ブレーキ装置
【課題】電子制御によるブレーキバイワイヤ型のブレーキ装置において、電子制御不能時にもブレーキペダルの操作により的確に制動力を生じさせることができるブレーキ装置を提供する。
【解決手段】マスタシリンダに対する軸芯方向の位置に応じてマスタシリンダに液圧を発生させる出力ピストン４３と、出力ピストン４３と同軸芯状に設けられ、出力ピストン４３に対して軸芯方向に相対移動可能であり、ブレーキペダルの変位に連動する入力ロッド４４と、入力ロッド４４と出力ピストン４３との間に設けられ、モータＭの駆動力により入力ロッド４４と出力ピストン４３との係合を離脱するクラッチ機構６０とを備えた。
【解決手段】マスタシリンダに対する軸芯方向の位置に応じてマスタシリンダに液圧を発生させる出力ピストン４３と、出力ピストン４３と同軸芯状に設けられ、出力ピストン４３に対して軸芯方向に相対移動可能であり、ブレーキペダルの変位に連動する入力ロッド４４と、入力ロッド４４と出力ピストン４３との間に設けられ、モータＭの駆動力により入力ロッド４４と出力ピストン４３との係合を離脱するクラッチ機構６０とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
車両用のブレーキ装置に関し、特に電子制御によるブレーキバイワイヤ型のブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような車両用ブレーキ装置として特許文献１の技術が知られている。この特許文献１の技術では、正逆転自在なモータと、モータに連動するナットの回動を、回動が規制されるボルトの軸方向への直動に変換するボールねじ直動機構と、ボルトを押動可能にボルト後端に連係するブレーキ操作子と、車輪ブレーキが接続される液圧室に前端を臨ませるマスタピストン後端にボルト前端が連係されるマスタシリンダとを備えている。また、ナットは、軸方向に進退動可能にされかつ回動自在にハウジングに後退限が規制されるとともに、ブレーキ操作子に連結される入力伝達部材とナットとの相対距離を、ブレーキ操作子の入力に対応して短縮可能なストロークシミュレータを備えている。ナットの進出時には前記ストロークシミュレータに具備する弾性部材がナットに連なって進出可能にするとともに、入力伝達部材の推力をボルトに伝達可能にして、ストロークシミュレータに消費されるブレーキ操作子のストロークと入力とを規制可能な構成としている。
【０００３】
特許文献１の技術では、上述のような構成により、モータが作動している場合にはブレーキバイワイヤ型のブレーキ装置として機能し、モータの故障等によりモータが作動していない場合には、ブレーキ操作子の推力を直接マスタピストンに伝達することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０８８８０２号
【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、特許文献１の技術では、モータが作動している場合にはモータの回転力によりナットが後退限に押し付けられ、その力が入力伝達部材からの押動力に打ち勝つように構成されている。そのため、回生制御等の場合にモータのトルクを弱めると、ナットを後退限に押し付ける力が弱まり、入力伝達部材からの押動力がマスタピストンに伝達されるおそれがある。この場合には、マスタピストンへの伝達力が入力伝達部材からの押動力以下に抑えることができず、十分な回生制御を行うことができない。
【０００６】
また、緊急のブレーキ操作等の場合には、ブレーキペダルの踏み込みからモータの作動までにタイムラグが生じるおそれがある。この場合には、モータが作動するまでは入力伝達部材は、ボルト後端部との隙間を詰めた後に直接ボルトを押動し、マスタシリンダに圧力を生じさせている。その後、モータが作動するとナットが後退限に押し付けられ、ボルトと入力伝達部材とが離れるのに伴いブレーキペダルへの反力がマスタシリンダ反力からストロークシミュレータの反力に切り換る。したがって、モータの作動時点において、ブレーキペダルに与えられる反力の大きさが不連続となり、運転者に違和感が生じる。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子制御によるブレーキバイワイヤ型のブレーキ装置において、電子制御不能時にもブレーキペダルの操作により的確に制動力を生じさせることができるブレーキ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、ブレーキペダルの変位に連動する入力部材と、前記入力部材とは相対移動可能に個別に設けられ、マスタシリンダに液圧を発生可能な出力部材と、前記マスタシリンダに発生した液圧により車輪に制動力を付与する制動機構と、前記出力部材を前記入力部材と独立して駆動可能な駆動手段と、前記入力部材と前記出力部材との間に設けられ、前記駆動手段により前記出力部材が駆動されないときに前記入力部材と前記出力部材とが一体移動可能となるように前記入力部材と前記出力部材とを係合し、前記駆動手段により前記出力部材が駆動されるときに前記入力部材と前記出力部材との係合を離脱するクラッチ機構と、を備えている。
