KR102113370B1 - 전동 배력 장치 - Google Patents

Abstract

(과제) 전동 배력 장치에 있어서, 점프-인 특성을 얻음과 아울러, 회생 협조 제동시에 회생 제동량을 크게 한다.
(해결 수단) 브레이크 페달에 의한 입력 로드(34)의 진퇴에 따라 전동 모터(40)를 제어하고, 프라이머리 피스톤(10)을 추진하여 마스터 실린더(2)에서 브레이크 액압을 발생시키고, 브레이크 액압을 입력 피스톤(32)을 통해 입력 로드(34)에 피드백한다. 입력 피스톤(32)을 스프링(37, 38)에 의해 프라이머리 피스톤(10)에 대하여 탄성적으로 유지하고, 후퇴 스프링(80)에 의해 입력 피스톤(32)과 입력 로드(34) 사이에 점프-인 클리어런스(JC)를 형성한다. 제동 초기에 점프-인 클리어런스(JC)에 의해 입력 로드(34)에 브레이크 액압을 전달하지 않고 점프-인 특성을 얻는다. 프라이머리 피스톤(10)과 입력 피스톤(32)의 상대 변위량에 상관없이, 점프-인 클리어런스(JC)를 설정할 수 있기 때문에, 회생 제동을 위한 조정 범위를 점프-인 클리어런스(JC)보다 크게 할 수 있다.

Description

전동 배력 장치{ELECTRIC BOOSTER DEVICE}

본 발명은 자동차 등의 차량의 브레이크 장치에 장착되어 전동 액추에이터를 이용하여 마스터 실린더에 브레이크 액압을 발생시키는 전동 배력 장치에 관한 것이다.

브레이크 장치에 장착되는 배력 장치로서, 일반적인 부압 액추에이터를 배력원으로 하는 부압식 배력 장치 외에, 예컨대 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 전동 모터를 배력원으로 하는 전동 배력 장치가 알려져 있다. 특허문헌 1에 기재된 전동 배력 장치는, 브레이크 페달의 조작에 의해 진퇴 이동하는 입력 피스톤과, 입력 피스톤에 상대 이동 가능하게 배치된 부스터 피스톤과, 부스터 피스톤을 진퇴 이동시키는 회전-직동 변환 기구와, 회전-직동 변환 기구에 회전력을 부여하는 전동 모터를 구비하고 있다. 그리고, 브레이크 페달로부터 입력 로드를 통해 입력 피스톤에 부여되는 입력 추진력과 전동 모터로부터 부스터 피스톤에 부여되는 부스터 추진력에 의해, 마스터 실린더의 압력실 내에 브레이크 액압을 발생시킨다.

또한, 특허문헌 1에 기재된 전동 배력 장치에서는, 선단부가 마스터 실린더 내에 삽입된 입력 피스톤을 축방향으로 분할하고 있다. 입력 피스톤의 마스터 실린더측의 분할 요소는 스프링 수단에 의해 마스터 실린더측으로 가압되고, 비제동 상태에서 입력 피스톤의 마스터 실린더측의 분할 요소와 브레이크 페달측의 분할 요소 사이에 간극을 형성하고 있다. 이에 따라, 제동 초기에는, 축부재의 마스터 실린더측의 분할 요소가 마스터 실린더의 브레이크 액압을 받아 스프링 수단의 가압력에 대항하여 브레이크 페달측의 분할 요소와의 간극을 단축시켜 간다. 이 사이에서는, 마스터 실린더의 브레이크 액압이 브레이크 페달에 전달되지 않기 때문에, 입력과 무관하게 출력이 증대되는, 소위, 점프-인(jump-in) 특성이 얻어진다. 그 결과, 전동 배력 장치에 있어서도, 부압식 배력 장치와 마찬가지로, 제동 초기에서 점프-인 특성을 얻고, 제동력을 신속히 상승시킬 수 있어, 양호한 브레이크 필링을 제공할 수 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2008-81033호 공보

그러나, 상기 특허문헌 1에 기재된 전동 배력 장치에서는, 다음과 같은 문제가 있다. 차량의 제동시에 차륜의 회전에 의해 제너레이터를 구동하여 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하여 회수하는 회생 제동을 실행할 때에, 브레이크 페달의 조작에 의해 마스터 실린더에서 발생하는 브레이크 액압으로부터 회생 제동분에 상당하는 브레이크 액압을 감하는 회생 협조 제어를 행한다. 이 경우, 구조상, 회생 제동분이 전술한 입력 피스톤의 분할 요소 사이의 간극에 제한되어 있기 때문에, 회생 제동에 의해 회수 가능한 에너지를 크게 할 수 없다.

본 발명은 점프-인 특성을 얻을 수 있고 또한 회생 제동시에 회생 제동분을 충분히 크게 취할 수 있는 전동 배력 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관련된 전동 배력 장치는, 마스터 실린더 내에 선단측이 배치되어 압력실을 형성하는 피스톤과, 상기 피스톤을 이동시키는 전동 액추에이터와, 상기 마스터 실린더의 압력실에 선단이 면하여 배치됨 과 아울러, 상기 피스톤에 대하여 축방향을 따라 상대 이동 가능하게 배치되는 입력 피스톤과, 상기 입력 피스톤을 상기 피스톤에 대하여 상기 입력 피스톤의 축방향의 소정 위치에 탄성적으로 유지하는 제1 스프링 수단과, 상기 입력 피스톤에 대하여 축방향을 따라 상대 이동 가능하게 설치되고 또한 상기 입력 피스톤에 대하여 축방향에 대향하여 접촉 가능하게 배치되어, 브레이크 페달의 조작에 의해 진퇴 이동하는 입력 부재와, 상기 입력 부재에 대하여, 상기 입력 부재를 상기 입력 피스톤으로부터 이격시키는 방향으로 스프링력을 작용시키는 제2 스프링 수단을 포함하고, 상기 브레이크 페달의 비조작시에 상기 제2 스프링 수단에 의해 상기 입력 피스톤과 상기 입력 부재 사이에 소정의 간극을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관련된 전동 배력 장치에 의하면, 점프-인 특성을 얻을 수 있으며, 또한, 회생 협조 제동시에 회생 제동량을 크게 할 수 있다.

도 1은 제1 실시형태에 관련된 전동 배력 장치의 종단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 전동 배력 장치의 비제동 상태에서의 주요부의 종단면도이다.
도 3은 제1 실시형태에 관련된 전동 배력 장치를 적용한 브레이크 시스템의 개략 구성도이다.
도 4는 도 1에 도시한 전동 배력 장치의 점프-인 작동 상태에서의 주요부의 종단면도이다.
도 5는 도 1에 도시한 전동 배력 장치의 통상의 배력 작동 상태에서의 주요부의 종단면도이다.
도 6은 도 1에 도시한 전동 배력 장치의 입출력 특성을 도시한 그래프도이다.
도 7은 도 1에 도시한 전동 배력 장치의 입력-스트로크-감속도의 특성을 도시한 그래프도이다.
도 8은 제2 실시형태에 관련된 전동 배력 장치의 종단면도이다.
도 9는 도 8에 도시한 전동 배력 장치의 비제동 상태에서의 주요부의 종단면도이다.
도 10은 도 8에 도시한 전동 배력 장치의 점프-인 작동 상태에서의 주요부의 종단면도이다.
도 11은 도 8에 도시한 전동 배력 장치의 통상의 배력 작동 상태에서의 주요부의 종단면도이다.
도 12는 도 8에 도시한 전동 배력 장치의 입출력 특성을 도시한 그래프도이다.
도 13은 도 8에 도시한 전동 배력 장치의 입력-스트로크-감속도의 특성을 도시한 그래프도이다.
도 14는 전동 배력 장치의 회생 협조시의 모터 제어를 도시한 플로우차트이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시형태에 관련된 전동 배력 장치의 주요부의 종단면도이다.
도 16은 도 15의 전동 배력 장치의 결함시의 작동 상태를 도시한 주요부의 종단면도이다.
도 17은 도 15의 전동 배력 장치의 자동 브레이크 작동 상태를 도시한 주요부의 종단면도이다.
도 18은 도 15에 도시한 전동 배력 장치의 변형예의 주요부의 종단면도이다.
도 19는 본 발명의 제4 실시형태에 관련된 전동 배력 장치의 주요부의 종단면도이다.

이하, 발명을 실시하기 위한 형태를 도면에 기초하여 설명한다.

우선, 제1 실시형태에 관해 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 전동 배력 장치(1)는 전동 액추에이터를 구동원으로 하는 배력 장치이다. 전동 배력 장치(1)는 전동의 액추에이터(3)를 내장하는 하우징(4)의 축방향 한쪽(전방부, 도면의 좌측)에 탠덤형의 마스터 실린더(2)를 연결한 구조를 갖고 있다. 마스터 실린더(2)의 상부에는, 마스터 실린더(2)에 브레이크액을 공급하는 리저버(5)(일부만 도시함)가 배치되어 있다. 하우징(4)은 대략 바닥이 있는 원통형의 프론트 하우징(4A)의 개구부측에 리어 커버(4B)를 끼워 맞춰, 복수의 볼트(4C)에 의해 프론트 하우징(4A)에 결합하고, 그 내부에 액추에이터(3)를 수용하고 있다.

프론트 하우징(4A)에는, 스터드 볼트(6)가 고정되어 있다. 이 스터드 볼트(6)에 의해 마스터 실린더(2)가 그 부착부(2B)에서 너트(6A)에 의해 프론트 하우징(4A)에 연결된다. 하우징(4)의 리어 커버(4B)에는 평탄한 부착 시트면(7)이 형성되고, 이 부착 시트면(7)의 중앙부로부터, 마스터 실린더(2)와 동심으로 또한 하우징(4)의 축방향 다른쪽(후방, 도면의 우측), 즉, 마스터 실린더(2)로부터 멀어지는 방향으로 돌출되는 원통부(8)가 설치되어 있다. 그리고, 전동 배력 장치(1)는 원통부(8)를 차량의 엔진룸과 차실의 격벽인 대시 패널(도시하지 않음)에 관통시켜 차실 내로 연장시킨 상태에서, 엔진룸 내에 배치된다. 즉, 전동 배력 장치(1)는, 부착 시트면(7)이 대시 패널에 접촉한 상태에서, 부착 시트면(7)에 고정된 복수의 스터드 볼트(7A)에 의해 차체의 일부인 대시 패널에 고정된다. 또한, 프론트 하우징(4A)의 외측에는, 후술하는 컨트롤러(이하, ECU라고 함)(9)를 내포하는 ECU 케이스(4D)가 설치되어 있다. 여기서, 이하의 설명에서는, 하우징(4)의 축방향 한쪽이 되는 도면 중 좌측을 「전」이라고 표현하고, 하우징(4)의 축방향 다른쪽이 되는 도면 중 우측을 「후」라고 표현한다.

