JP5963543B2

JP5963543B2 - 電動倍力装置

Info

Publication number: JP5963543B2
Application number: JP2012124436A
Authority: JP
Inventors: 田中　明子; 明子田中; 亮一八木; 長典輿水; 秀樹保坂
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2032-05-31
Also published as: JP2013248954A

Description

本発明は、自動車のブレーキ機構に用いられる電動倍力装置に関するものである。

例えば、特許文献１には、ブレーキペダルの操作により進退移動する入力ピストンと、該入力ピストンに相対移動可能に配置されたブースタピストンと、該ブースタピストンを進退移動させる回転−直動変換機構と、該回転−直動変換機構に回転力を付与する電動モータとを備え、ブレーキペダルから入力ピストンに付与される入力推力と電動モータからブースタピストンに付与されるブースタ推力とにより、マスタシリンダの圧力室内にブレーキ液圧を発生させる電動倍力装置が記載されている。この電動倍力装置において、ブースタピストンと入力ピストンとの間には、ブースタピストンの環状壁の圧力室側にシール部材が配置されており、このシール部材により圧力室がシールされている。

特開２００８−１６２４８２号公報

上述した特許文献１の上記シール部材を断面Ｃ字状等のカップシールとした場合、カップシールの開口方向を誤って組みつけてしまうと、圧力室からマスタシリンダ外へのブレーキ液の漏出が懸念されるので、電動倍力装置としての信頼性を確保するため、このシール部材の組み付け状態を判定する必要がある。

そして、本発明は、信頼性を確保し得る電動倍力装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段として、本発明は、マスタシリンダの圧力室を加圧する筒状のブースタピストンと、該ブースタピストン内に摺動可能に、かつ液密的にシール部材を挟んで挿入され、ブレーキペダルの操作によって前記マスタシリンダの圧力室を加圧する入力ピストンと、電動モータからの回転運動を直線運動に変換して、前記ブースタピストンに推力を付与する回転−直動変換機構と、を備え、前記入力ピストンへの入力に応じて前記電動モータの作動を制御して前記ブースタピストンの推力を調整する電動倍力装置において、前記ブースタピストン内に、円筒部と、該円筒部の一端に接続される環状壁部とを有する筒状部材を設け、前記環状壁部は、前記シール部材に当接して配置されて前記シール部材の軸方向への移動を規制し、該環状壁部の前記シール部材との対向面に、前記筒状部材の径方向内側と径方向外側とを連通する溝部を備えることを特徴とするものである。

本発明の電動倍力装置によれば、その信頼性を確保することができる。

本発明の実施形態に係る電動倍力装置を示す断面図である。図１のＡ部拡大図である。本電動倍力装置に採用されたスペーサを示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図であり、（ｃ）は溝部の断面図である。スペーサの他の実施形態を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。図３に示すスペーサの溝部とは、他の実施形態を示す溝部の断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図１〜図５に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る電動倍力装置１は、アクチュエータ３を内装するハウジング４の前部にタンデム型のマスタシリンダ２を連結して、マスタシリンダ２の上部にリザーバ５（一部のみ図示する）を配設している。ハウジング４は、略有底円筒状のフロントハウジング４Ａの開口部側にリアカバー４Ｂを嵌合するとともに、複数のボルト４Ｃによって結合し、その内部にアクチュエータ３を収容している。ハウジング４のリアカバー４Ｂには、平坦な取付座面７が形成されるとともに、この取付座面７の中央部からマスタシリンダ２と同心で、かつマスタシリンダ２から離れる方向に突出する円筒部８が設けられている。そして、本電動倍力装置１は、円筒部８をエンジンルームと車室との隔壁であるダッシュパネル（図示せず）に貫通させて車室内に延ばした状態で、車両のエンジンルーム内に配置され、取付座面７をダッシュパネルに当接させて、取付座面７に固定された複数のスタッドボルト９によってダッシュパネルに固定される。

マスタシリンダ２は、略有底円筒状のシリンダ本体２Ａを含み、シリンダ本体２Ａの開口部側をハウジング４のフロントハウジング４Ａの底部の開口部に挿通した状態でフロントハウジング４Ａのスタッドボルト６Ａ及びナット６Ｂによってフロントハウジング４Ａに結合されている。

