JP5262826B2 - ブレーキ倍力装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブレーキ倍力装置に関する。

特許文献１のブレーキ倍力装置では、ブレーキペダルと一体に進退移動するインプットロッドの前進量に応じて電動モータを駆動し、モータトルクをボールネジ機構により推力に変換してプライマリピストンを前進させることで、インプットロッドの推力を倍力している。

特開２００７−１１２４２６号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、戻しバネによるバネ反力が常にボールネジ軸を後退させる方向に作用しているため、このバネ反力の分だけ常にトルクロスが生じるという問題があった。

本発明の目的は、倍力アクチュエータの駆動ロスを低減できるブレーキ倍力装置ブレーキ倍力装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、一端を倍力アクチュエータの押圧部材を後退方向へ付勢する第１付勢部材と押圧部材との間に介装し、他端をアシスト部材に係止した連結部材を備える。

よって、本発明にあっては、アシスト部材と押圧部材とが離間したとき、押圧部材に作用する第１付勢部材の第１付勢力が低減するため、その分だけ倍力アクチュエータの駆動ロスを低減できる。

実施例１のブレーキ装置１の全体構成図である。 実施例１のマスタシリンダ圧制御機構５の要部拡大図である。 マスタシリンダ圧制御機構５の初期状態における各バネの状態を表す模式図である。 マスタシリンダ圧制御機構５のマスタシリンダ圧が立ち上がったときの各バネの状態を表す模式図である。 実施例１において、F3−(F2＋F4)＞０の関係を考慮しない場合のトルクロス低減作用を示すタイムチャートである。 実施例１において、F3−(F2＋F4)＞０の関係を考慮した場合のトルクロス低減作用を示すタイムチャートである。 実施例１において、駆動モータ５０の故障時におけるペダル踏力の増大防止作用を示すタイムチャートである。 他の実施例のブレーキ装置１の全体構成図である。

以下、本発明のブレーキ倍力装置を実施するための形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
［ブレーキ装置の全体構成］
図１は、本発明のブレーキ倍力装置を適用した実施例１のブレーキ装置１の全体構成図であり、実施例１のブレーキ装置１は、例えば、電動モータとエンジンとを駆動源とするハイブリッド車両に搭載している。
ブレーキ装置１は、マスタシリンダ２と、リザーバタンクRESと、各車輪に設けたホイルシリンダ４ａ〜４ｄと、マスタシリンダ２に接続して設けたマスタシリンダ圧制御機構（ブレーキ倍力装置）５およびインプットロッド（入力部材）６と、ブレーキ操作量検出装置７と、マスタシリンダ圧制御機構５を制御するマスタシリンダ圧制御装置８とを有する。

インプットロッド６は、ブレーキペダルBPと共にストローク（進退）し、マスタシリンダ２内の液圧（以下、マスタシリンダ圧Pmc）を加減する。マスタシリンダ圧制御機構５およびマスタシリンダ圧制御装置８は、マスタシリンダ２のプライマリピストン（アシスト部材）２ｂをストロークさせ、マスタシリンダ圧Pmcを加減する。
以下、説明のため、マスタシリンダ２の軸方向にx軸を設定し、ブレーキペダルBPの側を負方向と定義する。

実施例１のマスタシリンダ２は、いわゆるタンデム型であり、シリンダ２ａ内にプライマリピストン２ｂおよびセカンダリピストン２ｃを有している。シリンダ２ａの内周面と、プライマリピストン２ｂのx軸正方向側の面およびセカンダリピストン２ｃのx軸負方向側の面との間で、第１液圧室としてのプライマリ液圧室２ｄを形成している。シリンダ２ａの内周面とセカンダリピストン２ｃのx軸正方向側の面との間で、第２液圧室としてのセカンダリ液室２ｅを形成している。

プライマリ液圧室２ｄはプライマリ回路１０と連通可能に接続し、セカンダリ液室２ｅはセカンダリ回路２０と連通可能に接続している。プライマリ液圧室２ｄの容積は、プライマリピストン２ｂおよびセカンダリピストン２ｃがシリンダ２ａ内をストロークすることで変化する。プライマリ液圧室２ｄには、プライマリピストン２ｂをx軸負方向側に付勢する戻しバネ（第４付勢部材）２ｆを設置している。この戻しバネ２ｆは、コイルスプリングであり、プライマリピストン２ｂとセカンダリピストン２ｃとの間に所定のセット荷重（初期付勢力）を付与して介装している。

セカンダリ液室２ｅの容積は、セカンダリピストン２ｃがシリンダ２ａ内をストロークすることで変化する。セカンダリ液室２ｅには、セカンダリピストン２ｃをx軸負方向側に付勢する戻しバネ２ｇを設置している。この戻しバネ２ｇは、コイルスプリングであり、シリンダ２ａの内周面とセカンダリピストン２ｃとの間に所定のセット荷重を付与して介装している。

プライマリ回路１０にはプライマリ液圧センサ（マスタシリンダ圧検出手段）１３、セカンダリ回路２０にはセカンダリ液圧センサ（マスタシリンダ圧検出手段）１４を設け、プライマリ液圧センサ１３はプライマリ液圧室２ｄの液圧を、セカンダリ液圧センサ１４はセカンダリ液室２ｅの液圧を検出し、この液圧情報をマスタシリンダ圧制御装置８に送信している。