마스터 실린더(2)의 실린더 본체(2A)에는, 바닥이 있는 실린더 보어(12)가 형성되어 있다. 이 실린더 보어(12)의 개구부(12A)측에는, 액추에이터(3)에 의해 이동하는 피스톤으로서, 대략 원통형의 프라이머리 피스톤(10)이 배치되어 있다. 이 프라이머리 피스톤(10)의 선단측은 컵형으로 형성되고, 마스터 실린더(2) 내에 배치된다. 또한, 실린더 보어(12)의 바닥부측에는, 컵형의 세컨더리 피스톤(11)이 배치되어 있다. 프라이머리 피스톤(10)의 후단부는 마스터 실린더(2)의 개구부로부터 하우징(4) 내로 연장되어, 리어 커버(4B)의 원통부(8) 내까지 연장되도록 형성되어 있다. 실린더 본체(2A) 내에는, 실린더 보어(12), 프라이머리 피스톤(10) 및 세컨더리 피스톤(11)에 의해, 이들 사이에 압력실이 되는 프라이머리실(16)이 형성되고, 실린더 보어(12)의 바닥부와 세컨더리 피스톤(11) 사이에 압력실이 되는 세컨더리실(17)이 형성되어 있다. 이들 프라이머리실(16) 및 세컨더리실(17)은, 각각, 실린더 본체(2A)에 형성된 액압 포트(도시하지 않음)를 통해, 도 3에 도시한 바와 같이, 각 차륜의 휠 실린더(WC)에 액압을 공급하기 위한 2계통의 액압 회로(18, 19)에 접속되어 있다.

또한, 실린더 본체(2A)에는, 프라이머리실(16) 및 세컨더리실(17)을 각각 리저버(5)에 접속하기 위한 리저버 포트(20, 21)가 형성되어 있다. 실린더 본체(2A)의 실린더 보어(12)의 내주면에는, 소정의 축방향 간격을 갖고 고리형의 시일홈(22a, 22b 및 23a, 23b)이 형성되어 있다. 이들 고리형의 시일홈(22a, 22b 및 23a, 23b)에는, 각각 시일 부재(22A, 22B 및 23A, 23B)가 배치되어 있다. 이들 시일 부재(22A, 22B 및 23A, 23B)는, 실린더 보어(12)와, 프라이머리 피스톤(10) 및 세컨더리 피스톤(11)의 사이를, 각각 시일하고 있다. 2개의 시일 부재(22A, 22B)는 축방향을 따라 리저버 포트(20)를 사이에 두고 배치되어 있다. 프라이머리 피스톤(10)이 도 1 및 도 2에 도시한 비제동 위치에 있을 때, 프라이머리실(16)은 프라이머리 피스톤(10)의 측벽에 설치된 포트(24)를 통해 리저버 포트(20)에 연통하고 있다. 그리고, 프라이머리 피스톤(10)이 비제동 위치로부터 전진하여 포트(24)가 시일 부재(22A)까지 도달했을 때, 프라이머리실(16)은 시일 부재(22A)에 의해 리저버 포트(20)와 차단되고 액압이 발생하도록 되어 있다. 이 프라이머리 피스톤(10)이 비제동 위치로부터 리저버 포트(20)와 차단되기까지의 프라이머리 피스톤(10)의 이동량은 무효 스트로크(dead stroke)라고 불린다. 또한, 2개의 시일 부재(23A, 23B)는 축방향을 따라 리저버 포트(21)를 사이에 두고 배치되어 있다. 세컨더리 피스톤(11)이 도 1에 도시한 비제동 위치에 있을 때, 세컨더리실(17)은 세컨더리 피스톤(11)의 측벽에 설치된 포트(25)를 통해 리저버 포트(21)에 연통하고 있다. 그리고, 세컨더리 피스톤(11)이 비제동 위치로부터 전진했을 때, 세컨더리실(17)은 시일 부재(23A)에 의해 리저버 포트(21)로부터 차단되고 액압이 발생하도록 되어 있다.

프라이머리실(16) 내의 프라이머리 피스톤(10)과 세컨더리 피스톤(11) 사이에는, 스프링 어셈블리(26)가 개재되어 있다. 또한, 세컨더리실(17) 내의 마스터 실린더(2)의 바닥부와 세컨더리 피스톤(11) 사이에는, 스프링 어셈블리(27)가 개재되어 있다. 스프링 어셈블리(26, 27)는 각각 압축 코일 스프링(26A, 27A)이 신축 가능한 리테이너(26B, 27B)에 의해 소정의 압축 상태로 유지되고, 그 스프링력에 대항하여 압축 가능하게 되어 있다. 프라이머리 피스톤(10) 내에서, 스프링 어셈블리(26)와 프라이머리 피스톤(10)의 중간벽(30) 사이에는, 원통형의 스페이서(51)가 개재되어 있다.

프라이머리 피스톤(10)은 전체가 대략 원통형으로 형성되고, 축방향 중앙 내부에 중간벽(30)을 구비하고 있다. 중간벽(30)에는, 안내 보어(31)가 축방향으로 관통하도록 형성되어 있다. 안내 보어(31)에는, 단차부(32A)를 갖는 단차 형상의 입력 피스톤(32)의 소직경의 선단부(32B)가 미끄럼 이동 가능하게 또한 액밀적으로 삽입 관통되어 있다. 입력 피스톤(32)의 선단부(32B)와 안내 보어(31) 사이는 시일(55)에 의해 시일되어 있다. 입력 피스톤(32)은 단차부(32A)보다 기단측에 중직경부(32C)와 대직경부(32D)가 형성되어 있고, 이들 중직경부(32C)와 대직경부(32D) 사이에는, 후술하는 스프링(37)이 접촉하는 스프링 수용부(32E)가 형성되어 있다. 대직경부(32D)의 외주에는, 프라이머리 피스톤(10)의 내벽에 접촉하여 입력 피스톤(32)을 축방향으로 안내하는 가이드부(32F)가 형성되어 있다. 또한, 대직경부(32D) 내부에는, 입력 피스톤(32)의 기단으로 개구되는 구멍부(32G)가 형성되어 있고, 구멍부(32G)의 바닥부(32H)는 보울(bowl)형으로 움푹 패여 형성되어 있다. 구멍부(32G)의 개구 외주에는, 후술하는 스프링(38)이 접촉하는 스프링 수용부(32I)가 형성되어 있다. 이와 같이, 입력 피스톤(32)은 마스터 실린더(2) 내의 압력실인 프라이머리실(16)에 그 선단이 면함과 아울러, 프라이머리 피스톤(10)에 대하여 축방향을 따라 상대 이동 가능하게 배치되어 있다.

프론트 하우징(4A) 내로 연장되는 프라이머리 피스톤(10)의 중간부는 프론트 하우징(4A)의 바닥부의 개구부(85)에 끼워 맞추는 원통형의 스프링 수용 부재(70) 내에 배치된다. 이 스프링 수용 부재(70)는 프라이머리 피스톤(10)을 축방향을 따라 미끄럼 이동 가능하게 안내하도록 되어 있다. 스프링 수용 부재(70)는 일단부에 형성한 외측 플랜지부(71)가 프론트 하우징(4A)의 바닥부의 개구부(85)에 끼워 맞춰진다. 이에 따라, 프론트 하우징(4A) 및 마스터 실린더(2)에 고정된다. 스프링 수용 부재(70)는 그 후단 내주부(70A)에 부착한 시일 부재(72)에 의해 프라이머리 피스톤(10)을 지지함과 아울러 시일하고 있다. 마스터 실린더(2)의 실린더 보어(12)의 개구부(12A)는 부착부(2B)로부터 후단 내주부(70A)의 근방까지 연장되어 형성되어 있다. 개구부(12A)에는, 시일홈(22b) 및 시일 부재(22B)가 형성되고, 시일 부재(22B)에 의해 프라이머리 피스톤(10)을 지지함과 아울러 실린더 보어(12)의 내외를 시일하고 있다. 본 실시형태의 전동 배력 장치에 있어서는, 이들 스프링 수용 부재(70)의 후단 내주부(70A)와 실린더 보어(12)의 개구부(12A)에 의해, 프라이머리 피스톤(10)을 지지하는 부분의 축방향 길이를 길게 함으로써, 프라이머리 피스톤(10)의 실린더 보어(12)에 대한 기울기를 억제하고 있다.

리어 커버(4B)의 원통부(8) 및 프라이머리 피스톤(10)의 후방부의 내부에는 입력 로드(34)의 일단측이 배치되어 있다. 프라이머리 피스톤(10)의 후방부의 내부에 배치된 입력 로드(34)의 일단측의 선단부(34B)는 그 선단이 반구형으로 형성되어 있고, 입력 피스톤(32)의 구멍부(32G)의 바닥부(32H)에 접촉할 수 있도록 구멍부(32G) 내에 배치되어 있다. 그리고, 입력 로드(34)의 선단부(34B)와 입력 피스톤의 구멍부(32G)는 입력 로드(34)와 입력 피스톤(32)을 이동 가능하고 또한 요동 가능한 상태로 연결하고 있다. 즉, 입력 로드(34)와 입력 피스톤(32)의 연결부는 입력 로드(34)의 프라이머리 피스톤(10)에 대한 기울기를 어느 정도 허용할 수 있도록 되어 있다. 또한, 입력 피스톤(32)과 입력 로드(34)는 축방향을 따라 서로 이동 가능하게 되어 있다. 입력 로드(34)의 타단측은 원통부(8)로부터 외부로 연장되어 있고, 외부로 연장된 입력 로드(34)의 타단부에 클레비스(34C)를 통해 도 3에 도시한 브레이크 페달(BP)이 연결되어 있다. 입력 로드(34)의 원통부(8) 내에 배치된 부위에는, 플랜지형으로 형성된 스토퍼 접촉부(34A)가 설치되어 있다. 이와 같이, 입력 부재인 입력 로드(34)는, 입력 피스톤(32)에 대하여 축방향을 따라 상대 이동 가능하게 설치되며, 또한, 입력 피스톤(32)에 대하여 축방향에 대향하여 접촉 가능하게 배치되어, 브레이크 페달(BP)의 조작에 의해 진퇴 이동하도록 되어 있다.

리어 커버(4B)의 원통부(8)의 후단부에는, 원통부(8) 내에 배치되는 입력 로드(34)가 있는 방향을 향해 연장되는, 즉, 직경 방향 내측으로 연장되는 스토퍼(39)가 형성되어 있다. 스토퍼(39)는 후술하는 볼나사 기구(41)의 나사축(47)의 원통형의 후단부에 축방향을 따라 형성된 안내홈(47B)에 삽입되어 있다. 그리고, 입력 로드(34)의 스토퍼 접촉부(34A)가 스토퍼(39)에 접촉함으로써, 입력 로드(34)의 후퇴 위치를 규정하도록 되어 있다.

