JP6570291B2 - 電動倍力装置及びストローク検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両のブレーキ装置に組込まれ、ブレーキペダルの操作量に基づき電動モータを作動させて、マスタシリンダのピストンを推進させてブレーキ液圧を発生させる電動倍力装置、及び移動部材、例えば電動倍力装置の入力ロッド（入力プランジャ）の移動位置を検出するストローク検出装置に関するものである。

そこで、特許文献１には、モータの駆動によりブレーキペダルの踏力を倍力する制動アシスト装置と、ブレーキペダルの操作量に基づきインプットロッドの移動位置を検出するストローク検出装置とを備えており、ストローク検出装置により検出したブレーキペダルの操作量に基づき、制動アシスト装置によりブレーキ液の液圧を制御して液圧制御ユニットに供給する車両用ブレーキ装置が開示されている。

特開２０１５−２１７４５号公報

上述した特許文献１に係る車両用ブレーキ装置に採用されたストローク検出装置は、インプットロッドにその軸方向に沿って複数装着された磁性体の磁束密度を、ケーシングのカバーに設けたホールセンサユニットで検出する構成を採用して、インプットロッドのストローク量（移動位置）を検出するようにしている。しかしながら、このストローク検出装置では、磁性体によって、インプットロッドの最大のストローク量を上回る大きさの磁界空間を形成しなければならず、必然的に磁性体の数量を増加させるか、若しくは、磁界空間の十分な大きさを確保するために磁性体の大きさを出来る限り大きくする必要がある。しかしながら、これでは、ブレーキ装置自体が大型化し、さらにコスト増の懸念がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、小型化して、低コスト化を実現しつつ、入力部材（移動部材）の移動位置を精度良く検出することのできる電動倍力装置及びストローク検出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、本発明の電動倍力装置は、ハウジングと、ブレーキペダルに連結されて前記ハウジング内に延び、磁性体が装着される入力部材と、前記ハウジングに設けられる電動モータと、該電動モータの作動により、マスタシリンダのピストンを推進するアシスト機構と、前記ハウジングに対する前記入力部材の移動位置を検出すべく、前記磁性体からの磁束密度を検出する磁気センサを有するストローク検出装置と、該ストローク検出装置の磁気センサからの出力値により、前記電動モータを作動させて、前記アシスト機構により前記マスタシリンダに液圧を発生させるための制御手段と、を備え、該制御手段は、前記磁気センサからの出力値に対応する前記入力部材の移動位置が複数存在する場合、前記ブレーキペダルの操作状態を検出する他の検出手段の出力信号に基づいて、前記入力部材の移動位置を選択して検出し、前記磁性体は、前記入力部材の軸方向に沿って間隔を置いて少なくとも２つ備えられ、最も外側に位置する各磁性体の間隔は、前記入力部材の最大の移動量より小さいことを特徴とするものである。

また、本発明のストローク検出装置は、移動部材の移動位置を検出するストローク検出装置であって、該ストローク検出装置は、前記移動部材に装着される磁性体と、該磁性体からの磁束密度を検出する磁気センサと、前記磁性体からの所定の磁力の有無を検出する磁気反応型センサと、前記磁気センサからの出力値に対応する前記移動部材の移動位置が複数存在する場合、前記磁気反応型センサの出力信号に基づいて、前記移動部材の移動位置を選択して検出する制御手段と、を備え、前記磁性体は、前記移動部材の軸方向に沿って間隔を置いて少なくとも２つ備えられ、最も外側に位置する各磁性体の間隔は、前記移動部材の最大の移動量より小さいことを特徴とするものである。

本発明に係る電動倍力装置及びストローク検出装置によれば、小型化して、低コスト化を実現しつつ、入力部材（移動部材）の移動位置を精度良く検出することができる。

本発明の実施形態に係る電動倍力装置が組み込まれる車両用のブレーキ装置の概略を示すシステム図である。 本発明の第１の実施形態に係る電動倍力装置の断面図である。 第１の実施形態に係る電動倍力装置に採用したストローク検出装置の斜視図である。 図３のストローク検出装置の分解斜視図である。 入力プランジャが初期位置であるときの入力プランジャとホールセンサユニットとの位置関係を示す図である。 入力プランジャがフルストローク位置であるときの入力プランジャとホールセンサユニットとの位置関係を示す図である。 入力プランジャに装着された第１磁性体及び第２磁性体の配置及びその極性を示す図である。 ホールＩＣチップによる第１磁性体からの磁束密度の検出方法を説明するための図である。 入力プランジャに装着された第１及び第２磁性体の磁束密度を示す図である。 ストローク量と一つのホールＩＣチップが検出した磁束密度のベクトル角θとの関係を示すグラフである。 ストローク量と一つのホールＩＣチップからの出力信号（出力電圧）との関係を示すグラフである。 ストローク量と液圧検出手段からの出力信号（出力電圧）との関係を示すグラフである。 ストローク量と、一つのホールＩＣチップからの出力信号及び液圧検出手段からの出力信号との関係を示すグラフである。 第１の実施形態に係る電動倍力装置において、ブレーキペダルの操作に伴って、コントローラがストローク検出装置及び液圧検出手段からの出力信号に基づいて、入力プランジャのストローク量を得るための制御フロー図である。 ストローク量と２つのホールＩＣチップからの出力信号との関係を示すグラフである。 第２の実施形態に係る電動倍力装置に採用したストローク検出装置の分解斜視図である。 第２の実施形態に係る電動倍力装置において、ブレーキペダルの操作に伴って、コントローラがストローク検出装置の各ホールＩＣチップからの出力信号及び磁気反応型ホールＩＣチップからの出力信号に基づいて、入力プランジャのストローク量を得るための制御フロー図である。 ストローク量と磁気反応型ホールＩＣチップの出力信号との関係を示すグラフである。 ストローク量と、一つのホールＩＣチップからの出力信号及び磁気反応型ホールＩＣチップからの出力信号との関係を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態を図１〜図１９に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施の形態に係る電動倍力装置１Ａ、１Ｂは、電気自動車やハイブリッド電気自動車などの車両用ブレーキ装置に採用される。
まず、第１の実施形態に係る電動倍力装置１Ａを図１〜図１５に基づいて説明する。
本電動倍力装置１Ａは、図２に示すように、ハウジング３と、該ハウジング３内に延び、ブレーキペダル６に入力ロッド３０を介して連結される入力部材としての入力プランジャ２９と、ハウジング３に設けられる電動モータ２と、該電動モータ２の作動により、マスタシリンダ４のプライマリピストン１０及びセカンダリピストン１１を推進するアシスト機構としてのボールネジ機構３８と、ハウジング３に対する入力プランジャ２９（入力ロッド３０）のストローク量（移動位置）を検出すべく、ホールセンサユニット７１Ａを有するストローク検出装置５４Ａと、該ホールセンサユニット７１Ａの各ホールＩＣチップ７５、７５からの出力信号（出力電圧）により入力プランジャ２９のストローク量（移動位置）を得て、該入力プランジャ２９のストローク量（移動位置）に基づいて電動モータ２を作動させて、ボールネジ機構３８によりマスタシリンダ４に液圧を発生させる制御手段としてのコントローラ５５とを備えている。なお、図２において、図の左側が前側であり、図の右側が後側となる。

