JP6192059B2 - ストロークシミュレータおよびストロークシミュレータ用のブッシュ - Google Patents
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Description
ストロークシミュレータには、ブレーキフルード(ブレーキ液)で作動する従来型のブレーキペダルと同様の操作感(操作フィーリング)を運転者に付与することが要求される。そこで、弾性係数の異なる2つの弾性部材が弾性変形して発生する弾性力(反力)をブレーキ反力としてブレーキペダルに付与する構成とし、ブレーキペダルの踏み込み操作量に応じて、2つの弾性部材のそれぞれから反力がブレーキペダルに付与されるストロークシミュレータを有するブレーキ装置が開示されている(特許文献2参照)。
そこで、ブレーキペダルに付与されるブレーキ反力が、切替点において第1弾性部材で生じる反力から第2弾性部材で生じる反力に連続的に滑らかに切り替わるように、第1弾性部材で生じる反力と第2弾性部材で生じる反力の差を補間する反力を発生可能な第3弾性部材が備わる構成が好ましい。
この構成によると、第3弾性部材が弾性変形する初期ではブレーキペダルに付与される反力が、第1弾性部材で生じる反力と大差ない。したがって、運転者は第3弾性部材で生じる反力が付与されていることに気づくことなく自然な操作フィーリングでブレーキペダルを踏み込み操作できる。
さらに、前記した切替点において、第1弾性部材と第3弾性部材とで生じる反力が第2弾性部材で生じる反力と大差なければ、運転者は、切替点においてブレーキペダルに付与されるブレーキ反力が第1弾性部材と第3弾性部材とで生じる反力から第2弾性部材で生じる反力に切り替わることに気づくことなく自然な操作フィーリングでブレーキペダルを踏み込み操作できる。
そこで、例えば、第3弾性部材をゴム部材からなるブッシュとし、ブレーキペダルの踏み込み操作量に応じて弾性変形させて生じる反力を変化させる構成が好適である。
このような構成の第3弾性部材は、ピストンの変位の方向に弾性圧縮するように取り付けられる。このとき、第3弾性部材において、ピストンの変位の方向の両端(一端をA端、他端をB端とする)の配置によって発生する反力が異なる場合がある。例えば、A端がピストンの側となるように取り付けられる場合と、B端がピストンの側となるように取り付けられる場合と、で発生する反力が異なる場合がある。
また、この発明によると、第一端部には、第一直線上に2つの凹部または凸部が形成され、第二端部には、第一直線と直交する方向の第二直線上に2つの凹部または凸部が形成される。したがって、第一端部の2つの凹部または凸部と、第二端部の2つの凹部または凸部と、を周方向に90°ずらして配置でき、第一端部の凹部または凸部と、第二端部の凹部または凸部を周方向に異なった位置に形成できる。そして、断面係数の変化を抑えて剛性を保ちつつ、第一端部の側と第二端部の側とで、均等に反力を発生させることができる。
また、本発明によると、第一端部には、第一直線上に2つの凹部または凸部が形成され、第二端部には、第一直線と直交する方向の第二直線上に2つの凹部または凸部が形成されているブッシュになる。したがって、第一端部の2つの凹部または凸部と、第二端部の2つの凹部または凸部と、を周方向に90°ずらして配置でき、第一端部の凹部または凸部と、第二端部の凹部または凸部を周方向に異なった位置に形成できる。そして、断面係数の変化を抑えて剛性を保ちつつ、第一端部の側と第二端部の側とで、均等に反力を発生するブッシュとすることができる。
図1に示す車両用ブレーキシステムAは、原動機(エンジンやモータ等)の動作時に作動するバイ・ワイヤ(By Wire)式のブレーキシステムと、非常時や原動機の停止時などに作動する油圧式のブレーキシステムの双方を備えるものであり、ブレーキペダル(ブレーキ操作子)Pが踏み込み操作されるときの踏力によってブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダ装置A1と、電動モータ(図示略)を利用してブレーキ液圧を発生させるモータシリンダ装置A2と、車両挙動の安定化を支援するビークルスタビリティアシスト装置A3(以下「液圧制御装置A3」という。)と、を備えている。マスタシリンダ装置A1、モータシリンダ装置A2および液圧制御装置A3は、別ユニットとして構成されており、外部配管を介して連通している。