프라이머리 피스톤(10)의 후단부에, 고리형의 스프링 받이(35)가 부착되어 있다. 프라이머리 피스톤(10)은 스프링 수용 부재(70)의 후단부와 스프링 받이(35) 사이에 개재된 압축 코일 스프링인 복귀 스프링(36)에 의해 후퇴 방향으로 가압되어 있다. 입력 피스톤(32)은, 스프링 수용부(32E)와 프라이머리 피스톤(10)의 중간벽(30) 사이 및 스프링 수용부(32I)와 스프링 받이(35) 사이에 각각 개재된 압축 코일 스프링인 스프링(37)(제1 스프링 수단의 하나의 스프링) 및 스프링(38)(제1 스프링 수단의 다른 스프링)에 의해, 도 1 및 도 2에 도시한 입력 피스톤(32)의 축방향의 소정 위치의 일례로서의 중립 위치, 즉, 스프링(37)과 스프링(38)의 스프링력이 균형 잡히는 위치에 탄성적으로 유지되어 있다. 또, 제1 스프링 수단인 스프링(37, 38)은 어느 한쪽만으로 하고 액추에이터(3)의 제어에 의해 상기 소정 위치를 결정하도록 해도 좋다. 또한, 브레이크 페달(BP)이 조작되고 있지 않은 상태에서, 입력 피스톤(32)의 단차부(32A)와 프라이머리 피스톤(10)의 중간벽(30)의 다른쪽면(30A) 사이에는, 소정 거리가 되는 클리어런스(ReC)가 형성되도록 되어 있다. 이 클리어런스(ReC)는, 회생 협조 제어시에, 입력 피스톤(32)에 대하여 프라이머리 피스톤(10)이 후퇴할 수 있는 클리어런스(회생 클리어런스)가 된다. 또한, 전동 모터(40) 또는 ECU(9)의 결함시에, 입력 피스톤(32)이 프라이머리 피스톤(10)에 대하여 마스터 실린더(2)측으로 클리어런스(ReC)만큼(소정 거리) 이동했을 때, 단차부(32A)가 프라이머리 피스톤(10)의 중간벽(30)의 다른쪽면(30A)에 접촉하여 프라이머리 피스톤(10)을 마스터 실린더(2)측으로 압박하도록 되어 있다. 이 때문에, 전동 모터(40) 또는 ECU(9)가 결함이 있을 때에도, 브레이크 페달(BP)을 답입함으로써 마스터 실린더(2)에 액압을 발생시킬 수 있어, 마찰 제동을 행하는 것이 가능하게 되어 있다.

프라이머리 피스톤(10)의 후단부에 부착된 스프링 받이(35)와, 입력 로드(34)의 스토퍼 접촉부(34A) 사이에는, 압축 코일 스프링인 후퇴 스프링(80)(제2 스프링 수단)이 개재되어 있다. 후퇴 스프링(80)은 그 스프링력에 의해 입력 로드(34)를 입력 피스톤(32)으로부터 이격되는 방향으로 가압하고 있다. 이 후퇴 스프링(80)에 의해, 도 1 및 도 2에 도시한 비제동 상태(브레이크 페달의 비조작 상태)에 있어서, 입력 피스톤(32)의 바닥부(32H)와 입력 로드(34)의 선단부(34B) 사이에 소정의 간극인 점프-인 클리어런스(JC)가 형성되어 있다. 그리고, 입력 피스톤(32)과 입력 로드(34)는 이 점프-인 클리어런스(JC)의 분만큼 축방향을 따라 상대 이동 가능하게 되어 있다.

하우징(4) 내에 수용된 액추에이터(3)는, 전동 모터(40)와, 전동 모터(40)의 회전을 직선 운동으로 변환하여 프라이머리 피스톤(10)에 추진력을 부여하는 회전-직동 변환 기구인 볼나사 기구(41)로 구성되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 전동 모터(40)는 영구 자석 매립형 동기 모터로 되어 있다. 전동 모터(40)는, 프론트 하우징(4A)의 바닥부의 후측의 단차부에 고정한 복수의 코일을 갖는 스테이터(42)와, 상기 스테이터(42)의 내주면에 대향하여 배치한 원통형의 로터(45)와, 상기 로터(45)의 내부에 삽입되고, 원주 방향을 따라 배치한 복수의 영구 자석(45A)을 갖고 있다. 로터(45)는 볼나사 기구(41)의 회전 부재인 너트 부재(46)의 외주부에 고정되어 있다. 너트 부재(46)는 프론트 하우징(4A)의 바닥부 부근으로부터 리어 커버(4B) 부근에 걸쳐 축방향을 따라 연장되어 배치되어 있다. 너트 부재(46)는 그 양단부가 베어링(43, 44)에 의해 프론트 하우징(4A) 및 리어 커버(4B)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 또, 전동 모터(40)는 로터(45)의 표면 또는 내부에 영구자석을 배치한 동기 모터, 혹은, 유도 모터 등의 다른 형식의 모터로 해도 좋다.

볼나사 기구(41)는 너트 부재(46)와 나사축(47)을 갖고 있다. 나사축(47)은, 중공의 통형상으로 형성되어 있고, 너트 부재(46)의 내부 및 하우징(4)의 원통부(8) 내에 배치되고, 축방향을 따라 이동 가능하며, 또한, 축 둘레로 회전하지 않도록 지지된 직동 부재로 되어 있다. 너트 부재(46)와 나사축(47)의 대향면이 되는 너트 부재(46)의 내주면과 나사축(47)의 외주면에는, 각각 나선홈(46A, 47A)이 형성되어 있다. 이들 나선홈(46A, 47A) 사이에는, 복수의 볼(48)이 그리스와 함께 장전되어 있다. 나사축(47)은, 원통부(8)로부터 후방으로 돌출되는 후단부에 축방향을 따라 형성된 안내홈(47B)에, 리어 하우징(4B)의 원통부(8)에 형성된 스토퍼(39)를 걸어 맞춰, 축방향으로 이동 가능하고 또한 축 둘레로 회전하지 않도록 지지되어 있다. 이러한 구성에 의해, 볼나사 기구(41)는, 너트 부재(46)의 회전에 따라 나선홈(46A, 47A)을 따라 볼(48)이 회전함으로써, 나사축(47)이 축방향으로 이동하도록 되어 있다. 볼나사 기구(41)는, 너트 부재(46)와 나사축(47) 사이에서, 회전 운동과 직선 운동을 서로 변환하는 것이 가능하게 되어 있다. 즉, 볼나사 기구(41)는 전술한 바와 같이 너트 부재(46)의 회전을 나사축(47)의 직동 운동으로 변환 가능함과 아울러, 나사축(47)의 직동 운동을 너트 부재(46)의 회전으로 변환 가능하게 되어 있다. 리어 하우징(4B)의 원통부(8)의 후단부에, 나사축(47)의 후방부의 외주를 덮는 원통형의 커버 부재(76)가 부착되어 있다.

또, 전술한 예에서는, 전동 모터(40)의 로터(45)의 회전 운동을 볼나사 기구(41)의 너트 부재(46)에 직접 전달하도록 하고 있지만, 전동 모터(40)와 볼나사 기구(41) 사이에, 유성 기어 기구, 차동 감속 기구 등의 공지된 감속 기구를 개재하여, 전동 모터(40)의 회전을 감속, 즉, 전동 모터(40)의 회전력을 증력하여 볼나사 기구(41)에 전달하도록 해도 좋다. 또한, 전동 모터를 하우징(4)의 외부에 배치하여, 벨트, 기어, 체인 등의 전동 기구를 통해 너트 부재(46)를 구동하도록 해도 좋다.

볼나사 기구(41)의 나사축(47)은 스프링 수용 부재(70)의 외측 플랜지부(71)와의 사이에 개재된 압축 테이퍼 코일 스프링인 복귀 스프링(49)의 스프링력에 의해 후퇴 방향으로 가압되어 있다. 그리고, 나사축(47)은 후단부가 리어 커버(4B)의 원통부(8)에 설치된 스토퍼(39)에 접촉함으로써 후퇴 위치가 규정되어 있다. 나사축(47) 내에 프라이머리 피스톤(10)의 후단부가 삽입되고, 나사축(47)의 내주부에 형성된 고리형의 단차부(50)에 스프링 받이(35)가 심(35A)을 통해 접촉하여, 프라이머리 피스톤(10)의 나사축(47)에 대한 후퇴 위치를 규정하고 있다. 이에 따라, 프라이머리 피스톤(10)은, 나사축(47)의 전진에 의해, 단차부(50)에 눌려 나사축(47)과 함께 전진하고, 또한, 단차부(50)로부터 이격되어 단독으로 전진할 수 있다. 그리고, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 프라이머리 피스톤(10)은 스토퍼(39)에 접촉한 나사축(47)의 단차부(50)에 의해 그 비제동 위치가 규정되어 있다. 또한, 세컨더리 피스톤(11)은, 비제동 위치에 있는 프라이머리 피스톤(10) 및 스프링 어셈블리(26)의 최대 길이에 의해, 그 후퇴 위치, 즉, 비제동 위치가 규정되어 있다.

리어 커버(4B)의 원통부(8)의 후단부에는 반력 기구(81)가 설치되어 있다. 반력 기구(81)는, 고정 스프링 받이(82)와, 가동 스프링 받이(83)와, 반력 스프링(84)을 갖고 있다. 고정 스프링 받이(82)는 스토퍼(39)의 후방부에 일체로 형성되어 있다. 가동 스프링 받이(83)는 고정 스프링 받이(82)에 대향하여 나사축(47) 내에 배치되고 축방향을 따라 이동 가능하게 설치되어 있다. 반력 스프링(84)은 고정 스프링 받이(82)와 가동 스프링 받이(83) 사이에 개재된 압축 코일 스프링이다. 가동 스프링 받이(83)는, 커버 부재(76)의 후방부에 접촉함으로써, 도 1 및 도 2에 도시한 후퇴 위치가 규정되어 있다. 그리고, 입력 로드(34)가 커버 부재(76), 즉, 원통부(8)(하우징(4))에 대하여 소정의 거리만큼 전진했을 때, 클레비스(34C)의 로크 너트(34D)가 가동 스프링 받이(83)에 접촉하고 입력 로드(34)가 더욱 전진하면, 반력 스프링(84)이 압축되어, 그 스프링력이 입력 로드(34)의 전진에 대하여 반력으로서 부여되도록 되어 있다.

하우징(4) 내에, 전동 모터(40)의 로터(45)의 회전 위치를 검출하는 회전 위치 센서인 리졸버(60)가 설치되어 있다. 리졸버(60)는, 너트 부재(46)의 후방부측의 외주부에 고정한 리졸버 로터(60A)와, 상기 리졸버 로터(60A)에 대향하여 리어 커버(4B)에 부착한 리졸버 스테이터(60B)를 구비하고 있다. 리졸버(60)는 이들 리졸버 로터(60A)와 리졸버 스테이터(60B)의 상대 변위에 기초하여 로터(45)의 회전 위치를 검출한다.

전동 배력 장치(1)의 ECU(9)는 마이크로 프로세서 베이스의 전자 제어 장치이고, 도 3에 도시한 바와 같이, 전술한 전동 모터(40)와 리졸버(60)가 접속되어 있다. 또한, ECU(9)에는, 브레이크 페달의 변위, 즉, 입력 로드(34)의 변위를 검출하는 스트로크 센서(62)가 접속되어 있다. 각 차륜의 휠 실린더(WC)에 액압을 공급하기 위한 2계통의 액압 회로(18, 19)에는, 프라이머리실(16) 또는 세컨더리실(17) 중 어느 한쪽의 액압을 검출하는 액압 센서(64)가 설치되어 있다. 또, 도 3에 있어서, 액압 센서(64)는 액압 회로(19)에 설치되고, 세컨더리실(17)의 액압을 검출하도록 되어 있다.

액압 센서(64)는 2계통의 액압 회로(18, 19)의 도중에 설치되고, 각 바퀴의 휠 실린더(WC)에 대한 브레이크액의 공급을 제어하는 액압 공급 장치(65)(이하, ESC(65)라고 함)의 컨트롤러(66)(이하, ECU(66)라고 함)에 접속되어 있다. 그리고, ECU(9, 66)는 차량 내의 정보 전달을 행하는 데이터 버스(67)에 신호선(68, 69)을 각각 통해 접속되어 있다. 이 때문에, 액압 센서(64)에 의해 검출되는 마스터 실린더(2)의 액압은, ESC(65)의 ECU(66)로부터 신호선(69), 데이터 버스(67), 및 신호선(68)을 통해, 전동 배력 장치(1)의 ECU(9)에 신호 전달되도록 되어 있다.

