JPWO2016194611A1

JPWO2016194611A1 - 電動倍力装置及びストローク検出装置

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Publication number: JPWO2016194611A1
Application number: JP2017521788A
Authority: JP
Inventors: 厚志小平; 慎治清水
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2016-05-18
Publication date: 2018-02-08
Anticipated expiration: 2036-05-18
Also published as: JP6373493B2; US20180162330A1; US10780865B2; WO2016194611A1

Abstract

入力部材の移動位置を軸方向に沿う大きい範囲で検出することのできる電動倍力装置を提供する。本電動倍力装置は、磁性材料からなる入力ロッドと、非磁性材料からなる入力プランジャと、磁性材料からなる入力ピストンとを有し、ストローク検出装置は、入力プランジャの移動方向に沿って磁極が並ぶように配置される各磁石部材と、ハウジングに固定され、各磁石部材からの磁束密度により、入力プランジャの移動位置を検出するホールセンサユニットとを備えている。これにより、軸方向に沿って大きな域を有する偏平な磁束分布が得られ、入力プランジャの移動位置を、軸方向に沿う大きい範囲で、比較的精度良く検出することができる。

Description

本発明は、自動車等の車両のペダルの操作量を検出してマスタシリンダでブレーキ液圧を発生させる電動倍力装置、及び、ペダル操作によるペダルストロークを検出するストローク検出装置に関するものである。

電動倍力装置及びストローク検出装置に関する技術として、例えば特許文献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る車両用ブレーキ装置が開示されている。この車両用ブレーキ装置においては、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液圧制御ユニットを介してホイールシリンダに供給する。

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る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。このストローク検出装置では、各磁性体間の距離や各磁性体の大きさによって、磁界の大きさを大きくして、インプットロッドの最大ストローク量を検出できるようにしている。

しかしながら、磁性体（磁石部材）の磁界の縦横比は略一定であるために、各磁性体の径方向外側に磁性材料からなる構成部材が配置されていると、当該構成部材により磁界が影響を受け、各磁性体の磁束分布が径方向に膨出するようになってしまう。このため、入力部材のストローク量を、軸方向に沿う大きい範囲で検出することができなくなってしまう。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、入力部材（移動部材）の移動位置を軸方向に沿う大きい範囲で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、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が収容されるハウジングと、該ハウジング内に先端側が配置され、基端側がブレーキペダルに連結されて、該ブレーキペダルの操作に応じて軸方向に移動する入力部材と、該入力部材の移動位置を検出するストローク検出装置と、を備え、前記入力部材は、基端側が前記ブレーキペダルに連結される入力ロッドと、基端側が前記入力ロッドの先端側に位置する磁石保持部材と、基端側が前記磁石保持部材の先端側に位置する入力ピストンと、を有し、前記入力ロッド及び前記入力ピストンのうち、少なくとも一方が磁性材料で構成され、前記ストローク検出装置は、前記磁石保持部材に固定され、前記入力部材の移動方向に沿って磁極が並ぶように配置される磁石部材と、前記ハウジングに固定され、前記磁石部材からの磁束密度により前記入力部材の移動位置を検出する磁束密度検出手段と、を備える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、直線移動する第１の部材と、該第１の部材の移動方向に沿う両端側に位置して、少なくとも一方が磁性材料にて形成される第２及び第３の部材と、を有する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、前記第１の部材に設けられ、前記移動部材の移動方向に磁極が並ぶように配置される磁石部材と、該磁石部材からの磁束密度により前記移動部材の移動位置を検出する磁束密度検出手段と、を備える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、入力部材（移動部材）の移動位置を軸方向に沿う大きい範囲で検出することができる。