電動モータは、図示せぬ電子制御ユニットからの信号に基づいて作動する。駆動力伝達部は、電動モータの回転動力を進退運動に変換したうえでスレーブピストンに伝達する。スレーブピストンは、電動モータの駆動力を受けてスレーブシリンダ内を摺動して変位し、スレーブシリンダ内のブレーキ液を加圧する。
モータシリンダ装置A2で発生したブレーキ液圧は、管材Hc,Hdを介してマスタシリンダ装置A1に入力され、連絡液圧路9c,9dおよび管材Ha,Hbを介して液圧制御装置A3に入力される。リザーバには、メインリザーバ(図示略)から延びるホースが接続される。
車両用ブレーキシステムAが正常に機能する正常時には、常開型遮断弁4,5が弁閉状態となり、常閉型遮断弁6が弁開状態となる。かかる状態で運転者がブレーキペダルPを踏み込み操作すると、マスタシリンダ1で発生したブレーキ液圧は、ホイールシリンダWに伝達されずにストロークシミュレータ2に伝達される。そして、シミュレータピストン2aが変位することにより、ブレーキペダルPの踏み込み操作が許容されるとともに、シミュレータピストン2aの変位で弾性変形する弾性部材からシミュレータピストン2aに付与される反力が擬似的なブレーキ反力として発生し、ブレーキペダルPに付与される。
図示せぬ電子制御ユニットは、モータシリンダ装置A2から出力されたブレーキ液圧(圧力センサ7で検知されたブレーキ液圧)とマスタシリンダ1から出力されたブレーキ液圧(圧力センサ8で検知されたブレーキ液圧)とを対比し、その対比結果に基づいて電動モータの回転数等を制御する。
本実施形態のマスタシリンダ装置A1は、図2の(a)、(b)の基体10の内部あるいは外部に前記の各種部品を組み付けるとともに、電気によって作動する電気部品(常開型遮断弁4,5、常閉型遮断弁6および圧力センサ7,8(図1参照)をハウジング20で覆うことによって形成されている。なお、ハウジング20内には、機械部品等が収納されてもよい。
リザーバユニオンポートは、円筒状を呈しており、その底面から第一シリンダ穴11aに向かって延びる孔を介して第一シリンダ穴11aと連通している。リザーバユニオンポートには、リザーバ3の下部に突設された図示しない給液口が接続され、リザーバユニオンポートの上端には、リザーバ3の容器本体が載置される。
ハウジング本体21は、図3に示すように、フランジ部22と、フランジ部22に立設された周壁部23と、周壁部23の周壁面から突設されたコネクタ部としての2つのコネクタ24,25と、を有している。
開口縁234は、蓋部材30の外形に対応した形状とされている。
蓋部材30は、2組の対向する2辺で形成される四角形(二点鎖線で図示した長方形)に内接する外形を有している。蓋部材30は、この四角形の2組の対角のうちの一方の対角を同じ大きさで欠損させてなる一対の第1欠損部32,32、および他方の対角を同じ大きさで欠損させてなる一対の第2欠損部33,33を有している。第1欠損部32,32および第2欠損部33,33は、ともに三角形状を呈している。
第1傾斜縁302,302は、隣接する直線縁301,301同士を繋いでおり、互いに平行である。第2傾斜縁303,303は、隣接する直線縁301,301同士を繋いでおり、互いに平行である。
ここで、マスタシリンダ装置A1は、エンジンルーム内において基体10の前側を車両の前側へ向けて搭載されるようになっており、これにより、一方の第1傾斜縁302は、基体10の前側下部に形成されるようになっている。つまり、一方の第1傾斜縁302は、エンジンルーム内において、構造物や周辺機器Mが存在し易いスペースに向けて配置されるようになっている。
なお、前側上部の第2欠損部33にネジ挿通孔27の中心が位置することが望ましく、さらに望ましくは、ネジ挿通孔27の全体が第2欠損部33に位置するとよい。
ここで、1つの第1傾斜縁302に形成されている凹部30bの数は2個であり、また、1つの第2傾斜縁303に形成されている凹部30bの数は1個である。つまり、第1欠損部32に面する周縁に設けられる凹部30bの数は、第2欠損部33に面する周縁に設けられる凹部30bの数よりも多くなっている。