インプットロッド６のx軸正方向側の一端６ａは、プライマリピストン２ｂの隔壁２ｈを貫通し、プライマリ液圧室２ｄ内に接地している。インプットロッド６の一端６ａとプライマリピストン２ｂの隔壁２ｈとの間はシールしており、液密性を確保すると共に、一端６ａは隔壁２ｈに対してx軸方向に摺動可能に設けている。一方、インプットロッド６のx軸負方向側の他端６ｂは、ブレーキペダルBPに連結している。ドライバがブレーキペダルBPを踏むと、インプットロッド６はx軸正方向側に移動し、ドライバがブレーキペダルBPを戻すとインプットロッド６はx軸負方向側に移動する。

またインプットロッド６には、プライマリピストン２ｂの隔壁２ｈの内周よりも大径、かつ、フランジ部６ｃの外径よりも小径の大径部６ｆを形成している。この大径部６ｆのx軸正方向側端面と隔壁２ｈのx軸負方向側端面との間には、ブレーキ非作動時においてギャップL1を設けている。このギャップL1により、ハイブリッド車両や電気自動車等で摩擦ブレーキと回生ブレーキとによる回生協調ブレーキ制御を行う場合には、プライマリピストン２ｂをインプットロッド６に対してx軸負方向に相対移動することで、回生ブレーキ力分だけ液圧ブレーキを減圧することが可能である。またギャップL1により、インプットロッド６が、プライマリピストン２ｂに対してx軸正方向にギャップL1分相対変位すると、この大径部６ｆのx軸正方向の面と隔壁２ｈとが当接して、インプットロッド６とプライマリピストン２ｂとが一体に移動することが可能である。

インプットロッド６またはプライマリピストン２ｂがx軸正方向へ移動することによってプライマリ液圧室２ｄの作動液を加圧し、加圧した作動液をプライマリ回路１０に供給する。また、加圧した作動液によるプライマリ液圧室２ｄの圧力により、セカンダリピストン２ｃがx軸正方向へ移動する。セカンダリピストン２ｃがx軸正方向へ移動することによってセカンダリ液室２ｅの作動液を加圧し、加圧した作動液をセカンダリ回路２０に供給する。

上記のように、インプットロッド６がブレーキペダルBPと連動して移動し、プライマリ液圧室２ｄを加圧する構成により、万が一、故障によりマスタシリンダ圧制御機構５の駆動モータ５０が停止した場合にも、ドライバのブレーキ操作によってマスタシリンダ圧Pmcを上昇させ、所定のブレーキ力を確保できる。また、マスタシリンダ圧Pmcに応じた力がインプットロッド６を介してブレーキペダルBPに作用し、ブレーキペダル反力としてドライバに伝達するため、上記構成を採らない場合に必要な、ブレーキペダル反力を生成するバネ等の装置が不要となる。よって、ブレーキ倍力装置の小型化・軽量化を図ることができ、車両への搭載性が向上する。

ブレーキ操作量検出装置７は、ドライバの要求ブレーキ力を検出するためのもので、インプットロッド６の他端６ｂ側に設けている。ブレーキ操作量検出装置７は、インプットロッド６のx軸方向変位量（ストローク）を検出するストロークセンサ、すなわち、ブレーキペダルBPのストロークセンサである。

リザーバタンクRESは、隔壁（不図示）によって互いに仕切られた少なくとも２つの液室を有している。各液室はそれぞれブレーキ回路１１，２１を介して、マスタシリンダ２のプライマリ液圧室２ｄおよびセカンダリ液室２ｅと連通可能に接続している。

ホイルシリンダ４ａ〜４ｄは、シリンダ、ピストン、パッド等を有しており、シリンダ２ａが供給した作動液によって上記ピストンが移動し、このピストンに連結したパッドをディスクロータ４０ａ〜４０ｄに押圧するものである。なお、ディスクロータ４０ａ〜４０ｄは対応する車輪と一体回転し、ディスクロータ４０ａ〜４０ｄに作用するブレーキトルクは、各車輪と路面との間に作用するブレーキ力となる。

マスタシリンダ圧制御機構５は、プライマリピストン２ｂの変位量、すなわちマスタシリンダ圧Pmcを、マスタシリンダ圧制御装置８の制御指令に従って制御するもので、駆動モータ５０と、減速装置５１と、回転−並進変換装置５５と、を有している。
マスタシリンダ圧制御装置８は演算処理回路であり、ブレーキ操作量検出装置７や駆動モータ５０からのセンサ信号等に基づいて、駆動モータ５０の作動を制御する。

［マスタシリンダ圧制御機構５の構成］
続いて、図２を加え、マスタシリンダ圧制御機構５の構成および動作について説明する。
駆動モータ５０は、例えば、三相DCブラシレスモータであり、マスタシリンダ圧制御装置８の制御指令に基づき供給する電力によって動作し、所望の回転トルクを発生する。

減速装置５１は、駆動モータ５０の出力回転をプーリ減速方式により減速する。減速装置５１は、駆動モータ５０の出力軸に設けた小径の駆動側プーリ５２と、回転−並進変換装置５５のボールネジナット５６に設けた大径の従動側プーリ５３と、駆動側および従動側プーリ５２，５３に巻き掛けたベルト５４とを有している。減速装置５１は、駆動モータ５０の回転トルクを、減速比（駆動側および従動側プーリ５２，５３の半径比）分だけ増幅し、回転−並進変換装置５５に伝達する。

