JP5319432B2 - ブレーキ装置 - Google Patents
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このブレーキ装置では、ブレーキペダルの操作により入力軸から出力軸に荷重が入力されると、ひずみゲージで検出した荷重の大きさ(踏力の大きさ)に応じた大きさのトルクを電動機が発生する。このトルクがボールネジを介して出力軸に伝達されて、出力軸がマスタシリンダのピストンを突き動かす。つまり、ブレーキ装置は、踏力に加えて電動機の駆動力(トルク)をブレーキ力に利用する。
また、ブレーキペダルの操作によって適正なブレーキ力が発揮されるように、ブレーキペダルを介して入力される荷重の検出精度が従来よりも優れたブレーキ装置が望まれている。
本実施形態に係るブレーキ装置は、例えば電気自動車(燃料電池自動車を含む)、ハイブリッド車等の車両に好適に使用することができる。
なお、以下の説明において、前後上下の方向は、このブレーキ装置を車両に搭載した際の方向に一致させた図1に示す前後上下の方向を意味する。
また、ブレーキ装置10は、出力軸16の推力でブレーキオイルを油圧回路40に送り込むマスタシリンダ30と、駆動装置12が出力軸16に駆動力を伝達する際に、踏力検出手段11からの情報(検出した踏力)に基づいて駆動装置12(電動機13)を制御すると共に、油圧回路40に組み込まれた図示しない油圧制御弁の開度を制御する制御部(ECU:Electronic control Unit)42と、を更に備えている。
このような入力軸15は、図1に示すように、出力軸16を収容するケース18に弾性体のブーツ19bを介して支持されている。
前記磁歪センサ20は、略円柱形状の鉄系部材21と、その周面に被覆された磁歪膜22とで形成されている。鉄系部材21の前端には、鉄系部材21が部分的に前方に突出した位置決め部21aが形成されている。この位置決め部21aは、出力軸16の穴16aの奥止まりに形成された窪み16bに嵌合することで、穴16a内での磁歪センサ20の位置ずれを確実に防止している。言い換えれば、位置決め部21aは、穴16a内での磁歪センサ20の位置ずれ防止することで、磁歪センサ20と、コイル23との間に形成される後記する間隙Gが所定の間隔となるように保持している。
本実施形態での磁歪センサ20の製造方法は、後で詳しく説明する。
このコイル23は、入力軸15が進退することで磁歪センサ20の磁気特性の変化を検出するものである。更に詳しく説明すると、コイル23は、磁歪センサ20が踏力によって軸方向(図2の前後方向)に圧縮された際に、その圧縮荷重の大きさに応じて変化する磁歪膜22の磁歪の変化(透磁率の変化)を誘起電圧(インダクタンス)の変化として検出する。
本実施形態での電動機13は、出力軸16の上方に配置されており、出力軸16を収容するケース18の外側に取り付けられている。この電動機13としては、例えばブラシ付き直流モータを使用することができる。電動機13のモータ軸13a(図3参照)は、ピニオン14aを有するピニオン軸54を同軸に連結している。このピニオン軸54は、ケース18内に向かって延びると共に、その上端が軸受44aを介してケース18の内側に支持され、その下端が軸受44bで支持されている。
なお、モータ軸13aとピニオン軸54との連結方法としては、セレーションによる連結でも良いし、又はカップリングによる連結でも良い。
ラック押付機構24は、ラック歯14bの設けられた出力軸16の背面を、摺動部材24aを介してガイド24bが押圧し、出力軸16をピニオン14aに押し付けるように構成されている。ちなみに、ピニオン14aに対するラック歯14bの押圧力の調節は、調整ボルト24cの締め付け具合によって圧縮コイルばね24dの付勢力を調節して行うことができる。
このマスタシリンダ30は、第1ピストン31を前方に突き動かすと、第1ピストン31は反発するように付勢するスプリング43a,43bに抗して第2ピストン32を前方に突き動かすようになっている。そして、第1ピストン31及び第2ピストン32は、第1圧力室38a及び第2圧力室38bに存在するブレーキオイルを、ポート37,37及び配管P1を介して油圧回路40に送り込むようになっている。
なお、配管PFL,PFR,PRL,PRRを介してキャリパCFL,CFR,CRL,CRRに供給されるブレーキオイルの油圧は、キャリパCFL,CFR,CRL,CRRのそれぞれに対応するように油圧回路40に設けられた前記油圧制御弁(図示省略)の開度を次に説明する制御部42が制御することで調節される。ちなみに、ブレーキディスクD、キャリパC、及び配管Pの符号の添付文字は、車両の4つの車輪の区別を示すものであり、FLは前方左側の車輪に対応するものを示し、FRは前方右側の車輪に対応するものを示し、RLは後方左側の車輪に対応するものを示し、RRは後方右側の車輪に対応するものを示している。
図1に示す制御部42は、踏力検出手段11のコイル23(図2参照)が出力する検出信号に基づいて踏力の大きさを推定し、推定した踏力の大きさに比例して、より大きな推力が駆動装置12によって出力軸16に加えられるように、電動機13に指令信号を出力する。
