説明

ストロークシミュレータ

【課題】ブレーキペダルの操作に反力を付与するストロークシミュレータにおいて、ブレーキペダルの操作フィーリングを向上させる。
【解決手段】ブレーキペダルのストロークに基づき、コントローラにより電動モータ105の作動を制御して、ボール−ネジ機構120を介して押圧部材140を推進し、プライマリピストン178を押圧してブレーキ液圧を発生させる。ブレーキペダルのストロークに対して、反力バネ152により反力を付与し、更に、弾性摩擦部材401を円筒部111の内周面に押圧して摩擦力を付与する。反力バネ152のバネ力で弾性摩擦部材401を圧縮して押圧力を増大させることにより、ブレーキ踏力の増大に比例して摩擦力を増大させる。これにより、ブレーキペダルの踏込み時と解放時とで反力差(ヒステリシス)を設けることができ、ブレーキペダル7の操作フィーリングを向上させることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車等の車両のブレーキ装置において、ブレーキペダルの操作に対して反力を付与するためのストロークシミュレータに関するものである。
【背景技術】
【0002】
自動車のブレーキ装置において、ブレーキペダルの操作量を検出し、コントローラによってブレーキペダルの操作量に応じてアクチュエータの作動を制御し、アクチュエータが各車輪に設けられた摩擦ブレーキを作動させることによって制動を行なうようにした、いわゆる「ブレーキ・バイ・ワイヤ」を適用したものが知られている。ブレーキ・バイ・ワイヤによるブレーキ装置においては、ブレーキペダルに踏み代(ストローク)を与えると共に、踏込みに対して適度な反力を付与するためにストロークシミュレータが用いられている。
【0003】
特許文献1には、ブレーキペダルのストロークに対して、円筒状部材に収容したゴム状の弾性体の圧縮により反力を発生させる共に、圧縮により拡径する弾性体を円筒状部材の内周面に摺接させて摩擦力を発生させ、ブレーキペダルの踏込み時と解放時とで反力差(ヒステリシス)を設けることにより、ブレーキペダルの操作感を向上させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2005−162127号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記特許文献1に記載されたものでは、ゴム状の弾性体の体積弾性に依存して、ブレーキペダルのストローク及び反力を与えると共に、ヒステリシス特性を付与しているため、弾性体の体積が大きくなり、スペース効率及び重量の点で問題がある。
【0006】
本発明は、小型化が可能なストロークシミュレータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の課題を解決するために、本発明に係るストロークシミュレータは、ブレーキペダルが連結される入力部材と、前記入力部材の移動に対してバネ力を作用させる反力バネと、前記入力部材と共に移動する摩擦部材と、前記入力部材と共に移動する前記摩擦部材が摺接して摩擦力を発生する摺接部材とを備え、
前記摩擦部材は、前記反力バネのバネ力を受けて該バネ力の増大に対して摩擦力を増大させることを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明に係るストロークシミュレータによれば、小型化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の第1実施形態に係るストロークシミュレータが組込まれた自動車のブレーキシステムの概略構成を示す図である。
【図2】本発明の第1実施形態に係るストロークシミュレータが組込まれた電動倍力装置の縦断面図である。
【図3】図2に示す電動倍力装置の要部であるストロークシミュレータを拡大して示す縦断面図である。
【図4】図3に示すストロークシミュレータにおいて、プランジャがストロークした状態を示す断面図である。
【図5】図3に示すストロークシミュレータの連結切換機構の各作動状態を示す説明図である。
【図6】図3に示すストロークシミュレータの反力特性を示すグラフ図である。
【図7】本発明の第2実施形態に係るストロークシミュレータの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の第1実施形態について、図1乃至図6を参照して説明する。
本実施形態に係るストロークシミュレータが組込まれた車両3を図1に示す。図1は、車両3が搭載しているブレーキシステム1および走行用駆動システム70の概要を示すシステム図である。本発明に係るストロークシミュレータは、車両3として、電動機のみが発生するトルクに基づき走行する純粋な電気自動車に適用した例を用いて本発明に係る実施形態を説明する。