또한, 데이터 버스(67)에는, 차량의 제동시에 차륜의 회전에 의해 제너레이터를 구동하여 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하여 회수하는 회생 제동을 제어하는 회생 제동 컨트롤러(74)(이하, ECU(74)라고 함)가 접속되어 있다. 전동 배력 장치(1)는, ECU(9)에 의해, 전술한 각종 센서로부터의 검출 신호에 기초하여, 전동 모터(40)의 회전을 제어함으로써 작동하도록 되어 있다. 또한, 전동 배력 장치(1)의 ECU(9)는, ECU(74)로부터의 회생 제동 정보를 수취함으로써, 브레이크 페달의 조작에 의해 마스터 실린더에서 발생하는 브레이크 액압으로부터 회생 제동분에 상당하는 브레이크 액압을 감하는 회생 협조 제어를 행한다.

다음으로, 전동 배력 장치(1)의 작동에 관해 설명한다.

브레이크 페달(BP)을 조작하여 입력 로드(34)를 전진시키면, 브레이크 페달(BP)의 조작량, 바꿔 말하면, 입력 로드(34)의 변위를 스트로크 센서(62)에 의해 검출하고, ECU(9)에 의해 입력 로드(34)의 변위에 기초하여 전동 모터(40)의 작동을 제어하고, 볼나사 기구(41)의 나사축(47)의 단차부(50)에 의해, 스프링 받이(35)를 통해 프라이머리 피스톤(10)을 압박하고, 프라이머리 피스톤(10)을 전진시켜 입력 로드(34)의 변위에 추종시킨다. 이에 따라, 프라이머리실(16)에 액압이 발생하고, 또한, 이 액압이 세컨더리 피스톤(11)을 통해 세컨더리실(17)에 전달된다. 이와 같이 하여, 마스터 실린더(2)에서 발생한 브레이크 액압은 액압 회로(18, 19)를 통해 각 차륜의 휠 실린더(WC)에 공급되고, 마찰 제동에 의한 제동력을 발생시킨다. 브레이크 페달(BP)의 조작을 해제하면, ECU(9)에 의해 입력 로드(34)의 변위에 기초하여 전동 모터(40)의 작동을 제어하여 나사축(47)을 후퇴시킨다. 이에 따라, 입력 피스톤(32), 프라이머리 피스톤(10) 및 세컨더리 피스톤(11)이 후퇴하여 마스터 실린더(2)의 브레이크 액압이 감압되고 제동력이 해제된다. 또, 이후의 설명에 있어서는, 프라이머리 피스톤(10)과 세컨더리 피스톤(11)은 동일하게 작동하기 때문에, 프라이머리 피스톤(10)에 관해서만 설명한다.

액압 발생시에는, 프라이머리실(16)의 액압을 입력 피스톤(32)에 의해 수압하고, 그 반력을, 입력 로드(34)를 통해 브레이크 페달(BP)에 전달, 즉, 피드백한다. 이에 따라, 소정의 배력비(브레이크 페달의 조작력에 대한 액압 출력의 비)로 원하는 제동력을 발생시킬 수 있다. 그리고, ECU(9)는, 전동 모터(40)를 제어함으로써, 입력 피스톤(32)과, 이것에 추종하는 프라이머리 피스톤(10)의 상대 위치를 조정하는 것이 가능하게 되어 있다. 구체적으로는, 입력 피스톤(32)의 변위량에 대하여, 프라이머리 피스톤(10)의 변위량을 전방으로 조정함으로써 브레이크 페달의 조작에 대한 액압 출력을 크게 하거나, 후방으로 조정함으로써 브레이크 페달의 조작에 대한 액압 출력을 작게 하거나 할 수 있다. 그 결과, 배력 제어, 브레이크 어시스트 제어, 차간 제어, 회생 협조 제어 등의 브레이크 제어를 실행할 수 있다. 특히, 입력 피스톤(32)에 대하여, 프라이머리 피스톤(10)이 후방이 되도록 조정하여 브레이크 페달의 조작에 대한 액압 출력을 작게 하고, 프라이머리실(16)의 액압을 저하시킴으로써, 액압에 의한 제동력을 억제하여 회생 협조시의 회생 제동을 행하게 할 수 있다. 또한, 입력 피스톤(32)에 대한 프라이머리 피스톤(10)의 상대 위치를 조정할 때에는, 스프링(37) 또는 스프링(38)의 스프링력이 입력 피스톤(32)에 작용하여, 입력 로드(34)에 대한 반력을 가감함으로써, 브레이크 페달 답력의 변동을 억제할 수 있다.

또한, ECU(9)에 의해 제어된 전동 모터(40)의 출력이 최대 출력에 도달하고, 프라이머리실(16)의 액압과 프라이머리 피스톤(10)의 추진력이 균형 잡히면, 프라이머리 피스톤(10)은 그 이상 전진할 수 없게 되어 정지한다. 이러한 전부하 상태에서, 브레이크 페달을 더욱 답입하면, 입력 로드(34)의 전진에 대하여 프라이머리 피스톤(10)은 정지한 채로, 입력 피스톤(32)만이 스프링(37)을 압축하여 전진하게 된다. 이 때, 프라이머리 피스톤(10)이 정지하고 있기 때문에, 입력 피스톤(32)의 전진량에 대한 프라이머리실(16)의 액압의 상승에 의해 입력 피스톤(32) 및 입력 로드(34)를 통해 브레이크 페달에 피드백되는 페달 반력의 증가 비율이 전부하 상태 전에 비해 감소한다. 이 때문에, 운전자는, 브레이크 조작의 도중에 페달 반력이 감소하기 때문에, 위화감을 받을 가능성이 있다.

이에 대하여, 브레이크 페달의 조작에 의한 입력 피스톤(32)의 하우징(4)에 대한 이동 거리가 소정의 거리, 즉, 입력 피스톤(32)이 전부하 상태가 되는 위치에 도달하면, 클레비스(34C)의 로크 너트(34D)가 반력 기구(81)의 가동 스프링 받이(83)에 접촉하고, 반력 스프링(84)이 압축됨으로써, 그 스프링력이 반력으로서 브레이크 페달에 부여됨으로써, 페달 반력의 감소분을 보충한다. 이에 따라, 운전자에 대한 위화감을 억제할 수 있다. 그리고, 전부하 상태 후, 브레이크 페달을 더욱 답입하면, 입력 피스톤(32)의 단차부(32A)가 프라이머리 피스톤(10)의 중간벽(30)에 접촉하고, 프라이머리 피스톤(10)이 입력 피스톤(32)과 함께 전진하여, 프라이머리실(16)의 액압이 상승하고, 그 만큼, 반력도 증대된다.

다음으로 제동 초기에서의 점프-인 특성에 관해 도 2, 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한다. 여기서, 점프-인 특성을 갖는 전동 배력 장치(1)의 입력-출력 액압의 관계, 즉, 브레이크 페달(BP)에 대한 답력(F)과 마스터 실린더(2)에서 발생하는 액압(P)의 관계를 도 6에 도시하고, 입력-입력 스트로크-차량 감속도의 관계, 즉, 브레이크 페달(BP)에 대한 답력(F)(입력)과, 입력 로드(34)의 스트로크(S)와, 차량의 감속도(G)의 관계를 도 7에 도시한다. 도 6 및 도 7에 있어서, 파선은 점프-인 클리어런스(JC)를 형성하지 않은 종래의 전동 배력 장치의 특성을 나타내고 있다.

도 2에 도시한 비제동 상태(도 6, 7의 상태 A)에서는, 입력 로드(34)가 후퇴 스프링(80)의 스프링력에 의해 입력 피스톤(32)으로부터 후퇴되어 있고, 입력 로드(34)의 선단부(34B)와 입력 피스톤(32)의 바닥부(32H) 사이에는, 점프-인 클리어런스(JC)가 유지되어 있다.

브레이크 페달(BP)의 답입이 시작되어, 입력 로드(34)가 전진하기 시작하면, ECU(9)는, 스트로크 센서(62)에 의해 검출되는 입력 로드(34)의 스트로크에 대하여, 전동 모터(40)를 작동시킨다. 이 전동 모터(40)의 작동에 의해, 볼나사 기구(41)가 입력 로드(34)의 스트로크(이동량)와 동일한 스트로크만큼 프라이머리 피스톤(10)을 전진시킨다. 이 프라이머리 피스톤(10)의 전진에 의해 무효 스트로크(DS)가 해소되면, 프라이머리실(16)에서 브레이크 액압이 발생하기 시작한다(도 6, 7의 상태 B). 이 무효 스트로크(DS)가 해소되기까지의 사이에(도 6, 7의 상태 A로부터 상태 B까지의 사이에), 입력 피스톤(32)은, 스프링(37, 38)에 의해 프라이머리 피스톤(10)에 유지되어 있기 때문에, 프라이머리 피스톤(10)과 함께 전진하고, 입력 로드(34)의 선단부(34B)와 입력 피스톤(32)의 바닥부(32H) 사이에 형성되는 점프-인 클리어런스(JC)가 유지된다.

브레이크 페달(BP)이 더욱 답입되어, 입력 로드(34)가 더욱 전진하면, 프라이머리 피스톤(10)의 전진에 의해 프라이머리실(16)에서 발생한 액압이 입력 피스톤(32)에 작용하여 스프링(37)과 스프링(38)의 스프링력의 균형이 무너지기 시작하고 입력 피스톤(32)이 후퇴해 간다. 이 입력 피스톤(32)의 후퇴에 의해, 입력 로드(34)의 선단부(34B)와 입력 피스톤(32)의 바닥부(32H)가 서로 가까워져 가고, 점프-인 클리어런스(JC)는 서서히 감소해 간다. 점프-인 클리어런스(JC)가 존재하는 동안, 즉, 입력 피스톤(32)의 바닥부(32H)와 입력 로드(34)의 선단부(34B)가 접촉할 때까지는, 프라이머리실(16)의 액압에 의한 반력이 입력 로드(34), 즉, 브레이크 페달(BP)에 전달되지 않는다. 그리고, 도 4에 도시한 바와 같이, 입력 피스톤(32)의 바닥부(32H)와 입력 로드(34)의 선단부(34B)가 접촉하면(점프-인 클리어런스(JC)=0, 도 6, 7의 상태 C), 그 후, 입력 피스톤(32)과 입력 로드(34)는 일체가 되어 이동하고(도 6, 7의 상태 D), 프라이머리실(16)의 액압에 의한 반력이 입력 피스톤(32)을 통해 입력 로드(34)에 전달되고, 브레이크 페달(BP)에 피드백된다.

이 때, 입력 피스톤(32)과 입력 로드(34)가 접촉할 때에(점프-인 클리어런스(JC)=0, 도 5의 상태), 프라이머리실(16)에서 발생하고 있는 점프-인 액압(Pj)은 다음 식으로 주어진다.