回転−並進変換装置５５は、駆動モータ５０の回転動力を並進動力に変換し、この並進動力によりプライマリピストン２ｂを押圧する。本実施例１では、動力変換機構としてボールネジ方式を採用しており、回転−並進変換装置５５は、ボールネジナット５６と、ボールネジ軸５７と、可動部材５８とを有している。
実施例１では、駆動モータ５０、減速装置５１、駆動側プーリ５２、従動側プーリ５３、ベルト５４、回転−並進変換装置５５、ボールネジナット５６、ボールネジ軸５７、可動部材５８により、倍力アクチュエータを構成している。

マスタシリンダ２のx軸負方向側には第１ハウジング部材HSG1を接続し、第１ハウジング部材HSG1のx軸負方向側には第２ハウジング部材HSG2を接続している。ボールネジナット５６は、第２ハウジング部材HSG2内に設けられたベアリングBRGの内周に、軸回転可能に設置している。ボールネジナット５６のx軸負方向側の外周には、従動側プーリ５３を嵌合している。ボールネジナット５６の内周には、中空のボールネジ軸５７が螺合している。ボールネジナット５６とボールネジ軸５７との間の隙間には、複数のボールを回転移動可能に設置している。なお、図１では、ブレーキ非操作時にボールネジ軸５７がx軸負方向へ最大変位した初期位置にある状態を示している。

ボールネジ軸５７のx軸正方向側の端には可動部材（押圧部材）５８を一体に設け、この可動部材５８のx軸正方向側の面はプライマリピストン２ｂのx軸負方向側の面と当接している。プライマリピストン２ｂは第１ハウジング部材HSG1内に収容し、プライマリピストン２ｂのx軸正方向側の端は第１ハウジング部材HSG1から突出してマスタシリンダ２の内周に嵌合している。

第１ハウジング部材HSG1内であって、プライマリピストン２ｂの外周には、連結部材６０をx軸負方向側に付勢する戻しバネ（第１付勢部材）５９を設置している。この戻しバネ５９は、コイルスプリングであり、第１ハウジング部材HSG内部のx軸正方向側の面Aと連結部材６０との間に所定のセット荷重を付与して介装している。戻しバネ５９のx軸正方向側の端５９ａは面Aに係止し、x軸負方向側の端５９ｂは連結部材６０に係止している。

連結部材６０は、プライマリピストン２ｂの外周と戻しバネ５９の内周との間に位置し、プライマリピストン２ｂと可動部材５８とが離間したとき、戻しバネ５９の付勢力を低減させるもので、剛体の連結部６１と弾性体のバネ（第２付勢部材）６２とを備える。

連結部６１は、x軸負方向側の端にフランジ部６１ａ、x軸正方向側の端に内フランジ部６１ｂを有する筒状部材である。フランジ部６１ａは、戻しバネ５９と可動部材５８との間に介在し、戻しバネ５９のx軸負方向の端５９ｂを係止している。

バネ６２は、連結部６１の内周に位置し、プライマリピストン２ｂをx軸負方向へ付勢する。このバネ６２は、コイルスプリングであり、x軸正方向側の端６２ａを内フランジ部６１ｂに係止する一方、x軸負方向側の端６２ｂをプライマリピストン２ｂの外周に形成したフランジ６３に係止している。バネ６２は、プライマリピストン２ｂと連結部６１との間に所定のセット荷重を付与して介装している。

インプットロッド６とプライマリピストン２ｂとの間に画成した環状空間Ｂには、一対のバネ（第３付勢部材）６ｄ，６eを配設している。一対のバネ６ｄ，６eは、共にコイルスプリングであり、その各一端をインプットロッド６に設けたフランジ部６ｃに係止し、バネ６ｄの他端をプライマリピストン２ｂの隔壁２ｈに係止し、バネ６ｅの他端をプライマリピストン２ｂの隔壁２ｉに係止している。一対のバネ６ｄ，６ｅには、逆方向に所定の大きさのセット荷重を付与している。

これら一対のバネ６ｄ，６eは、プライマリピストン２ｂに対してインプットロッド６を両者の相対変位の中立位置に向けて付勢し、ブレーキ非作動時にインプットロッド６とプライマリピストン２ｂとを相対移動の中立位置に保持する機能を有している。これら一対のバネ６ｄ，６ｅにより、インプットロッド６とプライマリピストン２ｂとが中立位置からいずれかの方向に相対変位したとき、プライマリピストン２ｂに対してインプットロッド６を中立位置に戻す付勢力が作用する。

なお、駆動モータ５０には、例えば、レゾルバ等の回転角検出センサ（アシスト部材移動量検出手段）５０ａを設けており、これにより検出したモータ出力軸の位置信号をマスタシリンダ圧制御装置８に入力する。マスタシリンダ圧制御装置８は、入力した位置信号に基づき駆動モータ５０の回転角を算出し、この回転角に基づき回転−並進変換装置２５の推進量、すなわちプライマリピストン２ｂのx軸方向変位量を算出する。

次に、マスタシリンダ圧制御機構５とマスタシリンダ圧制御装置８による、インプットロッド６の推力の増幅作用について説明する。実施例１では、マスタシリンダ圧制御装置８は駆動モータ５０によりインプットロッド６の変位に応じたプライマリピストン２ｂの変位、すなわちインプットロッド６とプライマリピストン２ｂの相対変位を制御している。