なお、4つの直線縁301には、それぞれ4個の凹部30bが設けられている。
4つの直線縁部231は、蓋部材30の直線縁301にそれぞれ対応しており、第2傾斜縁部232,232は、蓋部材30の第1傾斜縁302,302に対応しており、また、第2傾斜縁部233,233は、蓋部材30の第2傾斜縁303,303に対応している。
開口縁234は平らな面とされており、蓋部材30の裏面に形成される溶着部が当接して溶着される。なお、開口縁234の外周縁には、周リブ235が形成されている。
これにより、フランジ部22に近い側において、コイル等の比較的大径の部品も周壁部23の内側に好適に収容することが可能となっている。また、開口21aに近い側において、周壁部23の下部が内側にオフセットされているので、周壁部23の下部周りの省スペース化を図ることができる。
そして、第1欠損部32に近い側(上下方向下側)に設けられる一方のコネクタ25は、他方のコネクタ24よりも周壁部23からの突出量が小さくなっている。
また、コネクタ25は、ケーブルが接続される側から見た形状においても、コネクタ24より小さくなっている。
本実施形態に係るストロークシミュレータ2は、図4に示すように、分岐液圧路9e(図1参照)に常閉型遮断弁6(図1参照)を介して接続される液導ポート220bと、略円筒形状の第二シリンダ穴11bを形成するシリンダ部200と、このシリンダ部200内を進退自在に変位可能なシミュレータピストン2aと、第一弾性係数K1(ばね定数)を有するコイル状の第一リターンスプリング2bと、第一弾性係数K1よりも大きい第二弾性係数K2(ばね定数)を有するコイル状の第二リターンスプリング2cとを備える。第二シリンダ穴11bは、液導ポート220bを介して分岐液圧路9eに連通している。そして、常時閉弁している常閉型遮断弁6(図1参照)の弁体が開位置に切り替えられた場合に、液導ポート220bを介してブレーキ液が第二シリンダ穴11bに出入りする。
なお、シリンダ部200(第一のシリンダ201、第二のシリンダ202)にはブレーキ液が充満している。
また、肉抜き部2a1には複数の貫通孔2a3が形成されている。液導ポート220bから第一のシリンダ201に取り込まれたブレーキ液が貫通孔2a3を流通して肉抜き部2a1に流れ込むように構成されている。
なお、符号222d1は、円筒部222dを貫通する貫通孔である。貫通孔222d1は、円筒部222dの内側に溜まる不要な空気やブレーキ液を排出するために形成される。
ゴムブッシュ226はストロークシミュレータ用のブッシュとして、ストロークシミュレータ2に備わるものである。
そして、第一リターンスプリング2b、第二リターンスプリング2c、およびゴムブッシュ226は、シミュレータピストン2aの前後方向を軸方向として配設される。
なお、ゴムブッシュ226周りの詳細構成および作用については後記する。
この第一の区間l1、第二の区間l2、および第三の区間l3は、例えば、車両用ブレーキシステムA(図1参照)に要求される操作フィーリング等に基づいてストロークシミュレータ2の設計値として適宜決定される値とすればよい。
そして、第一弾性係数K1が第二弾性係数K2より小さく設定されれば、先に第一リターンスプリング2bが所定の規定量だけ弾性変形(弾性圧縮)し、その後で第二リターンスプリング2cが弾性変形(弾性圧縮)を開始する構成とすることができる。
また、フランジ部228aは後端側で第二リターンスプリング2cの前端側を受止める。
また、中空部226b(ロッド挿通孔)は円柱形状に形成され、その内周は軸方向に平坦(つまり、ストレート形状)である。
本実施形態において通孔224eの径は通孔222eの径より小さい。また、ロッド部材221は、後端側が通孔222eおよびゴムブッシュ226の中空部226bを挿通する程度に外径が大きく、前端側は通孔224eを挿通する程度に外径が小さくなって段付形状を呈する。そして、ロッド部材221の後端側は、第一のばね座部材222の頂壁部222cの後端側において通孔222eより拡径して抜け止めを構成している。そして、ロッド部材221は、第一のばね座部材222からゴムブッシュ226に向かって、つまり、シミュレータピストン2aからゴムブッシュ226に向かって延出するように取り付けられる。