【０００９】
この構成では、駆動手段により出力部材が駆動される場合には、クラッチ機構により入力部材と出力部材との係合が離脱され、入力部材と出力部材とは相対移動可能となる。一方、駆動手段により出力部材が駆動されない場合には、クラッチ機構の係合により、入力部材と出力部材とが一体移動可能となる。したがって、駆動手段が正常に動作する場合には、入力部材の変位とは独立して駆動手段により出力部材が駆動可能（すなわち、バイワイヤ制御が可能）になり、入力部材からの押動力がマスタシリンダに伝達されず、回生制御を十分に行うことができる。また、ブレーキペダルの操作に関係なく出力部材を駆動すること（すわなち、自動ブレーキ制御）も可能となる。駆動手段が故障等により作動しない、または、緊急ブレーキ等で駆動手段の作動が間に合わず、瞬間的に作動しない場合でも、ブレーキペダルに連動する入力部材とクラッチ機構により一体となった出力部材により、ブレーキペダルの変位に応じてマスタシリンダに液圧を発生させ、確実に車輪に制動力を付与することができる。
【００１０】
本発明のブレーキ装置の好適な実施形態の一つでは、前記入力部材と前記出力部材とを収容するハウジングを備え、前記駆動手段は、モータと、前記ハウジング内に設けられ、前記モータの回転に応じて進退移動を規制されつつ回転する回転部材と、前記回転部材に係合し、前記回転部材の回転に応じて前記マスタシリンダに設けたマスタピストンの進退移動方向に引退移動可能に構成され、前記マスタピストンの進出方向への推力を前記出力部材に伝達する直動部材と、を備えている。
【００１１】
この構成では、効率よくモータの回転力をマスタシリンダの進出方向への推力に変換し、出力部材に伝達することができる。
【００１２】
本発明のブレーキ装置の好適な実施形態の一つでは、前記クラッチ機構は、前記出力部材の内面に形成されたテーパー面と、前記テーパー面と前記入力部材の外面との間に介在する転動体と、前記転動体を前記テーパー面と前記入力部材の側面とに当接する方向に付勢する付勢体と、前記出力部材の側面に形成された開口部に挿通され、前記直動部材の側と前記入力部材の側とに突出し、前記直動部材の前記マスタピストンの側への移動に伴って、前記転動体を前記当接する方向とは反対方向に押圧するよう揺動可能なリンク部材と、を備えている。
【００１３】
この構成では、ブレーキ操作により直動部材がマスタピストン側へ移動する際に、リンク部材の端部を押圧する。これにより、リンク部材が揺動し、押圧された端部と反対側の端部が転動体を当接する方向とは反対方向に押圧する。これにより、クラッチ機構が離脱し、入力部材と出力部材は相対移動可能となる。したがって、モータが作動する場合にはクラッチ機構は離脱し、モータが作動しない場合にはクラッチ係合するため、モータの作動と関係なく、的確に制動力を発生させることができる。
【００１４】
本発明のブレーキ装置の好適な実施形態の一つでは、前記ブレーキペダルの操作力を前記入力部材へ伝達する伝動系に、前記ブレーキペダルの操作力に応じて当該ブレーキペダルに反力を与えるストロークシミュレータを備えている。この構成では、バイワイヤ制御が行われている際にも、運転者に適度な操作感を与えることができる。
【００１５】
本発明のブレーキ装置の好適な実施形態の一つでは、前記直動部材は、前記モータの初期回転により微小回転可能であり、前記ストロークシミュレータは、前記ハウジングと係合する係合部と、前記直動部材とスラスト係合するスラスト係合部とを備え、前記係合部は、前記モータに電流が印加されない状態では前記ハウジングと係合せず、前記モータが駆動する際には、前記スラスト係合部を介して前記直動部材から受けた回転力により前記係合部が前記ハウジングと係合する。
【００１６】
この構成では、モータが作動する場合には、直動部材の微小回転によりストロークシミュレータはハウジングと係合し、モータが作動しない場合にはストロークシミュレータはハウジングとは係合していない。そのため、モータが作動しない場合にはストロークシミュレータは入力部材と共に進出し、ブレーキペダルに反力を与えることはない。したがって、ブレーキペダルには、ブレーキバイワイヤ制御が行われている場合にはストロークシミュレータからの反力が、ブレーキバイワイヤ制御が行われていない場合には、マスタシリンダからの反力が伝達され、いずれの場合にも運転者には適度な操作感を与えることができる。
【００１７】
また、このようなブレーキ装置では、ブレーキ操作が行われた直後にストロークシミュレータが移動するよりも、若干のタイムラグを有していることが望ましい。単にモータの作動にタイムラグが生じているだけの場合に、ブレーキ操作直後にストロークシミュレータがハウジングから離脱して入力部材と共に進出すると、モータが作動しブレーキバイワイヤ制御が行われると、ブレーキペダルには反力が与えられなくなり、運転者に違和感を生じさせることとなる。これを解決するために、本発明のブレーキ装置の好適な実施形態の一つでは、前記付勢体の両端部のうち前記転動体の側とは反対側の端部が、前記ストロークシミュレータの前記マスタシリンダの側の底部に当接している。