【0011】
〔走行用駆動システム70〕
車両3に搭載された走行用駆動システム70は、例えば数百ボルトの高電圧直流電力を蓄電する蓄電システム72と、交流電力を受けて車両3を走行するためのトルクを発生するモータの機能と車両の走行エネルギーに基づき交流電力を発生するゼネレータの機能を有する回転電気機械(以下モータゼネレータという)82と、蓄電システム72からの高電圧直流電力を受けてモータゼネレータ82に供給する交流電力を発生し、またモータゼネレータ82が発生した交流電力を直流電力に変換する電力変換装置74と、外部から商用電力を受電するための受電用コネクタ84と、受電した電力に基づいて蓄電システム72を充電する充電装置86と、を備えている。
【0012】
〔低電圧電源装置40〕
車両3は、低電圧、例えば14ボルトあるいは28ボルトを基準電圧とする低電圧の直流電力を蓄電する低電圧電源装置40と、蓄電している低電圧直流電力を供給するための電力供給線21を備えている。走行用駆動システム70および後述するブレーキシステム1には、電力供給線21を介して低電圧電源装置40から直流電力が供給され、制御回路の動作電源や低電圧のモータなどの電源として使用される。
【0013】
〔車載情報ネットワーク〕
車両3には情報を伝送するための情報伝送線23が設けられている。この情報伝送線23を介して、ブレーキシステム1、走行用駆動システム70及び低電圧電源装置40が、それぞれの動作に使用する情報の授受を行っている。この情報伝送線23は、車両3に搭載された図1に記載されていない様々な装置やシステムとも繋がっており、車両3内の情報ネットワークを形成している。情報の伝送方式としては例えばCAN方式が使用される。
【0014】
〔ブレーキシステムの構成〕
車両3のブレーキシステムは電動アクチュエータ100と液圧制御ユニット300と各車輪に対して制動力を発生するホイルシリンダ50を有している。ホイルシリンダ50は、4つの車輪にそれぞれ設けられ、液圧によって制動力を発生する例えば公知のディスクブレーキ又はドラムブレーキとすることができる。電動アクチュエータ100は、車両3のエンジンルームと車室とを区画する隔壁であるダッシュパネル5に取り付けられている。電動アクチュエータ100は、電動倍力装置101と、マスタシリンダ171と、制御装置161とを備えている。電動倍力装置101の入力ロッド103は、車室内に延出してブレーキペダル7に機械的に連結されており、運転者によるブレーキペダル7の操作に基づき、変位する。運転者によるブレーキ操作量は、ブレーキペダル7の変位として入力ロッド103に伝達され、入力ロッド103の軸方向の変位として電動倍力装置101に伝達される。また、ブレーキペダル7の変位は、ストロークセンサ11により検出され、電気信号に変換され、情報伝送線23を介して制御装置161(以下、ECU161という)に伝達される。
【0015】
ECU161はブレーキペダル7の操作量である変位に基づいて、後述する動作により、電動倍力装置101を制御してマスタシリンダ171のピストンを制御し、マスタシリンダ171は、制動力発生するための液圧を発生する。電動アクチュエータ100が発生したブレーキ液圧は、2系統のアクチュエーション管路13、15を介して液圧制御ユニット300に伝えられる。液圧制御ユニット300は、2系統のアクチュエーション管路13、15を介して供給されたブレーキ液圧に基づき、各車輪に制動力を発生させるための各車輪のホイルシリンダ50に供給するブレーキ液圧を発生して、4系統のファンデーション管路31、33、35、37を介して各車輪のホイルシリンダ50に送り、それぞれの車輪で制動力を発生させる。
【0016】
また、液圧制御ユニット300は、電動アクチュエータ100の液圧に基づくことなく、各ホイルシリンダ50の液圧を制御することができる。これにより、車両3の走行状態、運転状態等に応じて液圧制御ユニット300の作動を制御することにより、アンチロックブレーキ制御(ABS)、トラクション制御、あるいは、アンダーステア及びオーバステアを抑制する車両安定化制御等のブレーキ制御の実行が可能となっている。
【0017】