一方、ロッド部材221の前端側の端部は通孔224eより前側で拡径して抜け止めを構成している。
ゴムブッシュ226は中空部226dに挿通されるロッド部材221に沿って軸方向に弾性変形する。つまり、ロッド部材221は、ゴムブッシュ226の軸方向の弾性変形をガイドする機能を有する。
そして、ロッド部材221の外周は、ゴムブッシュ226の中空部226dと接する部分(すなわち、ロッド挿通孔である中空部226dの内周と接する部分)がシミュレータピストン2aからゴムブッシュ226に向かう側が軸方向に平坦に形成されること、つまり、ストレート形状であることが好ましい。
つまり、第二のばね座部材224の頂壁部224cが係止部材228の頂部228dに当接するまでシミュレータピストン2aが変位可能に構成される。
したがって、頂壁部224cが頂部228dに当接したときのシミュレータピストン2aの変位が、シミュレータピストン2aの進出方向の最大変位となる。
なお、頂部228dには、第二のばね座部材224の頂壁部224cから突出するロッド部材221の端部を収容する凹部が形成される。
また、係止部材228の前側が軽量化のために適宜肉抜きされる構成としてもよい。
ゴムブッシュ226は、図5に示すように、中心を軸方向に貫通する中空部226bを有する円筒状の本体部226cにより実質的に形成されている。ゴムブッシュ226は、例えば合成樹脂(合成ゴム)、天然ゴムなどの弾力のある素材を原材料として成形される弾性部材で、第二弾性係数K2よりも小さい範囲の値をとる第三弾性係数K3(ただし、K3は可変の値をとる。)を有する。また、ゴムブッシュ226は、第一リターンスプリング2b(図4参照)に対して力学的に並列に配設される。
具体的には図4に示すように、第一リターンスプリング2bの内側に、第一リターンスプリング2bと同じ軸方向で収納されるように配設される。
ゴムブッシュ226がシミュレータピストン2aで押圧されて弾性圧縮する場合、本体部226cは外側に向かって膨らむように変形する。しかしながら第一リターンスプリング2b(図4参照)の内側に収納されるゴムブッシュ226では外側への膨らみが第一リターンスプリング2bによって規制される。このことによって、シミュレータピストン2aの押圧で弾性圧縮するゴムブッシュ226は中空部226bの側に圧縮されてロッド部材221とゴムブッシュ226の摩擦力が増加する。
このような摩擦力の増加によって、ゴムブッシュ226の弾性圧縮で生じる第三反力F3は非線形となる。
ロッド部材221は、第一のばね座部材222の頂壁部222cに形成される通孔222e(図4参照)の側からゴムブッシュ226の中空部226bを貫通し、さらに、第二のばね座部材224の頂壁部224cに形成される通孔224e(図4参照)を貫通する。前記したようにロッド部材221の第一のばね座部材222側の端部は拡径しており、この拡径した端部が第一のばね座部材222の通孔222eを通過しない構成によって、ロッド部材221の抜け止めが形成される。また、ロッド部材221の第二のばね座部材224側の端部はカシメ等によって拡径されて抜け止めが形成される。
なお、第二のばね座部材224の円筒部224dの内側には第一リターンスプリング2b(図4参照)が収納されるが、図5では第一リターンスプリング2bを省略している。
第一端部226c1は、凹部226dと凹部226dの間が第一のばね座部材222の頂壁部222cと接触して押圧されて弾性圧縮する。第一端部226c1は凹部226dが形成されることによって頂壁部222cとの接触面積が小さくなり弾性圧縮しやすい形状となっている。そして、凹部226dの数や形状を適宜決定することによって、ゴムブッシュ226の弾性係数(第三弾性係数K3)を適宜設定できる。
また、本実施形態に係るゴムブッシュ226は、本体部226cが軸方向に向かって僅かに傾斜するテーパ形状を呈し、第一端部226c1の外径が第二端部226c2の外径よりも僅かに小さく形成される。それにともなって第一端部226c1の凹部226dは第二端部226c2の凹部226dよりも容積が僅かに小さく設定されている。この構成によって、第一端部226c1と第二端部226c2に均等な反力(第三反力F3)を発生させることができる。