図２に示すように、本電動倍力装置１Ａは、ハウジング３の前側（図２の左方）にタンデム型のマスタシリンダ４を連結した構造を有している。マスタシリンダ４の上部には、マスタシリンダ４にブレーキ液を供給するリザーバ５が取り付けられている。ハウジング３は、電動モータ２及びボールネジ機構３８等を収容するフロントハウジング３Ａと、該フロントハウジング３Ａの後端開口（図２の右端開口）を閉塞するリアハウジング３Ｂとを有している。該リアハウジング３Ｂには、マスタシリンダ４と同心で、ハウジング３の後方、すなわち、マスタシリンダ４から離れる方向に円筒部７が突設されている。リアハウジング３Ｂの円筒部７の周りには取付プレート６０が固定される。該取付プレート６０に複数のスタットボルト８が取り付けられる。そして、本電動倍力装置１Ａは、その円筒部７を車両の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、エンジンルーム内に配置して、複数のスタッドボルト８を用いてダッシュパネルに固定している。

マスタシリンダ４内には、有底のシリンダボア９が形成されている。このシリンダボア９の開口部側には、略円筒状のプライマリピストン１０が配置されている。このプライマリピストン１０の前端側は、カップ状に形成され、シリンダボア９内に配置されている。また、シリンダボア９の底部側には、カップ状のセカンダリピストン１１が配置されている。プライマリピストン１０の後端部は、マスタシリンダ４の開口部からハウジング３内に延出して、リアハウジング３Ｂの円筒部７内まで延びている。マスタシリンダ４のシリンダボア９内には、プライマリピストン１０とセカンダリピストン１１との間にプライマリ室１２が形成され、シリンダボア９の底部とセカンダリピストン１１との間にセカンダリ室１３が形成されている。

マスタシリンダ４のプライマリ室１２及びセカンダリ室１３は、液圧検出手段６５に連通しており、該液圧検出手段６５によりマスタシリンダ４のプライマリ室１２及びセカンダリ室１３の液圧が検出される。なお、図１２に、液圧検出手段６５からのマスタシリンダ４の液圧に係る出力信号（出力電圧：ＶＦ１〜ＶＦ２）と、後述する入力プランジャ２９のストローク量（Ｓ０〜Ｓ３）との関係を示している。なお、「Ｓ０」は入力プランジャ２９の初期位置（ブレーキペダル６の未操作状態）に相当して、「Ｓ３」は入力プランジャ２９のフルストローク位置に相当する。該液圧検出手段６５が、特許請求の範囲に記載したブレーキペダル６の操作状態を検出する他の検出手段に相当する。

図１も参照して、これらのプライマリ室１２及びセカンダリ室１３は、それぞれ、マスタシリンダ４の液圧ポートから２系統の液圧回路６９を介して液圧制御ユニット６６に連通している。該液圧制御ユニット６６は、各車輪のホイールシリンダ６７に連通しており、マスタシリンダ４により発生されるブレーキ液の液圧を各車輪のホイールシリンダ６７に伝達して、各車輪のディスクロータ６８の回転に対してそれぞれ制動力を発生させて、車両に制動力を発生させる。

また図２に示すように、マスタシリンダ４には、プライマリ室１２及びセカンダリ室１３をそれぞれリザーバ５に接続するためのリザーバポート１４、１５が設けられている。シリンダボア９の内周面には、プライマリピストン１０及びセカンダリピストン１１との間をシールする環状のピストンシール１６、１７、１８、１９が軸方向に沿って所定間隔をもって装着されている。ピストンシール１６、１７は、軸方向に沿って一方のリザーバポート１４（後側）を挟んで配置されている。そして、プライマリピストン１０が図２に示す非制動位置にあるとき、プライマリ室１２は、プライマリピストン１０の側壁に設けられたピストンポート２０を介してリザーバポート１４に連通する。そして、プライマリピストン１０が非制動位置から前進してピストンポート２０が一方のピストンシール１７に達したとき、プライマリ室１６がピストンシール１７によってリザーバポート１４から遮断されて液圧が発生する。

同様に、残りの２つのピストンシール１８、１９は、軸方向に沿ってリザーバポート１５（前側）を挟んで配置されている。セカンダリピストン１１が図２に示す非制動位置にあるとき、セカンダリ室１３は、セカンダリピストン１１の側壁に設けられたピストンポート２１を介してリザーバポート１５に連通している。そして、セカンダリピストン１１が非制動位置から前進してピストンシール１９によってセカンダリ室１３がリザーバポート１５から遮断されて液圧が発生する。

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２２が介装されている。また、シリンダボア９の底部とセカンダリピストン１１との間には、バネ２３が介装されている。プライマリピストン１０は、全体が略円筒状に形成され、軸方向中央内部に中間壁２４を設けている。該中間壁２４には、案内ボア２５が軸方向に貫通している。案内ボア２５には、入力ピストン２６が摺動可能かつ液密的に挿通されている。該入力ピストン２６は、前側に位置する小径部２６Ａと、該小径部２６Ａから連続して後側に延びる大径部２６Ｂとからなる段付形状に形成される。そして、入力ピストン２６の小径部２６Ａが、案内ボア２５内に摺動可能かつ液密的に挿通されている。

