量に対する出力部材の運動量の比により一義的に決定される入力部材の運動量に対する反力発生手段の反力の比とは異なる連続的な非線形の関係になるよう、入力部材の運動量に対する入力部材に伝達される反力の比を設定することができ、これにより引張り応力発生手段が設けられていない構造の場合に比して、入力部材の運動量に対する入力部材に伝達される反力の比の設定の自由度を高くすることができる。

また本発明によれば、上記請求項４乃至９の何れかの構成に於いて、前記入力部材及び前記出力部材は前記軸線の周りの同一の位置にて前記軸線に沿って互いに隔置されており、前記第一及び第二の伝達手段の前記カム溝係合部材はそれらに共通のガイド溝に係合しているよう構成される（請求項１０の構成）。

上記請求項１０の構成によれば、第一及び第二の伝達手段のカム溝係合部材はそれらに共通のガイド溝に係合しているので、入力部材及び出力部材が軸線の周りの互いに異なる位置に設けられ、第一及び第二の伝達手段のカム溝係合部材がそれぞれ個別のガイド溝に係合する構造の場合に比して、ガイド溝の数を低減し、操作シミュレータの構造を簡略化することができる。

また本発明によれば、上記請求項１乃至１０の何れかの構成に於いて、前記入力部材及び前記出力部材は前記軸線に沿って互いに係合する部分を有し、前記第一及び第二の伝達手段は前記互いに係合する部分に設けられ且つ前記軸線の周りの周方向に互いに隔置されているよう構成される（請求項１１の構成）。

上記請求項１１の構成によれば、入力部材及び出力部材は軸線に沿って互いに係合する部分を有し、第一及び第二の伝達手段は互いに係合する部分に設けられ且つ軸線の周りの周方向に互いに隔置されているので、入力部材及び出力部材が軸線に沿って互いに係合する部分を有さず且つ第一及び第二の伝達手段が軸線に沿って互いに隔置されている構造の場合に比して、操作シミュレータの軸線方向の長さを低減し、操作シミュレータをコンパクト化することができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１１の構成に於いて、前記入力部材及び前記出力部材はそれぞれ前記軸線に沿って他方の部材へ向けて延在する一対のアーム部を有し、前記入力部材の一対のアーム部及び前記出力部材の一対のアーム部は前記軸線の周りの周方向に見て交互に配設され、前記入力部材及び前記出力部材の前記軸線に沿う相対直線運動を許しつつ前記軸線の周りの相対回転運動を阻止するよう構成される（請求項１２の構成）。

上記請求項１２の構成によれば、入力部材及び出力部材はそれぞれ軸線に沿って他方の部材へ向けて延在する一対のアーム部を有し、入力部材の一対のアーム部及び出力部材の一対のアーム部は軸線の周りの周方向に見て交互に配設され、入力部材及び出力部材の軸線に沿う相対直線運動を許容しつつ軸線の周りの相対回転運動を阻止するので、入力部材の直線運動が中間部材の回転運動に変換される際に入力部材が中間部材より受ける回転反力及び中間部材の回転運動が出力部材の直線運動に変換される際に中間部材が出力部材より受ける回転反力は互いに軸線の周りの逆方向になる。

従って直線運動と回転運動との間の運動変換により生じる回転反力の少なくとも一部を入力部材及び出力部材により担持することができ、これにより第一及び第二の伝達手段が担持すべき回転反力を低減することができるので、入力部材の一対のアーム部及び出力部材の一対のアーム部が入力部材及び出力部材の軸線の周りの相対回転運動を阻止するよう構成されていない構造の場合に比して、操作シミュレータの耐久性を向上させることができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１２の構成に於いて、前記入力部材及び前記出力部材は同一の形状を有し、前記軸線に沿って互いに他に対し逆向きに配設されているよう構成される（請求項１３の構成）。

上記請求項１３の構成によれば、入力部材及び出力部材は同一の形状を有し、軸線に沿って互いに他に対し逆向きに配設されているので、入力部材及び出力部材を共通の部材とすることができ、これにより入力部材及び出力部材が互いに異なる形状を有する別部材である構造の場合に比して、必要な部品点数を低減し、操作シミュレータのコストを低減することができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１１の構成に於いて、前記入力部材及び前記出力部材の一方は前記軸線に沿って他方の部材へ向けて延在する軸部を有し、前記他方の部材は前記軸線に沿って延在し前記軸部を前記軸線に沿って相対直線運動可能に受けるリセスを有し、前記第一及び第二の伝達手段の前記カム溝係合部材は前記軸部及び前記リセスの周囲の部分に設けられ且つ前記軸線の周りの周方向に互いに隔置されており、前記リセスの周囲の部分は前記軸部に設けられた前記カム溝係合部材が前記リセスの周囲の部分に対し相対的に前記軸線に沿って直線運動することを許すスリットを有するよう構成される（請求項１４の構成）。

上記請求項１４の構成によれば、入力部材及び出力部材の一方に設けられた軸部が他方の部材に設けられたリセスに軸線に沿って相対直線運動可能に受けられているので、入力部材及び出力部材の一方に設けられた軸部が他方の部材に設けられたリセスに軸線に沿って相対直線運動可能に受けられていない構造の場合に比して、入力部材及び出力部材のがたつきを確実に低減することができる。

また第一及び第二の伝達手段のカム溝係合部材は軸部及びリセスの周囲の部分に設けられ且つ軸線の周りの周方向に互いに隔置されており、リセスの周囲の部分は軸部に設けられたカム溝係合部材がリセスの周囲の部分に対し相対的に軸線に沿って直線運動することを許すスリットを有するので、入力部材及び出力部材が軸部及びリセスを有さず、第一及び第二の伝達手段が軸線に沿って互いに隔置されている構造の場合に比して、操作シミュレータの軸線方向の長さを低減し、操作シミュレータをコンパクト化することができる。

またリセスの周囲の部分は軸部に設けられたカム溝係合部材がリセスの周囲の部分に対し相対的に軸線に沿って直線運動することを許すスリットを有するので、カム溝係合部材がリセスの周囲の部分に対し相対的に軸線に沿って直線運動することがリセスの周囲の部分によって阻害されることを確実に防止することができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至５の何れかの構成に於いて、前記第一及び第二の伝達手段は前記出力部材を前記軸線に沿って前記入力部材とは逆の方向へ直線運動させるよう構成され、前記反力発生手段は前記入力部材と前記出力部材との間に弾装され前記軸線に沿う圧縮変形を受けるよう構成される（請求項１５の構成）。

上記請求項１５の構成によれば、出力部材は軸線に沿って入力部材とは逆の方向へ直線運動し、反力発生手段は入力部材と出力部材との間に弾装され軸線に沿う圧縮変形を受けるので、反力発生手段を入力部材と出力部材との間に配置することができ、また他の部材を要することなく入力部材及び出力部材によって反力発生手段を圧縮変形させることができ、これにより入力部材の直線運動量に対する反力発生手段の圧縮変形量の比を大きくすることができ、更には反力発生手段の反力の少なくとも一部を直接入力部材に作用させることができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至１５の何れかの構成に於いて、前記出力部材は他の部材と共働して前記軸線に沿う両側に液体にて充填された容積可変の二つのシリンダ室を郭定しており、前記出力部材は前記二つのシリンダ室を連通接続するオリフィスを有し、前記出力部材の直線運動に伴って前記液体が一方のシリンダ室より前記オリフィスを経て他方のシリンダ室へ流動するよう構成される（請求項１６の構成）。

上記請求項１６の構成によれば、出力部材の直線運動に伴って液体が一方のシリンダ室よりオリフィスを経て他方のシリンダ室へ流動するので、液体がオリフィスを経て流動することによる減衰力が出力部材に対しその運動方向とは逆方向に作用し、従って操作手段に対するオペレータの操作速度が高く入力部材の直線運動速度が高いほど出力部材に作用する減衰力が高くなることにより、オペレータの操作速度が高いほど反力が高くなるよう操作速度に応じた操作反力を発生させることができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至１６の何れかの構成に於いて、前記第一及び第二の伝達手段の前記カム溝の前記軸線に沿う方向の延在範囲は前記軸線の周りの周方向に見て少なくとも部分的に互いにオーバラップしているよう構成される（請求項１７の構成）。

上記請求項１７の構成によれば、第一及び第二の伝達手段のカム溝の軸線に沿う方向の延在範囲は軸線の周りの周方向に見て少なくとも部分的に互いにオーバラップしているので、第一及び第二の伝達手段のカム溝の軸線に沿う方向の延在範囲が軸線の周りの周方向に見て互いにオーバラップしていない構造の場合に比して、第一及び第二の伝達手段のカム溝係合部材の軸線に沿う方向の間隔を小さくすることができ、これにより操作シミュレータの軸線方向の長さを低減し、操作シミュレータをコンパクト化することができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至１７の何れかの構成に於いて、前記カム溝係合部材は対応する部材に固定され径方向に延在する軸部材と、前記軸部材に回転可能に支持され前記カム溝の壁面に転動可能に係合するカムローラとを有するよう構成される（請求項１８の構成）。

上記請求項１８の構成によれば、カム溝係合部材は対応する部材に固定され径方向に延在する軸部材と、軸部材に回転可能に支持されカム溝の壁面に転動可能に係合するカムローラとを有するので、カム溝係合部材がカム溝の壁面に転動可能に係合していない構造の場合に比して、カム溝係合部材とカム溝の壁面との間の摩擦を低減し、運動伝達元の運動と運動伝達先の運動との間の運動変換を円滑に行わせることができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項３０の構成に於いて、前記カム溝係合部材は前記軸部材に回転可能に支持され前記入力部材の直線運動の方向に沿って延在するガイド溝の壁面に転動可能に係合するガイドローラを有するよう構成される（請求項１９の構成）。

上記請求項１９の構成によれば、カム溝係合部材は軸部材に回転可能に支持され入力部材の直線運動の方向に沿って延在するガイド溝の壁面に転動可能に係合するガイドローラを有するので、ガイド溝の壁面に転動可能に係合するガイドローラを有しない構造の場合に比して、軸部材を確実に入力部材の直線運動の方向に沿って移動させることができ、これにより運動伝達元の運動と運動伝達先の運動との間の運動変換を円滑に行わせることができる。
〔課題解決手段の好ましい態様〕

本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至１９の何れかの構成に於いて、伝達手段は入力部材の運動量に対する出力部材の運動量の比が入力部材の運動量の増大につれて漸次増大するよう、入力部材の運動量に対する出力部材の運動量の比を入力部材の運動量に応じて連続的に非線形に変化させるよう構成される（好ましい態様１）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至１９の何れかの構成に於いて、第一及び第二の伝達手段の少なくとも一方は運動伝達元の部材の運動量に対する運動伝達先の部材の運動量の比が運動伝達元の部材の運動量の増大につれて漸次増大するよう、運動伝達元の部材の運動量に対する運動伝達先の部材の運動量の比を運動伝達元の部材の運動量に応じて連続的に非線形に変化させるよう構成される（好ましい態２）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項２乃至１９の何れか又は上記好ましい態様２の構成に於いて、中間部材はハウジング内にて軸線に沿って延在し且つハウジングにより軸線の周りに回転可能に支持されており、入力部材及び出力部材は中間部材内にて軸線に沿って配設され且つ軸線に沿って直線運動可能に中間部材により支持されているよう構成される（好ましい態様３）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３乃至１９の何れか又は上記好ましい態様３の構成に於いて、第一の伝達手段は入力部材の運動量に対する中間部材の運動量の比が入力部材の運動量の増大につれて漸次増大するよう、入力部材の運動量に対する中間部材の運動量の比を入力部材の運動量に応じて連続的に非線形に変化させるよう構成され、第二の伝達手段は中間部材の運動量に対する出力部材の運動量の比が中間部材の運動量の増大につれて漸次増大するよう、中間部材の運動量に対する出力部材の運動量の比を中間部材の運動量に応じて連続的に非線形に変化させるよう構成される（好ましい態様４）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項４乃至１９の何れか又は上記好ましい態様３又は４の構成に於いて、軸線の周りに等間隔に隔置された複数のカム溝及びカム溝係合部材が設けられているよう構成される（好ましい態様５）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項６乃至１９の何れか又は上記好ましい態様３乃至５の何れか構成に於いて、入力部材の運動量の増大に伴う中間部材の運動量に対する出力部材の運動量の比の増大率は入力部材の運動量に対する中間部材の運動量の比の増大率よりも大きいよう構成される（好ましい態様６）。