Pj=(k1+k2)JC/S…(1)

여기서, k1 : 스프링(37)의 스프링 상수

k2 : 스프링(38)의 스프링 상수

S : 입력 피스톤(32)의 프라이머리실(16)에 대한 수압 면적

JC : 점프-인 클리어런스

이와 같이 하여, 브레이크 페달의 답입 개시시에 점프-인 특성에 의해, 신속히 브레이크 액압(제동력)을 상승시킬 수 있어, 양호한 브레이크 필링을 얻을 수 있다. 또한, 입력 피스톤(32)과 프라이머리 피스톤(10)이 상기 점프-인 클리어런스(JC)와 별도의 위치에서 축방향을 따라 전후로 상대 변위할 수 있도록 되어 있기 때문에, 입력 피스톤(32)에 대한 프라이머리 피스톤(10)의 위치를 전방 및 후방으로 조정할 때의 조정량을 충분히 크게 취할 수 있고, 배력 제어, 브레이크 어시스트 제어, 차간 제어, 회생 협조 제어 등의 브레이크 제어의 제어 범위를 충분히 크게 할 수 있다. 특히, 입력 피스톤(32)에 대하여, 프라이머리 피스톤(10)이 후방이 되도록 조정하는 회생 협조 제어시의 상대 변위량을 점프-인 클리어런스(JC)보다 크게 할 수 있고, 회생에 의해 회수 가능한 에너지를 크게 할 수 있다. 또한, 후퇴 스프링(80)의 스프링 특성에 의해, 점프-인시의 브레이크 페달의 반력을 조정할 수 있다.

다음으로, 제2 실시형태에 관해 도 8 내지 도 13을 참조하여 설명한다.

또, 이하의 설명에 있어서, 상기 제1 실시형태에 대하여, 동일한 부분에는 동일한 참조 부호를 이용하고, 상이한 부분에 관해서만 상세히 설명한다.

도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 전동 배력 장치(90)에서는, 전동 모터(40)는 하우징(4)의 외부에 배치되고, 벨트 전동(傳動) 기구(89)를 구성하는 벨트(91) 및 풀리(92)를 통해 너트 부재(46)를 구동하도록 되어 있다. 또한, 입력 로드(34)는 입력 로드(34)와 입력 피스톤(32') 사이에 설치된 플런저 로드(93)를 포함하고 있다. 입력 로드(34)의 선단부(34B)는 플런저 로드(93)의 기단측에 형성된 구멍부(93C)에 삽입 관통되어 구멍부(93C)의 바닥부(93D)에 접촉한 상태로 연결되어 있다. 플런저 로드(93)는 하우징(4) 리어 커버(4B)의 후단부에 부착된 안내 커버(94)에 의해 축방향을 따라 이동 가능하게 안내되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 입력 로드(34)와 플런저 로드(93)로, 입력 부재가 구성되어 있다.

입력 피스톤(32)은 선단부(32B')가 프라이머리 피스톤(10)을 관통하여 프라이머리실(16)에 면하여 배치되고, 기단부에는 기단면(32H')이 형성되어 있다. 이 기단면(32H')에 대하여, 플런저 로드(93)의 선단면(93E)이 대향하도록 배치되어 있고, 입력 피스톤(32')의 기단면(32H')과 플런저 로드(93)의 선단면(93E) 사이에 점프-인 클리어런스(JC)가 형성되어 있다.

안내 커버(94)는 2중 통구조로 바닥부의 중앙부에 축방향을 따라 소직경의 원통형 안내부(94A)가 일체로 형성되어 있다. 안내부(94A)의 선단부는 하우징(4)의 내부까지 연장되어 있다. 플런저 로드(93)는 안내 커버(94)의 안내부(94A)에 의해 축방향을 따라 미끄럼 이동 가능하게 안내되고, 직경 방향으로 이동 및 기울기를 발생하지 않도록 지지되어 있다. 플런저 로드(93)에는, 복수의 외주홈(93A)이 형성되어, 안내부(94A)와의 사이의 시일성 및 미끄럼 이동성을 높이고 있다. 플런저 로드(93)는 중간부에 형성된 대직경의 플랜지부(93B)가 안내부(94A)의 선단부에 접촉하여 후퇴 위치가 규정되어 있다.

입력 피스톤(32')은, 그 스프링 수용부(32E')와 프라이머리 피스톤(10)의 중간벽(30) 사이에 개재된 제1 스프링 수단이 되는 압축 코일 스프링인 스프링(37A), 및, 기단면(32H')과 플런저 로드(93)의 플랜지부(93B) 사이에 제2 스프링 수단이 되는 압축 코일 스프링인 스프링(80A)에 의해, 축방향의 소정 위치에 탄성적으로 유지되어 있다. 일례로서, 본 실시형태에서는, 입력 피스톤(32')은 도 8 및 도 9에 도시한 중립 위치에 탄성적으로 유지되어 있다. 스프링(37A)은 입력 피스톤(32')과 프라이머리 피스톤(10)이 상대 변위했을 때의 입력 로드(34)(브레이크 페달)에 대한 반력을 조정하고, 또한, 스프링(80A)은 플런저 로드(93)를 입력 피스톤(32')으로부터 이격되는 방향으로 가압하여 점프-인 클리어런스(JC)를 유지하도록 되어 있다. 또, 본 실시형태에서는, 반력 기구(81)는 생략되어 있다.

다음으로, 전동 배력 장치(90)의 작동에 관해 설명한다.

상기 제1 실시형태와 동일하게, 브레이크 페달(BP)의 조작에 의한 입력 로드(34)의 변위에 기초하여, ECU(9)에 의해, 전동 모터(40)의 작동을 제어하고, 벨트 전동 기구(89) 및 볼나사 기구(41)를 통해 프라이머리 피스톤(10)을 이동시켜 입력 로드(34)의 변위에 추종시킨다. 이에 따라, 프라이머리실(16)에 액압이 발생한다. 또한, 브레이크 페달(BP)의 조작을 해제하면, 입력 피스톤(32'), 프라이머리 피스톤(10)이 후퇴하여 프라이머리실(16)의 브레이크 액압이 해제된다. 프라이머리실(16)의 액압을 입력 피스톤(32')에 의해 수압하고, 그 반력을, 플런저 로드(93) 및 입력 로드(34)를 통해 브레이크 페달에 피드백한다. 이에 따라, 소정의 배력비를 갖고 원하는 제동력을 발생시킬 수 있다. 그리고, 입력 로드(34)에 프라이머리실(16)에 액압의 반력이 피드백되고 있는 상태에서, ECU(9)는, 입력 피스톤(32')과, 이것에 추종하는 프라이머리 피스톤(10)의 상대 위치를 조정할 수 있다. 이 경우, 입력 로드(34)의 위치에 대한 마스터 실린더(2)의 액압이 변화하기 때문에, 입력 로드(34)에 전달되는 액압 반력이 변동되어 버리지만, 스프링(37A)의 스프링력이 입력 피스톤(32')에 작용함으로써, 입력 로드(34)에 대한 반력을 가감할 수 있고, 상기 상대 위치의 조정에 따른 브레이크 페달(BP)에 전달되는 반력의 변동(답력 변동)을 억제할 수 있다. 이 때, 입력 피스톤(32')에 대하여, 프라이머리 피스톤(10)의 위치를 전방으로 조정함으로써 배력비를 크게 할 수 있고, 후방으로 조정함으로써 배력비를 작게 할 수 있다. 그리고, ECU(9)에 의해, 각종 센서의 검출 신호에 기초하여, 차량의 상태에 따라 전동 모터(40)의 회전을 제어함으로써, 배력 제어, 브레이크 어시스트 제어, 차간 제어, 회생 협조 제어 등의 브레이크 제어를 실행할 수 있다.

다음으로 제동 초기에서의 점프-인 특성에 관해 도 9 내지 도 13을 참조하여 설명한다. 여기서, 도 6과 마찬가지로 점프-인 특성을 갖는 전동 배력 장치(90)의 입력-출력 액압의 관계를 도 12에 도시하고, 도 7과 마찬가지로 입력-스트로크-차량 감속도의 관계를 도 13에 도시한다. 도 12 및 도 13에 있어서, 파선은 점프-인 클리어런스(JC)를 형성하지 않은 전동 배력 장치의 특성을 나타내고 있다.

도 9에 도시한 브레이크 페달의 비조작 상태(도 12의 상태 A)에서는, 플런저 로드(93)가 스프링(80A)의 스프링력에 의해 입력 피스톤(32')으로부터 후퇴되어 있고, 플런저 로드(93)의 선단면(93E)과 입력 피스톤(32')의 기단면(32H') 사이에는, 점프-인 클리어런스(JC)가 유지되어 있다.

브레이크 페달(BP)의 답입이 시작되어, 입력 로드(34) 및 플런저 로드(93)가 전진하기 시작하면, ECU(9)는, 스트로크 센서(62)에 의해 검출되는 입력 로드(34)의 스트로크에 대하여, 전동 모터(40)를 작동시킨다. 이 전동 모터(40)의 작동에 의해, 벨트 전동 기구(89) 및 볼나사 기구(41)가 프라이머리 피스톤(10)을 전진시켜 입력 로드(34)의 이동량에 추종시킨다. 프라이머리 피스톤(10)의 전진에 의해 무효 스트로크(DS)가 해소되면, 프라이머리실(16)에서 브레이크 액압이 발생하기 시작한다(도 12의 상태 B). 이 때, 입력 피스톤(32')은 스프링(37A, 80A)에 의해 프라이머리 피스톤(10)에 유지되어 있기 때문에, 프라이머리 피스톤(10)과 함께 전진하고, 점프-인 클리어런스(JC)가 유지된다.

브레이크 페달(BP)이 더욱 답입되어, 입력 로드(34) 및 플런저 로드가 더욱 전진하면, 프라이머리실(16)의 액압이 입력 피스톤(32')에 작용하여 입력 피스톤(32')이 후퇴하고 점프-인 클리어런스(JC)가 서서히 감소한다. 이 때, 제1 실시형태와 달리, 점프-인 클리어런스(JC)가 감소하면, 그 만큼 스프링(80A)이 압축되기 때문에, 그 스프링력이 플랜지부(93B)로부터 플런저 로드(93)를 통해 반력으로서 입력 로드(34) 및 브레이크 페달(BP)에 부여된다. 즉, 제1 실시형태에 있어서는, 도 6의 입출력 특성 그래프에 도시한 바와 같이, 상태 B로부터 상태 C로의 이행시에 입력(F)에 대한 출력(P)이 똑바르게 상승하도록 되어 있지만, 본 실시형태에 있어서는, 도 12의 입출력 특성 그래프에 도시한 바와 같이, 상태 B로부터 상태 C로의 이행시에, 스프링(80A)의 압축분의 반력에 대한 답력(Fj)이 필요해지기 때문에, 입력(F)에 대한 출력(P)이 비스듬하게 상승하도록 되어 있다. 그리고, 도 10에 도시한 바와 같이, 입력 피스톤(32')의 기단면(32H')과 플런저 로드(93)의 선단면(93E)(입력 로드(34))이 접촉하면(점프-인 클리어런스(JC)=0, 도 12의 상태 C), 그 후, 입력 피스톤(32)과 플런저 로드(93) 및 입력 로드(34)는 일체가 되어 이동하고(도 12의 상태 D), 프라이머리실(16)의 액압에 의한 반력이 플런저 로드(93) 및 입력 로드(34)에 전달되고, 브레이크 페달(BP)에 피드백된다.