入力ピストン２６の小径部２６Ａの外周面と、プライマリピストン１０の中間壁２４に設けた案内ボア２５の内周面との間は、シール２７によってシールされている。入力ピストン２６の大径部２６Ｂの後端には、外側フランジ状のバネ受部２６Ｃが形成されている。バネ受部２６Ｃの外周部は、プライマリピストン１０の後側の内壁面に近接して配置される。入力ピストン２６の後端面には、ガイド用凹部２６Ｄが形成されている。入力ピストン２６は、マスタシリンダ４のプライマリ室１２に、その小径部２６Ａの前端部が臨むとともに、プライマリピストン１０に対して軸方向に沿って相対移動可能となっている。

プライマリピストン１０の後側の内部における入力ピストン２６の後方には、入力部材としての入力プランジャ２９が軸方向に沿って移動可能に案内されている。入力プランジャ２９は、図４も参照して、軸部２９Ａと、該軸部２９Ａの軸方向後端に径方向外方に突設される環状部２９Ｂと、軸部２９Ａの前端面から前方に向かって突設される小径突設部２９Ｃと、軸部２９Ａの後端面に設けた球状凹部２９Ｄと、該球状凹部２９Ｄ周辺から後方に突設されるバネ受け部２９Ｅとが一体的に構成される。入力ロッド３０の前端部のボールジョイント３１が入力プランジャ２９の球状凹部２９Ｄに連結され、入力ロッド３０の軸方向に対するある程度の傾きを許容するようになっている。入力プランジャ２９の小径突設部２９Ｃが、入力ピストン２６の後端面に設けたガイド用凹部２６Ａに挿通されている。

入力ロッド３０は、入力プランジャ２９に連結される前端側が、リアハウジング３Ｂの円筒部７及びプライマリピストン１０の後側の内部に配置され、後端側が円筒部７から外部に延出している。図１も参照して、入力ロッド３０の後端部にクレビス３０Ａを介してブレーキペダル６が連結される。そして、該ブレーキペダル６の操作により入力ロッド３０が軸方向に移動する。また、入力ロッド３０の円筒部７内に配置されたほぼ中間部位には、鍔状のストッパ当接部３２が形成されている。円筒部７の後端部には、径方向内側に延びるストッパ３３が形成されており、入力ロッド３０のストッパ当接部３２がストッパ３３に当接することにより、入力ロッド３０の後退位置が規定されるようになっている。

ストローク検出装置５４Ａは、ブレーキペダル６の操作量（ストローク量）として、入力ロッド３０に連動して軸方向に沿って往復移動する入力プランジャ２９のストローク量（移動位置）を検出するものである。図３及び図４に示すように、本ストローク検出装置５４Ａは、入力プランジャ２９に装着される第１及び第２磁性体７０Ａ、７０Ｂと、第１及び第２磁性体７０Ａ、７０Ｂからの磁束密度を検出する磁気センサであるホールセンサユニット７１Ａとを備えている。本実施形態では、第１及び第２磁性体７０Ａ、７０Ｂは２つ備えられているが、３つ以上備えてもよい。また、本実施形態では、第１及び第２磁性体７０Ａ、７０Ｂは、共に円筒状で同じ大きさに形成されるが、必ずしも同じ大きさとしなくともよい。該第１及び第２磁性体７０Ａ、７０Ｂは、円筒状支持体７２の両端に設けた周方向に延びる切欠き部７２Ａ、７２Ａにそれぞれ装着される。そして、第１及び第２磁性体７０Ａ、７０Ｂを含む円筒状支持体７２が入力プランジャ２９の軸部２９Ａに装着される。第２磁性体７０Ｂは入力プランジャ２９の環状部２９Ｂに接触する。なお、第２磁性体７０Ｂは、入力プランジャ２９の環状部２９Ｂと接触せずに隙間を空けて配置するようにしてもよい。

第１磁性体７０Ａと第２磁性体７０Ｂとの間の間隔は、入力プランジャ２９（入力ロッド）の最大のストローク量（移動量）よりも小さく設定される。第１磁性体７０Ａがマスタシリンダ４側（前側）に、第２磁性体７０Ｂがブレーキペダル６側（後側）に配置される。第１及び第２磁性体７０Ａ、７０Ｂは、入力プランジャ２９の軸方向に異方性となるように磁極がＮ極とＳ極に分かれて配置されている。具体的に、図７も参照して、第１磁性体７０Ａはマスタシリンダ４側（前側）にＮ極が配置され、ブレーキペダル６側（後側）にＳ極が配置される。一方、第２磁性体７０Ｂはマスタシリンダ４側（前側）にＳ極が配置され、ブレーキペダル６側（後側）にＮ極が配置される。なお、第１磁性体７０Ａ及び第２磁性体７０Ｂは、磁極が逆に配置されてもよく、径方向に向かってＮ極及びＳ極が配置されてもよい。この場合には、第１磁性体７０Ａと第２磁性体７０Ｂとの極性を逆転させて配置する。

ホールセンサユニット７１Ａは、図３及び図４に示すように、磁束密度を検出する２つのホールＩＣチップ７５、７５と、各ホールＩＣチップ７５、７５が取り付けられる電子基板７６と、該電子基板７６を保持して、コネクタ部７７Ｃを有するケーシング７７とを備えている。２つのホールＩＣチップ７５、７５は、電子基板７６の表面と裏面とにそれぞれ装着される。ケーシング７７は、第１及び第２磁性体７０Ａ、７０Ｂを含む電子基板７６を収容する直方体のケーシング部７７Ａと、該ケーシング部か７７Ａからマスタシリンダ４側に延びる板状支持部７７Ｂと、該板状支持部７７Ｂから外方に突出して、屈曲するようにしてマスタシリンダ４側（前側）に延びるコネクタ部７７Ｃとから構成される。該ホールセンサユニット７１Ａは、入力プランジャ２９の中心軸線に対して直交する方向に所定距離離れた位置に配置され、マスタシリンダ４に複数の固定ボルト８０により固定される。具体的には、ホールセンサユニット７１Ａは、図２も参照して、マスタシリンダ４の後端から後方に至る部位に、２つのホールＩＣチップ７５、７５を含む基板７６を収容するケーシング部７７Ａが配置され、板状支持部７７Ｂがプライマリピストン１０の外周面と戻しバネ４９との間に配置され、コネクタ部７７Ｃが外部に露出されてマスタシリンダ４側に指向する。
なお、図５及び図６は、入力プランジャ２９とホールセンサユニット７１Ａとの位置関係を示す図であり、図５は、入力プランジャ２９が初期位置であるときの位置関係を示し、図６は、入力プランジャ２９がフルストローク位置であるときの位置関係を示している。