ブレーキストロークシミュレータとして構成された操作シミュレータの第一の参考例を示す軸線に沿う断面図である。第一の参考例の出力ロータを平面に展開して示す展開図である。ブレーキストロークシミュレータとして構成された操作シミュレータの第二の参考例を示す軸線に沿う断面図である。ブレーキストロークシミュレータとして構成された操作シミュレータの第三の参考例を示す軸線に沿う断面図である。第三の参考例の出力ロータを平面に展開して示す展開図である。ブレーキストロークシミュレータとして構成された本発明による操作シミュレータの第一の実施例を示す軸線に沿う断面図である。第一の実施例の中間ロータを平面に展開して示す展開図である。ブレーキストロークシミュレータとして構成された本発明による操作シミュレータの第二の実施例を示す軸線に沿う断面図である。第二の実施例の中間ロータを平面に展開して示す展開図である。ブレーキストロークシミュレータとして構成された本発明による操作シミュレータの第三の実施例を示す軸線に沿う断面図である。第三の実施例の中間ロータを平面に展開して示す展開図である。ブレーキストロークシミュレータとして構成された本発明による操作シミュレータの第四の実施例を軸線に於いて直角に接する二つの切断面に沿って切断して示す断面図である。図１２の線Ａ−Ａに沿う入力ピストン及び出力ピストンの横断面図である。第四の実施例の中間ロータを平面に展開して示す展開図である。ブレーキストロークシミュレータとして構成された本発明による操作シミュレータの第五の実施例を示す軸線に沿う断面図である。第五の実施例の中間ロータを平面に展開して示す展開図である。ブレーキストロークシミュレータの実施例及び参考例が適用されてよい一つの適用例として油圧式のブレーキ装置を示す概略構成図である。入力ピストンの直線運動量と出力ロータの回転運動量との間の関係を示すグラフである。ブレーキペダルの踏み込み量とペダル反力との間の関係を示すグラフである。入力ピストンの直線運動量と中間ロータの回転運動量との間の関係を示すグラフである。中間ロータの回転運動量と出力ピストンの直線運動量との間の関係を示すグラフである。入力ピストンの直線運動量と出力ピストンの直線運動量との間の関係を示すグラフである。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施例及び参考例について詳細に説明する。

まず実施及び参考例の説明に先立ち、ブレーキストロークシミュレータとして構成された本発明による操作シミュレータの後述の各実施例が適用されてよい自動車等の車両のブレーキ装置の一つの適用例について図１７を参照して説明する。

図１７はブレーキストロークシミュレータの実施例及び参考例が適用されてよい一つの適用例として油圧式のブレーキ装置２１０を示しており、ブレーキ装置２１０は運転者によるブレーキペダル２１２の踏み込み操作に応答してブレーキオイルを圧送するマスタシリンダ２１４を有している。ブレーキペダル２１２は枢軸２１２Ａにより枢支され、オペレーションロッド２１６によりマスタシリンダ２１４のピストンに連結されている。

マスタシリンダ２１４は第一のマスタシリンダ室２１４Ａと第二のマスタシリンダ室２１４Ｂとを有し、これらのマスタシリンダ室にはそれぞれ左前輪用のブレーキ油圧供給導管２１８及び右前輪用のブレーキ油圧制御導管２２０の一端が接続されている。ブレーキ油圧制御導管２１８及び２２０の他端にはそれぞれ左前輪及び右前輪の制動力を制御するホイールシリンダ２２２FL及び２２２FRが接続されている。

ブレーキ油圧供給導管２１８及び２２０の途中にはそれぞれ連通制御弁として機能する常開型の電磁開閉弁（所謂マスタカット弁）２２４L及び２２４Rが設けられ、電磁開閉弁２２４L及び２２４Rはそれぞれ第一のマスタシリンダ室２１４Ａ及び第二のマスタシリンダ室２１４Ｂと対応するホイールシリンダ２２２FL及び２２２FRとの連通を制御する遮断弁として機能する。また第一のマスタシリンダ２１４Ａには途中に常閉型の電磁開閉弁（常閉弁）２２６を有する導管２２８Ａにより本発明に従って構成されたブレーキストロークシミュレータ１０が接続されている。

マスタシリンダ２１４にはリザーバ２３０が接続されており、リザーバ２３０には油圧供給導管２３２の一端が接続されている。油圧供給導管２３２の途中には電動機２３４により駆動されるオイルポンプ２３６が設けられており、オイルポンプ２３６の吐出側の油圧供給導管２３２には高圧の油圧を蓄圧するアキュムレータ２３８が接続されている。リザーバ２３０とオイルポンプ２３６との間の油圧供給導管２３２には油圧排出導管２４０の一端が接続されている。リザーバ２３０、オイルポンプ２３６、アキュムレータ２３８等は後述の如くホイールシリンダ２２２FL、２２２FR、２２２RL、２２２RR内の圧力を増圧するための高圧の圧力源として機能する。

尚図１７には示されていないが、オイルポンプ２３６の吸入側の油圧供給導管２３２と吐出側の油圧供給導管２３２とを連通接続する導管が設けられ、該導管の途中にはアキュムレータ２３８内の圧力が基準値を越えた場合に開弁し吐出側の油圧供給導管２３２より吸入側の油圧供給導管２３２へオイルを戻すリリーフ弁が設けられている。

オイルポンプ２３６の吐出側の油圧供給導管２３２は、油圧制御導管２４２により電磁開閉弁２２４Lとホイールシリンダ２２２FLとの間のブレーキ油圧供給導管２１８に接続され、油圧制御導管２４４により電磁開閉弁２２４Rとホイールシリンダ２２２FRとの間のブレーキ油圧供給導管２２０に接続され、油圧制御導管２４６により左後輪用のホイールシリンダ２２２RLに接続され、油圧制御導管２４８により右後輪用のホイールシリンダ２２２RRに接続されている。

油圧制御導管２４２、２４４、２４６、２４８の途中にはそれぞれ常閉型の電磁式のリニア弁２５０FL、２５０FR、２５０RL、２５０RRが設けられている。リニア弁２５０FL、２５０FR、２５０RL、２５０RRに対しホイールシリンダ２２２FL、２２２FR、２２２RL、２２２RRの側の油圧制御導管２４２、２４４、２４６、２４８はそれぞれ油圧制御導管２５２、２５４、２５６、２５８により油圧排出導管２４０に接続されており、油圧制御導管２５２、２５４の途中にはそれぞれ常閉型の電磁式のリニア弁２６０FL、２６０FRが設けられ、また油圧制御導管２５６、２５８の途中にはそれぞれ常閉型の電磁式のリニア弁よりも低廉な常開型の電磁式のリニア弁２６０RL、２６０RRが設けられている。

リニア弁２５０FL、２５０FR、２５０RL、２５０RRはそれぞれホイールシリンダ２２２FL、２２２FR、２２２RL、２２２RRに対する増圧弁（保持弁）として機能し、リニア弁２６０FL、２６０FR、２６０RL、２６０RRはそれぞれホイールシリンダ２２２FL、２２２FR、２２２RL、２２２RRに対する減圧弁として機能し、従ってこれらのリニア弁は互いに共働してアキュムレータ２３８内より各ホイールシリンダに対する高圧のオイルの給排を制御する増減圧制御弁を構成している。

尚各電磁開閉弁、各リニア弁及び電動機２３４に駆動電流が供給されない非制御時には電磁開閉弁２２４L及び２２４Rは開弁状態に維持され、電磁開閉弁２２６、リニア弁２５０FL〜２５０RR、リニア弁２６０FL及び２６０FRは閉弁状態に維持され、リニア弁２６０RL及び２６０RRは開弁状態に維持され（非制御モード）、これにより左右前輪のホイールシリンダ内の圧力は直接マスタシリンダ２１４により制御される。

図１７に示されている如く、第一のマスタシリンダ室２１４Ａと電磁開閉弁２２４Lとの間のブレーキ油圧制御導管２１８には該制御導管内の圧力を第一のマスタシリンダ圧力Ｐm1として検出する第一の圧力センサ２６６が設けられている。同様に第二のマスタシリンダ室２１４Ｂと電磁開閉弁２２４Rとの間のブレーキ油圧制御導管２２０には該制御導管内の圧力を第二のマスタシリンダ圧力Ｐm2として検出する第二の圧力センサ２６８が設けられている。ブレーキペダル２１２には運転者によるブレーキペダルの踏み込みストロークＳtを検出するストロークセンサ２７０が設けられ、オイルポンプ２３４の吐出側の油圧供給導管２３２には該導管内の圧力をアキュムレータ圧力Ｐaとして検出する圧力センサ２７２が設けられている。

それぞれ電磁開閉弁２２４L及び２２４Rとホイールシリンダ２２２FL及び２２２FRとの間のブレーキ油圧供給導管２１８及び２２０には、対応する導管内の圧力をホイールシリンダ２２２FL及び２２２FR内の圧力Ｐfl、Ｐfrとして検出する圧力センサ２７４FL及び２７４FRが設けられている。またそれぞれ電磁開閉弁２５０RL及び２５０RRとホイールシリンダ２２２RL及び２２２RRとの間の油圧制御導管２４６及び２４８には、対応する導管内の圧力をホイールシリンダ２２２RL及び２２２RR内の圧力Ｐrl、Ｐrrとして検出する圧力センサ２７４RL及び２７４RRが設けられている。

電磁開閉弁２２４L及び２２４R、電磁開閉弁２２６、電動機２３４、リニア弁２５０FL〜２５０RR、リニア弁２６０FL〜２６０RRは図１７には示されていない電子制御装置により制御される。

電子制御装置には、圧力センサ２６６及び２６８よりそれぞれ第一のマスタシリンダ圧力Ｐm1及び第二のマスタシリンダ圧力Ｐm2を示す信号、ストロークセンサ２７０よりブレーキペダル２１２の踏み込みストロークＳtを示す信号、圧力センサ２７２よりアキュムレータ圧力Ｐaを示す信号、圧力センサ２７４FL〜２７４RRよりそれぞれホイールシリンダ２２２FL〜２２２RR内の圧力Ｐi（ｉ＝fl、fr、rl、rr）を示す信号が入力される。

電子制御装置は、ブレーキペダル２１２が踏み込まれると電磁開閉弁２２６を開弁すると共に、電磁開閉弁２２４L及び２２４Rを閉弁し、その状態にて圧力センサ２６６、２６８により検出されたマスタシリンダ圧力Ｐm1、Ｐm2及びストロークセンサ２７０より検出された踏み込みストロークＳtに基づき車輌の目標減速度Ｇtを演算し、車輌の目標減速度Ｇtに基づき各車輪の目標ホイールシリンダ圧力Ｐti（ｉ＝fl、fr、rl、rr）をマスタシリンダ圧力Ｐm1、Ｐm2よりも高い値に演算し、各車輪の制動圧Ｐiが目標ホイールシリンダ圧力Ｐtiになるよう各リニア弁２５０FL〜２５０RR及び２６０FL〜２６０RRを制御する。

以上の説明より解る如く、電子制御装置は運転者の制動操作量に基づき各車輪の目標ホイールシリンダ圧力をマスタシリンダ圧力Ｐm1、Ｐm2よりも高い値に演算し、電磁開閉弁２２４L及び２２４R、電磁開閉弁２２６、電動機２３４、リニア弁２５０FL〜２５０RR、リニア弁２６０FL〜２６０RR、圧力センサ２６６等の各センサと共働して高圧の圧力源の圧力を使用して電磁開閉弁２２４L及び２２４Rを閉弁させた状態で各車輪のホイールシリンダ圧力が対応する目標ホイールシリンダ圧力になるようリニア弁２５０FL〜２５０RR及びリニア弁２６０FL〜２６０RRを制御する。

この場合ブレーキストロークシミュレータ１０は、電磁開閉弁２２４L及び２２４Rが閉弁されることによりマスタシリンダ２１４とホイールシリンダ２２２FL、２２２FRとの連通が遮断された状況に於いて、運転者によるブレーキペダル２１２の踏み込みストロークを許容すると共に、所望の連続的な非線形特性にてブレーキペダル２１２を介して運転者に反力を付与する。

尚本発明に従って構成されたブレーキストロークシミュレータ１０が適用されてよいブレーキ装置は図１７に示された構成のブレーキ装置に限定されるものではなく、例えば本願出願人の出願にかかる国際特許出願であるＰＣＴ／ＩＢ２００６／００２０３７の明細書及び図面に開示されたマスタシリンダ背面加圧式のブレーキ装置や、マスタシリンダが設けられておらず、オペレーションロッド２１６が直接ストロークシミュレータ１０の入力ピストンを押圧駆動するバイワイヤ式のブレーキ装置であってもよい。
［第一の参考例］