液圧制御ユニット300には、内部の電動モータ、電磁弁等の作動を制御するための制御装置361(以下、ECU361という)が設けられている。電動倍力装置101及び液圧制御ユニット300のECU161、361は、電源装置40から電力供給21の電力線を介して直流電力を受け、この直流電力を交流電力に変換し、交流電力を電動モータに供給するようになっている。そして、供給する交流電力を制御することにより、電動モータの回転方向や回転トルクを制御することができるようになっている。図1では、電動アクチュエータ100と液圧制御ユニット300とは、電動倍力装置101とECU161とが、また、液圧制御ユニット300のハウジング300HとECU361とがそれぞれ分離して図示されているが、これらのECU161、361は、電動倍力装置101、ハウジング300Hに対して一体構造としても、別体構造としてもよい。なお、電源装置40は例えば14ボルト系のバッテリでもよいし、更に異なる電圧系の電池であってもよい。
【0018】
ECU161、361は、車両3内に張り巡らされている車両通信系統23に接続され、時分割多重通信方式の電気信号を用いて情報を送受信するようになっている。ここで、電気信号の形式はシリアル通信でもよいし、CANやFlexRay、LAN等の多重通信でもよい。なお、電力供給線21および車両通信系統23は万一の失陥時に備えて多重化して構成されていてもよい。例えば、電力供給線21の電力線が、独立した二系統から成り立っており、おのおのが電力供給源となる蓄電手段あるいは発電手段を備えている構成となっていてもよい。また、例えば車両通信系統23が独立した2系統から成り立っていてもよい。上記車両通信系統23には、ストロークセンサ11も接続されている。
【0019】
〔電動倍力装置101の構成〕
図2に示すように、電動アクチュエータ100は、電動倍力装置101にマスタシリンダ171が結合されて構成される。マスタシリンダ171は、圧力室を2室持つ、所謂、タンデム型マスタシリンダであり、そのシリンダボディ173には、プライマリ及びセカンダリの2つの液圧ポート175、177を有している。これら液圧ポート175、177には、それぞれ2系統の液圧回路を有する液圧制御ユニット300が接続されている。
【0020】
タンデム型のマスタシリンダ171は、シリンダボディ173のシリンダボア内に直列に配置された一対のプライマリピストン178及びセカンダリピストン179が摺動可能に挿入されている。プライマリ及びセカンダリピストン178、179(以下、ピストン178、179という)の前進により、2つの液圧ポート175、177から等しいブレーキ液圧を供給し、ピストン178、179の後退時には、ホイルシリンダ50の摩擦ライニングの摩耗やブレーキ液の戻り遅れ等に応じてリザーバ181からリザーバポート182、183を介して適宜ブレーキ液を補充する。そして、万一、2系統の液圧回路の一方が失陥した場合でも、他方の液圧回路に液圧が供給されるので、制動機能を維持することができる。
【0021】
電動倍力装置101は、前部の小径のフロントハウジング110A、後部の大径のリアハウジング110B及びこれら間の中間ハウジング110Cからなるハウジング110を有しており、フロントハウジング110Aの前端部に、マスタシリンダ171が取り付けられている。ハウジング110は、マスタシリンダ171が取付けられた前部側をエンジンルーム内へ、その反対側のリアハウジング110Bの入力ロッド103が突出された円筒部111を車室内へ配置してダッシュパネル5に固定されている。
【0022】
電動倍力装置101は、マスタシリンダ171のピストン178、179を駆動するための電動モータ105と、電動モータ105によってベルト伝動機構113を介して駆動されるアシスト機構としての回転−直動変換機構であるボール−ネジ機構120と、ボール−ネジ機構120によって推進されてピストン178、179を押圧する押圧部材140と、入力ロッド103及び後述のプランジャ104に連結されるストロークシミュレータ150とを備えている。ボール−ネジ機構120、押圧部材140及びストロークシミュレータ150は、同軸上に配置されて略円筒状のハウジング110に収容されている。このハウジング110のフロントハウジング110Aの前端部には、マスタシリンダ171が結合され、リアハウジング110Bの円筒部111からは、入力ロッド103が突出している。電動モータ105は、マスタシリンダ171及びハウジング110の側部に配置されてハウジング110に結合されている。
【0023】
押圧部材140は、プライマリピストン178の後方にプライマリピストン178と同軸上に配置され、プライマリピストン178の円筒状の後端部内に挿入されてプライマリピストン178を押圧する棒状のロッド部141と、他端側の当接部143と、これらの間に配置された大径の案内部145とが一体に形成されている。
【0024】