【００１８】
この構成では、ストロークシミュレータのマスタシリンダ側の底部に付勢体の両端部のうち転動体とは反対側の端部が当接しているため、付勢体の付勢力がブレーキ操作直後のストロークシミュレータの移動を妨げている。これにより、ブレーキ操作から若干の間をおいてモータが作動しても、ストロークシミュレータはハウジングに係合し、ブレーキペダルに反力を与えることができる。
【００１９】
本発明のブレーキ装置の好適な実施形態の一つでは、前記制御手段は、前記ブレーキペダルの非操作時に、前記クラッチ機構の係合を離脱するのに必要な電流を前記モータに印加する。この構成では、ブレーキ操作時のタイムラグを少なくすることができる。
【００２０】
本発明のブレーキ装置の好適な実施形態の一つでは、前記ハウジングの側の内面に形成されたテーパー面と、前記テーパー面と前記ストロークシミュレータの外面との間に介在する転動体と、前記転動体を前記テーパー面と前記ストロークシミュレータの外面とに当接する方向に付勢する付勢体と、を有するとともに、前記直動部材の前記マスタピストンとは逆側への移動に伴って、前記転動体を前記当接する方向とは反対方向に押圧するようなクラッチ機構を備えている。
【００２１】
この構成では、クラッチ機構により、直動部材の移動に伴ってストロークシミュレータとハウジングとの連結／切り離しを実現している。そのため、簡単な構造でありながらも、モータの駆動状態に応じたストロークシミュレータとハウジングとの連結／切り離しを確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明におけるブレーキ装置の概略を表す図である。
【図２】非動作時における加圧機構の断面を表す図である。
【図３】ブレーキ操作時にモータが正常動作している場合の加圧機構の断面を表す図である。
【図４】ブレーキ操作時にモータが正常動作していない場合の加圧機構の断面を表す図である。
【図５】クラッチ機構の連結の状態を示す図である。
【図６】ストロークシミュレータとハウジングの係合の状態を示す図である。
【図７】実施例３の形態におけるブレーキ装置の加圧機構の断面を表す図である。
【図８】実施例４の形態におけるブレーキ装置の加圧機構の断面を表す図である。
【図９】ストロークシミュレータのクラッチ機構の連結の状態を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２３】
本発明のブレーキ装置の第１の実施例を、図面を用いて説明する。本発明のブレーキ装置は、運転者が加えたブレーキペダルＢＰへの操作量を計測するブレーキ操作センサＢＳ
、液圧により作動し車輪Ｗに制動力を加える制動機構Ｃ、制動機構Ｃに液圧を伝達する液圧回路１０、液圧回路１０内のブレーキオイルに液圧を生じさせるマスタシリンダ３０、マスタシリンダ３０にブレーキオイルを供給するマスタリザーバ３２、ブレーキペダルＢＰの操作に応じてマスタシリンダ３０に液圧を生じさせる加圧機構Ａ、ブレーキ操作センサＢＳの計測結果に応じた電流を加圧機構Ａに印加する制御手段Ｂを備えている。
【００２４】
制動機構Ｃは、各々の車輪Ｗ（右前車輪ＷＦＲ，左前車輪ＷＦＬ，右後車輪ＷＲＲ，左後車輪ＷＲＬ）に備えられたホイールシリンダＷＣ（ＷＣＦＲ，ＷＣＦＬ，ＷＣＲＲ，ＷＣＲＬ）と、各々のホイールシリンダＷＣの作動力により各々の車輪に摩擦力による制動力を生じさせるブレーキパッド（図示せず）から構成されている。
【００２５】
マスタシリンダ３０の内部には、進退移動可能にマスタピストン３１が備えられており、その進退移動により液圧回路１０のブレーキオイルに対する液圧を発生させている。本実施形態では、マスタシリンダ３０はいわゆるタンデム型に構成されており、第１液圧室３０ａおよび第２液圧室３０ｂを有している。マスタリザーバ３２は２つの流路を有しており、それぞれの流路は第１液圧室３０ａおよび第２液圧室３０ｂと連通されている。
【００２６】
液圧回路１０は、マスタシリンダ３０と接続される第１液圧回路１０ａおよび第２液圧回路１０ｂにより構成されている。第１液圧回路１０ａは、第１液圧室３０ａと、右後ホイールシリンダＷＣＲＲおよび左後ホイールシリンダＷＣＲＬとを連通している。第２液圧回路１０ｂは、第２液圧室３０ｂと、右前ホイールシリンダＷＣＦＲおよび左前ホイールシリンダＷＣＦＬとを連通している。
【００２７】
第１液圧回路１０ａはさらに第１分岐路１１ａと第２分岐路１５ａとに分岐し、それぞれが右後ホイールシリンダＷＣＲＲと左後ホイールシリンダＷＣＲＬにそれぞれ接続されている。第１分岐路１１ａには、連通位置と遮断位置との２位置に切換可能で常開の第１常開制御弁１２ａを設けている。また、第１常開制御弁１２ａに対して並列する位置に、右後ホイールシリンダＷＣＲＲから加圧機構Ａ側へのブレーキ液の流れを許容し、逆方向の流れを禁止する第１逆止弁１４ａを設けている。一方、第２分岐路１５ａにも第１分岐路１１ａと同様に、連通位置と遮断位置との２位置に切換可能で常開の第２常開制御弁１６ａ、第２常開制御弁１６ａに対して並列する位置に、左後ホイールシリンダＷＣＲＬから加圧機構Ａ側へのブレーキ液の流れを許容し、逆方向の流れを禁止する第２逆止弁１８ａを設けている