この構成によって、第一端部226c1に形成される凹部226dと第二端部226c2に形成される凹部226dは、ゴムブッシュ226の軸方向に異なった位置に形成される。
したがって、第一端部226c1に形成される凹部226dと、第二端部226c2に形成される凹部226dが周方向に同じ位置(軸方向に同じ位置)に形成されると、第一端部226c1と第二端部226c2の脆弱な部分が軸方向に同じ位置となるためこの位置の強度が他の場所に比べて低下する。
第一端部226c1に形成される凹部226dが、第二端部226c2に形成される凹部226dと、軸方向に異なった位置に配置される構成によって、第一端部226c1における脆弱な部分と第二端部226c2における脆弱な部分を軸方向に異なる位置とすることができる。したがって脆弱な部分が分散されて強度の低下を抑えることができ、ゴムブッシュ226の剛性を高めることができる。
この構成によって、第二端部226c2に形成される凹部226dは、第一端部226c1に形成される凹部226dに対し、中空部226bを中心として周方向に90°回転した位置に形成され、第一端部226c1に形成される凹部226dと第二端部226c2に形成される凹部226dが周方向に異なった位置(軸方向に異なった位置)に配置される。
この構成によると、第一端部226c1と第二端部226c2の形状の違いをより小さくすることができ、ゴムブッシュ226の軸方向の両端のどちらを第一端部226c1(第二端部226c2)としても、ゴムブッシュ226が発生する第三反力F3を等しくすることができる。
まず、ブレーキペダルP(図1参照)が踏み込み操作されるとマスタシリンダ1(図1参照)が液圧を発生し、この液圧がシリンダ部200(図4参照)内のシミュレータピストン2a(図4参照)に伝わる。すると、シミュレータピストン2aがシリンダ部200内を進出方向(前方向)に変位する。シミュレータピストン2aの変位によって、弾性係数の大きい第二リターンスプリング2cに比べて、弾性係数の小さい第一リターンスプリング2bが先に弾性圧縮し第一反力F1が発生する。この区間が第一の区間(図7中の点Oから点Q0に至る区間)l1である。
さらに、ブレーキペダルPが踏み込み操作されると、破線で示すように点Q0から第二リターンスプリング2c(図4参照)が弾性圧縮して第二反力F2が発生する。
つまり、参考形態において、ゴムブッシュ226の第一端部226c1および第二端部226c2に形成される凹部226dの数、形状および大きさは、切替点において第一反力F1と第二反力F2の差を補間できる第三反力F3が発生するように適宜決定されればよい。
同様に、参考形態として、図8の(b)に示すように第二端部226c2に4つの凹部226dが形成される場合、中空部226bの周囲に等間隔に形成される凹部226dは90°間隔で形成される。この場合、第一端部226c1に形成される凹部226dは、第二端部226c2に形成される凹部226dに対して周方向に45°回転した位置に形成される構成が好ましい。この構成によって第一端部226dの凹部226dと、第二端部226c2の凹部226dが同じ数で、かつ、軸方向に異なった位置に形成される。
つまり、第二端部226c2にN個(実施形態において、Nは2。参考形態において、Nは3以上の自然数)の凹部226dが形成される場合、中空部226bの周囲に等間隔に形成される凹部226dは(360/N)°間隔で形成される。この場合、第一端部226c1に形成されるN個の凹部226dは、第二端部226c2に形成される凹部226dに対して周方向に(180/N)°回転した位置に形成される構成が好ましい。この構成によって第一端部226dの凹部226dと、第二端部226c2の凹部226dが同じ数で、かつ、軸方向に異なった位置に形成される。
この場合、凸部226eの形状を適宜決定することによって、ゴムブッシュ226の第三弾性係数K3を適宜設定できる。
そして、シミュレータピストン2aの変位にともなって凸部226eが頂壁部222c、224cによって押しつぶされるようにゴムブッシュ226が弾性変形(弾性圧縮)して、第三反力F3を発生する。
そして、第一端部226c1、第二端部226c2には、それぞれ軸方向に直交する直線(第一直線Ln1、第二直線Ln2)上に2つの凸部226eが形成され、第一端部226c1の2つの凸部226eが形成される第一直線Ln1は、第二端部226c2の2つの凸部226eが形成される第二直線Ln2と直交する方向であるとした。