図１はブレーキストロークシミュレータとして構成された操作シミュレータの第一の参考例を示す軸線に沿う断面図、図２は第一の参考例の出力ロータを平面に展開して示す展開図である。

これらの図に於いて、１０はブレーキストロークシミュレータを全体的に示しており、ストロークシミュレータ１０は軸線１２に沿って直線運動可能な入力部材としての入力ピストン１４を有している。入力ピストン１４は一端にて開口する円筒形のハウジング１６内に軸線１２に沿って往復動可能に支持されており、ハウジング１６と共働して容積可変の第一のシリンダ室１８を郭定している。ハウジング１６の他端の端壁には連通孔２０が設けられており、第一のシリンダ室１８は連通孔２０及び導管２２８Ａを介して第一のマスタシリンダ室２１４Ａに連通接続され、これによりオイルにて充填されている。入力ピストン１４は第一のシリンダ室１８内の液圧が上昇すると、該液圧に応じて図１で見て左方へ軸線１２に沿って移動する。

ハウジング１６の一端にはエンドキャップ２２が圧入等の手段により固定されており、入力ピストン１４はハウジング１６及びエンドキャップ２２と共働して容積可変の第二のシリンダ室２４を郭定している。入力ピストン１４の両端部の外周にはテフロン（登録商標）リングの如き減摩リング２６及び２８が装着されており、減摩リング２６及び２８は入力ピストン１４がハウジング１６に対し相対的に直線運動する際の摩擦抵抗を低減すると共に、入力ピストン１４とハウジング１６の内壁面との間をシールし、これにより第一のシリンダ室１８と第二のシリンダ室２４との連通を遮断している。尚図１及び図２には示されていないが、ストロークシミュレータ１０はハウジング１６若しくはエンドキャップ２２が車体に取り付けられることにより車体に固定されている。

荷重伝達ロッド３０が入力ピストン１４を貫通して軸線１２に垂直に延在し、圧入等の手段により入力ピストン１４に固定されている。荷重伝達ロッド３０の両端部はハウジング１６の円筒状の側壁に設けられたガイド溝３２を貫通して出力部材としての出力ロータ３４に設けられたカム溝３６内まで延在している。また荷重伝達ロッド３０の両端部は実質的に球形のガイドローラ３８及びカムローラ４０を自らの軸線３０Ａの周りに回転可能に支持している。各ガイドローラ３８は対応するガイド溝３２の壁面に転動可能に係合し、各カムローラ４０はカム溝３６の壁面に転動可能に係合している。ガイド溝３２及びカム溝３６の幅はそれぞれガイドローラ３８及びカムローラ４０の最大直径よりも極僅かに大きい値に設定されている。

二つのガイド溝３２は軸線１２の周りに互いに１８０°隔置されると共に軸線１２に平行に直線的に延在しており、従ってガイドローラ３８は荷重伝達ロッド３０の周りの回転運動を除けば、ガイド溝３２内を軸線１２に沿って直線的にのみ運動可能である。二つのカム溝３６も軸線１２の周りに互いに１８０°隔置されているが、図２に示されている如く、カム溝３６は軸線１２及び周方向に対し傾斜した状態にて湾曲して延在している。従ってカムローラ４０は荷重伝達ロッド３０の周りの回転運動を除けば、カム溝３６内を軸線１２及び周方向に対し傾斜し湾曲した運動軌跡に沿ってのみ運動可能である。

ガイド溝３２はハウジング１６の内壁面に設けられ軸線１２に沿って延在する複数の溝１６Ａを介して第二のシリンダ室２４と常時連通しており、またハウジング１６に設けられ軸線１２に沿って延在する連通孔４１及び導管２２８Ｂを介してリザーバ２３０と常時連通している。カム溝３６はハウジング１６と出力ロータ３４との間の空間を介してガイド溝３２と常時連通している。従って第二のシリンダ室２４、ガイド溝３２、カム溝３６もオイルにて充填されており、オイルはガイドローラ３８及びカムローラ４０の回転及び転動に対する潤滑油としても作用する。

出力ロータ３４はハウジング１６の円筒状の側壁に遊嵌合すると共に軸線１２に沿って延在する円筒状をなしている。また出力ロータ３４はその軸線に沿う両端部にてハウジング１６との間に設けられたアンギュラベアリング４２及び４４によりハウジング１６に対し相対的に軸線１２の周りに回転可能に支持されている。アンギュラベアリング４２及び４４は出力ロータ３４がハウジング１６に対し相対的に軸線１２の周りに回転することを許すが、出力ロータ３４がハウジング１６に対し相対的に軸線１２に沿って移動することを阻止する。アンギュラベアリング４２及び４４に対し軸線方向外側には軸線１２の周りに環状に延在するカップシール４６及び４８が装着されている。カップシール４６及び４８はゴムの如き弾性材よりなり、出力ロータ３４がハウジング１６に対し相対的に軸線１２の周りに回転することを許しつつアンギュラベアリング４２及び４４に粉塵や泥水等の異物が侵入することを阻止するようになっている。

出力ロータ３４の周りにはフランジ部５０Ａを有する円筒状のカバー５０が圧入等の手段により固定されている。カバー５０は出力ロータ３４の周りに密に嵌合してカム溝３６の外周を塞いでおり、これによりカム溝３６は外界と遮断されている。フランジ部５０Ａはカバー５０の一端より径方向外方へ突出し且つ周方向に延在しており、反力発生部材としてのトーションばね５２の一端を支持している。トーションばね５２は出力ロータ３４の一端の周りにコイル状に延在し、他端にてエンドキャップ２２のフランジ部２２Ａに固定されている。従ってトーションばね５２は出力ロータ３４がエンドキャップ２２に対し相対的に軸線１２の周りに回転することによって回転方向の変形を受けると、その変形量に比例して線形的に回転方向の反力、即ち反力トルクを発生する。

かくして図示の第一の参考例に於いては、荷重伝達ロッド３０、ガイド溝３２、カム溝３６、ガイドローラ３８等は、互いに共働して入力ピストン１４の軸線１２に沿う直線運動を軸線１２の周りの回転運動に変換して出力ロータ３４に伝達し、出力ロータ３４等を介してトーションばね５２を変形させると共に、トーションばね５２の回転方向の反力を軸線１２に沿って入力ピストン１４の直線運動の方向とは逆方向に作用する反力として入力ピストン１４に伝達する伝達手段５４として機能する。

特にこの参考例に於ける伝達手段５４は、入力ピストン１４の直線運動量に対する出力ロータ３４の回転運動量の比が入力ピストン１４の直線運動量の増大につれて漸次増大するよう、入力ピストン１４の直線運動量に対する出力ロータ３４の回転運動量の比を入力ピストン１４の直線運動量に応じて変化させることにより、入力ピストン１４の軸線１２に沿う直線運動量に対するトーションばね５２の変形量の比が入力ピストン１４の直線運動量の増大につれて漸次増大するよう、入力ピストン１４の軸線１２に沿う直線運動量に対するトーションばね５２の変形量の比を入力ピストン１４の直線運動量に応じて変化させる。

尚運転者によりブレーキペダル２１２に踏力が与えられると、ブレーキペダル２１２が枢軸２１２Ａの周りに枢動してペダル部がストロークすると共に、ブレーキペダル２１２に与えられた踏力がマスタシリンダ２１４によって液圧に変換され、該液圧が導管２２８Ａ及び連通孔２０を経て第一のシリンダ室１８へ伝達され、これにより入力ピストン１４に対し軸線１２に沿う方向の荷重が伝達される。この踏み込み荷重の伝達及び液圧変換は後述の他の参考例及び実施例に於いても同様である。

また伝達手段５４により入力ピストン１４に伝達されたトーションばね５２の反力は、入力ピストン１４によって第一のシリンダ室１８内の液圧に変換され、連通孔２０及び導管２２８Ａを経て第一のマスタシリンダ室２１４Ａに伝達され、マスタシリンダ２１４及びブレーキペダル２１２によって踏み込み方向とは逆方向の荷重に変換され、これにより運転者に対し踏み込み操作の反力が与えられる。この反力荷重の伝達及び液圧変換も後述の他の参考例及び実施例に於いても同様である。

特に図示の第一の参考例に於いては、二つのガイド溝３２及び二つのカム溝３６はそれぞれ軸線１２の周りに互いに１８０°隔置された位置に設けられ、ガイド溝３２及びカム溝３６の図にて右端は軸線１２に沿う同一の軸線方向位置に位置している。またマスタシリンダ２１４より第一のシリンダ室１８に対し液圧が与えられない非制動時には、トーションばね５２のばね力がカバー５０を介して出力ロータ３４に与えられることにより、ガイドローラ３８及びカムローラ４０はそれぞれガイド溝３２及びカム溝３６の図にて右端に当接する初期位置に位置するようになっている。またガイドローラ３８及びカムローラ４０が初期位置にあるときには、入力ピストン１４は第一のシリンダ室１８の容積が最小になり且つ第二のシリンダ室２４の容積が最大になる初期位置に位置決めされる。

また各カム溝３６は図２で見て右端より左端へ向かうにつれて周方向に対する傾斜角が漸次小さくなるよう湾曲して延在している。従って伝達手段５４は図１８に示されている如く入力ピストン１４が軸線１２に沿って図にて左方へ移動するにつれて入力ピストン１４の軸線１２に沿う直線運動量に対する出力ロータ３４の回転運動量の比を漸次増大させ、これにより入力ピストン１４の軸線１２に沿う直線運動量に対するトーションばね５２の変形量の比を漸次増大する。

上述の如く構成された第一の実施例に於いて、マスタシリンダ２１４内の液圧が上昇し、入力ピストン１４が軸線１２に沿って図１で見て左方へ直線運動すると、伝達手段５４により入力ピストン１４の直線運動が軸線１２の周りの回転運動に変換されて出力ロータ３４に伝達され、出力ロータ３４の回転によりトーションばね５２が変形される。そしてトーションばね５２の回転方向の反力が伝達手段５４により出力ロータ３４より軸線１２に沿う方向の反力として入力ピストン１４に伝達され、入力ピストン１４によって第一のシリンダ室１８内の液圧に変換され、該液圧は連通孔２０及び導管２２８Ａを経て第一のマスタシリンダ室２１４Ａに伝達され、マスタシリンダ２１４及びブレーキペダル２１２によって踏み込み方向とは逆方向の荷重に変換され、これにより運転者に対し踏み込み操作の反力が与えられる。

この場合ブレーキペダル２１２の踏み込み量の増大につれて伝達手段５４により入力ピストン１４の軸線１２に沿う直線運動量に対するトーションばね５２の変形量の比が漸次増大されるので、ブレーキペダル２１２の踏み込み量に対するペダル反力の比が漸次増大し、従ってトーションばね５２自体のばね特性は線形のばね特性であるが、ブレーキペダル２１２の踏み込み量に対するペダル反力の特性は図１９に示されている如き連続的な非線形の特性になる。

尚ブレーキペダル２１２の踏み込み量が増大され、入力ピストン１４が軸線１２に沿って図１で見て左方へ直線運動すると、第二のシリンダ室２４の容積が減少するので、第二のシリンダ室２４内のオイルは溝１６Ａ、ガイド溝３２、連通孔４１、導管２２８Ｂを経てリザーバ２３０へ流出する。逆にブレーキペダル２１２の踏み込み量が低減され、入力ピストン１４が軸線１２に沿って図１で見て右方へ直線運動すると、第二のシリンダ室２４の容積が増大するので、リザーバ２３０内のオイルが導管２２８Ｂ、連通孔４１、ガイド溝３２、溝１６Ａを経て第二のシリンダ室２４へ流出する。

かくして図示の第一の参考例によれば、ストロークシミュレータ１０はマスタシリンダ２１４とホイールシリンダ２２２FL、２２２FRとが遮断されているような状況に於いても運転者によるブレーキペダル２１２の踏み込みストロークを許容すると共に、運転者がブレーキペダル２１２より感じる制動操作反力をブレーキペダル２１２の踏み込み量の増大につれて連続的な非線形の特性にて増大させ、これにより最適な制動操作フィーリングを達成することができる。

特に図示の第一の参考例によれば、伝達手段５４による運動変換は入力ピストン１４の直線運動と出力ロータ３４の回転運動との間の変換のみであるので、例えば直線運動と回転運動との間の変換及び回転運動と直線運動との間の変換の両方が行われる後述の第三の参考例及び第一乃至第五の実施例の場合に比して、ブレーキストロークシミュレータ１０の構造を簡素化することができる。