図８は、ホールＩＣチップによる磁束密度の検出方法を説明するための図である。なお、二つのホールＩＣチップ７５、７５は、いずれも同様の構成を有するので、一つのホールＩＣチップ７５（図１５のＯＵＴ１で示すホールＩＣチップ）の構成のみを説明する。
例えば、ホールＩＣチップ７５と、第１磁性体７０Ａとの位置関係が図８に示す状態にある場合、第１磁性体７０Ａの磁力線は、軸方向前側のＮ極から入力プランジャ２９の軸方向に沿うように向かい、ホールＩＣチップ７５のホール素子によって、入力プランジャ２９の中心軸線に平行なＸ方向の磁束密度Ｂｘと、中心軸線に直交する方向（径方向）のＺ方向の磁束密度Ｂｚとを検出することができる。これにより、検出した２方向の磁束密度（Ｂｘ、Ｂｚ）から磁束密度のベクトル角θを算出する。この磁束密度のベクトル角θは、θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｂｚ／Ｂｘ）で算出することができる。

そして、本実施形態では、ホールセンサユニット７１Ａ（ホールＩＣチップ７５）によって検出される、第１及び第２磁性体７０Ａ、７０Ｂからの磁束密度の分布は図９に示す分布となり、第１及び第２磁性体７０Ａ、７０Ｂが、入力プランジャ２９と共にその軸線上を直動した際に、ホールセンサユニット７１Ａ（ホールＩＣチップ７５）がＸ方向の磁束密度Ｂｘ及びＺ方向の磁束密度Ｂｚを検出する。

この算出された磁束密度のベクトル角θは、図１０に示すように、入力プランジャ２９の移動範囲Ｓ０〜Ｓ３において、入力プランジャ２９の移動に伴って、０ｄｅｇ〜３６０ｄｅｇの範囲で周期的に変化する周期関数となる。なお、この周期関数は、ストローク量Ｓ０〜Ｓ１の間が１番目の周期、ストローク量Ｓ１〜Ｓ２の間が２番目の周期、ストローク量Ｓ２〜Ｓ３の間が３番目の周期となる。また、上述したように、ストローク量Ｓ０は入力プランジャ２９の初期位置であり、Ｓ３は入力プランジャ２９のフルストローク位置である。ホールセンサユニット７１Ａは、算出した磁束密度のベクトル角θを出力信号（出力電圧）に変換して、コントローラ５５へ出力している。図１１に示すように、入力プランジャ２９のストローク量（Ｓ０〜Ｓ３）に対するホールセンサユニット７１Ａ（ホールＩＣチップ７５）からの出力信号（出力電圧：ＶＨ１〜ＶＨ２）も当然ながら周期関数となる。ストローク検出装置５４Ａの作用は以下に詳述する。

図２に示すように、プライマリピストン１０の中間壁２４と、入力ピストン２６の後端部に形成されたバネ受部２６Ｃとの間に、圧縮コイルバネである第１バネ３４が介装されている。また、入力プランジャ２９の後端部に設けられたバネ受け部２９Ｅと、プライマリピストン１０の後端部に取付けられたバネ受３５との間に、圧縮コイルばねである第２バネ３６が介装されている。また、円筒状部材３７が、後述するボールネジ機構３８の構成である筒状のネジ軸４０内に配置されている。該円筒状部材３７は、その後端部がバネ受３５の外周部の前面に接触して、ネジ軸４０の前端からやや前方に至る位置まで延びている。該円筒状部材３７の前端面にはバネ受３７Ａが形成される。

入力ピストン２６及び入力プランジャ２９は、第１バネ３４及び第２バネ３６によって、図２に示す中立位置、すなわち、第１バネ３４の付勢力と、第２バネ３６の付勢力とが釣合う位置に弾性的に保持される。入力ピストン２６及び入力プランジャ２９は、プライマリピストン１０に対して、この中立位置から前方及び後方に移動可能になっている。

ハウジング３内には、回転直動変換機構であり、アシスト機構としてのボールネジ機構３８が収容されている。ボールネジ機構３８は、ハウジング３に配置された電動モータ２によって駆動され、回転運動を直線運動に変換してプライマリピストン１０に推力を付与するものである。ボールネジ機構３８は、ナット部材３９及びネジ軸４０を有している。ナット部材３９は、軸受部材４２によってハウジング３内で回転可能に支持されている。該軸受部材４２はリアハウジング３Ｂに固定される。

ネジ軸４０は、筒状に形成されている。該ネジ軸４０は、ナット部材３９の内部からハウジング３の円筒部７内に至るまで延び、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ハウジング３に支持されている。該ネジ軸４０は、フロントハウジング３Ａの底部と、円筒状部材３７の前端に設けたバネ受３７Ａとの間に介装された圧縮コイルバネである戻しバネ４９の付勢力によって後退方向に付勢されている。ナット部材３９の内周面及びネジ軸４０の外周面には、それぞれ螺旋溝３９Ａ、４０Ａが形成されている。これら螺旋溝３９Ａ、４０Ａ間には、複数の転動体であるボール４１がグリスと共に装填されている。ネジ軸４０は、円筒部７のストッパ３３よって軸方向に沿って移動可能に案内され、軸回りに回転しないよう支持されている。これにより、ナット部材３９の回転に伴い、螺旋溝３９Ａ、４０Ａに沿ってボール４１が転動して、ネジ軸４０が軸方向に移動する。ボールネジ機構３８は、ナット部材３９とネジ軸４０との間で、回転、直線運動を相互に変換可能になっている。

プライマリピストン１０は、後端部がネジ軸４０内に挿入され、バネ受３５の外周部の後面がネジ軸４０の内周部に形成された環状の段部４４に当接して、ネジ軸４０に対する後退位置が規定されている。これにより、ネジ軸４０の前進により、プライマリピストン１０が円筒状部材３７と共に、段部４４に押されて、また、段部４４から離間して単独で前進することができる。