マスタシリンダ２のシリンダ本体２Ａには、有底のシリンダボア１２が形成されている。このシリンダボア１２の開口側には、前端部がカップ状に形成されたブースタピストンである円筒状のプライマリピストン１０を挿入されている。また、シリンダボア１２の底部側にも、カップ状のセカンダリピストン１１が挿入されている。プライマリピストン１０の後端部は、マスタシリンダ２の開口部からハウジング４内に突出して、リアカバー４Ｂの円筒部８まで延びるように形成されている。シリンダ本体２Ａ内には、シリンダボア１２、プライマリピストン１０、及びセカンダリピストン１１によってプライマリ室１６及びセカンダリ室１７の２つの圧力室が形成されている。これらプライマリ室１６及びセカンダリ室１７は、それぞれ、シリンダ本体２Ａに形成された液圧ポート１８、１９を介して、各車輪のブレーキキャリパに液圧を供給するための２系統の液圧回路（図示せず）に接続されている。

また、シリンダ本体２Ａには、プライマリ室１６及びセカンダリ室１７をリザーバ５に接続するためのリザーバポート２０、２１が形成されている。シリンダ本体２Ａのシリンダボア１２の内周面には、所定の軸方向間隔をもって環状のシール溝２２ａ、２２ｂ及び２３ａ、２３ｂが形成されている。これら環状のシール溝２２ａ、２２ｂ及び２３ａ、２３ｂには、それぞれシール部材２２Ａ、２２Ｂ及び２３Ａ、２３Ｂが配置されており、これらシール部材２２Ａ、２２Ｂ及び２３Ａ、２３Ｂは、シリンダボア１２と、プライマリピストン１０及びセカンダリピストン１１との間を、それぞれ、シールしている。２つのシール部材２２Ａ、２２Ｂは、軸方向に沿ってリザーバポート２０を挟んで配置されている。プライマリピストン１０が図１に示す非制動位置にあるとき、プライマリ室１６は、プライマリピストン１０の側壁に設けられたポート２４を介してリザーバポート２０に連通している。また、プライマリピストン１０が非制動位置から前進したとき、プライマリ室１６は、シール部材２２Ａによってリザーバポート２０から遮断されるようになっている。また、２つのシール部材２３Ａ、２３Ｂは、軸方向に沿ってリザーバポート２１を挟んで配置されている。セカンダリピストン１１が図１に示す非制動位置にあるとき、セカンダリ室１７は、セカンダリピストン１１の側壁に設けられたポート２５を介してリザーバポート２１に連通している。また、セカンダリピストン１１が非制動位置から前進したとき、セカンダリ室１７は、シール部材２３Ａによってリザーバポート２１から遮断されるようになっている。

プライマリ室１６内のプライマリピストン１０とセカンダリピストン１１との間には、バネアセンブリ２６が介装され、セカンダリ室１７内のマスタシリンダ２の底部とセカンダリピストン１１との間には、圧縮コイルバネである戻しバネ２７が介装されている。バネアセンブリ２６は、圧縮コイルバネ２８が伸縮可能なリテーナ２９によって所定の圧縮状態で保持され、そのバネ力に抗して圧縮可能になっている。プライマリピストン１０内で、リテーナ２９とプライマリピストン１０の中間壁３０との間には、筒状部材である円筒状のスペーサ５１が介装されている。

