JP6523792B2 - 電動倍力装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブレーキペダルから入力部材に付与される推力と電動モータからピストンに付与される推力とにより、マスタシリンダ内にブレーキ液圧を発生させる電動倍力装置に関する。

例えば、特許文献１には、ボールねじ機構（回転直動変換機構）の中空のねじ軸（直動部材）を相対回転不能に支持する回り止め部を有し、該回り止め部がハウジングに形成された電動倍力装置が開示されている。

特開２０１４−１４８２０７号公報

この電動倍力装置は、ねじ軸の後端部をハウジング（リアカバー）の円筒部から突出させ、該ねじ軸の後端部に中心線に沿って延びる案内溝を形成し、該案内溝に回り止め部を係合させている。案内溝は、少なくともねじ軸のストローク分の全長（ねじ軸の中心線に沿う方向への長さ）を要し、延いては、ねじ軸の後端部は、少なくともストローク分、ハウジングの円筒部から突出する。これは、電動倍力装置の大型化、重量化、および製造コストの増大をもたらす。

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、大型化、重量化、および製造コストの増大が抑止される電動倍力装置を提供することを課題としてなされたものである。

上記課題を解決するために、本発明の電動倍力装置は、ブレーキペダルの操作により駆動される電動モータの回転力をマスタシリンダのピストンの推進力に変換する回転直動変換機構がハウジングに取り付けられ、前記電動モータから前記ピストンに付与される推力により、前記マスタシリンダ内にブレーキ液圧を発生させる電動倍力装置であって、前記回転直動変換機構は、前記電動モータにより回転駆動される回転部材と、前記回転部材の回転に応じて進退移動し、回転部材の内部に配置される筒状の直動部材と、を有し、前記直動部材は、前記直動部材の中心線に向けて内周面から突出する少なくとも１つの突起部を有し、前記直動部材の内周側には、前記直動部材の中心線に沿って延びて前記突起部の側面に当接するストッパ部材が設けられ、前記ストッパ部材は、前記ハウジングの前記ブレーキペダル側端部に固定されることを特徴とする。

本発明によれば、電動倍力装置の大型化、重量化、および製造コストの増大を抑止することができる。

本実施形態の電動倍力装置の軸平面による断面図である。 本実施形態の説明図であって、ねじ軸を軸線方向の視線で見たときの図である。 本実施形態の説明図であって、ストッパ部材の斜視図である。 他の実施形態の説明図であって、ねじ軸を軸線方向の視線で見たときの図である。 他の実施形態の説明図であって、ストッパ部材の斜視図である。

本発明の一実施形態を添付した図を参照して説明する。なお、便宜上、図１における左方向および右方向を電動倍力装置１における前方向および後方向、ならびに、図１における上下方向をそのまま電動倍力装置１における上下方向と定める。

図１は、本実施形態の電動倍力装置１の軸平面による断面図である。図１に示されるように、電動倍力装置１は、ハウジング２と、ブレーキペダル（図示省略）の操作により進退移動（前後方向へ移動）する入力プランジャ３と、略円筒形に形成され、入力プランジャ３に対して相対移動可能に設けられるプライマリピストン４（ピストン）と、電動モータ５の回転力をプライマリピストン４の推進力に変換するボールねじ機構６（回転直動変換機構）と、を備える。ここで、入力プランジャ３は、入力ロッド７を介してブレーキペダルに連結され、入力ロッド７とともに本実施形態における入力部材を構成している。また、ハウジング２は、フロントハウジング２Ａとリアハウジング２Ｂとに前後に分割して構成される。

フロントハウジング２Ａには、タンデム型のマスタシリンダ８が連結される。マスタシリンダ８の上部には、マスタシリンダ８へブレーキ液を供給するリザーバ９が取り付けられる。リアハウジング２Ｂの後部には、マスタシリンダ８に対して同一軸線上に配置された円筒部１０が形成される。リアハウジング２Ｂには、円筒部１０を囲うように配置された取付プレート１１が固定される。取付プレート１１には、電動倍力装置１をダッシュパネル（図示省略）に取り付けるための複数個のスタッドボルト１２が設けられる。