電動モータ２は、マスタシリンダ４、入力ロッド３０及びボールネジ機構３８とは、別軸でハウジング３内に収容されている。電動モータ２は、その出力軸２Ａにプーリ４５Ａが取付けられている。出力軸２Ａは軸受部材５０、５１によりハウジング３内に回転自在に支持される。ボールネジ機構３８のナット部材３９にもプーリ４５Ｂが取付けられている。出力軸２Ａのプーリ４５Ａと、ナット部材３９のプーリ４５Ｂとにベルト４６が巻回されている。そして、電動モータ２は、プーリ４５Ａ，４５Ｂ及びベルト４６を介して、ボールネジ機構３８のナット部材３９を回動させるようになっている。

電動倍力装置１Ａには、電動モータ２の回転位置を検出する回転位置センサ（図示せず）、ブレーキペダル６の操作量に基づく入力プランジャ２９のストローク量を検出すべく、ホールセンサユニット７１Ａを有するストローク検出装置５４Ａ、及びマスタシリンダ４のプライマリ室１２及びセカンダリ室１３の液圧を検出する液圧検出手段６５等からの出力信号（出力電圧）に基づいて電動モータ２の作動を制御するマイクロプロセッサベースの、制御手段としてコントローラ５５が設けられている。なお、このコントローラ５５は、回生協調制御、ブレーキアシスト制御、自動ブレーキ制御等の様々なブレーキ制御を実行するための車載コントローラ等に適宜接続することができる。

次に、ブレーキペダル６の操作に伴って、コントローラ５５がストローク検出装置５４Ａ及び液圧検出手段６５からの出力信号（出力電圧）に基づいて、入力プランジャ２９（入力ロッド３０）のストローク量を得るための制御フローを図１４に基づいて説明する。なお、コントローラ５５には、予め、図１１及び図１５に示すような、ホールセンサユニット７１Ａ（各ホールＩＣチップ７５）からの、入力プランジャ２９のストローク量に対する出力信号（出力電圧）の周期関数が入力されている。また、コントローラ５５には、予め、図１２に示すような、液圧検出手段６５からの、入力プランジャ２９のストローク量に対する出力信号（出力電圧）の関係が入力されている。

ステップＳ１において、電動倍力装置１Ａの電源を起動する。続いて、ステップＳ２において、電動倍力装置１Ａの電源が起動しているか否かが判定される。続いて、ステップＳ２において、電動倍力装置１Ａの電源が起動していないと判定される（Ｎｏ）と、ステップＳ３にて、コントローラ５５により電動倍力装置１Ａの電源を起動して、ステップＳ４及びステップＳ５に進む。ステップＳ２において、電動倍力装置１Ａの電源が起動していると判定される（Ｙｅｓ）と、ステップＳ４及びステップＳ５に進む。
次に、ステップＳ４では、ストローク検出装置５４Ａが作動中であるか否かが判定される。続いて、ステップＳ４において、ストローク検出装置５４Ａが作動していない（Ｎｏ）と判定されると、ステップＳ６に進み、コントローラ５５によりストローク検出装置５４Ａの電源が起動されて、ステップ７に進む。一方、ステップＳ４において、ストローク検出装置５４Ａが作動中である（Ｙｅｓ）と判定されると、ステップＳ７に進む。

次に、ステップＳ７において、ブレーキペダル６が操作されると、各ホールＩＣチップ７５により、第１及び第２磁性体７０Ａ、７０Ｂからの磁束密度のベクトル角θを検出する。続いて、ステップＳ８において、コントローラ５５がストローク検出装置５４Ａからの磁束密度のベクトル角θに基づく出力信号（出力電圧）を取得する。
また、ステップＳ５では、液圧検出手段６５が作動中であるか否かが判定される。続いて、ステップＳ５において、液圧検出手段６５が作動していないと判定される（Ｎｏ）と、ステップＳ９に進み、コントローラ５５により液圧検出手段６５を起動して、ステップＳ１０に進む。一方、ステップＳ５において、液圧検出手段６５が作動中であると判定される（Ｙｅｓ）と、ステップＳ１０に進む。
次に、ステップＳ１０において、ブレーキペダル６が操作されると、液圧検出手段６５により、マスタシリンダ４のプライマリ室１２及びセカンダリ室１３の液圧値を検出する。続いて、ステップＳ１１において、コントローラ５５が液圧検出手段６５からの液圧値に基づく出力信号（出力電圧）を取得する。

次に、ステップＳ１２において、コントローラ５５は、ステップＳ１１におけるコントローラ５５が取得した液圧検出手段６５からの液圧の出力信号（出力電圧）に基づいて、ステップＳ８におけるコントローラ５５が取得した各ホールＩＣチップ７５からの磁束密度のベクトル角θに基づく出力信号（出力電圧）が、Ｎ番目の周期に相当するかを判別する。この判別結果に基づいて、ステップＳ１３にて、ブレーキペダル６の操作に伴う入力プランジャ２９のストローク量を得る。

すなわち、図１３に示す、一つのホールＩＣチップ７５からの、ストローク量に対する磁束密度のベクトル角θに基づく出力信号（出力電圧）の周期関数（ストローク量Ｓ０〜Ｓ１の間に１番目の周期、ストローク量Ｓ１〜Ｓ２の間に２番目の周期、ストローク量Ｓ２〜Ｓ３の間に３番目の周期を有する周期関数）と、液圧検出手段６５からの、ストローク量に対する液圧値の出力信号（出力電圧）の関係とを重ね合わせたグラフを参照すると、例えば、ホールＩＣチップ７５からの出力信号（出力電圧）がＶＨ１ａの場合には、ストローク量がＳ１ａ及びＳ２ａの２通りの値が得られていずれかを特定することができない。しかしこの時、液圧検出手段６５からの出力信号（出力電圧）がＶＦ１ａ〜ＶＦ１ｂの範囲内で検出されれば、入力プランジャ２９の移動状態が、ストローク量に対するホールＩＣチップ７５の出力信号（周期関数）の２番目の周期に相当することが解り、ストローク量がＳ１ａであると特定される。一方、液圧検出手段６５からの液圧がＶＦ１ｂ〜ＶＦ２の範囲内で検出されれば、入力プランジャ２９の移動状態が、ストローク量に対するホールＩＣチップ７５の出力信号（周期関数）の３番目の周期に相当することが解り、ストローク値がＳ２ａであると特定される。