また図示の第一の参考例によれば、出力ロータ３４がハウジング１６を囲繞する状態にて入力ピストン１４に嵌合すると共に、回転によって反力発生手段としてのトーションばね５２を変形させるので、反力発生手段が軸線１２に沿って配設され且つ軸線１２に沿って変形される構造の場合に比して、ストロークシミュレータ１０の軸線方向長さを小さくすることができる。

また図示の第一の実施例によれば、入力ピストン１４はハウジング１６内にて往復動可能にハウジング１６により支持され、出力ロータ３４はハウジング１６外にて回転動可能にハウジング１６により支持され、入力ピストン１４及び出力ロータ３４は相対運動するよう直接的に係合している訳ではないので、後述の第一乃至第五の実施例の場合に比して、部材の摩擦運動に起因する部材の摩耗を低減し、耐久性を向上させることができる。
［第二の参考例］

図３はブレーキストロークシミュレータとして構成された操作シミュレータの第二の参考例を示す軸線に沿う断面図である。尚図３に於いて図１に示された部材と同一の部材には図１に於いて付された符号と同一の符号が付されている。

この第二の参考例に於いては、入力ピストン１４はその根元部、即ち第一のシリンダ室１８の側の端部に於いてハウジング１６により軸線１２に沿って往復動可能に支持されている。Ｏリングシール２７がハウジング１６の内壁面に取り付けられており、第一の参考例に於ける減摩リング２６及び２８に対応するリングは設けられていない。また入力ピストン１４はその根元部以外の部分に於いてハウジング１６に対し遊嵌合し、ハウジング１６との間に第二のシリンダ室２４と連通するばね室５８を郭定している。ばね室５８は連通孔４１及び導管２２８Ｂを介してリザーバ２３０と常時連通している。第二のシリンダ室２４には変形部材としての円板状のリアクションディスク６０が充填配置されており、リアクションディスク６０は圧縮応力を受けると実質的に体積変化することなく変形する材料にて形成されている。

入力ピストン１４の先端部、即ち第二のシリンダ室２４の側の端部は実質的に切頭円錐形をなし、先端にてリアクションディスク６０に当接している。入力ピストン１４の先端部の周りには実質的に剛体よりなり出力部材として機能する円筒状の荷重伝達子６２が配置されており、荷重伝達子６２は軸線１２に沿ってハウジング１６及び入力ピストン１４に対し相対的に変位可能にこれらに嵌合している。荷重伝達子６２の内周面及び外周面には軸線１２に沿って延在する複数の溝６２Ａ及び６２Ｂが設けられている。ばね室５８には入力ピストン１４を囲繞する状態にて反力発生手段としての圧縮コイルばね６４が配置され、圧縮コイルばね６４は荷重伝達子６２とハウジング１６の端壁との間に弾装されている。

この第二の参考例に於いては、入力ピストン１４が軸線１２に沿って図５で見て左方へ移動しリアクションディスク６０が圧縮変形されると、荷重伝達子６２がリアクションディスク６０によって押圧され、これにより荷重伝達子６２は圧縮コイルばね６４の圧縮変形量を増大する方向、即ち入力ピストン１４の運動方向とは逆方向へ軸線１２に沿って移動せしめられる。また入力ピストン１４が軸線１２に沿って図５で見て左方へ移動するにつれてリアクションディスク６０に与えられる圧縮変形量が漸次増大するので、圧縮コイルばね６４の圧縮変形量を増大する方向への荷重伝達子６２の移動量が漸次増大する。

従って入力ピストン１４の先端部及びリアクションディスク６０は互いにハウジング１６等と共働して入力ピストン１４の軸線１２に沿う直線運動を軸線１２に沿う逆方向の直線運動に変換して荷重伝達子６２へ伝達する伝達手段として機能すると共に、入力ピストン１４が軸線１２に沿って図５で見て左方へ移動するにつれて入力ピストン１４の軸線１２に沿う直線運動量に対する荷重伝達子６２の直線運動量の比を漸次増大させ、これにより入力ピストン１４の軸線１２に沿う直線運動量に対する圧縮コイルばね６４の圧縮変形量の比を漸次増大させる。

尚非制動時には、即ちマスタシリンダ２１４より第一のシリンダ室１８へ液圧が供給されていないときには、入力ピストン１４によりリアクションディスク６０に与えられる変形量が最小になり、従って荷重伝達子６２による圧縮コイルばね６４の圧縮変形量が最小になると共に、入力ピストン１４が図５で見て右端にてハウジング１６の端壁に当接する初期位置に位置決めされるようになっている。

上述の如く構成された第二の参考例に於いては、入力ピストン１４の軸線１２に沿う直線運動がリアクションディスク６０により逆方向の直線運動として荷重伝達子６２に伝達され、荷重伝達子６２によって圧縮コイルばね６４が圧縮変形されることにより反力が発生される。また圧縮コイルばね６４の反力は荷重伝達子６２よりリアクションディスク６０を経て入力ピストン１４に逆方向に作用する応力として伝達される。

かくして図示の第二の参考例によれば、上述の第一の参考例の場合と同様、ストロークシミュレータ１０はマスタシリンダとホイールシリンダとが遮断されているような状況に於いても運転者によるブレーキペダル２１２の踏み込みストロークを許容すると共に、ブレーキペダル２１２の踏み込み量の増大につれて運転者が感じる制動操作反力を連続的な非線形の特性にて増大させ、これにより最適な制動操作フィーリングを達成することができる。

特に図示の第二の参考例によれば、入力ピストン１４の直線運動を回転運動に変換するカム溝やカムリングの如き部材は不要であり、入力ピストン１４の直線運動がリアクションディスク６０により荷重伝達子６２の逆方向の直線運動に変換されるので、入力ピストン１４の直線運動が回転運動に変換される他の参考例及び実施例の場合に比して、ストロークシミュレータ１０の構造を遥かに単純化することができる。

また図示の第二の参考例によれば、出力部材としての荷重伝達子６２及び反力発生部材としての圧縮コイルばね６４は軸線１２に整合して入力ピストン１４を囲繞するよう入力ピストン１４に嵌合しているので、例えば荷重伝達子６２軸線１２に整合してリアクションディスク６０に対し入力ピストン１４とは反対の側に配置された構造の場合に比して、ストロークシミュレータ１０の長さを遥かに小さくし、ストロークシミュレータをコンパクト化することができる。
［第三の参考例］

図４はブレーキストロークシミュレータとして構成された操作シミュレータの第三の参考例を示す軸線に沿う断面図、図５は第三の実施例の出力ロータを平面に展開して示す展開図である。尚図４及び図５に於いて図１及び図２に示された部材と同一の部材には図１及び図２に於いて付された符号と同一の符号が付されている。このことは後述の実施例についても同様である。

この第三の参考例に於いては、出力ロータ３４の径方向外側には偏心カム部材６８が嵌合し、圧入等の手段により出力ロータ３４に固定されている。偏心カム部材６８は軸線１２に対し平行に偏心した軸線７０を中心とする円筒状の外周面を有し、小径部には大径部に当接する状態にてボールベアリング７２のインナレースが固定されている。ボールベアリング７２のアウタレースは偏心カム部材６８を囲繞するよう軸線７０に沿って延在する円筒体７４の一端部の内周面に圧入等の手段により固定されている。円筒体７４の他端にはエンドキャップ７６が圧入等の手段により固定されている。

またエンドキャップ２２には軸線１２に対し垂直に延在するガイド孔７８が設けられており、ガイド孔７８は径方向に延在するばね支持ロッド８０の径方向内端部を往復動可能に支持している。ばね支持ロッド８０の径方向外端部は円筒体７４の他端部に圧入等の手段により固定されており、従って円筒体７４、エンドキャップ７６、ばね支持ロッド８０はハウジング１６及びエンドキャップ２２に対し相対的に回転することなく、ハウジング１６及びエンドキャップ２２に対し相対的にばね支持ロッド８０に沿って直線運動可能に支持されている。

ばね支持ロッド８０にはエンドキャップ２２と円筒体７４との間にて二つのばね座部材８２及び８４が嵌合している。ばね座部材８２及び８４はばね支持ロッド８０に対しその長手方向に相対的に変位可能に嵌合しているが、円筒体７４の側のばね座部材８２はばね支持ロッド８０又は円筒体７４に固定されていてもよい。ばね座部材８２及び８４の間には反力発生部材としての圧縮コイルばね８６がばね支持ロッド８０を囲繞する状態にて弾装されている。

特に図示の参考例に於いては、軸線１２に対する軸線７０の偏心方向、換言すれば偏心カム部材６８の偏心方向はばね支持ロッド８０に沿うその外端方向に整合している。従って入力ピストン１４が初期位置にあり、ガイドローラ３８及びカムローラ４０がそれぞれガイド溝３２及びカム溝３６の初期位置にあるときには、ばね支持ロッド８０の位置に於けるエンドキャップ２２と円筒体７４との距離が最大になり、これによりばね座部材８２及び８４の間隔が最大になって、圧縮コイルばね８６の圧縮変形量が最小になるようになっている。

出力ロータ３４の回転により軸線７０が軸線１２の周りに回転するよう偏心カム部材６８が軸線１２の周りに回転すると、円筒体７４がばね支持ロッド８０に沿って図４で見て下方へ直線運動し、これによりばね支持ロッド８０の位置に於けるエンドキャップ２２と円筒体７４との距離が減少するが、その距離の減少率は偏心カム部材６８の回転量が大きくなるにつれて大きくなる。従って出力ロータ３４に設けられたカム溝３６は図５に示されている如く軸線１２及び周方向に対し一定の角度をなすよう延在している。この第三の参考例の他の点は上述の第一の参考例と同様に構成されている。

この第三の参考例に於いては、伝達手段５４は入力ピストン１４の軸線１２に沿う直線運動を出力ロータ３４及び偏心カム部材６８に回転運動として伝達する第一の伝達手段として機能し、偏心カム部材６８の回転運動はばね支持ロッド８０に沿うエンドキャップ２２と円筒体７４との間の相対直線運動に変換して円筒体７４に伝達される。従って偏心カム部材６８、ボールベアリング７２、円筒体７４、ばね支持ロッド８０等は互いに共働して出力ロータ３４の回転運動を円筒体７４の直線運動に変換する第二の伝達手段５６を構成しており、出力ロータ３４は中間部材として機能し、円筒体７４は反力発生手段としての圧縮コイルばね８６を圧縮変形させる出力部材として機能する。

また第二の伝達手段５６は圧縮コイルばね８６により発生された反力を軸線１２の周りの反力トルクとして偏心カム部材６８及び出力ロータ３４へ伝達し、第一の伝達手段５４は出力ロータ３４へ伝達された反力トルクを軸線１２に沿う反力荷重として入力ピストン１４へ伝達する。

またこの第三の参考例に於いては、第二の伝達手段５６は入力ピストン１４が軸線１２に沿って図３で見て左方へ移動するにつれて入力ピストン１４の軸線１２に沿う直線運動量に対するばね座部材７２及び７４の互いに近づく方向の相対直線運動量の比を漸次増大させ、これにより入力ピストン１４の軸線１２に沿う直線運動量に対する圧縮コイルばね７６の圧縮変形量の比を漸次増大させる。

上述の如く構成された第三の参考例に於いては、入力ピストン１４の直線運動が軸線１２の周りの回転運動に変換されて出力ロータ３４に伝達されると、上述の如く偏心カム部材５８の作用によりばね支持ロッド７０の位置に於けるエンドキャップ２２と円筒体６４との距離が減少せしめられ、圧縮コイルばね７６が圧縮変形されることにより反力が発生される。また圧縮コイルばね７６の反力は円筒体６４よりボールベアリング６２及び偏心カム部材５８を経て出力ロータ３４に伝達され、出力ロータ３４より軸線１２に沿う方向の反力として入力ピストン１４に伝達される。

かくして図示の第三の参考例によれば、上述の第一の参考例の場合と同様、ストロークシミュレータ１０はマスタシリンダ２１４とホイールシリンダ２２２FL、２２２FRとが遮断されているような状況に於いても運転者によるブレーキペダル２１２の踏み込みストロークを許容すると共に、運転者がブレーキペダル２１２より感じる制動操作反力をブレーキペダル２１２の踏み込み量の増大につれて連続的な非線形の特性にて増大させ、これにより最適な制動操作フィーリングを達成することができる。