本発明の一実施の形態に係る電動倍力装置の断面図である。図１の電動倍力装置の要部拡大図である。入力プランジャに装着された第１磁石部材及び第２磁石部材の配置及びその極性を示す図である。図１の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４のストローク検出装置の分解斜視図である。ホールＩＣチップによる第１磁石部材からの磁束密度の検出方法を説明するための図である。入力ロッド及び入力ピストンが磁性材料にて形成される形態の第１及び第２磁石部材からの、Ｘ方向及びＺ方向の磁束分布を示す図である。入力ロッド及び入力ピストンが非磁性材料にて形成される形態の第１及び第２磁石部材からの、Ｘ方向及びＺ方向の磁束分布を示す図である。磁石部材が一つで、入力ロッド及び入力ピストンが非磁性材料にて形成される形態の、磁石部材からのＺ方向の磁束分布を示す図である。磁石部材が一つで、入力ロッド及び入力ピストンが磁性材料にて形成される形態の、磁石部材からのＺ方向の磁束分布を示す図である。

以下、実施の形態を図１〜図１０に基づいて詳細に説明する。
本実施の形態に係る電動倍力装置１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。電動倍力装置１は、図１に示すように、大略、ハウジング３、入力ロッド３０、入力プランジャ２９、入力ピストン２６、及びストローク検出装置５４を備えている。ハウジング３には、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であるボールネジ機構３８が収容される。入力ロッド３０は、ハウジング３内に先端側が配置され、基端側がブレーキペダル６に連結されて該ブレーキペダル６の操作に応じてハウジング３内を軸方向に移動し、入力プランジャ２９及び入力ピストン２６とともに入力部材を構成している。ストローク検出装置５４は、上記入力ロッド３０、入力プランジャ２９及び入力ピストン２６のストローク量（移動位置）を検出する。なお、以下の説明において、図に向って左側を前側（車両前方）、右側を後側（車両後側）として説明する。

図１に示すように、電動倍力装置１は、ハウジング３の前側（図１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、フロントハウジング３Ａの後端開口（図１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。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。取付プレート６０に複数のスタットボルト８が取り付けられている。そして、電動倍力装置１は、入力ロッド３０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）から突出させて車室内に臨ませた状態で、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されている。

マスタシリンダ４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、プライマリピストン１０が配置されている。該プライマリピストン１０は、非磁性材料にて形成される。プライマリピストン１０は、例えば、アルミ合金等にて形成される。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が設けられている。中間壁２４には、案内ボア２５が軸方向に貫通している。このプライマリピストン１０のカップ状の前端側が、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。セカンダリピストン１１は、非磁性材料にて形成される。セカンダリピストン１１は、例えば、アルミ合金等にて形成される。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、それぞれ、各車輪のホイールシリンダ（図示略）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に伝達して、各車輪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１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、シリンダボア９内をプライマリ室１２及びセカンダリ室１３に区画するために、プライマリピストン１０及びセカンダリピストン１１に当接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配置されている。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１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１２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１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の内部で中間壁２４より前側には、円筒状のスペーサ２８Ａ及び伸縮可能なリテーナ２８Ｂがそれぞれ配置されている。リテーナ２８Ｂは、バネ２２は最大長を規制するものである。プライマリピストン１０の中間壁２４に形成された案内ボア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。入力ピストン２６は、磁性材料にて形成される。入力ピストン２６は、例えば、硫黄複合快削鋼等の鋼材にて形成される。入力ピストン２６は、本実施の形態における移動部材の第２または第３の部材を構成している。入力ピストン２６は、前側に位置する小径部２６Ａと、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。入力ピストン２６において上記小径部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の案内ボア２５の内周面との間は、複数のシール部材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。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の後側の内部で入力ピストン２６の後方には、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。本実施の形態において、入力プランジャ２９は、非磁性材料にて形成される。該入力プランジャ２９は、例えば、アルミ合金にて形成される。入力プランジャ２９が本実施の形態における入力部材の磁石保持部材を構成しておりまた、移動部材の第１の部材を構成している。入力プランジャ２９は、図２〜図５も参照して、軸部２９Ａと、環状部２９Ｂと、小径突設部２９Ｃと、球状凹部２９Ｄと、バネ受け部２９Ｅとが一体的に構成されている。環状部２９Ｂは、軸部２９Ａの軸方向後端に径方向外方に突設される。小径突設部２９Ｃは、軸部２９Ａの前端面から前方に向かって突設される。球状凹部２９Ｄは、軸部２９Ａの後端面に設けられている。バネ受け部２９Ｅは、球状凹部２９Ｄ周辺から後方に突設されている。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２６Ｄに配置されている。入力プランジャ２９の環状部２９Ｂの外壁面が、プライマリピストン１０の内壁面に当接している。なお、入力プランジャ２９は、必ずしも非磁性材料にて形成しなくともよい。