マスタシリンダ圧制御機構５およびマスタシリンダ圧制御装置８は、ドライバのブレーキ操作によるインプットロッド６の変位量に応じて、プライマリピストン２ｂを変位させる。これにより、プライマリ液圧室２ｄを、インプットロッド６の推力に加えてプライマリピストン２ｂの推力によって加圧し、マスタシリンダ圧Pmcを調整する。すなわち、インプットロッド６の推力を増幅する。増幅比（以下、倍力比α）は、プライマリ液圧室２ｄにおけるインプットロッド６とプライマリピストン２ｂの軸直方向断面積（以下、それぞれ受圧面積AIRおよびAPP）の比等により、以下のように決定される。

マスタシリンダ圧Pmcの液圧調整を、下記の式(1)で示される圧力平衡関係をもって行う。
Pmc＝（FIR＋K3×△x）／AIR＝（FPP−K3×△x）／APP …(1)
ここで、圧力平衡式(1)における各要素は、以下のとおりである。
Pmc：プライマリ液圧室２ｄの液圧（マスタシリンダ圧）
FIR：インプットロッド６の推力
FPP：プライマリピストン２ｂの推力
AIR：インプットロッド６の受圧面積
APP：プライマリピストン２ｂの受圧面積
K3：バネ６ｄ，６eのバネ定数
Δx：インプットロッド６とプライマリピストン２ｂとの相対変位量
なお、実施例１では、インプットロッド６の受圧面積AIRを、プライマリピストン２ｂの受圧面積APPよりも小さく設定している。

ここで相対変位量Δxは、インプットロッド６の変位（インプットロッドストローク）をXi、プライマリピストン２ｂの変位（ピストンストローク）をXbとして、Δx＝Xb−Xiと定義する。よって、Δxは、相対移動の中立位置では０、インプットロッド６に対してプライマリピストン２ｂが前進（x軸正方向へストローク）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。プライマリピストン２ｂの推力FPPは、駆動モータ５０の電流値から推定できる。

一方、倍力比αを、下記の式(2)のように表すことができる。
α＝Pmc×（APP＋AIR）／FIR …(2)
よって、式(2)に上記式(1)のPmcを代入すると、倍力比αは下記の式(3)のようになる。
α＝（１＋K3×Δx／FIR）×（AIR＋APP）／AIR …(3)

倍力制御では、目標のマスタシリンダ圧特性が得られるように、駆動モータ５０（ピストンストロークXb）を制御する。ここでマスタシリンダ圧特性とは、インプットロッドストロークXiに対するマスタシリンダ圧Pmcの変化の特性を指す。インプットロッドストロークXiに対するピストンストロークXbを示すストローク特性と、上記目標マスタシリンダ圧特性とに対応して、インプットロッドストロークXiに対する相対変位量Δxの変化を示す目標変位量算出特性を得ることができる。検証により得られた目標変位量算出特性データに基づき、相対変位量Δxの目標値（以下、目標変位量Δx*）を算出する。

すなわち、目標変位量算出特性は、インプットロッドストロークXiに対する目標変位量Δx*の変化の特性を示し、インプットロッドストロークXiに対応して１つの目標変位量Δx*が定まる。検出したインプットロッドストロークXiに対応して決定される目標変位量Δx*を実現するように駆動モータ５０の回転（プライマリピストン２ｂの変位量Xb）を制御すると、目標変位量Δx*に対応する大きさのマスタシリンダ圧Pmcがマスタシリンダ２で発生する。

ここで、上記のようにインプットロッドストロークXiをブレーキ操作量検出装置７により検出し、ピストンストロークXbを回転角検出センサ５０ａの信号に基づき算出し、相対変位量Δxを上記検出（算出）した変位量の差により求めることができる。倍力制御では、具体的には、上記検出した変位量Xiと目標変位量算出特性とに基づいて目標変位量Δx*を設定し、上記検出（算出）された相対変位量Δxが目標変位量Δx*と一致するように駆動モータ５０を制御（フィードバック制御）する。なお、ピストンストロークXbを検出するストロークセンサを別途設けることとしてもよい。

実施例１では、踏力センサを用いることなく倍力制御を行うため、その分だけコストを低減できる。また、相対変位量Δxが任意の所定値となるように駆動モータ５０を制御することにより、受圧面積比（AIR＋APP）／AIRで定まる倍力比よりも大きな倍力比や小さな倍力比を得ることができ、所望の倍力比に基づく制動力を得ることができる。

一定倍力制御は、インプットロッド６およびプライマリピストン２ｂを一体的に変位する、すなわち、インプットロッド６に対してプライマリピストン２ｂが常に上記中立位置となり、相対変位量Δx＝０で変位するように、駆動モータ５０を制御するものである。このようにΔx＝０となるようにプライマリピストン２ｂをストロークさせた場合、上記式(3)により、倍力比αは、α＝（AIR＋APP）／AIRとして一意に定まる。よって、必要な倍力比に基づいてAIRおよびAPPを設定し、変位量XbがインプットロッドストロークXiに等しくなるようにプライマリピストン２ｂを制御することで、常に一定の（上記必要な）倍力比を得ることができる。

一定倍力制御における目標マスタシリンダ圧特性は、インプットロッド６の前進（x軸正方向への変位）に伴い発生するマスタシリンダ圧Pmcが２次曲線、３次曲線、あるいはこれらにそれ以上の高次曲線等が複合した多次曲線（以下、これらを総称して多次曲線という）状に大きくなる。また、一定倍力制御は、インプットロッドストロークXiと同じ量だけプライマリピストン２ｂがストロークする（Xb＝Xi）ストローク特性を有している。このストローク特性と上記目標マスタシリンダ圧特性とに基づき得られる目標変位量算出特性では、あらゆるインプットロッドストロークXiに対して目標変位量Δx*が０となる。