特に図示の第三の参考例によれば、第一の伝達手段５４が入力ピストン１４の軸線１２に沿う直線運動を出力ロータ３４の回転運動に変換し、第二の伝達手段５６が出力ロータ３４の回転運動を円筒体７４の軸線１２に垂直な直線運動に変換するので、反力発生手段としての圧縮コイルばね８６を軸線１２に垂直な方向に沿って延在するよう配設することができ、これにより第一の伝達手段５４と同様の二つの伝達手段が軸線１２に沿って配設される後述の実施例の場合に比して、ストロークシミュレータ１０の軸線１２に沿う方向の長さを小さくすることができる。

また図示の第三の参考例によれば、第二の伝達手段５６は入力ピストン１４の直線運動量が増大するにつれて入力ピストン１４の直線運動量に対する円筒体７４の直線運動量の比が漸次増大するよう運動変換を行うので、入力ピストン１４の直線運動を出力ロータ３４の回転運動に変換するためのカム溝３６は軸線１２及び周方向に対し一定の角度をなすよう延在していてよく、上述の第一の参考例の場合に比してカム溝３６の加工を単純化することができる。
［第一の実施例］

図６はブレーキストロークシミュレータとして構成された本発明による操作シミュレータの第一の実施例を示す軸線に沿う断面図、図７は第一の実施例の中間ロータを平面に展開して示す展開図である。

この第四の実施例に於いては、ハウジング１６は円筒状の本体１６Ａとその両端に圧入等の手段により固定されたエンドキャップ２２Ａ及び２２Ｂにて形成され、連通孔２０はエンドキャップ２２Ａに設けられている。ハウジング１６内には中間部材として機能する円筒状の中間ロータ８６が配置され、軸線１２に沿って延在している。入力ピストン１４は中間ロータ８６の内側にてこれに嵌合し、中間ロータ８６によりこれに対し相対的に軸線１２に沿って往復動可能に支持されている。

中間ロータ８６の両端部とハウジング１６の円筒部との間にはアンギュラベアリング４２及び４４が配置されており、アンギュラベアリング４２及び４４は中間ロータ８６がハウジング１６及び入力ピストン１４に対し相対的に軸線１２の周りに回転することを許すが、中間ロータ８６がハウジング１６及び入力ピストン１４に対し相対的に軸線１２に沿って移動することを阻止する。第一及び第二の参考例に於ける減摩リング２６はカップシール８８に置き換えられており、カップシール８８は入力ピストン１４及び中間ロータ８６の相対運動を許しつつそれらの間をシールしている。

エンドキャップ２２Ｂと入力ピストン１４との間にて中間ロータ８６の内側には出力ピストン９０が嵌合配置されており、出力ピストン９０は中間ロータ８６によりこれに対し相対的に軸線１２に沿って往復動可能に支持されている。出力ピストン９０の両端部の外周面には減摩リング２８と同様の減摩リング２８Ａ及び２８Ｂが装着されている。図示の実施例に於いては、入力ピストン１４及び出力ピストン９０はエンドキャップ２２Ｂへ向けて開いたカップ形の断面形状を有し、出力ピストン９０とエンドキャップ２２Ｂとの間の第三のシリンダ室１０６には反力発生手段としての圧縮コイルばね９２が配置されている。

荷重伝達ロッド９４が出力ピストン９０を貫通して軸線１２に垂直に延在し、圧入等の手段により出力ピストン９０に固定されている。荷重伝達ロッド９４の軸線９４Ａは荷重伝達ロッド３０の軸線３０Ａと平行に延在しているが、軸線９４Ａは軸線１２に垂直である限り、軸線１２に沿って見て軸線３０Ａに対し傾斜していてもよい。荷重伝達ロッド９４の両端部は中間ロータ８６に設けられたカム溝９６を貫通してハウジング１６の本体１６Ａに設けられたガイド溝３２内まで延在している。また荷重伝達ロッド９４の両端部はガイドローラ９８及びカムローラ１００を自らの軸線１０２の周りに回転可能に支持している。各ガイドローラ９８はガイド溝３２の壁面に転動可能に係合し、各カムローラ１００は中間ロータ８６に設けられたカム溝９６の壁面に転動可能に係合している。この実施例に於いてもガイド溝３２及びカム溝９６の幅はそれぞれガイドローラ９８及びカムローラ１００の最大直径よりも極僅かに大きい値に設定されている。

ガイド溝３２はガイドローラ３８及び９８に共通のガイド溝として機能するよう、上述の第一及び第三の参考例のガイド溝３２よりも長く軸線１２に沿って延在している。ハウジング１６の本体１６Ａの外周には円筒状のカバー１０４が圧入等の手段により固定されている。カバー１０４は本体１６Ａに密に嵌合し、ガイド溝３２を外界より遮断している。カム溝３６及び９６はハウジング１６の本体１６Ａと中間ロータ８６との間の間隙を介してガイド溝３２と常時連通しており、ガイド溝３２はカバー１０４に設けられた連通孔４１及び導管２２８Ｂを介してリザーバ２３０と常時連通している。

図７に示されている如く、カム溝３６は上述の第一の参考例のカム溝３６と同様に軸線１２及び周方向に対し傾斜して延在すると共に、図７で見て右端より左端へ向かうにつれて周方向に対する傾斜角が漸次小さくなるよう湾曲して延在している。これに対しカム溝９６は軸線１２及び周方向に対し傾斜して延在しているが、図７で見て右端より左端へ向かうにつれて周方向に対する傾斜角が漸次大きくなるようカム溝３６とは逆の方向へ湾曲して延在している。

カム溝９６の図７で見て右端部はカム溝３６の図７で見て左端部と軸線方向の位置が互いにオーバラップしている。またカム溝９６の軸線１２に沿う方向の延在長さはカム溝３６の軸線１２に沿う方向の延在長さよりも大きい値に設定されている。更にカム溝３６及び９６の図７で見た右端部の軸線１２に対する傾斜角θ１及びθ２は同一の角度をなしている。尚図２と図７との比較より解る如く、カム溝３６及び９６の湾曲度合は上述の第一の参考例のカム溝３６の湾曲度合よりも小さく設定されている。

図６に示されている如く、非制動時には、カムローラ４０及び１００はそれぞれカム溝３６及び９６の図７で見て右端に当接する初期位置に位置するようになっている。そしてカムローラ４０及び１００が初期位置にあるときには、入力ピストン１４は第一のシリンダ室１８の容積が最小になる初期位置に位置し、出力ピストン９０は入力ピストン１４に当接する初期位置に位置し、これにより圧縮コイルばね９２の圧縮変形量が最小になるようになっている。また非制動時には、圧縮コイルばね９２のばね力により荷重伝達ロッド３０及び９４が図６で見て右方へ付勢されることにより、入力ピストン１４及び出力ピストン９０が初期位置に位置決めされ、入力ピストン１４及び出力ピストン９０は初期位置にあるときには互いに当接するようになっている。

尚入力ピストン１４が初期位置にあるときの入力ピストン１４の図６で見て左端は、カム溝３６の図６で見て左端よりも第一のシリンダ室１８の側に位置する。また上述の如くカム溝９６の図７で見て右端部はカム溝３６の図７で見て左端部と軸線方向の位置が互いにオーバラップしている。従って上述の第一及び第三の参考例に於ける溝１６Ａに対応する溝は設けられていないが、入力ピストン１４と出力ピストン９０との間の第二のシリンダ室２４は入力ピストン１４と出力ピストン９０との間の間隙を経てカム溝３６及び９６と連通し、オイルにて充填されている。また出力ピストン９０が初期位置にあるときの出力ピストン９０の図６で見て左端は、カム溝９６の図６で見て左端よりも第一のシリンダ室１８の側に位置する。従って出力ピストン９０とエンドキャップ２２Ｂとの間の第三のシリンダ室１０６はカム溝９６と連通し、オイルにて充填されている。

かくして図示の第一四の実施例に於いては、荷重伝達ロッド３０、ガイド溝３２、カム溝３６、ガイドローラ３８、カムローラ４０等は、互いに共働して入力ピストン１４の軸線１２に沿う直線運動を軸線１２の周りの回転運動に変換して中間ロータ８６に伝達すると共に、後述の如く中間ロータ８６に伝達される反力トルクを軸線１２に沿う方向の反力として入力ピストン１４に伝達する第一の伝達手段５４として機能する。また第一の伝達手段５４は、入力ピストン１４の軸線１２に沿う直線運動量に対する中間ロータ８６の回転運動量の比を入力ピストン１４の直線運動量の増大につれて漸次増大させる。

また荷重伝達ロッド９４、ガイド溝３２、カム溝９６、ガイドローラ９８、カムローラ１００等は、互いに共働して中間ロータ８６の回転運動を軸線１２に沿う直線運動に変換して出力ピストン９０に伝達し、出力ピストン９０を介して圧縮コイルばね９２を圧縮変形させると共に、圧縮コイルばね９２の反力を軸線１２の周りの反力トルクとして中間ロータ８６に伝達する第二の伝達手段５６として機能する。また第二の伝達手段５６は、中間ロータ８６の回転運動量に対する出力ピストン９０の軸線１２に沿う直線運動量の比を中間ロータ８６の回転運動量の増大につれて漸次増大させ、これにより入力ピストン１４の軸線１２に沿う直線運動量に対する出力ピストン９０の軸線１２に沿う直線運動量の比を入力ピストン１４の直線運動量の増大につれて漸次増大させる。

上述の如くカム溝３６及び９６の湾曲度合は上述の第一の参考例のカム溝３６の湾曲度合よりも小さく設定されているので、図２０に示されている如く、入力ピストン１４の直線運動量に対する中間ロータ８６の回転運動量の比が入力ピストン１４の直線運動量の増大につれて大きくなる割合は、上述の第一の参考例に於いて入力ピストン１４の直線運動量に対する出力ロータ３４の回転運動量の比が入力ピストン１４の直線運動量の増大につれて大きくなる割合よりも小さい。同様に図２１に示されている如く、中間ロータ８６の回転運動量に対する出力ピストン９０の直線運動量の比が中間ロータ８６の回転運動量の増大につれて大きくなる割合は、上述の第一の参考例に於いて入力ピストン１４の直線運動量に対する出力ロータ３４の回転運動量の比が入力ピストン１４の直線運動量の増大につれて大きくなる割合よりも小さい。

しかしこの第一の実施例に於いては、入力ピストン１４の直線運動量に対する出力ピストン９０の直線運動量の比は第一の伝達手段５４及び第二の伝達手段５６の両者の作用によって決定され、従って入力ピストン１４の直線運動量に対する圧縮コイルばね９２の圧縮変形量の比も第一の伝達手段５４及び第二の伝達手段５６の両者の作用によって決定されるので、図２２に示されている如く、ブレーキペダル２１２の踏み込み量に対するペダル反力の特性は上述の第一の参考例について同様の非線形特性を示す図１９の場合と同様の特性になる。

尚入力ピストン１４が軸線１２に沿って図６で見て左方へ直線運動すると、上述の如く出力ピストン９０も軸線１２に沿って図６で見て左方へ直線運動するが、出力ピストン９０の直線運動量は入力ピストン１４の直線運動量よりも大きい。従って第二のシリンダ室２４の容積は増大するが、第三のシリンダ室１０６の容積は減少する。逆に入力ピストン１４が軸線１２に沿って図６で見て右方へ直線運動すると、第二のシリンダ室２４の容積は減少し、第三のシリンダ室１０６の容積は増大する。

上述の如く第二のシリンダ室２４はカム溝３６と連通しているので、第二のシリンダ室２４の容積が増減する際には第二のシリンダ室２４とカム溝３６との間にオイルが流通する。また上述の如く第三のシリンダ室１０６はカム溝９６と連通しているので、第三のシリンダ室１０６の容積が増減する際には第三のシリンダ室１０６とカム溝９６との間にオイルが流通する。

また上述の第一の伝達手段５４及び第二の伝達手段５６の両者の作用、即ち入力ピストン１４の直線運動を中間ロータ８６の回転運動に変換し、中間ロータ８６の回転運動を出力ピストン９０の直線運動に変換する作動、入力ピストン１４の直線運動量に対する出力ピストン９０の直線運動量の比を決定する作動、圧縮コイルばね９２の反力を出力ピストン９０及び中間ロータ８６を介して入力ピストン１４へ伝達する作動は、後述の第二乃至第五の実施例についても同様である。

かくして図示の第一の実施例によれば、上述の第一乃至第三の参考例の場合と同様、ストロークシミュレータ１０はマスタシリンダとホイールシリンダとが遮断されているような状況に於いても運転者によるブレーキペダル２１２の踏み込みストロークを許容すると共に、ブレーキペダル２１２の踏み込み量の増大につれて運転者が感じる制動操作反力を連続的な非線形の特性にて増大させ、これにより最適な制動操作フィーリングを達成することができる。