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。入力ロッド３０は、磁性材料にて形成される。入力ロッド３０は、例えば、炭素鋼等の鋼材にて形成される。入力ロッド３０は、本実施の形態における移動部材の第２または第３の部材を構成している。入力ロッド３０の前端部には、入力プランジャ２９の球状凹部２９Ｄに連結されるボールジョイント３１が設けられる。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、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と共に、入力ロッド３０に連動して入力プランジャ２９及び入力ピストン２６が軸方向に移動する。また、入力ロッド３０の、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５４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及び入力ピストン２６のストローク量（移動位置）を検出するものである。ストローク検出装置５４は、図２〜図５も参照して、複数の磁石部材７０Ａ、７０Ｂと、ホールセンサユニット７１と、を備えている。複数の磁石部材７０Ａ、７０Ｂは、入力プランジャ２９に固定され、入力プランジャ２９の移動方向に沿って磁極が並ぶように配置される。ホールセンサユニット７１は、ハウジング３に固定され、各磁石部材７０Ａ、７０Ｂが発生する磁束密度により、入力プランジャ２９、入力ロッド３０及び入力ピストン２６を含む入力部材（移動部材）の移動位置を表す信号を出力する。ホールセンサユニット７１は、本実施の形態における磁束密度検出手段を構成している。

複数の磁石部材、すなわち、第１及び第２磁石部材７０Ａ、７０Ｂは、リング状に形成される。第１及び第２磁石部材７０Ａ、７０Ｂは、その外径、内径及び厚みが同じに形成される。なお、本実施の形態では、第１及び第２磁石部材７０Ａ、７０Ｂは２つ備えられているが、１つでもよいし、３つ以上備えるようにしてもよい。また、本実施の形態では、第１及び第２磁石部材７０Ａ、７０Ｂは、共に同じ大きさに形成されるが、必ずしも同じ大きさに形成しなくてもよい。入力プランジャ２９の軸部２９Ａには、第１及び第２磁石部材７０Ａ、７０Ｂを支持するための円筒状支持体７２が装着される。円筒状支持体７２は、非磁性材料にて形成される。該円筒状支持体７２は、例えば、合成樹脂にて成形される。円筒状支持体７２の外径は入力プランジャ２９の環状部２９Ｂの外径より小径であり、第１及び第２磁石部材７０Ａ、７０Ｂの外径と略一致する。円筒状支持体７２の長さは、入力プランジャ２９の軸部２９Ａの長さより若干短く形成される。該円筒状支持体７２の両端外周面には周方向に延びる切欠き部７２Ａ、７２Ａが形成される。各切欠き部７２Ａの軸方向の長さは、第１及び第２磁石部材７０Ａ、７０Ｂの厚み（軸方向の長さ）より若干短くなっている。

そして、第１及び第２磁石部材７０Ａ、７０Ｂが、円筒状支持体７２の両端外周面に設けた切欠き部７２Ａ、７２Ａにそれぞれ装着される。続いて、第１及び第２磁石部材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。この時、第２磁石部材７０Ｂは入力プランジャ２９の環状部２９Ｂに接触するが、円筒状支持体７２の第２磁石部材７０Ｂ側の端面は環状部２９Ｂに接触せずに隙間が設けられる。なお、第２磁石部材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。

本実施の形態において、第１磁石部材７０Ａと第２磁石部材７０Ｂとの間の間隔は、入力プランジャ２９（入力ロッド３０）の最大のストローク量（移動量）よりも小さく設定されている。第１磁石部材７０Ａがマスタシリンダ４側（前側）に、第２磁石部材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磁石部材７０Ａ、７０Ｂは、入力プランジャ２９の軸方向に沿って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、第１磁石部材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磁石部材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磁石部材７０Ａ及び第２磁石部材７０Ｂは、磁極を上記とは逆に配置するようにしてもよい。