マスタシリンダ８内には、有底のシリンダボア１３が形成される。シリンダボア１３の開口部側（右側）には、プライマリピストン４の略カップ形に形成された前端部が挿入される。一方、シリンダボア１３の底部側（左側）には、略カップ形に形成されたセカンダリピストン１４が挿入される。プライマリピストン４の後端部は、リアハウジング２Ｂの円筒部１０内まで延びる。シリンダボア１３内のプライマリピストン４とセカンダリピストン１４との間には、プライマリ室１５が形成される。また、シリンダボア１３の底部とセカンダリピストン１４との間にはセカンダリ室１６が形成される。

なお、プライマリ室１５とセカンダリ室１６とは、各々、マスタシリンダ８の液圧ポートから２系統の液圧回路を介して液圧制御ユニット（図示省略）に連通される。液圧制御ユニットは、車両の各車輪のホイールシリンダに連通され、マスタシリンダ８が発生するブレーキ液の液圧を各車輪のホイールシリンダに伝達し、各車輪のディスクロータの回転に対して制動力を発生させる。

マスタシリンダ８は、プライマリ室１５とセカンダリ室１６とを、各々、リザーバ９に接続するリザーバポート１７、１８を有する。シリンダボア１３には、リザーバポート１７の前後をシールする一対のピストンシール１９、２０が設けられる。また、シリンダボア１３には、リザーバポート１８の前後をシールする一対のピストンシール２１、２２が設けられる。プライマリピストン４が非制動位置に位置するとき（図１参照）、プライマリ室１５は、プライマリピストン４の側壁に形成されたピストンポート２３を介してリザーバポート１７に連通する。

そして、プライマリピストン４の前進によりピストンポート２３がピストンシール２０に到達すると、プライマリ室１５とリザーバポート１７との間が遮断され、マスタシリンダ８は液圧を発生する。一方、セカンダリピストン１４が非制動位置に位置するとき（図１参照）、セカンダリ室１６は、セカンダリピストン１４の側壁に形成されたピストンポート２４を介してリザーバポート１８に連通する。そして、セカンダリピストン１４の前進によりピストンポート２４がピストンシール２２に到達すると、セカンダリ室１６とリザーバポート１８との間が遮断され、マスタシリンダ８は液圧を発生する。なお、プライマリピストン４とセカンダリピストン１４との間には圧縮コイルばね２５が介装され、セカンダリピストン１４とシリンダボア１３の底部との間には圧縮コイルばね２６が介装される。

プライマリピストン４は、前後方向の略中央に形成された中間壁２７を貫通する案内ボア２８を有する。案内ボア２８には、入力ピストン２９の前側（左側）の小径部が摺動可能、且つ液密に嵌合される。入力ピストン２９の後側（右側）の大径部の後端には、外フランジ形のばね受部３０が形成される。プライマリピストン４の中間壁２７と入力ピストン２９のばね受部３０との間には、圧縮コイルばね３１が介装される。また、入力プランジャ３の後端のばね受部３２とプライマリピストン４の後端に固定されたばね受部材３３との間には、圧縮コイルばね３４が介装される。そして、入力プランジャ３および入力ピストン２９は、圧縮コイルばね３１、３４のばね力により中立位置（図１参照）に弾性支持される。換言すると、入力プランジャ３および入力ピストン２９は、中立位置から圧縮コイルばね３１、３４のばね力に抗してプライマリピストン４に対して前後方向へ相対移動可能である。

入力ロッド７は、プライマリピストン４内に位置する前端部が入力プランジャ３の後端に連結される。また、入力ロッド７は、後側部分がリアハウジング２Ｂの円筒部１０よりも後方へ延び、クレビス３７を介してブレーキペダル（図示省略）に連結される。さらに、入力ロッド７は、前後方向中間位置に形成されたフランジ形のストッパ当接部３８を有する。そして、ストッパ当接部３８が後述するストッパ部材６０のベース部６１に形成されたストッパ３９に当接されることにより、入力ロッド７は、ハウジング２に対して後退端位置に位置決めされる。