特に図示の第一の実施例によれば、第一の伝達手段５４により入力ピストン１４の軸線１２に沿う直線運動が中間ロータ８６の軸線１２の周りの回転運動に変換され、第二の伝達手段５６により中間ロータ８６の回転運動が出力ピストン９０の軸線１２に沿う直線運動に変換され、圧縮コイルばね９２が軸線１２に沿って圧縮変形されるので、軸線１２を基準にして全ての構成部材を配設することができる。尚このことは後述の他の実施例についても同様である。

また図示の第一の実施例によれば、入力ピストン１４が初期位置にあるときには、出力ピストン９０が圧縮コイルばね９２によって図６で見て右方へ付勢されることにより、荷重伝達ロッド３０、９４等が右端の初期位置に位置決めされると共に、出力ピストン９０が入力ピストン１４に当接するので、非制動時に入力ピストン１４及び出力ピストン９０ががたつくことを効果的に防止することができる。
［第二の実施例］

図８はブレーキストロークシミュレータとして構成された本発明による操作シミュレータの第二の実施例を示す軸線に沿う断面図、図９は第二の実施例の中間ロータを平面に展開して示す展開図である。

この第二の実施例に於いては、荷重伝達ロッド３０及び９４はそれぞれ径方向に二分割され、それぞれ径方向内端部にて入力ピストン１４及び出力ピストン９０により片持支持されている。第二のシリンダ室２４内には軸線１２に沿って延在する引張りコイルばね１０８が配置されている。引張りコイルばね１０８は一端にて入力ピストン１４に固定され、他端にて出力ピストン９０に固定され、これにより入力ピストン１４及び出力ピストン９０に対しそれらを互いに引き寄せる荷重を付与するようになっている。

入力ピストン１４の軸線方向長さは上述の第一の実施例の場合よりも短く設定されており、これにより入力ピストン１４及び出力ピストン９０が初期位置にあるときにも、入力ピストン１４の図８で見て左端は出力ピストン９０より隔置されるようになっている。逆に出力ピストン９０の軸線方向長さは上述の第一の実施例の場合よりも長く設定されており、これにより第三のシリンダ室１０６は出力ピストン９０が初期位置にあるときにも減摩リング２８Ｂによりカム溝９６より遮断されるようになっている。

出力ピストン９０には軸線１２に整合して延在するオリフィス１１０が設けられており、これにより第三のシリンダ室１０６はオリフィス１１０及び第二のシリンダ室２４を介してカム溝３６と常時連通している。エンドキャップ２２Ｂとアンギュラベアリング４４との間にはカップシール４８が配置されており、これによりアンギュラベアリング４４を経て第三のシリンダ室１０６とカム溝３６との間にオイルが流通することがないようになっている。カム溝３６及び９６は上述の第一の実施例の場合よりも大きい距離軸線１２に沿って互いに隔置されており、これにより図７で見てカム溝９６の右端部及びカム溝３６の左端部は軸線方向の位置が互いにオーバラップしていないが、カム溝３６及び９６は上述の第一の実施例の場合と同様に互いにオーバラップしていてもよい。この第二の実施例の他の点は上述の第一の実施例と同様に構成されている。

この第二の実施例に於いては、第一の伝達手段５４及び第二の伝達手段５６は上述の第一の実施例の場合と同様に機能するので、入力ピストン１４が軸線１２に沿って図８で見て左方へ直線運動すると、出力ピストン９０も軸線１２に沿って図８で見て左方へ直線運動するが、出力ピストン９０の直線運動量は入力ピストン１４の直線運動量よりも大きい。よって入力ピストン１４と出力ピストン９０との間の間隔は漸次増大するが、出力ピストン９０とエンドキャップ２２Ｂとの間の間隔は漸次減少する。

従って出力部材としての出力ピストン９０は、入力ピストン１４が軸線１２に沿って図８で見て左方へ直線運動する際には圧縮コイルばね９２を圧縮変形させると共に引張りコイルばね１０８を引張り変形させるので、出力ピストン９０には圧縮コイルばね９２の圧縮変形の反力及び引張りコイルばね１０８の引張り変形の反力が作用し、これらの反力は入力ピストン１４の図８で見て左方への直線運動量が増大するにつれて増大率が漸次増大するよう非線形的に増大する。

逆に入力ピストン１４が軸線１２に沿って図８で見て右方へ直線運動すると、入力ピストン１４と出力ピストン９０との間の間隔は減少し、出力ピストン９０とエンドキャップ２２Ｂとの間の間隔は増大する。従って出力ピストン９０は、入力ピストン１４が軸線１２に沿って図８で見て右方へ直線運動する際には圧縮コイルばね９２の圧縮変形量を低減すると共に引張りコイルばね１０８の引張り変形量を低減するので、出力ピストン９０に作用する圧縮コイルばね９２の圧縮変形の反力及び引張りコイルばね１０８の引張り変形は入力ピストン１４の図８で見て右方への直線運動量が増大するにつれて減少率が漸次減少するよう非線形的に減少する。

尚引張りコイルばね１０８の引張り変形に伴うばね力は入力ピストン１４に対しては入力ピストン１４を直線運動させる力の反力を低減するよう作用するが、出力ピストン９０に対しては反力を増大させるよう作用し、これらのばね力は方向が逆で大きさが同一であるので、引張りコイルばね１０８のばね力により反力が増減されることはない。

かくして図示の第二の実施例によれば、上述の第一乃至第三の参考例及び第一の実施例の場合と同様、ストロークシミュレータ１０はマスタシリンダとホイールシリンダとが遮断されているような状況に於いても運転者によるブレーキペダル２１２の踏み込みストロークを許容すると共に、ブレーキペダル２１２の踏み込み量の増大につれて運転者が感じる制動操作反力を連続的な非線形の特性にて増大させ、これにより最適な制動操作フィーリングを達成することができる。

特に図示の第二の実施例によれば、出力ピストン９０には第二のシリンダ室２４と第三のシリンダ室１０６とを連通接続するオリフィス１１０が設けられており、ブレーキペダル２１２の踏み込み速度が高いほどオイルがオリフィス１１０を通過する際の流通抵抗が高くなり、流通抵抗は反力を増大する作用をなすので、ブレーキペダル２１２の踏み込み速度が高いほど操作反力を高くすることができる。

また図示の第二の実施例によれば、入力ピストン１４と出力ピストン９０との間には引張りコイルばね１０８が弾装されているので、入力ピストン１４、出力ピストン９０等ががたつくことを効果的に低減することができ、また入力ピストン１４及び出力ピストン９０は初期位置に於いても互いに隔置されるので、入力ピストン１４及び出力ピストン９０がそれらの初期位置へ復帰する際にそれらが互いに衝当することを確実に防止することができる。
［第三の実施例］

図１０はブレーキストロークシミュレータとして構成された本発明による操作シミュレータの第三の実施例を示す軸線に沿う断面図、図１１は第三の実施例の中間部材としての中間ロータを平面に展開して示す展開図である。

この第三の実施例に於いては、荷重伝達ロッド３０及び９４は上述の第二の実施例の場合と同様にそれぞれ径方向に二分割され、それぞれ径方向内端部にて入力ピストン１４及び出力ピストン９０により片持支持されている。入力ピストン１４はエンドキャップ２２Ｂへ向けて開いたカップ形の断面形状を有しているが、出力ピストン９０は入力ピストン１４へ向けて開いたカップ形の断面形状を有している。反力発生手段としての圧縮コイルばね９２は第二のシリンダ室２４内に配置され、入力ピストン１４と出力ピストン９０との間に弾装されている。尚荷重伝達ロッド３０及び９４はそれぞれ入力ピストン１４及び出力ピストン９０を貫通して直径方向に延在する一つの棒材であってもよい。

また図１１に示されている如く、カム溝９６は軸線１２及び周方向に対し上述の第一及び第二の実施例に於けるカム溝９６とは逆方向に傾斜して延在するよう中間ロータ８６に設けられている。従って非制動時には、第一の伝達手段５４を構成するガイドローラ３８及びカムローラ４０は、それぞれガイド溝３２及びカム溝３６の図１０で見て右端に当接する初期位置に位置し、第二の伝達手段５６を構成するガイドローラ９８及びカムローラ１００は、それぞれガイド溝３２及びカム溝９６の図１０で見て左端に当接する初期位置に位置する。またガイドローラ３８及びカムローラ４０が初期位置にあるときには、入力ピストン１４はエンドキャップ２２Ａに最も接近し、ガイドローラ９８及びカムローラ１００が初期位置にあるときには、出力ピストン９０はエンドキャップ２２Ｂに当接し、これにより第一のシリンダ室１８及び第三のシリンダ室１０６の容積は最小になり、第二のシリンダ室２４の容積は最大になる。

この第三の実施例の他の点は上述の第一の実施例と同様に構成されており、従って第一の伝達手段５４は上述の第一の実施例の場合と同様に機能し、第二の伝達手段５６は中間ロータ８６の回転運動の方向に対する出力ピストン９０の直線運動の方向の関係が逆である点を除き上述の第一の実施例の場合と同様に機能する。

従って入力ピストン１４が軸線１２に沿って図１０で見て左方へ直線運動すると、出力ピストン９０は軸線１２に沿って図１０で見て右方へ直線運動し、入力ピストン１４及び出力ピストン９０は互いに共働して圧縮コイルばね９２を圧縮変形する。この場合入力ピストン１４の図１０で見て左方への直線運動量が増大するにつれて入力ピストン１４と出力ピストン９０との間の距離の減少率が増大するので、入力ピストン１４に作用する圧縮コイルばね９２の反力は入力ピストン１４の図１０で見て左方への直線運動量が増大するにつれて増大率が漸次増大するよう非線形的に増大する。

逆に入力ピストン１４が軸線１２に沿って図１０で見て右方へ直線運動すると、入力ピストン１４と出力ピストン９０との間の間隔が増大し、圧縮コイルばね９２の圧縮変形量が低減するので、入力ピストン１４に作用する圧縮コイルばね９２の反力は入力ピストン１４の図１０で見て右方への直線運動量が増大するにつれて減少率が漸次減少するよう非線形的に減少する。

かくして図示の第三の実施例によれば、上述の第一乃至第三の参考例及び第一及び第二の実施例の場合と同様、ストロークシミュレータ１０はマスタシリンダとホイールシリンダとが遮断されているような状況に於いても運転者によるブレーキペダル２１２の踏み込みストロークを許容すると共に、ブレーキペダル２１２の踏み込み量の増大につれて運転者が感じる制動操作反力を連続的な非線形の特性にて増大させ、これにより最適な制動操作フィーリングを達成することができる。

特に図示の第三の実施例によれば、圧縮コイルばね９２の圧縮変形に伴う反力は中間ロータ８６等を介して入力ピストン１４に伝達されるだけでなく、直接入力ピストン１４に作用するので、上述の第一、第二の実施例や後述の第四、第五の実施例の場合に比して荷重伝達ロッド３０、９４等に作用する荷重を低減し、これによりブレーキストロークシミュレータ１０の耐久性を向上させることができる。

尚上述の第一乃至第三の実施例によれば、第一の伝達手段５４及び第二の伝達手段５６は軸線１２の周りの同一の位置にて軸線１２に沿って互いに隔置された位置し、これにより荷重伝達ロッド３０及び９４は軸線１２の周りの同一の位置に位置しており、ガイド溝３２は第一の伝達手段５４及び第二の伝達手段５６に共通の溝であるので、第一の伝達手段５４及び第二の伝達手段５６のそれぞれにガイド溝が設けられる後述の第四及び第五の実施例の場合に比してガイド溝３２の加工工程を少なくすることができる。
［第四の実施例］

図１２はブレーキストロークシミュレータとして構成された本発明による操作シミュレータの第四の実施例を軸線に於いて直角に接する二つの切断面に沿って切断して示す断面図、図１３は図１２の線Ａ−Ａに沿う入力ピストン及び出力ピストンの横断面図、図１４は第四の実施例の中間ロータを平面に展開して示す展開図である。