ホールセンサユニット７１は、図４及び図５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、ケーシング部７７Ａと、板状支持部７７Ｂと、コネクタ部７７Ｃとが一体の合成樹脂により形成される。ケーシング部７７Ａは、各ホールＩＣチップ７５、７５を含む電子基板７６を収容し、略直方体をなしている。板状支持部７７Ｂは、ケーシング部７７Ａからマスタシリンダ４側（前側）に延びて形成される。コネクタ部７７Ｃは、板状支持部７７Ｂの前端からハウジング３の外方に突出して、マスタシリンダ４側（前側）向かって屈曲して軸方向に延びるように形成される。

ホールセンサユニット７１は、入力プランジャ２９の中心軸線に対して直交する方向（径方向）に所定距離離れた位置に配置されている。ホールセンサユニット７１は、その端部で、マスタシリンダ４とともに複数の固定ボルト８０により固定される。具体的には、図１も参照して、ホールセンサユニット７１のケーシング７７におけるケーシング部７７Ａが、マスタシリンダ４の後端から後方で、後述する円筒状部材３７の周壁に設けた切欠き部３７Ｂに至る位置に、軸方向に沿うように配置される。ホールセンサユニット７１のケーシング７７における板状支持部７７Ｂが、マスタシリンダ４の外周面と戻しバネ４９との間を軸方向に沿うように配置される。さらに、ホールセンサユニット７１のケーシング７７におけるコネクタ部７７Ｃが、マスタシリンダ４の側方を軸方向に沿うように延びて、ハウジング３の外部に露出されて配置される。また、本実施の形態において、ホールセンサユニット７１は、図１に示す非制動位置にあるとき、そのケーシング部７７Ａの後端が、後述するボールネジ機構３８のナット部材３９及びネジ軸４０の前端と径方向で重なるように配置されている。しかし、必ずしもケーシング部７７Ａの後端がナット部材３９及びネジ軸４０の前端と径方向で重なるように、ホールセンサユニット７１を配置する必要はない。

図６は、ホールＩＣチップ７５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の構成のみを説明する。

例えば、第１磁石部材７０Ａからの磁束線（Ｘ方向の磁束線とＺ方向の磁束線の和）は、軸方向前側のＮ極から入力プランジャ２９の軸方向に沿って延び、Ｓ極側に回り込むように延びる。ホールＩＣチップ７５のホール素子は、上記磁束線における磁界に垂直な単位面積当たりの数としての磁束密度のうち、入力プランジャ２９の中心軸線に平行なＸ方向面の磁束密度Ｂｘと、中心軸線に直交する方向（径方向）のＺ方向面の磁束密度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。この磁束密度のベクトル角θにより、入力プランジャ２９の軸方向に沿う移動位置を算出することができる。

図７には、ホールセンサユニット７１（ホールＩＣチップ７５）によって検出される、第１及び第２磁石部材７０Ａ、７０ＢからのＸ方向及びＺ方向の磁束分布が示されており、この磁束分布を有する第１及び第２磁石部材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７１（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を検出して、磁束密度のベクトル角θにより、入力プランジャ２９の軸方向に沿う移動位置を算出している。図７及び図８の点線Ｌは、ホールセンサユニット７１の各ホールＩＣチップ７５の、入力プランジャ２９に対する相対的な移動位置を示している。

図８は、入力ロッド３０及び入力ピストン２６が非磁性材料にて形成されている形態の第１及び第２磁石部材７０Ａ、７０ＢからのＸ方向及びＺ方向の磁束分布を示している。これら、図７に示す本実施の形態に係る磁束分布と、図８に示す磁束分布とを比較すると、Ｘ方向の磁束分布では、図７に示す、ある磁束線と点線Ｌとの交点間の距離Ｓ１は、図８に示す、図７で採用した磁束線と同じ値の磁束線と点線Ｌとの交点間の距離Ｓ２より長くなり、一方、Ｚ方向の磁束分布においても、図７に示す、ある磁束線と点線Ｌとの交点間の距離Ｓ３は、図８に示す、図７で採用した磁束線と同じ値の磁束線と点線Ｌとの交点間の距離Ｓ４よりも長くなっている。これは、第１及び第２磁石部材７０Ａ、７０Ｂと、磁性材料にて形成される入力ロッド３０及び入力ピストン２６との間への磁界の発生によるものである。そして、第１及び第２磁石部材７０Ａ、７０Ｂからの、Ｘ方向及びＺ方向の磁束線の和となる磁束分布は、従来よりも、軸方向に沿って大きな域を有する偏平な分布となる。