磁歪膜22の材質は、例えば、鉄ニッケル合金を挙げることができる。
そして、図4(d)に示すように、引っ張った状態で、高周波加熱装置43を使用して加熱する。この工程は、特許請求の範囲にいう「加熱工程」に相当する。
加熱条件は、適宜に設定することができるが、400℃程度で数秒間加熱を行えば良い。
この冷却工程に続いて、荷重Fを解放することで、図4(e)に示す磁歪センサ20を得る。この工程は、特許請求の範囲にいう「荷重解放工程」に相当する。
運転者が図1に示すブレーキペダル19aを踏み込むことで入力軸15に踏力が入力されると、図2に示す踏力検出手段11を構成する磁歪センサ20が圧縮されることによって磁歪膜22は踏力(圧縮荷重)の大きさに応じて透磁率を変化させる。そして、図2に示す踏力検出手段11を構成するコイル23は、透磁率の変化(情報)を検出してその検出信号を制御部42(図1参照)に出力する。
本実施形態に係るブレーキ装置10は、ブレーキペダル19aの操作によって、入力軸15から磁歪センサ20を介して出力軸16に荷重が伝達されると、踏力検出手段11は、磁歪センサ20の透磁率の変化をコイル23が検出することで、出力軸16に伝達された荷重を検出する。したがって、このブレーキ装置10によれば、従来のブレーキ装置(例えば、特許文献1参照)のように、ひずみゲージの抵抗値の変化を検出して出力軸に伝達された荷重を検出するものと異なって、磁歪センサ20の透磁率の変化を検出するので、荷重の検出精度に優れる。
なお、図6中、符号18はケースであり、符号31は第1ピストンであり、符号34はシリンダボディである。
ここでの切欠部21bの形状は、側断面視でV字状となる窪みで構成されているが、入力軸15の球体部15bの半体を模った半球状の窪みであっても良い。
なお、図7中、符号16bは窪みであり、符号21aは位置決め部であり、符号Gは間隙である。
11 踏力検出手段(荷重検出手段)
12 駆動装置
13 電動機
14 ラックアンドピニオン機構
14a ピニオン
14b ラック歯
15 入力軸
16 出力軸
16a 穴(開口部)
19a ブレーキペダル
20 磁歪センサ(磁気変化部)
21 鉄系部材
21a 位置決め部
21b 切欠部
22 磁歪膜
23 コイル
24 ラック押付機構
30 マスタシリンダ
31 第1ピストン
32 第2ピストン
38a 第1圧力室
38b 第2圧力室
40 油圧回路
41 ブレーキ機構
42 制御部
43 高周波加熱装置
50 減速機
54 ピニオン軸
F 荷重
G 間隙
Claims (3)
- 車両のブレーキペダルに連結されて前記ブレーキペダルの操作により進退する入力軸と、
前記入力軸の先端部を囲む開口部を備える出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸との間で前記出力軸の前記開口部に配置されて前記ブレーキペダルの操作により前記入力軸から前記出力軸に伝達する荷重を検出する荷重検出手段と、
前記荷重検出手段で検出した荷重に基づきブレーキに制動力を付与する駆動装置と、
を備えたブレーキ装置であって、
前記荷重検出手段は、磁歪膜を備えた磁気変化部と、
前記磁気変化部の表面に対向するように配置され前記入力軸が進退することで発生する前記磁気変化部の磁気特性の変化を検出するコイルと、
を有し、
前記磁気変化部に、前記磁気変化部と前記コイルとの間に所定の間隙を形成するための位置決め部を設け、
前記磁気変化部の前記入力軸が当接する軸心部分に切欠部を設けたことを特徴とするブレーキ装置。
- 車両のブレーキペダルに連結されて前記ブレーキペダルの操作により進退する入力軸と、
前記入力軸の先端部を囲む開口部を備える出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸との間で前記出力軸の前記開口部に配置されて前記ブレーキペダルの操作により前記入力軸から前記出力軸に伝達する荷重を検出する荷重検出手段と、
前記荷重検出手段で検出した荷重に基づきブレーキに制動力を付与する駆動装置と、
を備えたブレーキ装置であって、
前記荷重検出手段は、磁歪膜を備えた磁気変化部と、
前記磁気変化部の表面に対向するように配置され前記入力軸が進退することで発生する前記磁気変化部の磁気特性の変化を検出するコイルと、
を有し、
前記磁気変化部に、前記磁気変化部と前記コイルとの間に所定の間隙を形成するための位置決め部を設け、
前記駆動装置は、前記荷重検出手段で検出した前記荷重に基づきトルクを発生させる電動機と、
前記電動機の前記トルクを伝達するピニオンと、
前記ピニオンと噛み合うように前記出力軸に設けられたラック歯と、
を有し、
前記出力軸を前記ピニオンに押し付けるラック押付機構を更に備えたことを特徴とするブレーキ装置。 - 請求項2に記載のブレーキ装置において、
前記ラック歯が設けられた前記出力軸の内部に前記磁気変化部を設けたことを特徴とするブレーキ装置。
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