【００２８】
第１分岐路１１ａの第１常開制御弁１２ａよりも右後ホイールシリンダＷＣＲＲ側から分岐された流路部分と、第２分岐路１５ａの第２常開制御弁１６ａよりも左後ホイールシリンダＷＣＲＬ側から分岐された流路部分とが合流し、第１分岐路１１ａと第２分岐路１５ａとの分岐点に接続する分岐合流路１９ａを設けている。また、分岐合流路１９ａの第１分岐路１１ａから分岐された部分には、連通位置と遮断位置とが切換可能で常閉の第１常閉制御弁１３ａを設けている。同様に、分岐合流路１９ａの第２分岐路１５ａから分岐された部分には、連通位置と遮断位置とが切換可能で常閉の第２常閉制御弁１７ａを設けている。分岐合流路１９ａにおける、第１常閉制御弁１３ａからの流路と、第２常閉制御弁１７ａとの合流点から、第１分岐路１１ａと第２分岐路１５ａとの分岐点までの流路には、第３逆止弁２０ａ、液圧ポンプ２１ａ、第４逆止弁２２ａを順に設けている。液圧ポンプ２１ａは、モータＣＭにより駆動され、ブレーキ液を吐出するように構成されている。また、分岐合流路１９ａにおける、第１常閉制御弁１３ａおよび第２常閉制御弁１７ａと第３逆止弁２０ａとの間にリザーバ２３ａを設けている。
【００２９】
以上、液圧回路１０における第１液圧回路１０ａの構成を説明したが、第１液圧回路１０ａと第２液圧回路１０ｂとは同様の構成としている。したがって、第２液圧回路１０ｂにも第１液圧回路１０ａと同様の部材を設けている。そのため、図面において第１液圧回路に設けた部材と同様の部材には、第１液圧回路１０ａにおける符号のうち「ａ」を「ｂ」に置き換えたものを付しており、第２液圧回路の詳細な説明は省略する。以下、特に区別する必要があるときを除き、符号中の「ａ」または「ｂ」を省略するものとする。
【００３０】
モータＣＭは、第１液圧回路１０ａの液圧ポンプ２１ａと第２液圧回路１０ｂの液圧ポンプ２１ｂとを回転駆動するように構成している。
【００３１】
また、第２液圧回路１０ｂには、マスタシリンダ３０の液圧を計測するマスタシリンダ液圧センサ２４が設けられている。
【００３２】
図１に示すように、本発明のブレーキ装置には、各種制御を行う制御手段Ｂが備えられている。制御手段Ｂは、マイクロコンピュータを中核部材とするＥＣＵ（electronic control unit）、加圧機構Ａに電流を印加するモータドライバＭＤ等から構成されている。
また、ＥＵＣやモータドライバＭＤには電力を供給するバッテリＢＴが接続されている。制御手段Ｂは、後述するように車輪Ｗに加える制動力を制御する際に、モータＭ、液圧回路１０の各種制御弁の制御等を行っている。また、本発明に係るブレーキ装置は、いわゆるブレーキバイワイヤ型に構成されたものであり、制御手段ＢはブレーキペダルＢＰの操作量を計測するブレーキ操作センサＢＳからの入力を受け、ブレーキペダルＢＰの操作量に対応する電流を加圧機構Ａへ印加する。なお、本実施形態では、ブレーキペダルＢＰの操作量として、ブレーキペダルＢＰのストローク量、運転者のブレーキペダルＢＰへの踏力を用いる。そのため、ブレーキ操作センサＢＳは、ストロークセンサおよび踏力センサが用いられている。
【００３３】
制御手段Ｂは、以下の制御により各々の車輪Ｗに加わる制動力の制御を行う。車輪Ｗに制動力を加える場合、すなわち、ホイールシリンダＷＣの圧力を増圧する場合には、第１常開制御弁１２ａ等を連通位置とし、第１常閉制御弁１３ａ等を遮断位置に切り替える。一方、車輪Ｗの制動力を弱める場合、すなわち、ホイールシリンダＷＣの圧力を減圧する場合には、第１常開制御弁１２ａ等を遮断位置とし、第１常閉制御弁１３ａ等を連通位置に切り替える。他方、車輪Ｗの制動力を保持する場合、すなわち、ホイールシリンダＷＣの圧力を保持する場合には、第１常開制御弁１２ａ等と第１常閉制御弁１３ａ等とを遮断位置に切り替える。
【００３４】
図２は、本発明のブレーキ装置における加圧機構Ａの構成を表す図である。加圧機構Ａは、制御手段Ｂからの印加電流に応じて回転するモータＭ、モータＭの回転軸と一体回転するよう構成されている小平歯車４０、小平歯車４０の歯と嵌合する歯を有し、小平歯車４０の歯数よりも多い歯数を有する大平歯車４１、大平歯車４１と同一軸芯を有し、大平歯車４１の内側に備えられ、大平歯車４１の回転をマスタピストン３１の進退方向の直動に変換する直動変換機構５０、直動変換機構５０の内部に挿入され、マスタピストン３１の進退方向に移動可能な出力ピストン４３（本発明の出力部材の例）、シャフト１０１を介してブレーキペダルＢＰと接続され、ブレーキペダルＢＰの操作量に応じてマスタピストン３１の進退方向に移動可能な入力ロッド４４（本発明の入力部材の例）、入力ロッド４４の進退に応じてブレーキペダルＢＰに対して反力を与えるストロークシミュレータ７０、直動変換機構５０をマスタピストン３１の後退方向に付勢する弾性部材４６を備えている。なお、以下の説明では、ブレーキオイルを加圧する際のマスタピストン３１の移動方向を進出、減圧する方向を後退と表現する。また、これらを合わせて進退と表現する。