ボール−ネジ機構120は、円筒状の直動部材121と、直動部材121が挿入される円筒状の回転部材131と、これらの間に形成された螺旋状のネジ溝123、133に装填された複数の鋼球からなるボール135とを備えている。直動部材121は、全体が筒状に形成されて外周に螺旋状のネジ溝123を有し、ハウジング110内で軸方向に沿って移動可能に支持され、軸回りに回転しないように回り止めされている。回転部材131は、ハウジング105内でベアリング137、138によって軸回りに回転可能、かつ、軸方向に移動しないように支持されている。そして、回転部材131を回転させることにより、ネジ溝123、133内をボール135が転動して直動部材121が軸方向に移動する。
【0025】
直動部材121の前部に形成された案内ボア126内には、押圧部材140の案内部145が軸方向に沿って摺動可能、すなわち直動部材121に対して後退端を有して相対移動可能に挿入されている。案内ボア126の後端部には、ボア径が縮径された段部127が形成されている。段部127には、押圧部材140の後部の当接部143が挿通され、案内部145の後端部が当接している。これにより、直動部材121がマスタシリンダ171側へ前進したときに、段部127が案内部145を押圧し、押圧部材140が直動部材121と共に前進してロッド部141がマスタシリンダ171のプライマリピストン178を押圧する。また、押圧部材140は、案内部145が段部127から離間することにより、直動部材121の移動を伴わずに単独で前進することができる。フロントハウジング110Aの前端部と直動部材121との間には、圧縮コイルバネである戻しバネ139が設けられている。圧縮コイルばね139と直動部材121との間には、環状のバネ受139Aが介装されている。戻しバネ139は、直動部材121をハウジング110の後部側に付勢し、バネ受139Aが中間ハウジング110Cに当接することにより、直動部材121の後退位置を規定している。なお、上記押圧部材140には、戻しバネ139の付勢力が付与されないようになっている。
【0026】
回転部材131の外周部には、プーリ134が取付けられ、このプーリ134及び電動モータ105の出力軸に取付けられたプーリ(図示せず)にベルト136が巻装されている。これらによってベルト伝動機構113が構成され、電動モータ105によって回転部材131が回転駆動される。なお、ベルト伝動機構113に、歯車減速機構等の減速機構を組み合わせてもよい。ベルト伝動機構113の代りに、歯車伝動機構、チェーン伝動機構等の他の公知の伝動機構を用いることができる。また、伝達機構を介さずに電動モータ105によって回転部材131を直接駆動するようにしてもよい。
【0027】
電動モータ105は、例えば公知のDCモータ、DCブラシレスモータ、ACモータ等とすることができるが、制御性、静粛性、耐久性等の観点から本実施形態ではDCブラシレスモータを採用している。
【0028】
〔ストロークシミュレータ150の構成〕
次に、図3乃至図5も参照してストロークシミュレータ150について説明する。図2に示すように、ストロークシミュレータ150は、リアハウジング110Bの円筒部111内に設けられた可動バネ受151、反力バネ152、鋼球からなる係合ボール154、及び、可動バネ受151と反力バネ152との間に介装されたヒステリシス機構400を備えている。また、ストロークシミュレータ150の内部には、入力ロッド103と連結されて、該入力ロッド103とともに入力部材を構成するプランジャ104が設けられている。
【0029】
可動バネ受151は、小径部155及び大径部156を有する段付の円筒状で、大径部156が円筒部111内に嵌合して軸方向に沿って摺動可能に案内されている。円筒部111の前端部の内周部には、段部157が形成され、段部157と可動バネ受151と間に圧縮コイルばねである反力バネ152が設けられている。そして、反力バネ152のバネ力によって可動バネ受151が後方に付勢されている。本実施形態では、反力バネ152として、複数のウェーブスプリングをコイル状に連続して一体化したコイルドウェーブスプリングを用いている。可動バネ受151は、円筒部111内の後端部の内周溝に嵌合された止輪158に当接することによって後退位置が規定されている。可動バネ受151の小径部155は、円筒部111内に挿入された直動部材145の後部の案内ボア128内に摺動可能に挿入されている。
【0030】
プランジャ104は、可動バネ受151の小径部155内に軸方向に沿って摺動可能に嵌合されている。プランジャ104の前部には、押圧部材140の当接部143の後端部に対向する小径部159が一体に形成され、小径部159の基部には、テーパ部160が形成されている。プランジャ104の後端部には、凹部104Aが形成され、凹部104Aに入力ロッド103の先端部が連結されている。直動部材121内には、後部の案内ボア128と段部127との間に大径の係合ボア162が形成され、係合ボア162と後部の案内ボア128との間にはテーパ部163が形成されている。可動バネ受151の小径部155の側壁の前部には、円周方向に沿って等間隔で配置されたボール穴164が設けられ、各ボール穴164内には、それぞれ係合ボール154が装填され、該係合ボール154が可動バネ受151の小径部155の径方向、ひいてはプランジャ(入力部材)104の径方向に移動可能に案内されている。