なお、ホールＩＣチップ７５からの出力信号（出力電圧）が最大値（ＶＨ２）から急激に降下し（図１５のＯＵＴ１で示すホールＩＣチップ）、且つ液圧検出手段６５からの液圧がＶＦ１ａ付近または最大値ＶＦ２の１／２以下を検出した場合は、ストローク値がＳ１であると特定される。一方、ホールＩＣチップ７５からの出力信号（出力電圧）が最大値（ＶＨ２）から急激に降下し（図１５のＯＵＴ１で示すホールＩＣチップ）、且つ液圧検出手段６５からの液圧がＶＦ１ｂ付近または最大値ＶＦ２の１／２以上を検出した場合は、ストローク値がＳ２であると特定される。
そして、ステップＳ１４において、コントローラ５５で得た入力プランジャ２９のストローク量に基づいて電動モータ２を制御する。

また、本発明の実施形態に係る電動倍力装置１Ａに採用したホールセンサユニット７１Ａは、２つのホールＩＣチップ７５、７５を有しているので、図１５に示すように、一方のホールＩＣチップ７５がストローク量の増加に応じて出力値も増加する（ＶＨ１→ＶＨ２）のに対して、他方のホールＩＣチップ７５がストローク量の増加に応じて出力値が減少する（ＶＨ２→ＶＨ１）クロス特性を有している。

係る構成によれば、２つのホールＩＣチップ７５、７５の出力信号（出力電圧）を足して２で割った算出値を監視することにより、自己故障診断をすることができる。例えば、図１５に示すように、ストローク量Ｓ１からＳ２への移動に対して、一方のホールＩＣチップ７５の出力信号（出力電圧）ＯＵＴ１をＶＨ１→ＶＨ２とし、他方のホールＩＣチップ７５の出力信号（出力電圧）ＯＵＴ２をＶＨ２→ＶＨ１に変化する設定とした場合に、２つのホールＩＣチップ７５、７５が正常であれば算出値はＶＨ１とＶＨ２の平均値Ｖａｖｅ（＝（ＶＨ１＋ＶＨ２）／２）となり、いずれか一方に異常があれば算出値は平均値Ｖａｖｅ以外の値となり、自己故障診断が可能となる。

次に、本電動倍力装置１Ａの作動について説明する。
ブレーキペダル６を操作して入力ロッド３０を前進させると、ブレーキペダル６の操作量、すなわち、上述したような図１４に示す制御フローにて検出した入力ロッド３０（入力プランジャ２９）のストローク量に基づいてコントローラ５５が電動モータ２の作動を制御する。電動モータ２により、プーリ４５Ａ，４５Ｂ及びベルト４６を介してボールネジ機構３８のナット部材３９を回転駆動させることで、ネジ軸４０を前進させる。すると、ネジ軸４０の段部４４により、プライマリピストン１０のバネ受３５が押圧されて、プライマリピストン１０が前進して入力ロッド３０のストロークに追従する。これにより、プライマリ室１２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１３に伝達される。このようにして、マスタシリンダ４で発生したブレーキ液圧は、各車輪のホイールシリンダ６７に供給され、摩擦制動による制動力を発生させる。

ブレーキペダル６の操作を解除すると、コントローラ５５は、入力ロッド３０のストロークに基づいて電動モータ２を逆回転させることで、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４のブレーキ液圧が減圧されて制動力が解除される。

液圧発生時には、プライマリ室１２の液圧を入力ピストン２６の小径部２６Ａによって受圧し、その反力を、入力プランジャ２９及び入力ロッド３０を介してブレーキペダル６に伝達、すわなち、フィードバックする。これにより、所定の倍力比（ブレーキペダル６の操作力に対する液圧出力の比）で所望の制動力を発生させることができる。そして、コントローラ５５は、電動モータ２の作動を制御して、入力ピストン２６と、これに追従するプライマリピストン１０との相対位置を調整することが可能となっている。具体的には、入力ピストン２６のストローク位置に対して、プライマリピストン１０の位置を前方、すなわち、マスタシリンダ４側に調整することによりブレーキペダル６の操作に対する液圧出力を大きく、また、後方、すなわち、ブレーキペダル６側に調整することによりブレーキペダル６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。

そして、第１の実施形態に係る電動倍力装置１Ａに採用したストローク検出装置５４Ａ及びコントローラ５５の特有の効果を説明する。
そこで、従来の電動倍力装置に採用されたストローク検出装置では、検出するストローク量が長くなると、磁束密度の変化が緩やかになり、検出精度が低下する。検出精度を低下させない方法として、磁性体の数量を増やす方法があるが、磁束密度のベクトル角（出力信号）は、上述したように、入力プランジャ２９（入力ロッド３０）の移動範囲Ｓ０〜Ｓ３の間において、入力プランジャ２９の移動に伴って、０ｄｅｇ〜３６０ｄｅｇの範囲で周期的に繰り返し変化する周期関数（図１１及び図１５参照）となる。このために、同じ出力信号（出力電圧）の時にストローク値が複数得られる場合があり、コントローラ５５が、この出力信号を得た場合にストローク量を特定することができない。このために、この出力信号がＮ番目の周期であるか、周期数をカウントする必要があり、カウンタ機能を追加する必要がある。さらに、カウンタシステムが起動していない状態で、ブレーキペダル６が操作されると、周期関数の周期数をカウントできず、真のストローク量を得ることができない。

この問題に鑑みて、第１の実施形態に係る電動倍力装置１Ａに備えたコントローラ５５は、ブレーキペダル６が操作された際、各ホールＩＣチップ７５からの出力信号に対応する入力プランジャ２９のストローク量が複数存在する場合、液圧検出手段６５からの出力信号に基づいて、入力プランジャ２９のストローク量を選択して検出することができる。すなわち、コントローラ５５により、ブレーキペダル６が操作された際、各ホールＩＣチップ７５からの出力信号が、液圧検出手段６５からの出力信号に基づいて、予め入力された、ストローク量に対する各ホールＩＣチップ７５からの出力信号の周期関数のＮ番目の周期のものであるかを判別することで、入力プランジャ２９のストローク量を得ることができる。これにより、第１及び第２磁性体７０Ａ、７０Ｂの間隔を入力プランジャ２９の最大のストローク量より小さく設定することができ、さらに、磁界空間を確保すべく各磁性体の大きさを大きくする必要がないので、小型化及び低コスト化を実現しつつ、入力プランジャ２９（入力ロッド３０）のストローク量を精度良く検出することができる。