これに対し、倍力可変制御は、目標変位量Δx*を正の所定値に設定し、相対変位量Δxがこの所定値となるように駆動モータ５０を制御する。これにより、マスタシリンダ圧Pmcを増加する方向へインプットロッド６が前進移動するに従い、インプットロッドストロークXiに比べてプライマリピストン２ｂの変位量Xbが大きくなるようにするものである。上記式(3)により、倍力比αは、（１＋K3×Δx／FIR）倍の大きさとなる。すなわち、インプットロッドストロークXiに比例ゲイン（１＋K3×Δx／FIR）を乗じた量だけプライマリピストン２ｂをストロークさせることと同義となる。このようにΔxに応じて倍力比αが可変となり、マスタシリンダ圧制御機構５が倍力源として働いて、ドライバの要求通りのブレーキ力を発生させつつペダル踏力の大きな低減を図ることができる。

すなわち、制御性の観点からは上記比例ゲイン（１＋K3×Δx／FIR）は１であることが望ましいが、例えば緊急ブレーキ等によりドライバのブレーキ操作量を上回るブレーキ力が必要な場合には、一時的に、１を上回る値に上記比例ゲインを変更することができる。これにより、同量のブレーキ操作量でも、マスタシリンダ圧Pmcを通常時（上記比例ゲインが１の場合）に比べて引き上げることができるため、より大きなブレーキ力を発生させることができる。ここで、緊急ブレーキの判定は、例えば、ブレーキ操作量検出装置７の信号の時間変化率が所定値を上回るか否かで判定できる。

このように、倍力可変制御では、インプットロッド６の前進に対してプライマリピストン２ｂの前進をより進め、インプットロッド６に対するプライマリピストン２ｂの相対変位量Δxがインプットロッド６の前進に伴い大きくなり、これに対応してインプットロッド６の前進に伴うマスタシリンダ圧Pmcの増加が一定倍力制御よりも大きくなるように駆動モータ５０を制御する方法である。

倍力可変制御における目標マスタシリンダ圧特性は、インプットロッド６の前進（x軸正方向への変位）に伴い発生するマスタシリンダ圧Pmcの増加が一定倍力制御よりも大きくなる（多次曲線状に増加するマスタシリンダ圧特性がより急峻になる）。また、倍力可変制御は、インプットロッドストロークXiの増加に対するピストンストロークXbの増加分が１よりも大きいストローク特性を有している。このストローク特性と上記目標マスタシリンダ圧特性とに基づき得られる目標変位量算出特性では、インプットロッドストロークXiが増加するに応じて目標変位量Δx*が所定の割合で増加する。

また、倍力可変制御として、上記制御（マスタシリンダ圧Pmcを増加する方向へインプットロッド６が移動するに従い、インプットロッドストロークXiに比べてピストンストロークXbが大きくなるように駆動モータ５０を制御すること）に加え、マスタシリンダ圧Pmcを増加する方向へインプットロッド６が移動するに従い、インプットロッドストロークXiに比べてピストンストロークXbが小さくなるように駆動モータ５０を制御することを含めてもよい。このように、１を下回る値に上記比例ゲインを変更することで、ハイブリッド車両の回生ブレーキ力分だけ液圧ブレーキを減圧する協調回生ブレーキ制御に適用することも可能である。

［各バネのパラメータの設定］
次に、実施例１の各バネ（戻しバネ５９、バネ６２、一対のバネ６ｄ，６ｅおよび戻しバネ２ｆ）のパラメータ（セット荷重およびバネ定数）の設定方法について説明する。
戻しバネ５９のバネ反力をF1、セット荷重をF10、バネ定数をK1とし、バネ６２のバネ反力をF2、セット荷重をF20、バネ定数をK2とし、一対のバネ６ｄ，６ｅのバネ反力をF3、バネ定数をK3とし、戻しバネ２ｆのバネ反力をF4、セット荷重をF40、バネ定数をK4とする。

実施例１では、下記の式(4)の関係を満足するように戻しバネ５９およびバネ６２の各パラメータを設定する。
F1−F2＞０
∴(F10＋K1×x1)−(F20＋K2×x2)＞０ …(4)
ここで、x1はバネ５９の縮み量、x2はバネ６２の縮み量、すなわち、プライマリピストン２ｂが可動部材５８から離間したときの両者の隙間である。

また、下記の式(5)の関係を満足するようにバネ６２、一対のバネ６ｄ，６ｅおよび戻しバネ６ｆの各パラメータを設定する。
F3−(F2＋F4)＞０
∴(K3×x3)−{(F20＋K2×x2)＋(F40＋K4×x4)}＞０ …(5)
ここで、x3は相対変位量Δx、x4は戻しバネ６ｆの縮み量である。

さらに、マスタシリンダ圧Pmcがゼロ以外のとき、下記の式(6)の関係を満足するように、バネ６２、一対のバネ６ｄ，６ｅおよび戻しバネ２ｆの各パラメータを設定する。
F3＜Pmc×APP＋(F2＋F4)
∴(K3×x3)＜Pmc×APP＋{(F20＋K2×x2)＋(F40＋K4×x4)} …(6)