【0031】
プランジャ104の小径部159の外径(半径)と直動部材121の後部の案内ボア128の内径(半径)との差は、係合ボール154の直径と略等しく、また、プランジャ104の可動バネ受151の小径部155内に嵌合する嵌合部104Bの外径(半径)と直動部材121の係合ボア162の内径(半径)との差も係合ボール154の直径に略等しくなっている。
【0032】
そして、プランジャ104の小径部159、テーパ部160、係合ボール154、バネ受部材151のボール穴164、直動部材121の係合ボア162及びテーパ部163により、連結切換機構190が構成されている。連結切換機構190は、次のように作動する。図5(A)に示すように、ボール穴164に装填された係合ボール154が、プランジャ104の小径部159と直動部材121の案内ボア128との間にある状態では、案内ボア128によって係合ボール154の径方向外側への移動が阻止される。このため、プランジャ104の前進に対して、係合ボール154、ボール穴164及びテーパ部160が係合することにより、プランジャ104と可動バネ受151とが連結して、可動バネ受151がプランジャ104と共に前進する。このとき、プランジャ104と共に移動する可動バネ受151は、直動部材121に対して軸方向に自由に移動することができる。
【0033】
また、図5(C)に示すように、プランジャ104の前進により、ボール穴164に装填された係合ボール154がプランジャ104の嵌合部104Bと係合ボア162との間にある状態では、プランジャ104の前進に対して、テーパ部160によって押圧された係合ボール154が径方向外側に移動してテーパ部160から離脱している。このため、プランジャ104は、可動バネ受151から離脱して、単独で前進する。このとき、プランジャ104の嵌合部104Bによってボール穴164内の係合ボール154の径方向内側への移動が阻止される。このため、直動部材121の前進に対して、係合ボール154、ボール穴164及びテーパ部164が係合することにより、可動バネ受151は、直動部材121に連結されて、直動部材121と共に前進する。
【0034】
そして、初期状態では、図2及び図5(A)に示すように、直動部材121及び可動バネ受151が戻しバネ139及び反力バネ152のバネ力により後退位置にある。この状態では、ボール穴164内の係合ボール154は、直動部材121の案内ボア128とプランジャ104の小径部159との間でテーパ部160に当接している。このとき、プランジャ104の小径部159の先端部と押圧部材140の当接部143の後端部との間には所定の隙間cが形成されている。そして、図5(B)に示すように、直動部材121に対して、プランジャ104が前進して、小径部159の先端部が押圧部材140の当接部143の後端部に当接した後に、さらにプランジャ104が前進したときに、図5(C)に示すように、係合ボール154がプランジャ104の小径部159と直動部材121の係合ボア162との間に移動するようになっている。
【0035】
次に、ヒステリシス機構400について説明する。ヒステリシス機構400は、摩擦部材である弾性摩擦部材401と、バネ受部材402と、ウェーブスプリング403とを備えている。円筒部111内に摺動可能に嵌合された可動バネ受151の大径部156の前端部が縮径されて段部が形成され、段部と円筒部111の内周面との間に環状溝404が形成されている。環状溝404内に、ゴム等の弾性体からなるリング状の弾性摩擦部材401が嵌合されている。弾性摩擦部材401は、プランジャ104を介してブレーキペダル7に連結された入力部材である可動バネ受151と共に円筒部111内を移動して、摺接部材となる円筒部111の内周面に摺接して摩擦力を発生させる。
【0036】
バネ受部材402は、一端部の内周にフランジ部402Aを有する円筒状の部材であり、端側の円筒部が環状溝404内に摺動可能に嵌合して弾性摩擦部材401に当接し、フランジ部402A側に反力バネ152が当接している。フランジ部402Aの内側端面と可動バネ受151の大径部156の端面との間にウェーブスプリング403が介装されている。ヒステリシス機構400は、このように可動バネ受151と反力バネ152との間に介装され、可動バネ受151及び反力バネ152に作用する軸方向の力を受けて弾性摩擦部材401及び弾性摩擦部材401と並列に配置されたバネ手段であるウェーブスプリング403が圧縮されるようになっている。