この構成によって、第一端部226c1の2つの凸部226eと第二端部226c2の2つの凸部226eは軸方向に異なった位置に形成される。
参考形態として、第一端部226c1に3つ以上の凸部226eが形成される場合も、凹部226dが形成される場合と同様に、第二端部226c2に、第一端部226c1の凸部226eと同数で、かつ、軸方向に異なった位置に形成される構成とすればよい。
2 ストロークシミュレータ
2a シミュレータピストン
2b 第一リターンスプリング(反力発生手段)
2c 第二リターンスプリング(反力発生手段)
200 シリンダ部
201 第一のシリンダ
202 第二のシリンダ
221 ロッド部材
224 第二のばね座部材(反力発生手段)
226 ゴムブッシュ(ブッシュ、反力発生手段、ストロークシミュレータ用のブッシュ)
226b 中空部
226c1 第一端部
226c2 第二端部
226d 凹部
226e 凸部
Ln1 第一直線
Ln2 第二直線
P ブレーキペダル(ブレーキ操作子)
Claims (5)
- 運転者によるブレーキ操作子の操作によって液圧発生手段が発生する液圧でシリンダ内を変位するシミュレータピストンと、
前記シミュレータピストンの変位に応じた反力を当該シミュレータピストンに付与する反力発生手段と、を備え、
前記シミュレータピストンに付与された反力を前記ブレーキ操作子に対するブレーキ反力として発生するストロークシミュレータであって、
前記反力発生手段は、
前記シミュレータピストンの変位による押圧で軸方向に弾性変形する円筒状のブッシュを有し、
当該ブッシュの一方の端部である第一端部と、他方の端部である第二端部とに、それぞれ、軸方向に凹んだ凹部または軸方向に凸状の凸部が2つ形成され、
前記第一端部には、軸方向と直交する第一直線上に2つの前記凹部または前記凸部が形成され、
前記第二端部には、軸方向と直交し、かつ、前記第一直線と直交する方向の第二直線上に2つの前記凹部または前記凸部が形成されていることを特徴とするストロークシミュレータ。 - 前記ブッシュには軸方向に貫通する円柱状の中空部が形成され、
前記凹部または前記凸部は、前記第一端部および前記第二端部のそれぞれにおいて前記中空部の周囲に等間隔で形成されていることを特徴とする請求項1に記載のストロークシミュレータ。 - 前記シミュレータピストンから前記ブッシュに向かって延出して前記ブッシュの軸方向の弾性変形をガイドするロッド部材が当該ブッシュに形成されるロッド挿通孔に挿通されて備わり、
前記ロッド挿通孔の内周と接する前記ロッド部材の外周は、前記シミュレータピストンから前記ブッシュに向かう側が軸方向に平坦であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のストロークシミュレータ。 - 運転者によるブレーキ操作子の操作によって液圧発生手段が発生する液圧でシリンダ内を変位するシミュレータピストンに付与された反力を前記ブレーキ操作子に対するブレーキ反力として発生するストロークシミュレータに備わって、前記シミュレータピストンの変位に応じた反力を当該シミュレータピストンに付与する反力発生手段に配設されるストロークシミュレータ用のブッシュであって、
前記シミュレータピストンの変位による押圧で軸方向に弾性変形する円筒状を呈し、
一方の端部である第一端部と、他方の端部である第二端部とに、それぞれ、軸方向に凹んだ凹部または軸方向に凸状の凸部が2つ形成され、
前記第一端部には、軸方向と直交する第一直線上に2つの前記凹部または前記凸部が形成され、
前記第二端部には、軸方向と直交し、かつ、前記第一直線と直交する方向の第二直線上に2つの前記凹部または前記凸部が形成されていることを特徴とするストロークシミュレータ用のブッシュ。 - 軸方向に貫通する円柱状の中空部が形成され、 前記凹部または前記凸部は、前記第一端部および前記第二端部のそれぞれにおいて前記中空部の周囲に等間隔で形成されていることを特徴とする請求項4に記載のストロークシミュレータ用のブッシュ。
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