また、図９は、入力プランジャ２９に磁石部材７０を一つ備えた形態で、入力ロッド３０及び入力ピストン２６が非磁性材料にて形成されている形態の磁石部材７０からのＺ方向の磁束分布である。一方、図１０は、入力プランジャ２９に磁石部材７０を一つ備えた形態で、入力ロッド３０及び入力ピストン２６が磁性材料にて形成されている形態の磁石部材７０からのＺ方向の磁束分布である。図１０に示す磁束分布が、図９に示す磁束分布よりも、軸方向に沿って大きな域を有する偏平な分布になっている。要するに、入力プランジャ２９に１つの磁石部材７０を備える形態、また２つ以上備える形態も、磁石部材７０からの磁束分布は、軸方向に沿って大きな域を有する偏平な分布になる。

また、図１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。該円筒状部材３７の周壁には、ホールセンサユニット７１のケーシング部７７Ａが配置される部分に、開口端から軸方向に延びる切欠き部３７Ｂが形成される。該円筒状部材３７は、非磁性材料にて形成される。円筒状部材３７は、例えば、ポリエステル系熱可塑性エンジニアリングプラスチック等の合成樹脂にて形成される。

入力ピストン２６及び入力プランジャ２９は、ブレーキペダル６が非操作状態のときに、第１バネ３４及び第２バネ３６によって、図１に示す初期位置でプライマリピストン１０に対して保持される。すなわち、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、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、この初期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。これらナット部材３９及びネジ軸４０は、磁性材料にて形成される。ナット部材３９及びネジ軸４０は、例えば、クロムモリブデン鋼、炭素鋼等の鋼材にて形成される。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。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複数の突起部からなる段部４４にバネ受け３５が当接して、ネジ軸４０に対する後退位置が規定されている。この段部４４との当接により、プライマリピストン１０は、ネジ軸４０の前進によってプライマリピストン１０が円筒状部材３７と共に、段部４４に押されて前進する。また、プライマリピストン１０は、ネジ軸４０が前進しない状態でも入力ロッド３０、入力ピストン２６、及び入力プランジャ２９の前進により、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と別軸でハウジング３内に収容されている。電動モータ２の出力軸２Ａには、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。

また、本電動倍力装置１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）、及びブレーキペダル６の操作量に基づく入力プランジャ２９、入力ロッド３０及び入力ピストン２６のストローク量を検出すべく、ホールセンサユニット７１を有するストローク検出装置５４等からの出力信号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、本電動倍力装置１の通電時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、ストローク検出装置５４にて検出した入力プランジャ２９、入力ロッド３０及び入力ピストン２６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、入力プランジャ２９、入力ロッド３０及び入力ピストン２６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、入力プランジャ２９、入力ロッド３０及び入力ピストン２６のストローク量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及び入力プランジャ２９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。このとき、第１バネ３４及び第２バネ３６の作用によって、液圧出力の変動に伴うブレーキペダル６への反力の変動を抑制するようになっている。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。

以上説明したように、本実施の形態に係る電動倍力装置１では、ブレーキペダル６の操作に応じて軸方向に移動する入力部材は、基端側がブレーキペダル６に連結されて、磁性材料からなる入力ロッド３０と、基端側が入力ロッド３０の先端側に位置して、非磁性材料からなる入力プランジャ２９と、基端側が入力プランジャ２９の先端側に位置して、磁性材料からなる入力ピストン２６と、を有しており、ストローク検出装置５４は、入力プランジャ２９に固定され、該入力プランジャ２９の移動方向に沿って磁極が並ぶように配置される第１及び第２磁石部材７０Ａ、７０Ｂと、ハウジング３に固定され、第１及び第２磁石部材７０Ａ、７０Ｂからの磁束密度により、入力プランジャ２９を含む入力ロッド３０及び入力ピストン２６の移動位置を検出するホールセンサユニット７１と、を備えている。