次に、実施例１の作用を説明する。
［戻しバネによる駆動モータのトルクロス］
実施例１のマスタシリンダ圧制御機構５では、回転−並進変換装置５５のボールネジ軸５７とインプットロッド６とを分離させた構造としている。マスタシリンダ圧制御機構５は、駆動モータ５０が故障により停止した場合、ドライバは倍力なしのブレーキ操作が可能である。このとき、ブレーキ操作に応じて駆動モータ５０が連れ回ると、ドライバの操作負担が過大となることから、ボールネジ軸５７をインプットロッド６と分離して設けることで、フェール時のドライバ負担を抑えている。

このため、回転−並進変換装置５５を初期位置（ブレーキ非操作時の状態）に戻す手段として、ボールネジ軸５７をx軸負方向へ付勢する戻しバネ５９を設けている。この戻しバネ５９を設けることで、ブレーキ操作中、故障により駆動モータ５０が停止し、ボールネジ軸５７の戻し制御が不能となった場合であっても、マスタシリンダ圧をゼロまで戻すことができ、ブレーキ力の引きずりを防止できる。

ところが、ボールネジ軸５７には、常に戻しバネ５９のバネ反力がx軸負方向へ作用しているため、駆動モータ５０は、戻しバネ５９のバネ反力に抗してプライマリピストン２ｂのストローク位置を制御しなければならない。すなわち、モータトルクの一部が常にバネ５９のバネ反力を打ち消すトルクとして消費されるため、トルクロスが大きく、消費電力が嵩むという問題が生じる。

［駆動モータのトルクロス低減作用］
これに対し、実施例１のマスタシリンダ圧制御機構５では、ドライバがブレーキペダルBPを踏み込み、インプットロッド６の推力がプライマリピストン２ｂに作用してプライマリピストン２ｂと可動部材５８とに隙間x2が生じた場合、連結部材６０のバネ６２のx軸負方向側の端６２ｂはプライマリピストン２ｂと一体にx軸正方向へ移動x2だけ移動する。

このとき、戻しバネ５９のx軸負方向側の端５９ｂには、連結部材６０の連結部６１を介してバネ６２のバネ反力F2(F20+K2×x2)が作用するため、ボールネジ５７に作用するx軸負方向への付勢力は、F1−F2となる。つまり、プライマリピストン２ｂと可動部材５８とが接触している状態でボールネジ５７に作用する付勢力(F1+F20)に対し、付勢力をF2＋F20だけ低減できる。

すなわち、実施例１では、ドライバ踏力によりプライマリピストン２ｂに推力が付与されている場合は、ボールネジ軸５７に作用するx軸負方向への付勢力の一部をドライバ踏力に負担させることで、駆動モータ５０のトルクロスを抑え、消費電力を低減できる。

図３は、マスタシリンダ圧制御機構５の初期状態における各バネの状態を表す模式図である。この初期状態において、可動部材５８には、戻しバネ５９のバネ反力であるプリセット荷重F10とバネ６２のバネ反力であるプリセット荷重F20とを加算した付勢力(F10＋F20)がx軸負方向へ作用する。

図３に示した状態からドライバがブレーキペダルBPの踏み込みを開始し、マスタシリンダ圧Pmcが立ち上がっていないとき、すなわち、プライマリピストン２ｂがマスタシリンダ２の大気開放ポート（不図示）を塞いでいない場合、プライマリピストン２ｂのx軸正方向には一対のバネ６ｄ，６ｅのバネ反力F3が作用し、x軸負方向には戻しバネ２ｆのバネ反力F4とバネ６２のバネ反力F2とが作用する。

このとき、実施例１では、F3-(F2+F4)＞０の関係を満足するようにバネ６２、一対のバネ６ｄ，６ｅおよび戻しバネ６ｆの各パラメータを設定しているため、インプットロッド６がストロークを開始する直後からプライマリピストン２ｂをストロークさせ、可動部材５８に作用するバネ反力を低減できる。

ただし、F1-F2＞０の関係を満足するように戻しバネ５９およびバネ６２の各パラメータを設定しているため、ボールネジ軸５７を常にx軸負方向へ付勢しておくことができる。この付勢力は、ボールネジ軸５７とボールネジナット５６との間のガタに起因するボールネジ軸５７の位置ずれを防止でき、プライマリピストン２ｂの制御精度を確保できる。

図４は、マスタシリンダ圧制御機構５のマスタシリンダ圧が立ち上がったときの各バネの状態を表す模式図である。このとき、プライマリピストン２のx軸負方向には、バネ６２のバネ反力F2と戻しバネ２ｆのバネ反力F4とマスタシリンダ圧Pmcによる反力Pmc×APPが作用し、x軸正方向には、一対のバネ６ｄ，６ｅのバネ反力F3が作用する。

ここで、実施例１では、Pmc×APP＋(F2＋F4)＞F3の関係を満足するように、バネ６２、一対のバネ６ｄ，６ｅおよび戻しバネ２ｆの各パラメータを設定している。例えば、Pmc×APP＋(F2＋F4)＜F3となる状態が発生した場合、図４の状態からボールネジ軸５７をx軸負方向へ動かしたとしても、プライマリピストン２ｂが追従しない。つまり、回転−並進変換装置５５でマスタシリンダ圧Pmcを制御できないため、回生制動力と摩擦制動力とをすり替える回生協調制御が不能となる。