スペーサ５１は、図１〜図３に示すように、円筒部５１Ａと、該円筒部５１Ａの後端に接続される環状壁部５１Ｂとから形成されている。環状壁部５１Ｂの内側には、内孔５２が形成されている。該内孔５２には、入力ピストン３２の小径の前端部が挿通されるようになっている。スペーサ５１の環状壁部５１Ｂの、カップシール５５との対向面には、径方向に直線的に延びる溝部５３、５３が内孔５２の両側にとなる位置に２箇所形成されている。各溝部５３は、これらを内側に延長して結んだ線上に内孔５２の中心が位置するようになっている。各溝部５３は、断面Ｕ字状に形成され、スペーサ５１の内孔５２とスペーサ５１の円筒部５１Ａの外周面とを連通している。すなわち、各溝部５３は、スペーサ５１の円筒部５１Ａの径方向内側と径方向外側とを連通している。なお、図３に示す実施形態では、溝部５３を環状壁部５１Ｂに２箇所設けたが、図４に示すように、溝部５３を環状壁部５１Ｂに１箇所だけ設けるようにしてもよい。さらに、図３に示す実施形態では、各溝部５３の断面形状をＵ字状に形成したが、図５に示すように、各溝部５３の断面形状をＶ字状に形成するようにしてもよい。

また、図１に示すように、プライマリピストン１０は、全体が筒状に形成され軸方向中央内部に中間壁３０を備えている。図２に詳述されるように、中間壁３０には、案内ボア３１が設けられ、案内ボア３１は、中間壁３０を軸方向に貫通して形成されている。該案内ボア３１には、段部３２Ａを有する段付形状の入力ピストン３２の小径の前端部が摺動可能かつ液密的に挿通されている。案内ボア３１の内周面には、後述するカラー５７を用いることにより形成される大径シール溝６１と小径シール溝６２とが軸方向に並んで設けられる。大径シール溝６１は、小径シール溝６２よりも案内ボア３１における前側に位置して形成されている。また、大径シール溝６１の軸方向の長さは、小径シール溝６２の軸方向の長さより長く形成されている。大径シール溝６１の前側には、シール部材として環状のカップシール５５を配置すると共に、小径シール溝６２には、シール部材としてのＯリング５６を配置し、案内ボア３１と入力ピストン３２との間がシールされている。また、大径シール溝６１の後側でカップシール５５とＯリング５６との間には、環状のカラー５７が配設される。このように、本実施形態においては、大径シール溝６１の後側にカラー５７を配置することによって、カップシール５５とＯリング５６とを配置するスペースを確保するようにしている。これは、カップシール５５用の溝部とＯリング５６用の溝部とを独立して形成する場合、製造上コストアップの要因となるためである。

カップシール５５は、断面Ｃ字状に形成され、その開放側がスペーサ５１の環状壁部５１Ｂに対向するように組み付けられ、スペーサ５１によりカップシール５５の軸方向への移動が規制されるようになっている。そして、カップシール５５は、プライマリ室１６の液圧発生時に、カップシール５５の内外のリップが互いに径方向に離れるように拡がることでプライマリ室１６からマスタシリンダ２外へのブレーキ液の漏出を防止している。また、プライマリピストン１０の中間壁３０には、径方向に貫通する通路３３が形成されている。通路３３は、その内周側開口が大径シール溝６１のカラー５７の外周面に対向し、外周側開口がリザーバポート２０を介してリザーバ５に連通している。そして、プライマリピストン１０の戻り時、ブレーキ配管が細いためにブレーキキャリパからプライマリ室１６へのブレーキ液の戻りが遅くなる。このため、プライマリ室１６の容積拡大にブレーキ液量の戻りが追いつかなくなったときに、プライマリ室１６が負圧になる。このとき、プライマリ室１６とリザーバ５との差圧によりカップシール５５の内外のリップが径方向に互いに近接するように倒れることで、リザーバ５のブレーキ液がプライマリ室１６内に補給されてプライマリ室１６の負圧が解消されるようになる。

図１に示すように、フロントハウジング４Ａ内に延びるプライマリピストン１０の中間部を、フロントハウジング４Ａの底部の開口部に嵌合する円筒状のバネ受部材７０に挿入することで、プライマリピストン１０の中間部は円筒状のバネ受部材７０により軸方向に沿って摺動可能に案内される。バネ受部材７０は、一端部に形成した外側フランジ部７１をフロントハウジング４Ａの底部の開口部に嵌合することで固定されて、マスタシリンダ２のシリンダボア１２に連接している。バネ受部材７０はその後端内周部に取り付けたシール部材７２によってプライマリピストン１０との間をシールし、プライマリピストン１０の中間壁３０に設けた通路３３がシール部材７２の前側に開口している。マスタシリンダ２のシール溝２２ｂ及びシール部材２２Ｂを設けたシリンダボア１２の開口部１２Ａを径方向内側に突出させ、また、バネ受部材７０を設けて、プライマリピストン１０の支持部の長さを長くすることにより、プライマリピストン１０のシリンダボア１２に対する傾きを抑制している。