【００３５】
直動変換機構５０は、大平歯車４１の内側に同一軸芯を持つように挿通され、進退方向の移動を規制されつつ大平歯車４１と一体回転する回転部材５１、回転部材５１の内側に同一軸芯を持つように挿通され、進退方向に移動可能な直動部材５２とを備えている。大平歯車４１と回転部材５１とは、固定部材４５により一体に固定され、大平歯車４１の回転に伴い、回転部材５１も一体回転する。また、大平歯車４１は、スラストベアリング４２を介してハウジング１００に回転可能に固定されている。直動部材５２は、ハウジング１００の回転規制部１００ａと、スラスト移動可能で、スラスト係合部５２ａにより回転規制部１００ａに回転力を伝達するよう係合している。本発明では、このような係合をスラスト係合と称する。また、回転部材５１の内壁と直動部材５２の外壁とには、互いに螺合可能な溝が形成されている。そのため、回転部材５１の回転に伴い、直動部材５２は回転を開始する。しかし、スラスト係合部５２ａが回転規制部１００ａと当接するため、直動部材５２は回転が規制され、進退方向に移動する。
【００３６】
直動部材５２の内部には、同一軸芯を持つ出力ピストン４３が挿入されている。直動部材５２の径方向内側には出力ピストン４３に進出方向の推力を伝達する推力伝動部５２ｃが、出力ピストン４３の径方向外側には推力伝動部５２ｃからの推力を受ける推力受動部４３ａが備えられている。図２に示すように、非動作時には、推力伝動部５２ｃと推力受動部４３ａとの間には、進退移動方向において若干の隙間が設けられている。直動部材５２が進出する際には、この隙間が詰まり、推力伝動部５２ｃと推力受動部４３ａとが当接した後、直動部材５２と出力ピストン４３とが一体的に進出する。また、ハウジング１００はマスタシリンダ３０側に開口しており、この開口からマスタピストン３１の端部が延出している。出力ピストン４３が進出する際には、この延出したマスタピストン３１の端部を押動することにより、マスタシリンダ３０内のブレーキオイルが加圧され、その液圧が液圧回路１０を介してホイールシリンダＷＣに伝達される。
【００３７】
出力ピストン４３は、マスタシリンダ３０とは逆側の端部に開口する空洞部４３ｂを有しており、その開口から入力ロッド４４が挿入されている。図２に示すように、入力ロッド４４のマスタシリンダ３０側の端部４４ａと、出力ピストン４３の空洞部４３ｂの底面４３ｃとは、所定の間隔があくように構成されている。通常のブレーキ操作時には、ブレーキペダルＢＰの踏み込み操作と共に、入力ロッド４４がマスタシリンダ３０側に進出するが、同時にモータＭの働きにより出力ピストン４３も進出する。そのため、入力ロッド４４の端部４４ａが出力ピストン４３の空洞部４３ｂの底面４３ｃを押動することがない。すなわち、ブレーキペダルＢＰの踏み込み操作は、直接マスタピストン３１に伝達されるのではなく、ブレーキペダルＢＰの操作量に応じて印加された電流によりマスタピストン３１に力が加えられる。また、入力ロッド４４と出力ピストン４３とは、後述するクラッチ機構６０により連結／切り離しが切換可能となっている。このような構成によりブレーキバイワイヤが実現されている。
【００３８】
ブレーキバイワイヤ型のブレーキ装置では、モータＭが正常作動している場合にはその機能を発揮することができるが、モータＭの故障等によりモータＭが作動しない場合には機能を発揮することができない。そのため、モータＭが作動しない場合には、ブレーキペダルＢＰの踏み込み操作を直接出力ピストン４３に伝達する必要がある。そのため、本発明のブレーキ装置は、以下のクラッチ機構６０を備えている。
【００３９】
クラッチ機構６０は、モータＭの駆動状態により、入力ロッド４４と出力ピストン４３との連結／切り離しを行う。図２および図５に示すように、出力ピストン４３の側面には、空洞部４３ｂから直動部材５２の内壁面側に貫通する開口部４３ｄが設けられ、クラッチ機構６０は、出力ピストン４３の空洞部４３ｂの内壁面に形成されたテーパー面４３ｅ、テーパー面４３ｅと入力ロッド４４の外側面との間に介在する転動体６１、転動体６１をテーパー面４３ｅと入力ロッド４４の外側面とに当接する方向に付勢する付勢体６２、開口部４３ｄに挿通され、出力ピストン４３の側壁面により支持され、直動部材５２側と入力ロッド４４側に突出し、進退方向に揺動可能なリンク部材６３、転動体６１を保持すると共にリンク部材６３の入力ロッド４４側の端部を嵌合する凹部を備えた固定部材６４、直動部材５２に設けられ、直動部材５２が進出する際に、リンク部材６３を進出方向に押圧する突出部５２ｂにより構成されている。また、付勢体６２のストロークシミュレータ７０側の端部６２ａは、ストロークシミュレータ７０の第１ケーシング７１の底面７１ａに固定されている。なお、転動体６１、リンク部材６３は周方向に数個備えられており、突出部５２ｂおよび固定部材６４は、その数に適合するように構成されている。