이 때, 입력 피스톤(32')과 플런저 로드(93)가 접촉할 때에(점프-인 클리어런스(JC)=0, 도 12의 상태 C), 프라이머리실(16)에서 발생하고 있는 점프-인 액압(Pj)은, 상기 제1 실시형태와 동일하게, 식(1)로 주어진다.

또한, 점프-인 액압(Pj) 발생시의 입력(브레이크 답력)(Fj)은 다음 식으로 주어진다.

Fj=k2×JC…(2)

그리고, 식(1), (2)에 기초하여, 스프링(37A, 80A)의 스프링 상수(k1, k2), 입력 피스톤(32)의 수압 면적(S) 및 점프-인 클리어런스(JC)에 의해, 점프-인 특성의 입력-출력 액압의 경사 특성(Pj/Fj)을 임의로 설정할 수 있다.

이와 같이 하여, 브레이크 페달(BP)의 답입 개시시에 점프-인 특성에 의해, 신속히 브레이크 액압(제동력)을 상승시킬 수 있어, 양호한 브레이크 필링을 얻을 수 있고, 상기 제1 실시형태와 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 스프링(80A)의 스프링 특성에 의해, 점프-인시의 브레이크 페달 반력을 조정할 수 있다.

여기서, 전기 자동차(EV 차)나 하이브리드 자동차(HEV 차)에 있어서는, 회생 효율을 향상시켜 순행 거리를 크게 하고 싶다는 요망이 있다. 이 때문에, 전술한 ECU(9)가 행하는 회생 협조 제어에 있어서는, 회생 제동을 행할 수 있는 차량 상태에 있을 때에, 가능한 한 마스터 실린더 액압에 의한 마찰 제동을 이용하지 않고, 회생 제동을 이용하는, 즉, 회생량을 증가시키는 것이 과제로 되어 있다. 이 회생량을 증가시키기 위해서는, 제동 초기에 마스터 실린더에서의 액압을 발생시키지 않고, 가능한 한 회생 제동을 이용하도록 하는 무액압 회생 협조 제어가 필요해진다.

그리고, 특허문헌 1이나 일본 특허 공개 제2007-191133호 공보에 개시되어 있는 종래의 전동 배력 장치에 있어서, 무액압 회생 협조 제어를 행하고자 하면, 브레이크 페달의 조작에 따라 입력 부재가 전진하는 반면, 프라이머리 피스톤을 전진시키지 않도록 제어를 행하게 된다. 이 때문에, 입력 부재는, 프라이머리 피스톤에 대하여 입력 부재를 중립 위치에 유지하고자 하는 한쌍의 스프링 중, 입력 부재의 전진측에 배치된 하나의 스프링을 수축시키게 된다. 이 하나의 스프링은, 회생 제어시에 액압이 감소하는 만큼의 답력 변동을 억제하기 위한 반력 기구로 되어 있기 때문에, 수축시켰을 때의 반력이 비교적 큰 반력으로 되는 스프링 상수가 설정되어 있다. 따라서, 이 하나의 스프링을 압축하기 위해서는, 비교적 큰 답력이 필요해지고, 이 큰 답력이 브레이크 페달을 답입하기 시작하고, 즉시 필요해지기 때문에, 운전자에게 위화감을 줄 가능성이 있다.

이에 대하여, 상기 실시형태의 전동 배력 장치(1, 90)에 있어서는, 입력 피스톤(32, 32')과 입력 로드(34, 93) 사이에, 점프-인 클리어런스(JC)가 형성되어 있기 때문에, 무액압 회생 협조 제어를 행하는 경우에, 입력 로드(34, 93)가 점프-인 클리어런스(JC)만큼 진행하고 나서, 상기 하나의 스프링에 상당하는 스프링(37, 37A)을 압축하게 된다. 이 때문에, 어느 정도 브레이크 페달(BP)을 답입하고 나서 스프링(37, 37A)의 반력이 브레이크 페달(BP)에 전달되기 때문에, 운전자에 대한 위화감을 억제할 수 있다.

상기 무액압 회생 협조 제어를 행하는 경우에 ECU(9)가 행하는 제어 내용을 도 14의 플로우차트에 기초하여, 제1 실시형태의 전동 배력 장치(1)의 구조를 예로 설명한다.

우선, 스텝 S1에 있어서, 브레이크 페달(BP)이 조작되었는지 여부를 스트로크 센서(62)에 의해 검출하고, 조작량에 따른 목표 제동력을 연산한다. 스텝 S2에서는, 연산한 목표 제동력을 회생 제동 컨트롤러(74)와의 사이에서 공유하여 회생 제동이 가능한지 여부를 검출한다.

스텝 S2에 있어서, 회생 제동이 가능한 경우에는, 스텝 S3에서, 입력 로드(34)와 함께 프라이머리 피스톤(10)이 진행하도록, 전동 모터(40)를 회전 구동시켜, 스텝 S4로 진행한다. 스텝 S4에서는, 리졸버(60)의 검출 신호에 의해, 프라이머리 피스톤(10)의 포트(24)가 시일 부재(22A)에 의해 폐색되는 위치(포트 폐색 위치), 즉, 무효 스트로크(DS)를 해소하는 위치, 혹은, 마스터 실린더(2) 내에 액압이 발생하기 전의 위치까지 프라이머리 피스톤(10)이 진행했는지 여부를 검출한다. 프라이머리 피스톤(10)이 포트 폐색 위치까지 진행한 것이 검출되면, 스텝 S5에서 전동 모터(40)의 회전을 정지하고, 프라이머리 피스톤(10)을 포트 폐색 위치에서 유지한다. 이 때, 프라이머리 피스톤(10)이 입력 로드(34)와 함께 진행되어 있기 때문에, 입력 피스톤(32)과 입력 로드(34) 사이에 형성되어 있는 점프-인 클리어런스(JC)는 유지되어 있고, 또한, 회생 제동 컨트롤러(74)에 의해 회생 제동이 행해져 있다.

스텝 S5에서 전동 모터(40)의 회전을 정지한 후, ECU(9)는, 스텝 S6에서 회생 제동 컨트롤러(74)와 통신에 의해 마스터 실린더(2)에서 발생한 액압으로 휠 실린더(WC)를 작동시키는 마찰 제동이 필요한지 여부를 판단하고, 마찰 제동이 필요해질 때까지, 프라이머리 피스톤(10)을 포트 폐색 위치에서 유지한다. 이 때, 브레이크 페달(BP)의 답입이 계속되고 있으면, 프라이머리 피스톤(10)에 유지되어 있는 입력 피스톤(32)이 정지한 상태에서, 입력 로드(34)가 전진하기 때문에, 점프-인 클리어런스(JC)가 작아져 간다. 그리고, 입력 로드(34)가 입력 피스톤(32)에 접촉하면, 입력 피스톤(32)이 입력 로드(34)와 일체적으로 이동하게 되기 때문에, 스프링(37)을 압축하고, 스프링(37)의 반력이 브레이크 페달(BP)에 전달되게 된다. 이 때, 어느 정도 브레이크 페달(BP)이 답입되어 있고, 또한, 회생 제동 컨트롤러(74)에 의한 회생 제동이 커져 있는 점에서, 운전자에 대한 위화감을 억제할 수 있다.

스텝 S6에서 마찰 제동이 필요한 경우, 또한, 스텝 S2에서 회생 제동이 불필요한 경우에는, ECU(9)는 브레이크 페달(BP)의 조작에 따라 전동 모터(40)를 작동시켜 프라이머리 피스톤(10)을 압박하고, 마스터 실린더(2)에서 액압을 발생시키는 통상의 제어를 행한다.

이와 같이, 무액압 회생 협조 제어를 행함으로써, 회생 협조 제동시에 회생 제동량을 크게 함과 아울러, 운전자에 대한 위화감을 억제하는 것이 가능해진다.

또, 상기한 제어 내용에 있어서는, 스텝 S6에서 마찰 제동이 필요해질 때까지, 프라이머리 피스톤(10)을 포트 폐색 위치에서 유지하도록 하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 스트로크 센서(62)의 검출치와 리졸버(60)의 검출치에 의해, 입력 로드(34)와 입력 피스톤(32)의 상대 위치를 검출하여, 점프-인 클리어런스(JC)가 0이 될 것 같은 경우에는, 전동 모터(40)를 구동하여 프라이머리 피스톤(10)을 전진시켜, 스프링(37)의 반력을 브레이크 페달(BP)에 전달하지 않도록 제어하게 해도 좋다.

전술한 제1 및 제2 실시형태의 전동 배력 장치(1, 90)에 있어서는, 마스터 실린더(2) 내에 선단측이 배치되어 압력실을 형성하는 프라이머리 피스톤(10)과, 상기 프라이머리 피스톤(10)을 이동시키는 전동 모터(40)와, 상기 마스터 실린더(2)의 압력실에 선단이 면하여 배치됨과 아울러, 상기 프라이머리 피스톤(10)에 대하여 축방향을 따라 상대 이동 가능하게 배치되는 입력 피스톤(32, 32')과, 상기 입력 피스톤(32, 32')을 상기 프라이머리 피스톤(10)에 대하여 상기 입력 피스톤(32, 32')의 축방향의 소정 위치에 탄성적으로 유지하는 스프링(37, 37A)과, 상기 입력 피스톤(32, 32')에 대하여 축방향을 따라 상대 이동 가능하게 설치되며, 또한, 상기 입력 피스톤(32, 32')에 대하여 축방향에 대향하여 접촉 가능하게 배치되어, 브레이크 페달(BP)의 조작에 의해 진퇴 이동하는 입력 부재(34, 93)와, 상기 입력 부재(34, 93)에 대하여, 상기 입력 부재(34, 93)를 상기 입력 피스톤(32, 32')으로부터 이격시키는 방향으로 스프링력을 작용시키는 후퇴 스프링(80)(스프링(80A))을 구비하고, 상기 브레이크 페달(BP)의 비조작시에 상기 후퇴 스프링(80)(스프링(80A))에 의해 입력 피스톤(32)과 상기 입력 부재(34, 93) 사이에 소정의 간극(JC)을 형성하는 것으로 되어 있다.

이러한 구성에 의하면, 점프-인 특성을 얻을 수 있으며, 또한, 회생 협조 제동시에 회생 제동량을 크게 할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제3 실시형태에 관해 도 15 내지 도 17을 참조하여 설명한다.

또, 본 실시형태는, 상기 제2 실시형태에 대하여, 일부가 상이한 것이기 때문에, 이하의 설명에 있어서, 주요부만을 도시한다. 또한, 상기 제1 실시형태 또는 제2 실시형태에 대하여 동일한 부분에는 동일한 참조 부호(적절히 「'」를 붙임)를 이용하고 상이한 부분에 관해서만 상세히 설명한다.

도 15에 도시한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 전동 배력 장치(100)에서는, 제1 실시형태와 동일하게, 입력 피스톤(32'')의 가이드부(32F')가 프라이머리 피스톤(10)의 내벽(10A)에 접촉하여 입력 피스톤(32'')을 안내하도록 되어 있다. 그리고, 입력 피스톤(32'')의 후단부에는, 원통형의 스프링 수용부(32I)가 형성되고, 스프링 수용부(32I) 내에 구멍부(32G')가 형성되어 있다. 플런저 로드(93')의 선단부(93E')가 구멍부(32G') 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되고, 선단부(93E')가 구멍부(32G')의 바닥부(32H'')에 접촉 가능하게 되어 있다. 스프링 수용부(32I)의 선단부와 플런저 로드(93')의 단차부(93F) 사이에, 제2 스프링 수단으로서 압축코일 스프링인 스프링(80A')이 개재되어 있다.