（ボールねじ機構）
ハウジング２内には、電動モータ５およびボールねじ機構６が収容される。ボールねじ機構６は、ベアリング４４を介してハウジング２に回転可能に支持されるナット部材４０（回転部材）と、ナット部材４０の回転に応じて進退移動するねじ軸４１（直動部材）とを含む。ねじ軸４１は略円筒形に形成され、内部にはプライマリピストン４の後側部分および入力プランジャ３（入力部材）が挿通される。ナット部材４０の内周面には、一条の螺旋溝４５が形成される。また、ねじ軸４１の外周面には、螺旋溝４５に相対する螺旋溝４６が形成される。そして、螺旋溝４５、４６間には、複数個のボール４７およびグリスが装填される。

ナット部材４０の外周には、プーリ４２が固定される。また、電動モータ５の回転軸５Ａには、プーリ４３が固定される。そして、プーリ４２とプーリ４３とにプーリベルト５０が巻回されることにより、電動モータ５の回転力がナット部材４０に伝達される。本実施形態では、ねじ軸４１は、後述する案内機構により、ハウジング２に対する軸線を中心とする相対回転が阻止され、且つハウジング２に対する前後方向（軸線に沿う方向）への直線的な相対移動が許容される。これにより、電動モータ５によりナット部材４０が回転駆動されると、ねじ軸４１は、ナット部材４０の回転に応じて進退移動（直動）、すなわち、前後方向へ移動する。

ねじ軸４１の内周には、スリーブ３５が嵌合される。スリーブ３５は、前端にばね受部３６が形成され、後端がばね受部材３３の前側面に当接される。ねじ軸４１は、フロントハウジング２Ａの底部とスリーブ３５のばね受部３６との間に介装された戻しばね４８のばね力により後退方向（右方向）へ付勢される。また、ねじ軸４１は、後端が後述するストッパ部材６０のベース部６１の前側面に当接されることにより、ハウジング２に対する後退端位置が定められる。

また、ねじ軸４１の内周には、後述する一対の突起部５５，５６が形成される。一対の突起部５５，５６の前側面には、ばね受部材３３のフランジ３３Ａの後側面が当接される。プライマリピストン４は、後端がばね受部材３３のフランジ３３Ａの前側面に当接することにより、ねじ軸４１に対する後退端位置が定められる。そして、プライマリピストン４は、ねじ軸４１の前進によりスリーブ３５と一体に前進し、一方で、ねじ軸４１の一対の突起部５５，５６から離間して単独で前進することが可能である。

なお、電動倍力装置１は、電動モータ５の回転位置を検出する回転位置センサ（図示省略）、ホールセンサユニット５２を有し、ハウジング２に対する入力プランジャ３（入力ロッド７）のストローク量（移動位置）を検出するストロークセンサ５１、ならびにマスタシリンダ８のプライマリ室１５およびセカンダリ室１６の液圧を検出する液圧センサ（図示省略）等から出力される信号（出力電圧）に基づき、電動モータ５の作動を制御するコントローラ５３を備える。また、コントローラ５３は、回生協調制御、ブレーキアシスト制御、および自動ブレーキ制御等の種々のブレーキ制御を実行するための車載コントローラに適宜接続することができる。

（案内機構）
前述したように、電動倍力装置１は、ボールねじ機構６のねじ軸４１の、ハウジング２に対する軸線を中心とする相対回転を阻止し、且つハウジング２に対する前後方向（軸線に沿う方向）への直線的な直線移動を許容する案内機構を有する。案内機構は、ねじ軸４１（直動部材）に設けられる一対の突起部５５、５６（図２参照）と、リアハウジング２Ｂの円筒部１０の後端部（ハウジング２のブレーキペダル側端部）に固定されるストッパ部材６０（図３参照）と、を含む。

図３に示されるように、ストッパ部材６０は、前述したベース部６１と、ベース部６１から前方向へ延びる一対のアーム部６２、６３、換言すると、リアハウジング２Ｂの円筒部１０内を円筒部１０の軸線に沿ってマスタシリンダ８側（図１における左方向）へ延びる一対のアーム部６２、６３と、を有する。ストッパ部材６０は、ベース部６１の外周面が、円筒部１０に形成されたストッパ保持部６４により保持されることにより、円筒部１０の後端部に回転不能に固定される。また、ストッパ部材６０は、ベース部６１の後側面が、円筒部１０の後端の内フランジ６５に当接されることにより、ハウジング２に対して前後方向に位置決めされる。