この第四の実施例に於いては、入力ピストン１４は中間ロータ８６に嵌合する実質的に円柱形の本体部より軸線１２に沿って出力ピストン９０へ向けて突出する一対のアーム部１４Ａを有し、一対のアーム部１４Ａは軸線１２に対し径方向に互いに隔置されている。同様に出力ピストン９０は中間ロータ８６に嵌合する実質的に円柱形の本体部より軸線１２に沿って入力ピストン１４へ向けて突出する一対のアーム部９０Ａを有し、一対のアーム部９０Ａは軸線１２に対し径方向に互いに隔置されている。各アーム部１４Ａ及び９０Ａの軸線１２に垂直な断面は円弧状の外径線及び内径線を有し中心角が実質的に９０°の扇形をなしている。特に図示の実施例に於いては、入力ピストン１４及び出力ピストン９０は互いに逆向きに配置された同一の部材である。

各アーム部１４Ａは軸線１２の周りの周方向に見てアーム部９０Ａの間に位置し、これにより入力ピストン１４及び出力ピストン９０は軸線１２に沿って互いに他に対し相対的に直線運動可能であるが、軸線１２の周りに互いに他に対し相対的に回転運動することがないよう、互いに係合している。上述の第一の実施例と同様、反力発生手段としての圧縮コイルばね９２は出力ピストン９０とエンドキャップ２２Ｂとの間に弾装されており、入力ピストン１４及び出力ピストン９０が初期位置にあるときには、アーム部１４Ａ及び９０Ａの先端がそれぞれ出力ピストン９０及び入力ピストン１４の本体部に相互に押圧する状態にて当接するようになっている。

上述の第二及び第三の実施例と同様、荷重伝達ロッド３０及び９４はそれぞれ径方向に二分割され、それぞれ径方向内端部にて入力ピストン１４のアーム部１４Ａ及び出力ピストン９０のアーム部９０Ａにより片持支持されている。特に図示の実施例に於いては荷重伝達ロッド３０及び９４は軸線１２に沿う方向の位置として同一の軸線方向位置に位置しており、これによりこれらの荷重伝達ロッドは軸線１２に垂直な平面に沿って軸線１２の周りの周方向に交互に９０°の角度にて互いに隔置されている。尚荷重伝達ロッド３０及び９４は互いに異なる軸線方向位置にあってもよい。

図１４に示されている如く、上述の第一の実施例と同様、カム溝３６及び９６は上述の第一及び第二の実施例に於けるカム溝３６及び９６と同一の形態をなしているが、周方向に交互に配列されている。特に図示の実施例に於いては、カム溝３６及び９６の図にて右端部は互いに同一の軸線方向位置に位置し、カム溝３６の軸線１２に沿う方向の延在範囲はカム溝９６の軸線１２に沿う方向の延在範囲とオーバラップしている。

またガイドローラ３８及び９８はハウジング１６の本体１６Ａに設けられたガイド溝３２Ａ及び３２Ｂにそれぞれ係合しており、ガイド溝３２Ａ及び３２Ｂは軸線１２に沿って直線的に延在すると共に、軸線１２の周りの周方向に交互に９０°の角度にて互いに隔置されている。図１２に示されている如く、ガイド溝３２Ｂの長さはガイド溝３２Ａの長さよりも大きく設定されている。この第四の実施例の他の点は上述の第一の実施例と同様に構成されている。

この第四の実施例に於いては、第一の伝達手段５４及び第二の伝達手段５６は上述の第一の実施例の場合と同様に機能するので、入力ピストン１４の軸線１２に沿う直線運動が軸線１２の周りの回転運動に変換されて中間ロータ８６へ伝達され、中間ロータ８６の回転運動が軸線１２に沿う直線運動に変換されて出力ピストン９０へ伝達される。また出力ピストン９０が圧縮コイルばね９２を圧縮変形させることにより発生する軸線１２に沿う方向の反力は出力ピストン９０より反力トルクに変換されて中間ロータ８６へ伝達され、中間ロータ８６の反力トルクは軸線１２に沿う方向の反力に変換されて入力ピストン１４へ伝達される。また入力ピストン１４の直線運動量に対する出力ピストン９０の直線運動量の比の特性も上述の他の実施例の場合と同様の非線形の特性になる。

かくして図示の第四の実施例によれば、上述の第一乃至第三の参考例及び第一乃至第三の実施例の場合と同様、ストロークシミュレータ１０はマスタシリンダとホイールシリンダとが遮断されているような状況に於いても運転者によるブレーキペダル２１２の踏み込みストロークを許容すると共に、ブレーキペダル２１２の踏み込み量の増大につれて運転者が感じる制動操作反力を連続的な非線形の特性にて増大させ、これにより最適な制動操作フィーリングを達成することができる。

特に図示の第四の実施例によれば、入力ピストン１４のアーム部１４Ａ及び出力ピストン９０のアーム部９０Ａは軸線１２に沿って互いに他に対し相対的に直線運動可能であるが、軸線１２の周りに互いに他に対し相対的に回転運動することがないよう互いに係合しているので、アーム部１４Ａ及び９０Ａによっても軸線１２に沿う入力ピストン１４及び出力ピストン９０の相対運動が案内されると共に軸線１２の周りの入力ピストン１４及び出力ピストン９０の相対回転が阻止されるので、上述の第一及び第二の実施例の場合に比して入力ピストン１４及び出力ピストン９０の相対直線運動を円滑に行わせることができる。

また図示の第四の実施例によれば、入力ピストン１４及び出力ピストン９０は互いに逆向きに配置された同一の部材であるので、入力ピストン１４及び出力ピストン９０が互いに異なる他の実施例の場合に比して部品点数を低減し、ストロークシミュレータ１０のコストを低減することができる。
［第五の実施例］

図１５はブレーキストロークシミュレータとして構成された本発明による操作シミュレータの第五の実施例を示す軸線に沿う断面図、図１６は第五の実施例の中間ロータを平面に展開して示す展開図である。

この第五の実施例に於いては、入力ピストン１４は中間ロータ８６に嵌合する実質的に円柱形をなしているが、軸線１２に整合して延在し出力ピストン９０へ向けて開いた円筒形のリセス１４Ｂを有している。これに対し出力ピストン９０は中間ロータ８６に嵌合する実質的に円柱形の本体部より軸線１２に整合して入力ピストン１４へ向けて突出する断面円形の軸部９０Ｂを有し、軸部９０Ｂは軸線１２に沿って相対変位可能にリセス１４Ｂに嵌入している。反力発生手段としての圧縮コイルばね９２は出力ピストン９０とエンドキャップ２２Ｂとの間に弾装されており、入力ピストン１４及び出力ピストン９０が初期位置にあるときには、入力ピストン１４及び出力ピストン９０は相互に押圧する状態にて当接するようになっている。

また上述の第二乃至第五の実施例と同様、荷重伝達ロッド３０及び９４はそれぞれ径方向に二分割されており、荷重伝達ロッド３０は径方向内端部にて入力ピストン１４のリセス１４Ｂの周りの部分により片持支持され、荷重伝達ロッド９４は出力ピストン９０の軸部９０Ｂにより片持支持されている。上述の第四の実施例と同様、荷重伝達ロッド３０及び９４は同一の軸線方向位置に位置しており、これによりこれらの荷重伝達ロッドは軸線１２に垂直な平面に沿って軸線１２の周りの周方向に交互に９０°の角度にて互いに隔置されている。

また入力ピストン１４は軸線１２の周りに荷重伝達ロッド３０に対し９０°の角度をなす位置に出力ピストン９０へ向けて開いた一対のスリット１４Ｃを有し、荷重伝達ロッド９４は軸線１２に沿って入力ピストン１４に対し相対的に直線運動可能にスリット１４Ｃに遊嵌状態にて挿通されている。この第五の実施例の他の点は上述の第四の実施例と同様に構成されている。尚この実施例に於いても荷重伝達ロッド３０及び９４は互いに異なる軸線方向位置にあってもよい。また荷重伝達ロッド９４は出力ピストン９０の軸部９０Ｂ及び入力ピストン１４の一対のスリット１４Ｃを貫通して直径方向に延在する一つの棒材であってもよい。

この第五の実施例に於いても、第一の伝達手段５４及び第二の伝達手段５６は上述の第一の実施例の場合と同様に機能するので、入力ピストン１４、中間ロータ８６、出力ピストン９０の間に於ける運動の変換伝達及び圧縮コイルばね９２の反力の伝達は上述の第一の実施例の場合と同様に達成される。また入力ピストン１４の直線運動量に対する出力ピストン９０の直線運動量の比の特性も上述の他の実施例の場合と同様の非線形の特性になる。

かくして図示の第五の実施例によれば、上述の第一乃至第三の参考例及び第一乃至第四七の実施例の場合と同様、ストロークシミュレータ１０はマスタシリンダとホイールシリンダとが遮断されているような状況に於いても運転者によるブレーキペダル２１２の踏み込みストロークを許容すると共に、ブレーキペダル２１２の踏み込み量の増大につれて運転者が感じる制動操作反力を連続的な非線形の特性にて増大させ、これにより最適な制動操作フィーリングを達成することができる。

特に図示の第五の実施例によれば、出力ピストン９０の軸部９０Ｂが入力ピストン１４のリセス１４Ｂに嵌合し、軸部９０Ｂ及びリセス１４Ｂによっても軸線１２に沿う入力ピストン１４及び出力ピストン９０の相対運動が案内されるので、上述の第一及び第二の実施例の場合に比して入力ピストン１４及び出力ピストン９０の相対直線運動を円滑に行わせることができる。

尚図示の第四及び第五の実施例によれば、第一の伝達手段５４及び第二の伝達手段５６は軸線１２の周りに隔置された位置にて軸線１２に沿う同一の軸線方向位置に設けられているので、第一の伝達手段５４及び第二の伝達手段５６が軸線１２に沿って互いに隔置されている上述の第一乃至第三の実施例の場合に比して、第一の伝達手段５４及び第二の伝達手段５６の運動変換に伴い中間ロータ８６に作用するこじりを低減し、これによりストロークシミュレータ１０の作動を円滑に行わせると共にその耐久性を向上させることができ、また軸線１２に沿う方向のストロークシミュレータ１０の長さを小さくし、車両に対する搭載性を向上させることができる。

また上述の第一乃至第五の実施例によれば、第一の伝達手段５４及び第二の伝達手段５６が設けられ、第一の伝達手段５４は入力ピストン１４の軸線１２に沿う直線運動量に対する中間ロータ８６の回転運動量の比を入力ピストン１４の直線運動量の増大につれて漸次増大させ、第二の伝達手段５６は中間ロータ８６の回転運動量に対する出力ピストン９０の軸線１２に沿う直線運動量の比を中間ロータ８６の回転運動量の増大につれて漸次増大させるようになっているので、第一の伝達手段５４及び第二の伝達手段５６の一方のみが運動伝達元の部材の運動量に対する運動伝達先の部材の運動量の比を運動伝達元の部材の運動量の増大につれて漸次増大させる構造の場合に比して、カム溝の湾曲度合を低減することができ、これにより第一の伝達手段５４及び第二の伝達手段５６による運動変換及び反力の伝達を円滑に行わせることができる。

また上述の第一乃至第五の実施例によれば、中間ロータ８６はハウジング１６内にてハウジング１６により回転可能に支持され、入力ピストン１４及び出力ピストン９０は中間ロータ８６により直線運動可能に支持されており、可動部材や反力発生部材はハウジング１６外に露呈していないので、可動部材である出力ロータ３４及び反力発生部材であるトーションばね５２がハウジング１６外に露呈している上述の第一の参考例の場合に比して、車両等に対する良好な搭載性を確保することができ、また可動部材とハウジングとの間に異物が侵入したりすることによる作動不良の虞れを低減することができる。

また上述の第一の参考例によれば、伝達手段５４の荷重伝達ロッド３０を軸線１２に沿って案内するガイド溝３２が設けられ、第一乃至第五の実施例によれば、第一の伝達手段５４の荷重伝達ロッド３０を軸線１２に沿って案内するガイド溝３２又は３２Ａ、３２Ｂが設けられると共に、第二の伝達手段５６の荷重伝達ロッド９０を軸線１２に沿って案内するガイド溝３２又は３２Ｂが設けられているので、ガイド溝が設けられていない構造の場合に比して、軸線１２の周りの入力ピストン１４や出力ピストン９０の回転を確実に防止することができ、これにより入力ピストン１４の直線運動量に対する反力の比の特性を確実に且つ正確に所望の非線形の特性にすることができる。

また上述の第一及び第二の参考例、第一乃至第五の実施例によれば、複数の可動部材及び反力発生部材は軸線１２に整合して配設され、軸線１２に沿って又は軸線１２の周りに運動するようになっているので、複数の可動部材や反力発生部材がそれぞれ互いに異なる個別の軸線に整合して配設された構造の場合に比して、ストロークシミュレータ１０の構造を単純化することができると共に、運動変換や反力の伝達を最適に行わせることができる。