입력 피스톤(32'')의 스프링 수용부(32E')와, 직동 부재인 나사축(47)의 내주부에 형성된 스프링 수용 플랜지부(101) 사이에는, 제1 스프링 수단으로서 압축 코일 스프링인 스프링(102)이 개재되어 있다. 스프링(102)의 스프링 수용 플랜지부(101)에 접촉하는 선단부에는, 통형상의 스프링 수용 부재(103)가 부착되어 있다.

입력 피스톤(32'')은, 스프링(37A, 102 및 80A')에 의해, 제1 실시형태와 동일하게, 도 15에 도시한 중립 위치에 탄성적으로 유지되어 있다. 스프링(37A 및 102)은 입력 피스톤(32'')과 프라이머리 피스톤(10)이 상대 변위했을 때의 입력 로드(34)(브레이크 페달)에 대한 반력을 조정하도록 되어 있다. 또한, 스프링(80A')은 입력 피스톤(32'')에 대하여 플런저 로드(93')를 입력 피스톤(32'')으로부터 이격되는 방향으로 가압하여, 비제동 상태에서 입력 피스톤(32)의 구멍부(32G')의 바닥부(32H'')와 플런저 로드(93')의 선단부(93E') 사이에 점프-인 클리어런스(JC)를 유지하도록 되어 있다.

스프링(80A)은 플런저 로드(93')의 단차부(93F)측에 그 단부의 내주부가 탄성적으로 끼워 맞춰짐으로써 고정되어 부착되어 있다. 이러한 구성에 의해, 입력 피스톤(32'')이 플런저 로드(93')에 대하여 이격되어 이동하는 경우에, 스프링(80A)은, 자연 길이가 된 이후, 입력 피스톤(32'')으로부터 이격되도록 되어 있다.

스프링(37A 및 102)은 입력 피스톤(32'')의 스프링 수용부(32E')의 측부에 각각 배치되어 있다. 스프링(102)은 입력 피스톤(32'')의 스프링 수용부(32E')의 측부에 그 일단부의 내주부가 탄성적으로 끼워 맞춰짐으로써 입력 피스톤(32'')에 고정되어 부착되어 있다. 이에 따라, 스프링(102)은 입력 피스톤(32'')과 함께 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 스프링 수용 부재(103)는 스프링(102)의 타단측의 외주를 덮도록 전체가 통형상으로 형성되어 있다. 스프링 수용 부재(103)는, 일단측에, 그 직경 방향 내측으로 연장되어 내측에 플런저 로드(93')가 삽입되는 개구를 갖고, 나사축(47)의 스프링 수용 플랜지부(101)에 접촉하는 스프링 지지부(103A)가 형성되어 있다. 또한, 스프링 지지부(103A)의 외주측에는, 스프링(102)의 타단부의 외주부가 탄성적으로 끼워 맞춰지는 끼워맞춤부(103B)가 형성되어 있다. 스프링 수용 부재(103)의 타단측에는, 끼워맞춤부(103B)의 외경 치수보다 큰 외경 치수를 갖고, 그 외주측이 나사축(47)의 내벽(47C)에 미끄럼 이동 가능하게 접촉하는 가이드부(103C)가 형성되어 있다. 끼워맞춤부(103B)와 가이드부(103C) 사이에는, 끼워맞춤부(103B)로부터 가이드부(103C)를 향해 직경 확장되는 테이퍼부(103D)가 형성되어 있다. 여기서, 나사축(47)의 내벽(47C)의 내경 치수는 프라이머리 피스톤(10)의 내벽(10A)의 내경 치수보다 작게 되어 있다. 이러한 구성에 의해, 입력 피스톤(32'')이 볼나사 기구(41)의 나사축(47)에 대하여 마스터 실린더(2)측으로 이동하여 스프링(102)이 자연 길이가 된 이후, 스프링(102) 및 스프링 수용 부재(103)가 입력 피스톤(32'')과 함께 이동하도록 되어 있다.

전동 배력 장치(100)는, 스프링(102)을 가짐으로써, 입력 피스톤(32'')과 플런저 로드(93')가 접촉할 때에(점프-인 클리어런스(JC)=0), 프라이머리실(16)에서 생기는 점프-인 액압(Pj)이 다음 식으로 주어진다.

Pj=(k1+k2+k3)JC/S…(3)

여기서,

k1 : 스프링(37A)의 스프링 상수

k2 : 스프링(80A')의 스프링 상수

k3 : 스프링(102)의 스프링 상수

S : 입력 피스톤(32'')의 프라이머리실(16)에 대한 수압 면적

JC : 점프-인 클리어런스

또한, 점프-인 액압(Pj) 발생시의 입력(브레이크 답력)(Fj)은 다음 식으로 주어진다.

Fj= k2×JC…(4)

그리고, 식(3), (4)에 기초하여, 스프링(37A, 80A', 102)의 스프링 상수(k1, k2, k3), 입력 피스톤(32'')의 수압 면적(S) 및 점프-인 클리어런스(JC)에 의해, 점프-인 특성의 입력-출력 액압의 경사 특성(Pj/Fj)을 임의로 설정할 수 있다.

다음으로 전동 배력 장치(100)의 작동 상태의 예에 관해 설명한다. 또, 이 작동 상태에 관해, 점프-인 작동 상태나 통상의 배력 작동 상태에 관해서는, 상기 제1 실시형태 또는 제2 실시형태와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.

도 16에 도시하고 있는 것은 전동 모터(40) 또는 ECU(9)의 결함시의 상태이다. 이 상태에서, 브레이크 페달(BP)을 조작하여 플런저 로드(93')를 전진시키면, 플런저 로드는, 스프링(80A')을 압축하면서, 점프-인 클리어런스(JC)를 해소해 간다. 그리고, 플런저 로드(93')의 선단부(93E')가 입력 피스톤의 구멍부(32G')의 바닥부(32H'')에 접촉하면, 입력 피스톤(32'')을 압박하여 입력 피스톤(32'')을 이동시킨다. 입력 피스톤(32'')은 스프링(37A)을 압축하면서 전진하여, 단차부(32A')가 프라이머리 피스톤(10)의 중간벽(30)의 다른쪽면(30A)에 접촉하고, 프라이머리 피스톤(10)을 마스터 실린더(2)측으로 압박하여 마스터 실린더(2) 내에 액압을 발생시키도록 되어 있다.

이 때, 전동 모터(40) 또는 ECU(9)의 결함에 의해 볼나사 기구(41)의 나사축(47)이 이동하지 않기 때문에, 프라이머리 피스톤(10)은 나사축(47)의 선단으로부터 이격되어 전진하게 된다. 이에 따라, 전동 모터(40) 또는 ECU(9)가 결함이 있을 때에도, 브레이크 페달(BP)을 답입함으로써 마스터 실린더(2)에 액압을 발생시킬 수 있어, 마찰 제동을 행할 수 있다. 또한, 입력 피스톤(32'')측에 고정되어 부착되어 있는 스프링(102) 및 스프링 수용 부재(103)는 입력 피스톤(32'')과 함께 이동하여, 스프링(102)이 자연 길이가 된 이후, 나사축(47)의 스프링 수용 플랜지부(101)로부터 이격된다. 이 때, 스프링 수용 부재(103)의 가이드부(103C)가 프라이머리 피스톤(10)의 내벽(10A)에 가이드되기 때문에, 스프링(102)의 타단이 진동하는 것을 억제할 수 있어, 소음의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 브레이크 페달(BP)의 해방에 의해, 입력 피스톤(32'')이 후퇴할 때에는, 끼워맞춤부(103B)가 가이드부(103C)의 외형 치수보다 작은 외경 치수를 갖고 있고 테이퍼부(103D)에서 접속되어 있기 때문에, 스프링 수용 부재(103)는 나사축(47)의 내벽(47C)에 원활하게 복귀하는 것이 가능하게 되어 있다.

또한, 자동 브레이크 등의 브레이크 페달(BP)의 조작에 의존하지 않는 ECU(9)의 지령에 의한 전동 모터(40)의 작동시에는, 도 17에 도시한 바와 같이, 플런저 로드(93')가 전진하지 않고, 볼나사 기구(41)의 나사축(47)만이 전진한다. 이에 따라, 나사축(47)은 프라이머리 피스톤(10)을 압박하여 전진시켜 마스터 실린더(2)에 액압을 발생시킨다. 또한, 나사축(47)은 스프링 수용 플랜지부(101)에 의해 스프링 수용 부재(103)를 통해 스프링(102)을 압박하여, 입력 피스톤(32'')을 전진시킨다. 이에 따라, 프라이머리 피스톤(10)에 더하여 입력 피스톤(32'')에 의해 액압이 발생한다. 이 때, 플런저 로드(93')는 이동하지 않기 때문에 브레이크 페달(BP)이 인입되는 경우가 없다. 입력 피스톤(32'')의 스프링 수용부(32E')측에 부착된 스프링(37A)의 선단부는 프라이머리 피스톤(10)으로부터 이격되고, 플런저 로드(93')의 단차부(93F)에 부착된 스프링(80A')의 선단부는 입력 피스톤(32'')의 스프링 수용부(32I)로부터 이격된다.

전동 배력 장치(100)는, 전술한 구성에 의해, 상기 제2 실시형태와 동일한 작용 효과를 나타낸다. 또한, 전동 배력 장치(100)는, 스프링(102)을 스프링(80A')의 외주를 덮어 축방향으로 중복되도록 배치하고 있기 때문에, 상기 제2 실시형태에 대하여, 축방향의 치수를 증가시키지 않고, 스프링(102)의 추가를 가능하게 하고 있다.

다음으로, 상기 제3 실시형태의 변형예에 관해, 도 18을 참조하여 설명한다. 또, 본 변형예는, 상기 제3 실시형태에 대하여 스프링(102)에 부착되는 스프링 수용 부재만이 상이하기 때문에, 주요부만을 도시하고 상기 제3 실시형태에 대하여 동일한 부분에는 동일한 참조 부호를 이용하고, 상이한 부분에 관해서만 상세히 설명한다.

도 18에 도시한 바와 같이, 본 변형예에서는, 스프링 수용 부재(104)는 스프링(102)의 내주측에 부착되도록 되어 있다. 스프링 수용 부재(104)는 대략 원통형으로 형성되고, 그 일단측에 스프링(102)의 타단부를 지지함과 아울러, 나사축(47)의 스프링 수용 플랜지부(101)에 접촉하는 플랜지부(105)가 형성되어 있다. 플랜지부(105)의 내주측에는, 스프링(102)의 타단부의 내주부가 탄성적으로 끼워 맞춰지는 끼워맞춤부(104B)가 형성되어 있다. 스프링 수용 부재(104)의 타단측에는, 끼워맞춤부(104B)의 내경 치수보다 작고, 플런저 로드(93')의 중간부(93G')의 외형 치수보다 큰 내경 치수를 갖고, 그 내주측이 플런저 로드(93')의 외벽(93G')에 접촉 가능하게 된 가이드부(104C)가 형성되어 있다. 이에 따라, 본 변형예는 상기 제3 실시형태와 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 스프링 수용 부재(104)를 스프링(102)의 내주측에 배치한 것에 의해, 조립시에 스프링(102)과 스프링 수용 부재(104)와 접촉부를 용이하게 눈으로 확인할 수 있다.