【００４０】
このような構成により、クラッチ機構６０は、モータＭが作動している場合には入力ロッド４４と出力ピストン４３とを切り離し、モータＭが作動していない場合には入力ロッド４４と出力ピストン４３とを結合し、一体的に進出可能にしている。これにより、モータＭが作動している場合にはブレーキバイワイヤの機能を発揮し、モータＭが作動しない場合にはブレーキペダルＢＰへの踏力を直接マスタシリンダ３０に伝達することができる。なお、クラッチ機構６０の動作の詳細は後述する。
【００４１】
上述のようなブレーキバイワイヤ型に構成されたブレーキ装置では、ブレーキペダルＢＰを踏み込んでもマスタピストン３１からの反力がなく、運転者に違和感を生じさせる。通常、ブレーキバイワイヤ型のブレーキシステムでは、この違和感を解消するためにストロークシミュレータを用いている。ストロークシミュレータは、ブレーキペダルＢＰのストロークに応じた反力を発生させ、運転者にブレーキ操作の感触を与えるものである。
【００４２】
本発明のストロークシミュレータ７０は、図２に示すように２層構造を有している。外側の第１ケーシング７１の内壁面に沿うように第１弾性部材７２が設けられており、底面７１ａには入力ロッド４４を挿通する孔が形成されている。第１弾性部材７２の一の端部は、第１ケーシング７１の底面７１ａの内側に当接している。また、内側の第２ケーシング７３は、入力ロッド４４とシャフト１０１とを連結する連結部材７５を挿通する孔が底面７３ａに形成され、第１弾性部材７２の他の端部が当接する顎部７３ｂが設けられている。第２ケーシング７３に挿通された連結部材７５は、入力ロッド４４にねじ止めされ、シャフト１０１の進出する推力を入力ロッド４４に伝達している。また、第２ケーシング７３の内側には、一の端部が第２ケーシング７３の底面７３ａの内側に当接し、他の端部が連結部材７５の顎部７５ａに当接する第２弾性部材７４を備えている。
【００４３】
なお、本実施形態では、第１弾性部材７２および第２弾性部材７４はコイルバネを用い、第２弾性部材７４のバネ定数は第１弾性部材７２のバネ定数よりも小さく設定している。これにより、ブレーキペダルＢＰの踏み込み当初には第２弾性部材７４により小さな反力を生じ、その後第１弾性部材７２により大きな反力を生じることとなる。これにより、従来のディスクブレーキと同様の反力を生じることができ、運転者に違和感を生じさせることを回避することができる。
【００４４】
上述したように、ストロークシミュレータ７０はブレーキバイワイヤ型のブレーキシステムにおいて、運転者に対してブレーキペダルＢＰの操作に対する反力を与えるためのものである。したがって、ストロークシミュレータ７０が生じさせる反力は、ブレーキバイワイヤとしての機能が正常に動作している場合には必要である。しかし、本発明のブレーキ装置では、モータＭが駆動しない場合には、後述するようにブレーキペダルＢＰの踏力が直接マスタピストン３１に伝達されるため、その反力がブレーキペダルＢＰに伝達される。このとき、ストロークシミュレータ７０が反力を生じると、運転者は通常の２倍程度の踏力を必要とされる。このような問題を解決するために、本発明のブレーキ装置では、モータＭが作動しない場合に、ストロークシミュレータ７０がハウジング１００から切り離されるよう、下記の構成としている。
【００４５】
図６は、加圧機構Ａの軸芯方向視における断面図である。図２に示すように、第１ケーシング７１は、径方向外側に突出する係合部７１ｃを有している。また、第１ケーシング７１に対して付勢力を与えるトーションバネ７６が備えられている。図６（ａ）および（ｂ）の右の図は、係合部７１ｃを通る断面からみた断面図であり、左の図はトーションバネ７６を通る断面からみた断面図である。図６に示すように、ハウジング１００は、係合部７１ｃと係合することにより第１ケーシング７１を進出方向への移動を規制するように係止する係止部１００ｂを備えている。また、図２に示すように、第１ケーシング７１は、直動部材５２に設けられた回転力伝動部５２ｄと当接し直動部材５２からの回転力を受けるスラスト係合部７１ｂを備え、直動部材５２とスラスト係合している。
【００４６】
図６（ａ）はモータＭが作動していない状態である。このとき、第１ケーシング７１はトーションバネ７６により図面における反時計方向への付勢力を与えられており、この状態では係合部７１ｃと係止部１００ｂとは係合していない。そのため、第１ケーシング７１、すなわちストロークシミュレータ７０は進出方向に移動可能となっている。この状態でブレーキペダルＢＰが踏み込まれ、モータＭが作動しない場合には、ストロークシミュレータ７０は反力を生じることなく入力ロッド４４と共に進出する。このとき、上述のようにクラッチ機構６０により入力ロッド４４は出力ピストン４３と結合されているため、出力ピストン４３が進出し、マスタピストン３１の端部を押動する。したがって、ブレーキペダルＢＰにはマスタピストン３１による反力のみが伝達される。