この結果、第１及び第２磁石部材７０Ａ、７０Ｂからの磁束分布として、軸方向に沿って大きな域を有する偏平な分布を得ることができる。これにより、第１及び第２磁石部材７０Ａ、７０Ｂの径方向外側に磁性材料からなるネジ軸４０が配置されていても、該ネジ軸４０によって磁界が受ける影響小さくすることが可能となり、入力プランジャ２９、入力ロッド３０及び入力ピストン２６のストローク量（移動位置）を、軸方向に沿う大きい範囲で、比較的精度良く検出することができる。

なお、本実施の形態に係る電動倍力装置１では、入力ロッド３０及び入力ピストン２６を共に磁性材料で構成したが、いずれか一方を磁性材料で構成し、他方を非磁性多材料で構成してもよい。

また、本実施の形態に係る電動倍力装置１にストローク検出装置５４を採用したが、該ストローク検出装置５４を、非磁性材料からなる入力プランジャ２９相当の第１の部材と、該第１の部材の移動方向に沿う両端側に位置して、共に磁性材料にて形成される入力ロッド３０及び入力ピストン２６相当の第２及び第３の部材と、を有する移動部材の移動位置を検出する装置として独立して採用することもできる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の新規の教示や利点から実質的に外れることなく例示の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には容易に理解できるであろう。従って、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含むことを意図する。上記実施形態を任意に組み合わせても良い。

また、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明には、その均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。

本願は、２０１５年５月２９日付出願の日本国特許出願第２０１５−１１０８２１号に基づく優先権を主張する。２０１５年５月２９日付出願の日本国特許出願第２０１５−１１０８２１号の明細書、請求の範囲、図面、及び要約書を含む全開示内容は、参照により本願に全体として組み込まれる。

特開２０１５−２１７４５号公報（特許文献１）の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書を含む全ての開示は、参照により全体として本願に組み込まれる。

１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，
２６入力ピストン（入力部材，移動部材の第２または第３の部材），
２９入力プランジャ（入力部材の磁石保持部材，移動部材の第１の部材），
３０入力ロッド（入力部材，移動部材の第２または第３の部材），
３８ボールネジ機構（アシスト機構），
５４ストローク検出装置，
７０Ａ第１磁石部材，
７０Ｂ第２磁石部材，
７１ホールセンサユニット（磁束密度検出手段），
７５ホールＩＣチップ

Claims

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が収容されるハウジングと、
該ハウジング内に先端側が配置され、基端側がブレーキペダルに連結されて、該ブレーキペダルの操作に応じて軸方向に移動する入力部材と、
該入力部材の移動位置を検出するストローク検出装置と、
を備え、
前記入力部材は、
基端側が前記ブレーキペダルに連結される入力ロッドと、
基端側が前記入力ロッドの先端側に位置する磁石保持部材と、
基端側が前記磁石保持部材の先端側に位置する入力ピストンと、
を有し、
前記入力ロッド及び前記入力ピストンのうち、少なくとも一方が磁性材料で構成され、
前記ストローク検出装置は、
前記磁石保持部材に固定され、前記入力部材の移動方向に沿って磁極が並ぶように配置される磁石部材と、
前記ハウジングに固定され、前記磁石部材からの磁束密度により前記入力部材の移動位置を検出する磁束密度検出手段と、
を備えることを特徴とする電動倍力装置。
前記磁石部材は、前記磁石保持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石部材の間隔は、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請求項１に記載の電動倍力装置。
直線移動する第１の部材と、該第１の部材の移動方向に沿う両端側に位置して、少なくとも一方が磁性材料にて形成される第２及び第３の部材と、を有する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、
前記第１の部材に設けられ、前記移動部材の移動方向に磁極が並ぶように配置される磁石部材と、
該磁石部材からの磁束密度により前記移動部材の移動位置を検出する磁束密度検出手段と、
を備えることを特徴とするストローク検出装置。