전술한 제3 실시형태의 전동 배력 장치(100)에 있어서는, 전동 액추에이터인 전동 모터(40)는 직동 부재인 나사축(47)에 의해 피스톤인 프라이머리 피스톤(10)을 압박하여 추진하고, 제1 스프링 수단으로서, 프라이머리 피스톤(10)에 대하여 입력 피스톤(32'')을 가압하는 하나의 스프링인 스프링(37A)과, 나사축(47)에 대하여 입력 피스톤(32'')을 가압하는 다른 스프링인 스프링(102)을 갖고, 스프링(102)은 제2 스프링 수단인 스프링(80A')의 외주를 덮도록 배치되게 되어 있다.

이러한 구성에 의해, 제1 스프링 수단으로서 스프링(102)을 추가하더라도, 전동 배력 장치(100)의 축방향의 치수의 증가를 억제하여, 전동 배력 장치(100)의 소형화를 도모할 수 있다.

다음으로 본 발명의 제4 실시형태에 관해, 도 19를 참조하여 설명한다.

또, 이하의 설명에 있어서, 상기 제1 실시형태에 대하여, 동일한 부분에는 동일한 참조 부호, 또는, 적절히, 그 참조 부호의 앞에 「1」을 추가한 3자릿수의 부호를 붙이고, 상이한 부분에 관해서만 상세히 설명한다. 또한, 볼나사 기구(41)의 너트 부재(46)의 구동 기구에 관해서는, 상기 제2 실시형태와 동일한 구성이기 때문에, 상기 제2 실시형태와 동일한 참조 부호를 이용하여 설명한다.

도 19에 도시한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 전동 배력 장치(110)에서는, 상기 제2 실시형태와 동일하게, 전동 모터(40)는 하우징(4)의 외부에 배치되고, 벨트 전동 기구(89)를 구성하는 벨트(91) 및 풀리(92)를 통해 너트 부재(46)를 구동하도록 되어 있다.

입력 피스톤(132)은 그 후방부에서 축방향으로 2분할되고, 즉, 입력 피스톤(132)과 입력 로드(34) 사이에 입력 플런저(111)가 개재되고 입력 플런저(111)의 후단부에 입력 로드(34)가 연결되어 있다. 입력 플런저(111)는 프라이머리 피스톤(10)의 후방부의 원통부 내에 축방향을 따라 이동 가능하게 안내되어 있다. 입력 플런저(111)와 입력 로드(34)는, 어느 정도의 기울기를 허용하도록 서로 연결되어 있지만, 축방향의 간극은 형성되어 있지 않고, 일체로 이동하도록 되어 있다.

프라이머리 피스톤(10)의 중간벽(30)과 입력 피스톤(132)의 후단부에 형성된 스프링 수용부(132E) 사이에 스프링(37)(제1 스프링 수단의 하나의 스프링)이 개재되고, 입력 플런저(111)의 후단부와 프라이머리 피스톤에 부착된 스프링 받이(35) 사이에 스프링(38)(제1 스프링 수단의 다른 스프링)이 개재되어 있다. 또한, 입력 피스톤(132)의 후단부에는, 스프링 수용 오목부(132J)가 형성되어 있다. 스프링 수용 오목부(132J) 내에는, 제2 스프링 수단으로서 압축 코일 스프링인 점프-인 스프링(112)이 삽입되고, 이 점프-인 스프링(112)은 입력 피스톤(132)과 입력 플런저(111) 사이에 개재되어 있다. 이에 따라, 점프-인 스프링(112)은 스프링(37)의 내주측에 축방향의 적어도 일부가 일치하여 배치되어 있다.

그리고, 도 19에 도시한 비제동 상태에서, 스프링(37)과 점프-인 스프링(112)은 세트 하중이 동등하게 되어 있고, 입력 피스톤(132)과 입력 플런저(111) 사이에 점프-인 클리어런스(JC)가 형성되어 있다.

또, 본 실시형태에서는, 볼나사 기구(41)의 나사축(47)의 복귀 스프링(49)에 관해서는 기재를 생략했고, 입력 피스톤(10)의 복귀 스프링(36) 및 반력 기구(81)에 관해서는 설치되지 않았다.

이와 같이 구성한 것에 의해, 상기 제1 실시형태와 동일하게, 제동 초기에서, 점프-인 클리어런스(JC)가 유지되고 있는 동안, 프라이머리실(16)로부터 입력 피스톤(132)에 작용하는 액압에 의한 반력이 입력 플런저(111) 및 입력 로드(34)에 전달되지 않고, 점프-인 특성을 얻을 수 있다.

이 때, 점프-인 액압(Pj)은 다음 식으로 주어진다.

Pj=(k1+k3)JC/S

여기서, k1 : 스프링(37)의 스프링 상수

k3 : 점프-인 스프링(112)의 스프링 상수

S : 입력 피스톤(132)의 프라이머리실(16)에 대한 수압 면적

JC : 점프-인 클리어런스

그리고, 입력 로드(34)의 스트로크에 대하여, 전동 모터(40)의 작동을 제어하여, 프라이머리 피스톤(10)의 추진을 제어하고, 입력 피스톤(132)과 프라이머리 피스톤(10)의 상대 위치를 조정함으로써, 배력 제어, 브레이크 어시스트 제어, 차간 제어, 회생 협조 제어 등의 브레이크 제어를 실행할 수 있다. 이 경우, 점프-인 클리어런스(JC)의 크기에 상관없이, 입력 피스톤(132)과 프라이머리 피스톤(10)의 상대 위치의 조정량을 설정할 수 있기 때문에, 제어의 자유도를 높일 수 있다. 또한, 점프-인 스프링(112)을 입력 피스톤(132)의 스프링 수용 오목부(132J) 내에 삽입하여 스프링(37)의 내주측에 배치했기 때문에, 전동 배력 장치(110)의 축방향의 치수를 작게 할 수 있다.

1 : 전동 배력 장치, 2 : 마스터 실린더, 10 : 프라이머리 피스톤(피스톤), 32 : 입력 피스톤, 34 : 입력 로드(입력 부재), 37, 37A : 스프링(제1 스프링 수단), 38 : 스프링(제1 스프링 수단), 40 : 전동 모터(전동 액추에이터), 80 : 후퇴스프링(제2 스프링 수단), JC : 점프-인 클리어런스(간극)

Claims (12)

1. 마스터 실린더 내에 선단측이 배치되어 압력실을 형성하는 피스톤과,
   상기 피스톤을 이동시키는 전동 액추에이터와,
   상기 마스터 실린더의 압력실에 선단이 면하여 배치됨과 아울러, 상기 피스톤에 대하여 축방향을 따라 상대 이동 가능하게 배치되는 입력 피스톤과,
   상기 입력 피스톤에 대하여 축방향을 따라 상대 이동 가능하게 설치되고 또한 상기 입력 피스톤에 대하여 축방향에 대향하여 접촉 가능하게 배치되어, 브레이크 페달의 조작에 의해 진퇴 이동하는 입력 부재와,
   상기 입력 피스톤을 상기 피스톤에 대하여 상기 입력 피스톤의 축방향의 소정 위치에 탄성적으로 유지하는 제1 스프링 수단과,
   상기 입력 부재에 대하여, 상기 입력 부재를 상기 입력 피스톤으로부터 이격시키는 방향으로 스프링력을 작용시키는 제2 스프링 수단을 포함하는 전동 배력 장치에 있어서,
   상기 제1 스프링 수단은, 상기 브레이크 페달의 비조작시에 상기 입력 피스톤과 상기 피스톤 사이에 소정의 제1 간극(ReC)을 형성하고,
   상기 제2 스프링 수단은, 상기 브레이크 페달의 비조작시에 상기 입력 피스톤과 상기 입력 부재 사이에 소정의 제2 간극(JC)을 형성하고,
   상기 소정의 제1 간극(ReC)은 0이 아니고, 상기 소정의 제1 간극(ReC)은, 회생 협조 제어시에, 상기 입력 피스톤에 대하여 상기 피스톤이 후퇴할 수 있는 회생 클리어런스인 것을 특징으로 하는 전동 배력 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2 스프링 수단은 상기 입력 피스톤과 상기 입력 부재 사이에 스프링력을 작용시키도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 배력 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 제2 스프링 수단은 상기 제1 스프링 수단의 내주측에 축방향의 적어도 일부가 일치하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 배력 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 전동 액추에이터는 직동 부재에 의해 상기 피스톤을 압박하여 추진하고,
   상기 제1 스프링 수단은 상기 피스톤에 대하여 상기 입력 피스톤을 가압하는 하나의 스프링과, 상기 직동 부재에 대하여 상기 입력 피스톤을 가압하는 다른 스프링을 포함하며,
   상기 다른 스프링은 상기 제2 스프링 수단의 외주를 덮도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 배력 장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 전동 액추에이터는 직동 부재에 의해 상기 피스톤을 압박하여 추진하고,
   상기 제1 스프링 수단은 상기 피스톤에 대하여 상기 입력 피스톤을 가압하는 하나의 스프링과 상기 직동 부재에 대하여 상기 입력 피스톤을 가압하는 다른 스프링을 포함하며,
   상기 하나의 스프링은 상기 제2 스프링 수단의 외주를 덮도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 배력 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 제2 스프링 수단은 상기 피스톤과 상기 입력 부재 사이에 스프링력을 작용시키도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 배력 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 입력 피스톤에 대하여, 상기 피스톤이 후방이 되도록 조정하는 회생 협조 제어시의 상대 변위량을 상기 소정의 제2 간극보다 크게 설정한 것을 특징으로 하는 전동 배력 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 소정의 제1 간극을, 상기 소정의 제2 간극보다 크게 설정한 것을 특징으로 하는 전동 배력 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 입력 피스톤과 상기 입력 부재 사이에는, 상기 입력 부재에 접속되는 입력 플런저가 배치되고,
   상기 제2 스프링 수단은, 상기 입력 피스톤과 상기 입력 플런저 사이에 개재되어, 양자 사이에 상기 제2 간극을 형성하는 것을 특징으로 하는 전동 배력 장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입력 피스톤과 상기 피스톤이, 상기 소정의 제1 간극과 별도의 위치에서 축 방향을 따라 전후로 상대 변위할 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 배력 장치.
11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입력 피스톤은 상기 피스톤에 대하여 상기 마스터 실린더측으로 소정 거리 이동했을 때, 상기 피스톤에 접촉하여 상기 피스톤을 상기 마스터 실린더측으로 압박하는 것을 특징으로 하는 전동 배력 장치.
12. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전동 액추에이터를 제어하는 제어 수단을 포함하며,
    상기 제어 수단은,
    상기 브레이크 페달의 조작에 의해 상기 전동 액추에이터를 작동시켜 상기 피스톤을 이동시키고,
    상기 피스톤의 이동에 의해 마스터 실린더 내에 액압이 발생하기 전의 위치까지 상기 피스톤이 이동했을 때에, 상기 위치에 상기 피스톤을 유지시키도록 상기 전동 액추에이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 전동 배력 장치.

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