【0037】
〔電動倍力装置101の作動〕
以上のように構成した電動倍力装置101は、上述したECU161によって電動モータ105が制御されて車両3を制動することになる。ECU161が行う制御と共に電動倍力装置101の作動について次に説明する。
【0038】
(通常制動時)
通常の制動時には、運転者により、ブレーキペダル7が操作されると、その操作量がストロークセンサ11によって検出される。検出された信号は、車両通信系統23を介してECU161で受信され、ブレーキペダル7の操作量に応じて、出力センサ(電動モータ105の回転位置、電動モータ105の電流値、若しくは、アクチュエーション管路13、15中に設けられる液圧センサの液圧値等)の検出を監視しながら、電動モータ105の作動を制御する。
【0039】
電動倍力装置101においては、電動モータ105によってベルト伝動機構113を介してボール−ネジ機構120が駆動され、戻しバネ139のバネ力に抗して直動部材121が前進する。この直動部材121の前進によって押圧部材140がプライマリピストン178を押圧し、マスタシリンダ171に液圧を発生させる。この液圧が液圧制御ユニット300を介して各車輪のホイルシリンダ50に供給されて車両3に制動力を発生させる。これにより、図4及び図5(A)に示すように、ブレーキペダル7の操作によるプランジャ104の前進に対して、直動部材121及び押圧部材140が前進するので、押圧部材140の当接部143の後端部とプランジャ104の小径部159の先端部との間の隙間cが維持される。
【0040】
このとき、ストロークシミュレータ150においては、ボール穴164に装填された係合ボール154が、プランジャ104の小径部159と直動部材121の案内ボア128との間にあるので、連結切換機構190によって可動バネ受151とプランジャ104とが連結されて一体に移動する。これにより、プランジャ104の前進、すなわち、ブレーキペダル7の踏込みに対して、反力バネ152のバネ力により、踏込量に応じた一定の反力が付与されるので、運転者は、その反力に応じてブレーキペダル7の操作量を調整することができ、所望の制動力を発生させることができる。
【0041】
(回生制動時)
ECU161が、ブレーキペダル7の操作量に対する電動モータ105の制御量を変化させることにより、車両3において減速時に車輪の回転によって発電機として駆動電動アクチュエータ71を駆動する回生制動時に回生制動分だけマスタシリンダ171の液圧を減圧して所望の制動力を得る回生協調制御を実行することができる。この場合、直動部材121の前進量が減少する分だけ隙間cが小さくなるが、押圧部材140の当接部143の後端部とプランジャ104の小径部159の先端部とが当接することなく、隙間cが維持される。したがって、連結切換機構190は、上述の通常制動時と同様、プランジャ104と可動バネ受151との連結状態を維持するので、反力バネ152によりブレーキペダル7の踏込量に応じた一定の反力が付与される。このとき、回生制動分だけマスタシリンダ171の液圧が変動するが、車両の減速度はブレーキペダル7の操作量に応じたものとなり、ブレーキペダル7の踏力に対する反力バネ157による反力は変動しないので、運転者に違和感を与えることがない。
【0042】
(失陥時)
電動倍力装置101においては、万一、電動モータ105、ECU161あるいはボール−ネジ機構120等の失陥により、電動モータ105による制御が不可能になった場合、運転者がブレーキペダル7を操作しても、電動モータ105が作動せず、ボール−ネジ機構120の直動部材121が前進しなくなる。この場合には、ブレーキペダル7が踏込まれると、図5(B)に示すように、直動部材121に対してプランジャ104が前進して、プランジャ104の小径部159の先端部が押圧部材140の当接部143に当接する。
【0043】
このとき、ボール穴164に装填された係合ボール154がプランジャ104の大径部と係合ボア162との間に移動するので、ブレーキペダル7が更に踏込まれると、図5(C)に示すように、プランジャ104の前進に対して、テーパ部160によって押圧された係合ボール154が径方向外側に移動してテーパ部160から離脱するので、プランジャ104は、可動バネ受151との連結が解除されて単独で前進する。そして、プランジャ104によって押圧された押圧部材140が直動部材121の段部127から離間して前進し、押圧部材140のロッド部141がマスタシリンダ171のプライマリピストン178を押圧してブレーキ液圧を発生させる。
【0044】