【００４７】
一方、モータＭが駆動されると、回転部材５１の回転に伴い直動部材５２も回転を始める。図６（ｂ）に示すように、直動部材５２が回転するとスラスト係合部５２ａが回転規制部１００ａに当接し、直動部材５２の回転が規制される。このとき、直動部材５２の回転が回転力伝動部５２ｄからスラスト係合部７１ｂを介して第１ケーシング７１に伝達され、その回転力がトーションバネ７６の付勢力に打ち勝ち、第１ケーシング７１が回転する。この回転により、係合部７１ｃと係止部１００ｂとが係合し、第１ケーシング７１の進出が規制される。このとき、上述のようにクラッチ機構６０により入力ロッド４４と出力ピストン４３とは切り離され、これらは独立して移動可能になっているため、入力ロッド４４は出力ピストン４３からの反力は受けない。したがって、ブレーキペダルＢＰにはストロークシミュレータ７０からの反力のみが伝達される。
【００４８】
このように、本発明のブレーキ装置では、ストロークシミュレータ７０は、モータＭの作動時にはハウジング１００に固定され、非作動時にはハウジング１００から切り離される。すなわち、ストロークシミュレータ７０は、モータＭが作動している場合には反力を発生し、モータＭが作動していない場合には反力を生じなくしている。これにより、モータＭが作動しない場合には、ストロークシミュレータ７０の反力による操作力のロスが回避される。
【００４９】
ブレーキバイワイヤ型のブレーキ装置では、ブレーキペダルＢＰが踏み込まれていない場合にも、モータＭに電流を印加し続けることで制動力を維持することができる。しかしながら、このような制御は電流消費の面からは好ましくない。そのため、本発明のブレーキ装置では、モータＭに印加する電流を止めた際にも制動力を保持するために、モータＭの逆回転を規制するラチェット１０２を備えている。ラチェット１０２は、モータＭの回転軸と同一軸芯を持ち、一体回転する歯車１０２ａと、歯車１０２ａの溝に嵌合し歯車１０２ａがモータＭの逆回転方向に回転するのを規制する爪１０２ｂとから構成されている。また、爪１０２ｂは、モータＭの回転軸芯と同じ方向の軸芯を持つ揺動軸に揺動可能に支持されおり、一端が歯車１０２ａの溝と嵌合し、他端がソレノイド１０３に接続されている。ソレノイド１０３は、制御手段Ｂからの電流により可動芯を進退移動させる。制御手段Ｂは、制動力を保持したい場合にはソレノイド１０３に電流を印加し、それよりソレノイド１０３の可動芯が進出する。これに伴い、爪１０２ｂが揺動し、歯車１０２ａの溝に嵌合する。これにより、歯車１０２ａの逆回転が規制されると共に、モータＭの回転軸も逆回転が規制される。したがって、モータＭの回転が停止した際には、マスタシリンダ３０の液圧により減圧方向の力が生じるが、ラチェット１０２により減圧方向の力を受け止めることができ、マスタシリンダ３０の液圧を保持することができる。
【００５０】
〔モータが正常作動する場合の動作〕
以下に、モータＭが正常作動する場合における本発明のブレーキ装置の動作を説明する。図３は、運転者がブレーキペダルＢＰを操作した際の加圧機構Ａの断面図である。
【００５１】
まず、運転者によりブレーキペダルＢＰが踏み込み操作されると、ブレーキ操作センサＢＳにより、ストローク量および／または踏力が測定される。測定された測定値は、ブレーキ操作センサＢＳからＥＣＵに送信される。測定値を取得したＥＣＵは、測定値に応じた制動力を生じさせるために、モータドライバＭＤに対して測定値に応じた電流を加圧機構Ａに印加するよう制御を行う。このとき、ブレーキ操作量と印加すべき電流／電圧の大きさを予め保持しておけば、演算等を行うことなく電流量等を決定できるため好適である。
【００５２】
モータドライバＭＤから電流が印加された加圧機構ＡのモータＭは、印加された電流に応じて回転する。上述したように、小平歯車４０はモータＭの回転軸と一体回転するため、小平歯車４０はモータＭの回転量と同じだけ回転する。このとき、小平歯車４０の歯と嵌合する歯を有する大平歯車４１も、小平歯車４０の回転に伴い回転する。上述したように、小平歯車４０の歯数よりも大平歯車４１の歯数の方が多いため、これらは減速機構として機能する。
【００５３】
また、上述したように、回転部材５１は大平歯車４１と一体回転し、マスタピストン３１の進退移動方向への移動が規制されるように構成されている。そのため、回転部材５１は大平歯車４１と同じだけ回転する。さらに、回転部材５１の内壁面に形成された溝と直動部材５２の外側面に形成された溝とが螺合しているため、回転部材５１の回転に伴い直動部材５２も回転を始める。直動部材５２がわずかに回転すると、直動部材５２のスラスト係合部５２ａが、ハウジング１００の回転規制部１００ａに当接し、直動部材５２の回転が規制される。このとき、上述したようにストロークシミュレータ７０の第１ケーシング７１も回転し、第１ケーシング７１はハウジング１００に係止される。これにより、ストロークシミュレータ７０は、運転者のブレーキペダルＢＰの踏み込みに対する反力を発生させることができる。その後、直動部材５２は回転部材５１の回転に伴い弾性部材４６を圧縮しつつ進出する。