次に、第２の実施形態に係る電動倍力装置１Ｂを、図１６〜図１９に基づいて説明する。第２の実施形態に係る電動倍力装置１Ｂを説明する際には、第１の実施形態に係る電動倍力装置１Ａとの相違点を主に説明する。第２の実施形態に係る電動倍力装置１Ｂでは、採用したストローク検出装置５４Ｂが、第１の実施形態に係る電動倍力装置１Ａのストローク検出装置５４Ａと相違している。

第２の実施形態に係る電動倍力装置１Ｂに採用したストローク検出装置５４Ｂのホールセンサユニット７１Ｂは、図１６に示すように、磁束密度を検出する２つのホールＩＣチップ７５、７５と、各ホールＩＣチップ７５よりもマスタシリンダ４側に配置される磁気反応型ホールＩＣチップ８３と、各ホールＩＣチップ７５及び磁気反応型ホールＩＣチップ８３が取り付けられる電子基板７６と、該電子基板７６を保持してコネクタ部７７Ｃを有するケーシング７７とを備えている。要するに、第２の実施形態に係る電動倍力装置に採用したストローク検出装置５４Ｂは、そのホールセンサユニット７１Ｂに、磁束密度を検出する各ホールＩＣチップ７５よりもマスタシリンダ４側の位置に磁力の有無を検出する磁気反応型ホールＩＣチップ８３を加えた形態が採用されている。なお、ホールセンサユニット７１Ｂの磁気反応型ホールＩＣチップ８３が、特許請求の範囲に記載したブレーキペダル６の操作状態を検出する他の検出手段に相当する。

図１８は、磁気反応型ホールＩＣチップ８３の出力信号（出力電圧）と、入力プランジャ２９のストローク量との関係を示すものであり、入力プランジャ２９が前進して、第１磁性体７０Ａと磁気反応型ホールＩＣチップ８３との間の距離が所定値よりも短くなった時点で、磁気反応型ホールＩＣチップ８３から出力信号が出力される。

次に、ブレーキペダル６の操作に伴って、コントローラ５５がストローク検出装置５４Ｂからの出力信号に基づいて、入力プランジャ２９のストローク量を得るための制御フローを図１７に基づいて説明する。なお、コントローラ５５には、予め、図１１及び図１５に示すような、ホールセンサユニット７１Ｂの各ホールＩＣチップ７５からの、入力プランジャ２９のストローク量に対する出力信号の周期関数が入力されている。また、コントローラ５５には、予め、図１８に示すような、磁気反応型ホールＩＣチップ８３からの、入力プランジャ２９のストローク量に対する出力信号（出力電圧）の関係が入力されている。

ステップＳ２１において、電動倍力装置１Ｂの電源を起動する。続いて、ステップＳ２２において、電動倍力装置１Ｂの電源が起動されたか否かが判定される。続いて、ステップＳ２２において、電動倍力装置１Ｂの電源が起動していないと判定される（Ｎｏ）と、ステップＳ２３にて、コントローラ５５により電動倍力装置１Ｂの電源を起動して、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２２において、電動倍力装置１Ｂの電源が起動していると判定される（Ｙｅｓ）と、ステップＳ２４に進む。
次に、ステップＳ２４では、ストローク検出装置５４Ｂが作動中であるか否かが判定される。続いて、ステップＳ２４において、ストローク検出装置５４Ｂが作動していない（Ｎｏ）と判定されると、ステップＳ２５に進み、コントローラ５５によりストローク検出装置５４Ｂの電源が起動されて、ステップＳ２６及びＳ２８に進む。一方、ステップＳ４において、ストローク検出装置５４Ｂが作動中である（Ｙｅｓ）と判定されると、ステップＳ２６及びＳ２８に進む。

次に、ステップＳ２６及びＳ２７において、ブレーキペダル６が操作されると、各ホールＩＣチップ７５により、第１及び第２磁性体７０Ａ、７０Ｂからの磁束密度のベクトル角θを検出する。続いて、ステップＳ８において、コントローラ５５が各ホールＩＣチップ７５からの磁束密度のベクトル角θに基づく出力信号を取得する。
これと同時に、ステップＳ２８及びＳ２９において、ブレーキペダル６が操作されると、磁気反応型ホールＩＣチップ８３により、第１磁性体７０Ａからの磁力の有無を検出して、コントローラ５５が磁気反応型ホールＩＣチップ８３からの磁力の有無に基づく出力信号を取得する。

次に、ステップＳ３０において、コントローラ５５は、ステップＳ２９におけるコントローラ５５が取得した磁気反応型ホールＩＣチップ８３からの磁力の有無に基づく出力信号（出力電圧）に基づいて、ステップＳ２７におけるコントローラ５５が取得した各ホールＩＣチップ７５からの磁束密度のベクトル角θに基づく出力信号（出力電圧）が、Ｎ番目の周期に相当するかを判別する。この判別結果に基づいて、ステップＳ３１にて、ブレーキペダル６の操作に伴う入力プランジャ２９のストローク量を得る。

すなわち、図１９に示す、一つのホールＩＣチップ７５からの、ストローク量に対する磁束密度のベクトル角θに基づく出力信号（出力電圧）の周期関数（ストローク量Ｓ０〜Ｓ１の間に１番目の周期、ストローク量Ｓ１〜Ｓ２の間に２番目の周期、ストローク量Ｓ２〜Ｓ３の間に３番目の周期を有する周期関数）と、ストローク量に対する磁気反応型ホールＩＣチップ８３からの出力信号（出力電圧）の関係とを重ね合わせたグラフを参照すると、例えば、各ホールＩＣチップ７５からの出力信号がＶＨ１ａの場合には、ストローク量がＳ１ａ及びＳ２ａの２通りの値が得られていずれかを特定することができない。しかしこの時、磁気反応型ホールＩＣチップ８３からの出力信号が検出されなければ（ゼロ）、入力プランジャ２９の移動状態が、ストローク量に対するホールＩＣチップ７５の出力信号（周期関数）の２番目の周期に相当することが解り、ストローク量がＳ１ａであると特定される。一方、磁気反応型ホールＩＣチップ８３からの出力信号が検出されれば（Ｖ）、入力プランジャ２９の移動状態が、ストローク量に対するホールＩＣチップ７５の出力信号（周期関数）の３番目の周期に相当することが解り、ストローク量がＳ２ａであると特定される。