このようにして、ブレーキペダル7の操作、すなわち運転者の踏力のみによってプライマリピストン178を前進させることができ、マスタシリンダ171に液圧を発生させて制動機能を維持することができる。このとき、プランジャ104が可動バネ受151から離脱することにより、ブレーキペダル7の踏込みに対して反力バネ157の反力が付与されなくなるので、ブレーキペダル7の操作力を軽減することができる。
【0045】
この場合、図5(C)に示すように、ボール穴164内の係合ボール154がプランジャの104の嵌合部104Bと直動部材121の係合ボア162との間にある状態では、可動バネ受151は、係合ボール154が直動部材121のテーパ部163に当接することにより、直動部材121に対して後退方向の移動が阻止され、直動部材121の前進により、直動部材121と共に前進することになる。
【0046】
また、上述の通常制動時において、失陥により電動モータ105による制御が不可能になった場合、電動モータ105による駆動力の喪失により、戻しバネ139のバネ力により、直動部材121及び押圧部材140が後退して、マスタシリンダ171のブレーキ液圧が低下する。これに対して、運転者が制動力を維持しようとしてブレーキペダル7を更に踏込むと、図5(B)に示すように、プランジャ104が前進して押圧部材140の当接部143に当接し、その後は、プランジャ104によって押圧部材140を直接押圧することにより、マスタシリンダ171でブレーキ液圧を発生させることになり、制動機能を維持することができる。このとき、連結切換機構190では、上述のようにボール穴164内の係合ボール154が移動してプランジャ104が可動バネ受151から離脱することにより、プランジャ104は、反力バネ152による反力を受けることなく前進することができるので、ブレーキペダル7の操作力を軽減することができる。
【0047】
そして、プランジャ104によって押圧部材140を直接押圧している状態で電動モータ105による制御が失陥から回復した場合、電動モータ105の駆動により直動部材121が前進し、ストロークセンサ11が検出するブレーキペダル7のストロークに応じた通常の倍力制御による位置まで移動する。このとき、可動バネ受151は、連結切換機構190により直動部材121と共に前進する。その後、直動部材121がプランジャ104に対して、通常の制御位置まで移動すると、係合ボール154が移動して、可動バネ受151は、直動部材121との連結が解除され、プランジャ104に連結される。その結果、反力バネ152による反力がプランジャ104に作用する。このようにして、円滑に通常の制御状態に復帰することができる。
【0048】
次に、ヒステリシス機構400の作用について説明する。
ブレーキペダル7の操作に対して、円筒部111内で可動バネ受151と共に移動するヒステリシス機構400の弾性摩擦部材401が円筒部111の内周面を摺動することにより、反力バネ152の反力に加えて弾性摩擦部材401による摩擦力が作用する。このとき、弾性摩擦部材401は、ブレーキペダル7の踏力(したがって、反力バネ152の反力)がバネ受部材402を介して作用して環状溝404内で軸方向に圧縮される。環状溝404内でバネ受部材402によって軸方向圧縮された弾性摩擦部材401は、拡径しようとして円筒部111の内周面に押付けられることになる。その結果、ブレーキペダル7の踏力の増大により、弾性摩擦部材401の摩擦力も増大することになる。
【0049】
これにより、ブレーキペダル7を踏込む際には、踏力の増大に伴い反力の増大割合が大きくなり、また、ブレーキペダル7を解放する際には、踏力の減少に対して、ストロークの減少割合が小さくなるというヒステリシス特性を得ることができ、ブレーキペダル7の操作フィーリングを向上させることができる。このとき、ブレーキペダル7の踏力によってヒステリシス機構400に作用する軸方向の力は、弾性摩擦部材401に作用すると共に、ウェーブスプリング403にも作用するので、ウェーブスプリング403のバネ特性により、弾性摩擦部材401に作用する圧縮力を制御することができるので、弾性摩擦部材401のみを設けた場合に比して、容易に所望のヒステリシス特性を得ることができる。
【0050】
ストロークシミュレータ150によるブレーキペダル7のストロークSを反力Fとの関係を図6に示す。図6において、曲線Aは、ブレーキペダル7の踏込み時の特性を示し、曲線Bは、ブレーキペダル7の解放時の特性を示し、また、破線Cは、コイルドウェーブスプリングである反力バネ152による特性を示している。
【0051】