さらに、ストッパ部材６０は、一対のアーム部６２、６３が、円筒部１０の軸線を対称軸として対称に形成される。一対のアーム部６２、６３は、円筒部１０に対して同心の円筒に含まれ、円筒部１０の軸線に直交する平面による断面が円弧形に形成される。また、一対のアーム部６２、６３は、外面がねじ軸４１の内周面に摺動可能に接触する。すなわち、一対のアーム部６２、６３が含まれる円筒の外径（外周面の直径）は、ねじ軸４１の内径（内周面の直径）に対して一定の嵌め合いに設定される。なお、各アーム部６２、６３は、ベース部６１側の基部６２Ａ、６３Ａの周方向の長さ（幅）が、先端側（マスタシリンダ８側）の案内部６２Ｂ、６３Ｂの周方向の長さよりも広く設定される。これにより、アーム部６２の基部６２Ａと案内部６２Ｂとの間には、周方向（幅方向）両側に一対の段部６２Ｃが形成される。同様に、アーム部６３の基部６３Ａと案内部６３Ｂとの間には、周方向両側に一対の段部６３Ｃが形成される。

図２に示されるように、一対の突出部５５、５６は、ねじ軸４１の内周面に沿って周方向に延び、ねじ軸４１の軸線を対称軸として対称に形成される。また、突出部５５、５６は、ねじ軸４１の内周面からねじ軸４１の軸線（中心線）に向けて一定の高さＨ１、且つ一定の厚さ（前後方向の長さ）で突出する。ねじ軸４１の後端から突出部５５、５６までの距離は、ストッパ部材６０のアーム部６２、６３の基部６２Ａ、６３Ａの前後方向長さＨ２、換言すると、ベース部６１の前側面から段部６２Ｃ、６３Ｃまでの距離Ｈ２に対して長く設定される。なお、本実施形態において、突起部５５の周方向の一側面５５Ａと突起部５６の周方向の一側面５６Ａとの間に形成される隙間５７、および突起部５５の周方向の他側面５５Ｂと突起部５６の周方向の他側面５６Ｂとの間に形成される隙間５８は、周方向の長さ（幅）が、突起部５５、５６の周方向の長さよりも短く設定される。

そして、突起部５５、５６間の一側の隙間５７には、ストッパ部材６０のアーム部６２の案内部６２Ｂが挿入される。一方、突起部５５、５６間の他側の隙間５８には、ストッパ部材６０のアーム部６３の案内部６３Ｂが挿入される。また、ストッパ部材６０は、案内部６２Ｂの案内面６６（図３参照）が突起部５５の側面５５Ａに摺動可能に当接され、案内部６２Ｂの案内面６７（図３参照）が突起部５６の側面５６Ａに摺動可能に当接される。同様に、ストッパ部材６０は、案内部６３Ｂの案内面６８（図３参照）が突起部５６の側面５５Ｂに摺動可能に当接され、案内部６３Ｂの案内面６９（図３参照）が突起部５６の側面５６Ｂに摺動可能に当接される。なお、本実施形態においては、突起部を一対としているが、これに限らず、３つ以上としてもよいし、隙間５７，５８のうち、いずれかを埋めるような形状の一つの突起部としてもよい。上記のようにした場合、突起部の数に合わせた数のアーム部、若しくは、突起部の数よりも少ない数のアーム部をストッパ部材６０に設けるようにする。

（作用）
次に、電動倍力装置１の動作を説明する。
ブレーキペダル（図示省略）の操作により入力ロッド７が前進すると、コントローラ５３は、ブレーキペダルの操作量、すなわち、入力プランジャ３（入力部材）のストローク量に基づき電動モータ５の作動を制御する。電動モータ５の回転力は、プーリ４３、プーリベルト５０、およびプーリ４２を介してボールねじ機構６（回転直動変換機構）のナット部材４０に伝達される。これにより、ナット部材４０は、マスタシリンダ８に液圧を発生させる方向へ回転し、ナット部材４０の回転力は、複数個のボール４７を介してねじ軸４１に伝達される。