入力ピストン３２の後端部に、リアカバー４Ｂの円筒部８及びプライマリピストン１０の後部に挿入された入力ロッド３４の前端部を連結して、入力ロッド３４の後端側を円筒部８から外部に延出している。円筒部８から外部に延出された入力ロッド３４の後端部に、ブレーキペダル（図示せず）を連結している。プライマリピストン１０の後端部に環状のバネ受３５を取り付けて、プライマリピストン１０は、バネ受部材７０の後端部とバネ受３５との間に介装された圧縮コイルバネである戻しバネ３６によって後退方向に付勢されている。また、入力ピストン３２は、プライマリピストン１０の中間壁３０との間及びバネ受３５との間にそれぞれ介装された圧縮コイルバネであるバネ３７、３８によって、図１に示す中立位置に弾性的に保持されている。入力ロッド３４の後退位置は、入力ロッド３４の中間部に設けられた大径の当接部３４Ａが、リアカバー４Ａの円筒部８の後端部に設けられた径方向内側に突出するストッパ３９に当接することによって規定されている。

ハウジング４内に、電動モータ４０及び電動モータ４０の回転を直線運動に変換してプライマリピストン１０に推力を付与する回転−直動変換機構であるボールねじ機構４１を含むアクチュエータ３を設けている。電動モータ４０は、永久磁石埋め込み型同期モータであって、フロントハウジング４Ａの底部の後側の段部に固定した複数のコイルを有するステータ４２と、該ステータ４２の内周面に対向して配置した円筒状のロータ４５と、該ロータ４５の内部に挿入され、円周方向に沿って配置した複数の永久磁石とを含んでいる。ロータ４５を、ボールねじ機構４１の回転部材であるナット部材４６の外周部に固定している。ナット部材４６を、フロントハウジング４Ａの底部付近からリアカバー４Ｂ付近にわたって軸方向に沿って延ばして、その両端部をベアリング４３、４４によってフロントハウジング４Ａ及びリアカバー４Ｂに回転可能に支持している。なお、電動モータ４０は、ロータ４５の表面又は内部に永久磁石を配置した同期モータ、あるいは、誘導モータ等の他の形式のモータとしてもよい。

ボールねじ機構４１は、ナット部材４６と、ナット部材４６及びハウジング４の円筒部８内に挿入されて軸方向に沿って移動可能で、かつ、軸回りに回転しないように支持された直動部材である中空のネジ軸４７とを有している。これらの対向面となるナット部材４６の内周面とネジ軸４７の外周面とに、それぞれ螺旋溝４６Ａ，４７Ａを形成している。これら螺旋溝４６Ａ，４７Ａの間に、複数のボール４８をグリスと共に装填している。このような構成により、ボールねじ機構４１は、ナット部材４６の回転に伴って螺旋溝４６Ａ、４７Ａに沿ってボール４８が転動することで、ネジ軸４７が軸方向に移動するようになっている。ボールねじ機構４１は、ナット部材４６とネジ軸４７との間で、回転及び直線運動を相互に変換可能、すなわち、上記したようにナット部材４６の回転をネジ軸４７の直動運動に、また、ネジ軸４７の直動運動をナット部材４６の回転に変換可能となっている。

なお、上述の例では、電動モータ４０のロータ４５の回転運動をボールねじ機構４１のナット部材４６に直接伝達するようにしているが、電動モータ４０とボールねじ機構４１との間に、遊星歯車機構、差動減速機構等の公知の減速機構を介装して、電動モータ４０の回転を減速してボールねじ機構４１に伝達するようにしてもよい。