よって、Pmc×APP＋(F2＋F4)＞F3の関係が成立するようにバネ６２、一対のバネ６ｄ，６ｅおよび戻しバネ２ｆの各パラメータを設定することで、マスタシリンダ圧Pmcが発生している状態では、ボールネジ軸５７のx軸負方向への移動にプライマリピストン２ｂを追従させることができ、回転−並進変換装置５５でマスタシリンダ圧Pmcを制御できる。つまり、回生協調制御を実現できる。

図５は、実施例１において、式(5)に示したF3−(F2＋F4)＞０の関係を考慮しない場合のトルクロス低減作用を示すタイムチャートである。
時点t1では、ドライバがブレーキペダルBPの踏み込みを開始し、インプットロッド６が前進（x軸正方向へのストローク）を開始する。時点t2では、インプットロッド６とプライマリピストン２ｂとのギャップL1が埋まるため、プライマリピストン２ｂが前進を開始する。時点t2からt3の区間では、プライマリピストン２ｂと可動部材５８との隙間x2が徐々に大きくなり、バネ６２のバネ反力F2が増加するため、ボールネジ軸５７に働くバネ反力は、徐々に小さくなる。

時点t3では、駆動モータ５０の起動によりボールネジ軸５７が前進を開始し、プライマリピストン２ｂと可動部材５８との隙間x2が徐々に小さくなるため、時点t3からt4の区間では、ボールネジ軸５７に働くバネ反力は徐々に大きくなる。
よって、時点t2からt4の区間では、連結部材６２を適用しない場合と比較して、電動モータ５０のトルクロスが抑制されるため、モータ消費電流を低減できる。

時点t4では、可動部材５８がプライマリピストン２ｂと接触し、両者の隙間x2がゼロとなるため、バネ６２のバネ反力F2はセット荷重F20となる。時点t5では、モータ推力制限により、ボールネジ軸５７の前進が停止し、同時にプライマリピストン２ｂの前進も停止する。時点t6では、インプットロッド６とプライマリピストン２ｂとのギャップL1が埋まるため、プライマリピストン２ｂが前進を開始する。

時点t7では、プライマリピストン２ｂが可動部材５８に対して相対移動し、時点t7からt8の区間では、隙間x2が徐々に大きくなってバネ６２のバネ反力F2が増加するため、ボールネジ軸５７に働くバネ反力は、徐々に小さくなる。

時点t8からt9の区間では、ドライバがブレーキペダルBPを一定踏みし、時点t9では、ブレーキペダルBPから足を離したため、時点t9からt10の区間では後退（x軸負方向へストローク）するプライマリピストン２ｂの位置に応じてボールネジ軸５７を後退させる。時点t10では、インプットロッド６、プライマリピストン２ｂおよびボールネジ軸５７がいずれも初期位置へと戻る。
よって、時点t7からt10の区間では、連結部材６２を適用しない場合と比較して、電動モータ５０のトルクロスが抑制されるため、モータ消費電流を低減できる。

図６は、実施例１において、式(5)の関係を考慮した場合のトルクロス低減作用を示すタイムチャートである。図６の例では、インプットロッド６のストロークは図５のタイムチャートと同一であるが、時点t1および時点t6において、プライマリピストン２ｂが前進を開始した直後からプライマリピストン２ｂが前進を開始する。

つまり、式(5)を満足するように各バネのパラメータを設定することにより、一対のバネ６ｄ，６ｅの剛性がバネ６２および戻しバネ２ｆの剛性よりも高くなるため、インプットロッド６とプライマリピストン２ｂとの相対変位量Δxが小さく抑えられる。よって、両者間のギャップL1が埋まった後にプライマリピストン２ｂが前進を開始する図５の場合と比較して、より早い段階からボールネジ軸５７に働くバネ反力を低減することができる。この結果、式(5)の関係を適用しない場合と比較して、モータ消費電流を抑制できる。

図７は、駆動モータ５０の故障時におけるペダル踏力の増大防止作用を示すタイムチャートである。
ドライバがブレーキペダルBPを操作したとき、インプットロッド６には、マスタシリンダ圧Pmcに加え、x軸負方向に戻しバネ２ｆのバネ反力F4とバネ６２のバネ反力F2とが作用するため、連結部材６０を設けていない従来構成に対し、追加したバネ６２の分だけペダル踏力が大きくなる。このため、故障により駆動モータ５０が停止した場合、ドライバの操作負担が過大となるおそれがある。

そこで、実施例１では、バネ６２のバネ反力F2の分だけ戻しバネ２ｆのバネ反力F4が従来よりも小さくなるように戻しバネ２ｆのセット荷重F40およびバネ定数K4を設定することで、図７に示すように、故障により駆動モータ５０が停止したとき、ペダル踏力が過大となるのを防止でき、ドライバの操作負担の増大を防ぐことができる。

次に、効果を説明する。
実施例１のブレーキ倍力装置にあっては、以下の効果を奏する。
(1) マスタシリンダ圧制御機構５は、プライマリピストン２ｂと可動部材５８とが離間したとき、ボールネジ軸５７に作用する戻しバネ５９のバネ反力F1を低減させる連結部材６０を備える。これにより、駆動モータ５０のトルクロスを抑えることができ、消費電力を低減できる。