ここで、ねじ軸４１は、案内機構により、ハウジング２に対する軸線を中心とする相対回転が阻止され、且つハウジング２に対する前後方向（軸線に沿う方向）への直線的な相対移動が許容される。すなわち、ねじ軸４１は、突起部５５、５６がハウジング２に固定されたストッパ部材６０の一対のアーム部６２、６３の案内部６２Ａ、６３Ａに案内され、ナット部材４０の回転に応じて前進（直動）する。これにより、ねじ軸４１の一対の突起部５５，５６によりばね受部材３３が前方向へ押圧され、プライマリピストン４は、入力プランジャ３（入力ロッド７）に追従して前進する。その結果、プライマリ室１５に液圧が発生し、延いてはセカンダリ室１６に液圧が発生する。マスタシリンダ８の各液室１５、１６で発生したブレーキ液圧は、車両の各車輪のホイールシリンダに供給され、これにより、摩擦制動による制動力が発生する。

そして、ブレーキペダルの操作が解除されると、コントローラ５３は、入力プランジャ３（入力部材）のストローク量に基づき電動モータ５を逆回転させる。これにより、ナット部材４０は、マスタシリンダ８の液圧をリザーバ９へ逃がす方向へ回転し、ねじ軸４１は、案内機構の案内により、ナット部材４０の回転に応じて後退（直動）する。その結果、プライマリピストン４およびセカンダリピストン１４が後退し、マスタシリンダ８の各液室１５、１６の液圧が減圧されることにより、制動力が解除される。

そして、液圧発生時には、プライマリ室１５の液圧を入力ピストン２９の前側の小径部で受圧し、その反力が、入力プランジャ３および入力ロッド７を介してブレーキペダルに伝達、すわなち、フィードバックされる。これにより、既定の倍力比（ブレーキペダルの操作力に対する液圧出力の比）による制動力を発生させることができる。さらに、コントローラ５３は、電動モータ５の作動を制御し、入力ピストン２９と、追従するプライマリピストン４との相対位置を調整することができる。

すなわち、入力ピストン２９のストローク位置に対し、プライマリピストン４の位置を前方（マスタシリンダ８側）へ調整することにより、ブレーキペダルの操作に対する液圧出力を大きくすることができる。一方、入力ピストン２９のストローク位置に対し、プライマリピストン４の位置を後方（ブレーキペダル側）へ調整することにより、ブレーキペダルの操作に対する液圧出力を小さくすることができる。その結果、倍力制御、ブレーキアシスト制御、車間制御、回生協調制御等のブレーキ制御を実行することができる。

（効果）
本実施形態によれば、電動モータ２により回転駆動されるナット部材４０（回転部材）とナット部材４０の回転に応じて進退移動する円筒形のねじ軸４１（直動部材）とを有するボールねじ機構６（回転直動変換機構）を備え、ねじ軸４１に、内周面から突出して周方向に延びる一対の突起部５５、５６を設け、また、リアハウジング２Ｂの円筒部１０の後端部（ブレーキペダル側端部）に、ストッパ部材６０を固定した。

さらに、突起部５５の周方向の側面５５Ａ、５５Ｂおよび突起部５６の周方向の側面５６Ａ、５６Ｂを、入力プランジャ３（入力部材）とねじ軸４１との間を前方（マスタシリンダ８側）へ延びるストッパ部材６０の一対のアーム部６２、６３の対応する案内面６６〜６９に当接させることにより、ねじ軸４１のハウジング２に対する軸線を中心とする相対回転を阻止し、且つねじ軸４１のハウジング２に対する前後方向（軸線に沿う方向）への直線的な相対移動を許容する案内機構を構成した。

これにより、回転止めの案内溝（スリット）を形成するためにねじ軸４１が後方（ブレーキペダル側）へ延ばされた従来の案内機構を備える電動倍力装置（例えば「特許文献１」参照）と比較した場合、ねじ軸４１を少なくともねじ軸４１のストローク分だけ短くすることが可能である。これにより、ねじ軸４１、延いては、電動倍力装置１全体を、小型化、軽量化、且つ低コスト化することができる。加えて、小型化により電動倍力装置１のレイアウトが容易となり、設計の自由度を拡大することができる。