ボールねじ機構４１のネジ軸４７は、バネ受部材７０のフランジ部７１との間に介装した圧縮テーパコイルバネである戻しバネ４９によって後退方向に付勢され、後端部がリアカバー４Ｂの円筒部８に設けたストッパ３９に当接することよって後退位置が規制されている。ネジ軸４７内に、プライマリピストン１０の後端部を挿入して、ネジ軸４７の内周部に形成した環状の段部５０に、バネ受３５の外周に形成した環状の当接部８０がシム８１を介して当接することによってプライマリピストン１０の後退位置を規制している。これにより、プライマリピストン１０は、ネジ軸４７の前進により、段部５０に押されて前進し、また、段部５０から離間して単独で前進することができる。そして、図１に示すように、ストッパ３９に当接したネジ軸４７の段部５０によってプライマリピストン１０の非制動位置を規定して、非制動位置にあるプライマリピストン１０及びバネアセンブリ２６の最大長によって、セカンダリピストン１１の後退位置、すなわち、非制動位置を規定している。

ハウジング４内に、電動モータ４０のロータ４５の回転位置を検出する回転位置センサであるレゾルバ６０を設けている。該レゾルバ６０は、ナット部材４６の後部側の外周部に固定したレゾルバロータ６０Ａと、該レゾルバロータ６０Ａに対向してリアカバー４Ｂに取り付けたレゾルバステータ６０Ｂとから構成している。

リアハウジング４Ｂの円筒部８の後端部に、ネジ軸４７の外周を覆う円筒状のカバー部材７６を取り付けている。ネジ軸４７は、円筒部８から突出する後端部に軸方向に沿って形成した案内溝４７Ｂに、リアハウジング４Ｂの円筒部８のストッパ３９を係合させることにより、軸方向に移動可能、かつ、軸回りに回転しないように支持している。

本電動倍力装置１は、ブレーキペダル、すなわち、入力ピストン３２及び入力ロッド３４の変位を検出するストロークセンサ（図示せず）、電動モータ４０に供給する電流を検出する電流センサ（図示せず）、プライマリ室１６及びセカンダリ室１７の液圧を検出する液圧センサ８２等の各種センサを設けている。また、電動倍力装置１に、マイクロプロセッサベースの電子制御装置であるコントローラを接続している。電動倍力装置１は、このコントローラにより、前述の各種センサからの検出信号に基づき、電動モータ４０の回転を制御することによって作動する。

次に、本電動倍力装置１の作動について説明する。
ブレーキペダルを操作して入力ロッド３４を介して入力ピストン３２を前進させると、入力ピストン３２の変位をストロークセンサによって検出し、コントローラによって入力ピストン３２の変位に基づいて電動モータ４０の作動を制御し、ボールねじ機構４１のネジ軸４７の段部５０により、シム８１及びバネ受３５を介してプライマリピストン１０を押圧し、プライマリピストン１０を前進させて入力ピストン３２の変位に追従させる。これにより、プライマリ室１６に液圧が発生し、また、この液圧がセカンダリピストン１１を介してセカンダリ室１７に伝達される。このようにして、マスタシリンダ２で発生したブレーキ液圧は、液圧ポート１８、１９を介して各車輪のブレーキキャリパに供給され、制動力を発生させる。この時、プライマリ室１６に液圧が発生すると、カップシール５５の内外のリップがそれぞれ径方向に離れるように拡がることでシール性を高めて、プライマリ室１６からマスタシリンダ２外へのブレーキ液の漏出を防止する。

一方、ブレーキペダルの操作を解除すると、入力ピストン３２、プライマリピストン１０及びセカンダリピストン１１が後退してマスタシリンダ２のブレーキ液圧が減圧されて制動力が解除される。ここで、プライマリピストン１０の戻り時にプライマリ室１６が負圧になったときには、上述したようにカップシール５５の内外のリップが径方向に互いに近接するように倒れ、さらに、スペーサ５１の環状壁部５１Ｂの、カップシール５５との対向面に設けた各溝部５３、５３を介して、リザーバ５のブレーキ液がプライマリ室１６内に補給されて負圧が解消されるようになる。