なお、ホールＩＣチップ７５からの出力信号（出力電圧）が最大値（ＶＨ２）から急激に降下し、且つ磁気反応型ホールＩＣチップ８３からの出力信号が検出されなければ（ゼロ）、ストローク値がＳ１であると特定される。一方、ホールＩＣチップ７５からの出力信号（出力電圧）が最大値（ＶＨ２）から急激に降下し、且つ磁気反応型ホールＩＣチップ８３からの出力信号が検出されれば（Ｖ）、ストローク値がＳ２であると特定される。
そして、ステップＳ３２において、コントローラ５５で得た入力プランジャ２９のストローク量に基づいて電動モータ２を制御する。

そして、本発明の第２の実施形態に係る電動倍力装置１Ｂでは、コントローラ５５は、ブレーキペダル６が操作された際、各ホールＩＣチップ７５からの出力信号が、磁気反応型ホールＩＣチップ８３からの出力信号に基づいて、予め入力された、ストローク量に対する各ホールＩＣチップ７５からの出力信号の周期関数のＮ番目の周期のものであるかを判別することで、入力プランジャ２９のストローク量を得ることができる。これにより、第１の実施形態に係る電動倍力装置１Ａと同様の効果を奏することができる。

なお、第２の実施形態に係る電動倍力装置１Ｂに採用した、図１６に示すストローク検出装置５４Ｂは、単独で電動倍力装置１Ｂ以外の、移動部材を備え、該移動部材のストローク量を検出する必要のある種々の装置に搭載することができる。この実施形態では、ストローク検出装置５４Ｂに、制御手段としてのコントローラを内蔵する必要がある。該コントローラは、各ホールＩＣチップ７５からの磁束密度のベクトル角θに基づく出力信号を取得して、また磁気反応型ホールＩＣチップ８３からの磁力の有無に基づく出力信号を取得して、磁気反応型ホールＩＣチップ８３からの磁力の有無に基づく出力信号が、磁束密度のベクトル角θに基づく出力信号のＮ番目の周期に相当するかを判別して、判別されたＮ番目の周期におけるストローク量を得る機能を備える必要がある。

また、第２の実施形態に係る電動倍力装置１Ｂにおいては、磁力の有無を検出する磁気反応型ホールＩＣチップ８３は、ホールＩＣチップ７５よりもブレーキペダル６側となる位置に配置してもよく、この場合には、ストローク量が小さいときに磁力を検知する。また、磁気反応型ホールＩＣチップ８３の出力は、図１８に示すような出力信号の出力に限定されるものではなく、コントローラ５５に入力される、入力プランジャ９のストローク量に対する出力信号の情報によって任意に決めることが可能である。また、磁気反応型ホールＩＣチップ８３は、ホールＩＣチップ７５と同一の電子基板に配置しなくともよい。

１Ａ、１Ｂ 電動倍力装置，２ 電動モータ，３ ハウジング、４ マスタシリンダ、１０ プライマリピストン、１１ セカンダリピストン，２９ 入力プランジャ（入力部材、移動部材），３０ 入力ロッド，３８ ボールネジ機構（アシスト機構），５４Ａ、５４Ｂ ストローク検出装置，５５ コントローラ（制御手段），６５ 液圧検出手段，７０Ａ 第１磁性体，７０Ｂ 第２磁性体，７１Ａ、７１Ｂ ホールセンサユニット（磁気センサ），７５ ホールＩＣチップ（磁気センサ），８３ 磁気反応型ＩＣチップ（磁気反応型センサ）

Claims (4)

1. ハウジングと、
   ブレーキペダルに連結されて前記ハウジング内に延び、磁性体が装着される入力部材と、
   前記ハウジングに設けられる電動モータと、
   該電動モータの作動により、マスタシリンダのピストンを推進するアシスト機構と、
   前記ハウジングに対する前記入力部材の移動位置を検出すべく、前記磁性体からの磁束密度を検出する磁気センサを有するストローク検出装置と、
   該ストローク検出装置の磁気センサからの出力値により、前記電動モータを作動させて、前記アシスト機構により前記マスタシリンダに液圧を発生させるための制御手段と、を備え、
   該制御手段は、前記磁気センサからの出力値に対応する前記入力部材の移動位置が複数存在する場合、前記ブレーキペダルの操作状態を検出する他の検出手段の出力信号に基づいて、前記入力部材の移動位置を選択して検出し、
   前記磁性体は、前記入力部材の軸方向に沿って間隔を置いて少なくとも２つ備えられ、最も外側に位置する各磁性体の間隔は、前記入力部材の最大の移動量より小さいことを特徴とする電動倍力装置。
2. 前記他の検出手段は、前記マスタシリンダの液圧を検出する液圧検出手段であることを特徴とする請求項１に記載の電動倍力装置。
3. 前記他の検出手段は、前記磁気センサよりも前記マスタシリンダ側に配置され、前記磁性体からの所定の磁力の有無を検出する磁気反応型センサであることを特徴とする請求項１に記載の電動倍力装置。
4. 移動部材の移動位置を検出するストローク検出装置であって、
   該ストローク検出装置は、
   前記移動部材に装着される磁性体と、
   該磁性体からの磁束密度を検出する磁気センサと、
   前記磁性体からの所定の磁力の有無を検出する磁気反応型センサと、
   前記磁気センサからの出力値に対応する前記移動部材の移動位置が複数存在する場合、前記磁気反応型センサの出力信号に基づいて、前記移動部材の移動位置を選択して検出する制御手段と、を備え、
   前記磁性体は、前記移動部材の軸方向に沿って間隔を置いて少なくとも２つ備えられ、最も外側に位置する各磁性体の間隔は、前記移動部材の最大の移動量より小さいことを特徴とするストローク検出装置。

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