この場合において、コイルドウェーブスプリングである反力バネ152により、ブレーキペダル7のストローク及び反力を得ているため、弾性摩擦部材401の体積が小さくてすむので、スペース効率に優れ、小型化及び軽量化が可能となる。また、ウェーブスプリング403により、弾性摩擦部材401に作用する圧縮力が軽減される共に、弾性摩擦部材401にかかる最大荷重を制限することができるので、弾性摩擦部材401の耐久性を高めることができる。
【0052】
次に、本発明の第2実施形態について、図7を参照して説明する。
上記第1実施形態の説明は、電動倍力装置に組込まれたストロークシミュレータに本発明を適用した場合について説明しているのに対して、以下の説明は、独立したストロークシミュレータに本発明を適用したものである。なお、以下の説明において、上記第1実施形態のものに対して、同様の部分には、同じ参照符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【0053】
図7に示すように、本実施形態に係るストロークシミュレータ410では、上記第1実施形態の円筒部111の代りに、独立した円筒状のハウジング411を備えている。ハウジング411は、一端部の内側にフランジ部412が形成されている。フランジ部412の内周部には、ハウジング411の円筒状の側壁の中間部まで延びる小径の円筒状の案内部413が同心に配置されて一体に形成されている。また、連結切換機構190が省略されて、可動バネ受151の小径部155の先端部が案内部413に摺動可能に嵌合されている。入力ロッド103が連結されるプランジャ414は、可動バネ受け151の小径部155内に嵌合されて固定されている。より詳細には、プランジャ414は、その小径の先端部415が、可動バネ受151の小径部155内に形成された小径の取付部416内に嵌合され、先端部415に取付けた止輪417によって固定されている。フランジ部412は、反力バネ152の一端部を受ける段部を兼ねている。また、フランジ部412は、一部がハウジング411の外周側に突出され、そこに取付用のボルト等を挿通するための取付穴418が設けられている。
【0054】
このように構成したことにより、ブレーキペダル7の操作に対して、上記第1実施形態のストロークシミュレータ150と同様、反力バネ152による反力に加えてヒステリシス機構400による摩擦力を付与してヒステリシス特性を得ることができ、上記第1実施形態のものと同様の作用効果を奏することができる。また、ストロークシミュレータ410は、様々な形式のブレーキ・バイ・ワイヤ型のブレーキシステムに組込んで使用することができ、例えば、ブレーキキャリパに設けられた電動モータによって摩擦パッドを推進して車輪と共に回転するディスクロータに押圧して制動力を得る電動ディスクブレーキを用いたブレーキシステム、あるいは、ブレーキペダルの操作量に応じて、ポンプ等の液圧源によってブレーキ液圧を発生させて、液圧式ブレーキを作動させるブレーキシステムに適用することができる。
【符号の説明】
【0055】
7…ブレーキペダル、111…円筒部(摺接部材)、150…ストロークシミュレータ、151…可動バネ受(入力部材)、152…反力バネ、401…弾性摩擦部材(摩擦部材)、403…ウェーブスプリング(バネ手段)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ブレーキペダルが連結される入力部材と、前記入力部材の移動に対してバネ力を作用させる反力バネと、前記入力部材と共に移動する摩擦部材と、前記入力部材と共に移動する前記摩擦部材が摺接して摩擦力を発生する摺接部材とを備え、
前記摩擦部材は、前記反力バネのバネ力を受けて該バネ力の増大に対して摩擦力を増大させることを特徴とするストロークシミュレータ。
【請求項2】
前記摩擦部材は、前記入力部材の移動によって圧縮されて前記摺接部材側へ拡径する弾性体からな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。
【請求項3】
前記摩擦部材と並列に配置されて、前記反力バネのバネ力を受けるバネ手段が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載のストロークシミュレータ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2013−10470(P2013−10470A)
【公開日】平成25年1月17日(2013.1.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−145755(P2011−145755)
【出願日】平成23年6月30日(2011.6.30)
【出願人】(509186579)日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)