なお、実施形態は上記に限定されるものではなく、例えば、次のように構成することができる。

図２に示されるように、上述した実施形態では、突起部５５の一側面５５Ａと突起部５６の一側面５６Ａとの間に形成される隙間５７の周方向の長さ、および突起部５５の他側面５５Ｂと突起部５６の他側面５６Ｂとの間に形成される隙間５８の周方向の長さを、突起部５５、５６の周方向の長さよりも短く設定した。

これに対し、図４に示されるように、突起部５５の一側面５５Ａと突起部５６の一側面５６Ａとの間に形成される隙間５７の周方向の長さ、および突起部５５の他側面５５Ｂと突起部５６の他側面５６Ｂとの間に形成される隙間５８の周方向の長さを、突起部５５、５６の周方向の長さよりも長く設定することができる。

この場合、突起部５５、５６間の一側の隙間５７には、図５に示されるストッパ部材７０の一方のアーム部７２が挿入される。一方、突起部５５、５６間の他側の隙間５８には、ストッパ部材７０の他方のアーム部７３の案内部６２Ｂが挿入される。また、ストッパ部材７０は、アーム部７２の一方の案内面７６が突起部５５の一側面５５Ａに摺動可能に当接され、アーム部７２の他方の案内面７７が突起部５６の一側面５６Ａに摺動可能に当接される。同様に、ストッパ部材７０は、アーム部７３の一方の案内面７８が突起部５５の他側面５５Ｂに摺動可能に当接され、アーム部７３の他方の案内面７９が突起部５６の側面５６Ｂに摺動可能に当接される。

ここで、図３、図５を参照すると、ストッパ部材７０のアーム部７２、７３の周方向の長さは、ストッパ部材６０のアーム部６２、６３の周方向の長さに対して十分に大きいことから、ストッパ部材７０のアーム部７２、７３の強度は、ストッパ部材６０のアーム部６２、６３の強度に対して十分に大きい。したがって、ストッパ部材７０のアーム部７２、７３は、ストッパ部材６０のアーム部６２、６３のような段部６２Ｃ、６３Ｃを設ける必要がなくなり、ストッパ部材６０に対して製造が容易になる。

なお、本実施形態においては、直動部材としてのねじ軸４１の内部に、入力ロッド７や入力プランジャ３の入力部材が挿通される電動倍力装置を例に説明したが、直動部材の内部に入力部材が挿通しないタイプ（別体アクチュエータタイプ）の電動倍力装置に上記突起部５６，５７及びストッパ部材６０，７０を適用するようにしてもよい。

１ 電動倍力装置、２ ハウジング、３ 入力プランジャ（入力部材）、４ プライマリピストン（ピストン）、５ 電動モータ、６ ボールねじ機構（回転直動変換機構）、７ 入力ロッド（入力部材）、８ マスタシリンダ、４０ ナット部材（回転部材）、４１ ねじ軸（直動部材）、５５、５６ 突起部、５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂ 側面、６０ ストッパ部材

Claims (2)

1. ブレーキペダルの操作により駆動される電動モータの回転力をマスタシリンダのピストンの推進力に変換する回転直動変換機構がハウジングに取り付けられ、前記電動モータから前記ピストンに付与される推力により、前記マスタシリンダ内にブレーキ液圧を発生させる電動倍力装置であって、
   前記回転直動変換機構は、前記電動モータにより回転駆動される回転部材と、前記回転部材の回転に応じて進退移動し、回転部材の内部に配置される筒状の直動部材と、を有し、
   前記直動部材は、前記直動部材の中心線に向けて内周面から突出する少なくとも１つの突起部を有し、
   前記直動部材の内周側には、前記直動部材の中心線に沿って延びて前記突起部の側面に当接するストッパ部材が設けられ、
   前記ストッパ部材は、前記ハウジングの前記ブレーキペダル側端部に固定されることを特徴とする電動倍力装置。
2. 前記直動部材の内部には、前記ブレーキペダルの操作により進退移動する入力部材が挿通され、前記ストッパ部材が前記入力部材と前記直動部材との間に配置される、請求項１に記載の電動倍力装置。

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