また、本電動倍力装置１を組み立てる際、カップシール５５がスペーサ５１の環状壁部５１Ｂの対向面に正規に組み付けられているか否かを検査する検査工程が行われる。この検査工程では、リザーバポート２０を介して圧縮空気を送り込むことで、カップシール５５の背面側（開放側とは反対側）から加圧して、プライマリ室１６にてその加圧が検知されるか否かにより、カップシール５５の組み付け状態の良否を判定している。すなわち、カップシール５５がスペーサ５１の環状壁部５１Ｂの対向面に正規に組み付けられている場合（図２の状態）には、カップシール５５の背面側から加圧すると、カップシール５５の内外のリップが径方向に互いに近接するように倒れてプライマリ室１６とリザーバポート２０とが連通する。このため、プライマリ室１６にてその加圧を検知することができ、カップシール５５の組み付け状態が正常であると判定している。一方、カップシール５５がスペーサ５１の環状壁部５１Ｂの対向面に正規に組み付けられていない場合、すなわち、カップシール５５の開放側がカラー５７に対向するように組み付けられている場合には、カップシール５５の背面側から加圧すると、カップシール５５の内外のリップが径方向に互いに径方向に離れるように拡がってプライマリ室１６へ加圧空気を到達させないように遮断してしまう。このため、プライマリ室１６にてその加圧を検知することができず、カップシール５５の組み付け状態が異常であると判定している。

しかしながら、従来では、カップシール５５がスペーサ５１の環状壁部５１Ｂの対向面に正規に組み付けられている状態にも関わらず、カップシール５５の背面側から加圧すると、カップシール５５がスペーサ５１の環状壁部５１Ｂの対向面に張り付く状態が発生して、プライマリ室１６にてその加圧を検知することができず誤組み付けであると判定することがあった。

これに対して、本電動倍力装置１では、スペーサ５１の環状壁部５１Ｂの、カップシール５５との対向面に、スペーサ５１の内孔５２と外周面とを連通する各溝部５３を設けているために、正規に組み付けられたカップシール５５がスペーサ５１の環状壁部５１Ｂに張り付いた状態であっても、カップシール５５の背面側からの加圧は各溝部５３を経由してプライマリ室１６に流通するためにその加圧を検知することができる。これにより、誤判定を抑制することが可能になっている。

以上説明したように、本実施形態に係る電動倍力装置１では、スペーサ５１の環状壁部５１Ｂのカップシール５５との対向面に、スペーサ５１の内孔５２と外周面とを連通する各溝部５３を形成しているので、カップシール５５の組付検査において、正規に組み付けられたカップシール５５がスペーサ５１の環状壁部５１Ｂの対向面に張り付いた状態であっても、カップシール５５の背面側からの加圧は各溝部５３を経由してプライマリ室１６に流通してその加圧を検知することができ、誤判定を抑制することが可能になる。

１電動倍力装置，２マスタシリンダ，１０プライマリピストン（ブースタピストン），１６プライマリ室（圧力室），１７セカンダリ室（圧力室），３２入力ピストン，４０電動モータ，４１ボールねじ機構（回転−直動変換機構），５１スペーサ（筒状部材），５１Ｂ環状壁部，５２内孔，５３溝部，５５カップシール（シール部材）

Claims

マスタシリンダの圧力室を加圧する筒状のブースタピストンと、
該ブースタピストン内に摺動可能に、かつ液密的にシール部材を挟んで挿入され、ブレーキペダルの操作によって前記マスタシリンダの圧力室を加圧する入力ピストンと、
電動モータからの回転運動を直線運動に変換して、前記ブースタピストンに推力を付与する回転−直動変換機構と、を備え、
前記入力ピストンへの入力に応じて前記電動モータの作動を制御して前記ブースタピストンの推力を調整する電動倍力装置において、
前記ブースタピストン内に、円筒部と、該円筒部の一端に接続される環状壁部とを有する筒状部材を設け、
前記環状壁部は、前記シール部材に当接して配置されて前記シール部材の軸方向への移動を規制し、該環状壁部の前記シール部材との対向面に、前記筒状部材の径方向内側と径方向外側とを連通する溝部を備えることを特徴とする電動倍力装置。