(2) 連結部材６０は、一端を可動部材５８の前進方向へ付勢するバネ６２を有する。例えば、連結部材６０を剛体とした場合、プライマリピストン２ｂと可動部材５８との隙間x2が生じたとき、戻しバネ５９のx軸方向の端５９ｂが可動部材５９から離れ、ボールネジ５７をx軸負方向へ付勢する力がゼロとなる。このため、ボールネジ軸５７とボールネジナット５６との間のガタに起因してボールネジ軸５７の位置ずれが発生するおそれがある。これに対し、連結部材６０の一部をバネ６２とすることにより、隙間x2が生じたとき、戻しバネ５９のx軸負方向側の端５９ｂが可動部材５９から離れるのを抑制でき、ボールネジ軸５７の位置ずれが抑えられる。

(3) バネ６２のバネ反力F2が常に戻しバネ５９のバネ反力F1よりも小さくなるように両バネ５９，６２のセット荷重F10,F20および弾性係数K1,K2を設定したため、ボールネジ軸５７を常にx軸負方向へ付勢しておくことができる。これにより、ボールネジ軸５７の位置ずれを防止でき、プライマリピストン２ｂの制御精度を確保できる。

(4) 一対のバネ６ｄ，６ｅのバネ反力F3が常にバネ６２のバネ反力F2と戻しバネ５９のバネ反力F1との合力よりも大きくなるように各バネ５９，６２，（６ｄ，６ｅ）のセット荷重F10,F20および弾性係数K1,K2,K3を設定した。これにより、インプットロッド６がストロークを開始した直後から可動部材５８に作用するバネ反力を低減でき、駆動モータ５０のトルクロスをより抑えることができる。

(5) プライマリピストン２ｂがマスタシリンダ圧Pmcにより受ける後退方向の力Pmc×APPとバネ６２のバネ反力F2と戻しバネ２ｆのバネ反力F4との合力が常に一対のバネ６ｄ，６ｅのバネ反力F3よりも大きくなるように各バネ６２，（６ｄ，６ｅ）、２ｆの弾性係数K2,K3,K4を設定した。これにより、マスタシリンダ圧Pmcが発生している状態では、ボールネジ軸５７のx軸負方向への移動にプライマリピストン２ｂを追従させることができる。よって、回転−並進変換装置５５でマスタシリンダ圧Pmcを制御でき、回生協調制御を実現できる。

（他の実施例）
以上、本発明のブレーキ倍力装置を実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施例では、連結部材６０を剛体の連結部６１と弾性体であるバネ６２とから構成した例を示したが、図８に示すように、プライマリピストン２ｂに戻しバネ５９のx軸負方向の端を係止するフランジ７１を形成し、このフランジを連結部材としてもよい。

BP ブレーキペダル
２ マスタシリンダ
２ｂ プライマリピストン（アシスト部材）
２ｆ 戻しバネ（第４付勢部材）
６ インプットロッド（入力部材）
６ｄ，６ｅ バネ（第３付勢部材）
５０ 駆動モータ（倍力アクチュエータ）
５１ 減速装置（倍力アクチュエータ）
５２ 駆動側プーリ（倍力アクチュエータ）
５３ 従動側プーリ（倍力アクチュエータ）
５４ ベルト（倍力アクチュエータ）
５５ 回転−並進変換装置（倍力アクチュエータ）
５６ ボールネジナット（倍力アクチュエータ）
５７ ボールネジ軸（倍力アクチュエータ）
５８ 可動部材（押圧部材、倍力アクチュエータ）
５９ 戻しバネ（第１付勢部材）
６０ 連結部材
６１ 連結部
６２ バネ（第２付勢部材、弾性体）

Claims (5)

1. ブレーキペダルの操作により進退移動し、前進量に応じてマスタシリンダ内に加圧されたブレーキ液圧を発生させる入力部材と、
   この入力部材の移動方向に対して相対移動可能に設け、前進量に応じてマスタシリンダ内に加圧されたブレーキ液圧を発生させるアシスト部材と、
   このアシスト部材を前進方向へ押圧する押圧部材を有する倍力アクチュエータと、
   前記押圧部材を後退方向へ付勢し、前記押圧部材の前進方向に位置して前記押圧部材を押圧する弾性体である第１付勢部材と、
   一端を前記第１付勢部材と前記押圧部材との間に介装し、他端を前記アシスト部材に係止した連結部材と、
   を備えることを特徴とするブレーキ倍力装置。
2. 請求項１に記載のブレーキ倍力装置において、
   前記連結部材は、前記一端を前記押圧部材の前進方向へ付勢する第２付勢部材を有することを特徴とするブレーキ倍力装置。
3. 請求項２に記載のブレーキ倍力装置において、
   前記第２付勢部材の第２付勢力が常に前記第１付勢力よりも小さくなるように両付勢部材の初期付勢力および弾性係数を設定したことを特徴とするブレーキ倍力装置。
4. 請求項３または請求項３に記載のブレーキ倍力装置において、
   前記アシスト部材に対して前記入力部材を両者の相対変位の中立位置に向けて付勢する第３付勢部材と、
   前記アシスト部材を後退方向へ付勢する第４付勢部材と、
   を備え、
   前記第３付勢部材の付勢力が常に前記第２付勢部材の付勢力と前記第４付勢部材の付勢力との合力よりも大きくなるように各付勢部材の初期付勢力および弾性係数を設定したことを特徴とするブレーキ倍力装置。
5. 請求項４に記載のブレーキ倍力装置において、
   前記アシスト部材が前記マスタシリンダ圧により受ける後退方向の力と前記第２付勢部材の第２付勢力と前記第４付勢部材の第４付勢力との合力が常に前記第３付勢部材の第３付勢力よりも大きくなるように各付勢部材の弾性係数を設定したことを特徴とするブレーキ倍力装置。

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