以上に於いては本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば上述の第一の参考例に於いては、出力ロータ３４はハウジング１６外にてハウジング１６により回転可能に支持されているが、出力ロータ３４がハウジング１６内にてハウジング１６により回転可能に支持され、トーションばね５２もハウジング１６内に収容されてもよい。

また上述の第二の参考例に於いては、荷重伝達子６２は入力ピストン１４の運動方向とは逆方向へ軸線１２に沿って移動せしめられ、これにより圧縮コイルばね６４を軸線１２に沿って圧縮変形させるようになっているが、荷重伝達子６２の移動方向及び反力発生手段の変形方向は入力ピストン１４の運動方向と同一の方向に設定されてもよく、また例えば軸線１２に交差する方向の如く任意の方向に設定されてよい。

また上述の第一乃至第三の実施例に於いては、第一の伝達手段５４及び第二の伝達手段５６は軸線１２の周りの同一の位置にて軸線１２に沿って互いに隔置された位置し、これによりガイド溝３２は第一の伝達手段５４及び第二の伝達手段５６に共通の溝であるが、第一の伝達手段５４及び第二の伝達手段５６は軸線１２の周りの互いに異なる位置に設けられてもよい。

また上述の第一乃至第五の実施例に於いては、第一の伝達手段５４が入力ピストン１４の軸線１２に沿う直線運動量に対する中間ロータ８６の回転運動量の比を入力ピストン１４の直線運動量の増大につれて漸次増大させ、第二の伝達手段５６が中間ロータ８６の回転運動量に対する出力ピストン９０の軸線１２に沿う直線運動量の比を中間ロータ８６の回転運動量の増大につれて漸次増大させるようになっているが、第一の伝達手段５４及び第二の伝達手段５６の一方のみが運動伝達元の部材の運動量に対する運動伝達先の部材の運動量の比を運動伝達元の部材の運動量の増大につれて漸次増大させるよう修正されてもよい。

また上述の第三の実施例に於いては、入力ピストン１４及び出力ピストン９０は軸線１２に沿って常時互いに隔置された状態にあるが、入力ピストン１４及び出力ピストン９０は圧縮コイルばね９２の径方向内側又は外側に上述の第四及び第五の実施例の如く軸線１２に沿って相対直線運動可能に係合する部分を有していてもよい。

また上述の第四の実施例に於いては、入力ピストン１４及び出力ピストン９０はそれぞれ扇形の断面形状を有する一対のアーム部１４Ａ及び９０Ａを有しているが、アーム部１４Ａ及び９０Ａの断面形状は例えば半円形の如き任意の形状に設定されてよい。同様に上述の第五の実施例に於いては、入力ピストン１４及び出力ピストン９０はそれぞれ円形の断面形状を有するリセス１４Ｂ及び軸部９０Ｂを有しているが、リセス１４Ｂ及び軸部９０Ｂの断面形状は任意の形状に設定されてよく、リセス１４Ｂ及び軸部９０Ｂは軸線１２に沿って相対直線運動可能に且つ軸線１２の周りに相対回転不能に互いに係合する平面部を備えていてもよい。

また第二のシリンダ室２４と第三のシリンダ室１０６とを連通接続するオリフィス１１０は上述の第二の実施例の出力ピストン９０にしか設けられていないが、オリフィス１１０と同様のオリフィスが上述の第一、第三乃至第五の実施例の出力ピストン９０に設けられてもよい。

更に上述の各参考例及び実施例に於いては、操作シミュレータはブレーキストロークシミュレータであり、入力ピストン１４はオペレータの操作力に対応する液圧によって軸線１２に沿って直線的に駆動されるようになっているが、本発明の操作シミュレータは例えば自動車のアクセルペダルの如くオペレータによる操作手段の操作を許すと共に操作手段を介してオペレータに所要の操作反力を与える操作シミュレータに適用されてよく、入力ピストン１４はオペレータの操作力によって直接的に軸線１２に沿って駆動されるようになっていてもよい。

１０…ブレーキストロークシミュレータ、１４…入力ピストン、１６…ハウジング、１８…第一のシリンダ室、２４…第二のシリンダ室、３０…荷重伝達ロッド、３２…ガイド溝、３４…出力ロータ、３６…カム溝、３８…ガイドローラ、４０…カムローラ、５２…トーションばね、５４…（第一の）伝達手段、５６…第二の伝達手段、５８…偏心カム部材、７０…ばね支持ロッド、７６…圧縮コイルばね、８０…リアクションディスク、８４…圧縮コイルばね、８６…中間ロータ、９０…出力ピストン、９２…圧縮コイルばね、９４…荷重伝達ロッド、９６…カム溝、９８…ガイドローラ、１００…カムローラ、１０６…第三のシリンダ室、１０８…引張りコイルばね、１１０…オリフィス

Claims

操作手段に対するオペレータの操作に応じて運動する入力部材と、変形量に応じて反力を発生する反力発生手段と、運動することにより前記反力発生手段を変形させる出力部材と、前記入力部材と前記出力部材との間に設けられ前記入力部材の運動を前記出力部材に伝達すると共に、前記反力発生手段の反力を前記出力部材を介して前記入力部材に伝達する伝達手段とを有し、オペレータによる前記操作手段の操作を許容すると共に、前記操作手段を介してオペレータに操作反力を付与する操作シミュレータに於いて、前記伝達手段は中間部材と、前記入力部材の直線運動を回転運動に変換して前記中間部材に伝達する第一の伝達手段と、前記中間部材の回転運動を直線運動に変換して前記出力部材に伝達する第二の伝達手段とを有し、前記第一及び第二の伝達手段の少なくとも一方は運動伝達元の部材の運動量に対する運動伝達先の部材の運動量の比を前記運動伝達元の部材の運動量に応じて連続的に非線形に変化させ、前記第一及び第二の伝達手段は前記運動伝達元の部材に設けられたカムと、前記運動伝達先の部材に設けられ前記カムに係合するカムフォロアとを有し、前記カム及び前記カムフォロアの一方はカム溝であり、前記カム及び前記カムフォロアの他方は前記カム溝に係合し前記カム溝に沿って移動するカム溝係合部材であり、前記第一及び第二の伝達手段の少なくとも一方の前記カム溝は前記軸線の周りに周方向に対し傾斜して延在し且つ周方向に対する傾斜角が連続的に漸次変化するよう湾曲しており、前記第一及び第二の伝達手段の前記カム溝は前記入力部材の運動量が０であるときに前記カム溝係合部材が前記カム溝に係合する位置に於いて周方向に対し同一の傾斜角を有することを特徴とする操作シミュレータ。
前記入力部材及び前記出力部材は共通の軸線に沿って直線運動し、前記入力部材及び前記出力部材は前記軸線に対し同軸にて前記中間部材に嵌合していることを特徴とする請求項１に記載の操作シミュレータ。
前記第一の伝達手段は前記入力部材の運動量に対する前記中間部材の運動量の比を前記入力部材の運動量に応じて連続的に非線形に変化させるよう構成されており、前記第二の伝達手段は前記中間部材の運動量に対する前記出力部材の運動量の比を前記中間部材の運動量に応じて連続的に非線形に変化させるよう構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の操作シミュレータ。
前記操作シミュレータは前記入力部材、前記中間部材、前記出力部材を収容するハウジングを有し、前記中間部材は前記軸線の周りに前記入力部材及び前記出力部材を囲繞する状態にてこれらに嵌合し且つ前記入力部材及び前記出力部材を前記軸線に沿って直線運動可能に支持しており、前記ハウジングは前記軸線の周りに前記中間部材を囲繞する状態にてこれに嵌合し且つ前記中間部材を回転可能に支持しており、前記第一及び第二の伝達手段の前記カム溝は前記中間部材に設けられ、前記第一及び第二の伝達手段の前記カム溝係合部材はそれぞれ前記入力部材及び前記出力部材に設けられ、前記ハウジングは前記軸線に沿って延在するガイド溝を有し、前記第一及び第二の伝達手段の前記カム溝係合部材はそれぞれ前記第一及び第二の伝達手段の前記カム溝を貫通して径方向に延在し且つ前記ガイド溝に沿って移動可能に前記ガイド溝に係合していることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の操作シミュレータ。
前記中間部材の運動量に対する前記出力部材の運動量の比は前記入力部材の運動量に対する前記中間部材の運動量の比よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の操作シミュレータ。
前記第一及び第二の伝達手段は前記出力部材を前記軸線に沿って前記入力部材と同一の方向へ直線運動させるよう構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の操作シミュレータ。
前記入力部材及び前記出力部材は前記入力部材の運動量が０であるときには互いに当接することを特徴とする請求項６に記載の操作シミュレータ。
前記反力発生手段は前記出力部材と前記ハウジングとの間に弾装され前記軸線に沿う圧縮変形を受けることを特徴とする請求項４乃至７の何れかに記載の操作シミュレータ。
前記操作シミュレータは前記入力部材と前記出力部材との間に弾装され前記軸線に沿う引張り変形を受けることにより引張り変形量に応じて線形的に前記軸線に沿う方向の引張り応力を発生する引張り応力発生手段を有することを特徴とする請求項４乃至７に記載の操作シミュレータ。
前記入力部材及び前記出力部材は前記軸線の周りの同一の位置にて前記軸線に沿って互いに隔置されており、前記第一及び第二の伝達手段の前記カム溝係合部材はそれらに共通のガイド溝に係合していることを特徴とする請求項４乃至９の何れかに記載の操作シミュレータ。
前記入力部材及び前記出力部材は前記軸線に沿って互いに係合する部分を有し、前記第一及び第二の伝達手段は前記互いに係合する部分に設けられ且つ前記軸線の周りの周方向に互いに隔置されていることを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の操作シミュレータ。
前記入力部材及び前記出力部材はそれぞれ前記軸線に沿って他方の部材へ向けて延在する一対のアーム部を有し、前記入力部材の一対のアーム部及び前記出力部材の一対のアーム部は前記軸線の周りの周方向に見て交互に配設され、前記入力部材及び前記出力部材の前記軸線に沿う相対直線運動を許容しつつ前記軸線の周りの相対回転運動を阻止することを特徴とする請求項１１に記載の操作シミュレータ。
前記入力部材及び前記出力部材は同一の形状を有し、前記軸線に沿って互いに他に対し逆向きに配設されていることを特徴とする請求項１２に記載の操作シミュレータ。
前記入力部材及び前記出力部材の一方は前記軸線に沿って他方の部材へ向けて延在する軸部を有し、前記他方の部材は前記軸線に沿って延在し前記軸部を前記軸線に沿って相対直線運動可能に受けるリセスを有し、前記第一及び第二の伝達手段の前記カム溝係合部材は前記軸部及び前記リセスの周囲の部分に設けられ且つ前記軸線の周りの周方向に互いに隔置されており、前記リセスの周囲の部分は前記軸部に設けられた前記カム溝係合部材が前記リセスの周囲の部分に対し相対的に前記軸線に沿って直線運動することを許すスリットを有することを特徴とする請求項１１に記載の操作シミュレータ。
前記第一及び第二の伝達手段は前記出力部材を前記軸線に沿って前記入力部材とは逆の方向へ直線運動させるよう構成され、前記反力発生手段は前記入力部材と前記出力部材との間に弾装され前記軸線に沿う圧縮変形を受けることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の操作シミュレータ。
前記出力部材は他の部材と共働して前記軸線に沿う両側に液体にて充填された容積可変の二つのシリンダ室を郭定しており、前記出力部材は前記二つのシリンダ室を連通接続するオリフィスを有し、前記出力部材の直線運動に伴って前記液体が一方のシリンダ室より前記オリフィスを経て他方のシリンダ室へ流動することを特徴とする請求項１乃至１５の何れかに記載の操作シミュレータ。
前記第一及び第二の伝達手段の前記カム溝の前記軸線に沿う方向の延在範囲は前記軸線の周りの周方向に見て少なくとも部分的に互いにオーバラップしていることを特徴とする請求項１乃至１６の何れかに記載の操作シミュレータ。
前記カム溝係合部材は対応する部材に固定され径方向に延在する軸部材と、前記軸部材に回転可能に支持され前記カム溝の壁面に転動可能に係合するカムローラとを有することを特徴とする請求項１乃至１７の何れかに記載の操作シミュレータ。
前記カム溝係合部材は前記軸部材に回転可能に支持され前記入力部材の直線運動の方向に沿って延在するガイド溝の壁面に転動可能に係合するガイドローラを有することを特徴とする請求項１８に記載の操作シミュレータ。