【００５４】
直動部材５２が進出を始めると、直動部材５２の推力伝動部５２ｃと出力ピストン４３の推力受動部４３ａとの間にあった隙間が埋められる。出力ピストン４３はその後、推力伝動部５２ｃおよび推力受動部４３ａを介して直動部材５２の進出する推力を受け、直動部材５２と共に進出する。
【００５５】
このとき、出力ピストン４３の端部が加圧機構Ａに延出しているマスタピストン３１の端部を押動する。これにより、液圧回路１０内の液圧を増圧し、ホイールシリンダＷＣはその液圧により車輪Ｗに制動力を加える。
【００５６】
また、このときのクラッチ機構６０の動きを図５（ｂ）に示す。直動部材５２が進出を始めた際に、直動部材５２に設けられた突出部５２ｂがリンク部材６３の直動部材５２側に突出している端部を進出方向に押圧する。これにより、リンク部材６３の押圧された端部と逆側の端部が後退方向に揺動する。このリンク部材６３の揺動により、付勢体６２の付勢力に打ち勝って転動体６１がテーパー面４３ｅから離間する。これにより、入力ロッド４４と出力ピストン４３との連結が切り離され、入力ロッド４４と出力ピストン４３とは独立に進出することができる。
【００５７】
このような構成とすることにより、運転者に適切な反力を与えつつ、ブレーキバイワイヤを実現することができる。
【００５８】
また、図３から明らかなように、ブレーキ操作が行われた際にも、出力ピストン４３の空洞部４３ｂの底面４３ｃと入力ロッド４４の端部４４ａとの間には隙間が生じている。この隙間により、回生制御やＡＢＳ（Anti-lock Brake System）制御等を行った場合でも底面４３ｃが端部４４ａを押動することを回避することができる。すなわち、回生制御やＡＢＳ制御等を行った場合でも、マスタピストン３１から出力ピストン４３に伝達された反力が入力ロッド４４に伝達されたり、入力ロッド４４の推力が出力ピストン４３を介してマスタピストン３１に伝達されることがないため、運転者に対して不要な反力を与えず、運転者の操作感を損なったり、運転者の操作力が伝達されて、最適な回生制御が損なわれることがない。
【００５９】
〔モータが正常作動しない場合の動作〕
図４は、ブレーキ操作が行われてもモータＭが動作しない場合の加圧機構Ａの断面図である。
【００６０】
まず、運転者がブレーキペダルＢＰを踏み込むと、ブレーキ操作センサＢＳからブレーキペダルＢＰの操作量が測定され、ＥＣＵに送信される。ＥＣＵはモータドライバＭＤを介して測定値に応じた電流を加圧機構Ａに印加するが、モータＭは回転しない。
【００６１】
このとき、図６（ａ）に示すように、トーションバネ７６の付勢力により第１ケーシング７１とハウジング１００との係合は解除されているため、ストロークシミュレータ７０は進出可能である。
【００６２】
本実施例では、付勢体６２の取付加重は第２弾性部材７４よりも大きく設定されている。そのため、ブレーキペダルＢＰの踏み込みに応じてシャフト１０１が進出すると、先に第２弾性部材７４が縮み始め、その後ストロークシミュレータ７０の第１ケーシング７１が進出を開始する。仮に、タイムラグ等によりモータＭの駆動が遅れているだけであり、ストロークシミュレータ７０の第１ケーシング７１が進出する前にモータの駆動が開始されれば、その回転により第１ケーシング７１がハウジング１００に係止され、上述のような通常動作となる。
【００６３】
また、入力ロッド４４が進出を開始してもモータＭが回転しない場合には、図５（ａ）に示すように、付勢体６２の付勢力により転動体６１がテーパー面４３ｅと入力ロッド４４の側面とに付勢され、入力ロッド４４と出力ピストン４３との連結状態も保持される。これにより、シャフト１０１の進出力が入力ロッド４４に伝達され、クラッチ機構６０により入力ロッド４４に連結された出力ピストン４３が入力ロッド４４と共に進出する。このとき、出力ピストン４３の先端がマスタピストン３１を押動し、ブレーキオイルを増圧することができる。
【００６４】
このように、モータＭが正常動作しない場合には、ブレーキペダルＢＰの踏み込み力が直接出力ピストン４３に伝達され、ブレーキ液を増圧することができる。また、ストロークシミュレータ７０はハウジング１００から切り離されて入力ロッド４４と一体的に進出するため、ストロークシミュレータ７０は反力を生じることはない。すなわち、運転者はマスタピストン３１が進出する際にブレーキオイルから受ける反力のみを受け、ブレーキペダルＢＰへの操作力を全てブレーキへの制動力に変換することができる。
【実施例２】
【００６５】
上述の実施例では、ブレーキ装置が動作していない状態では、クラッチ機構６０の働きにより入力ロッド４４と出力ピストン４３とは連結状態にある。また、緊急にブレーキ操作がなされた場合等には、モータＭの駆動がブレーキ操作よりも遅れる可能性がある。このような場合には、クラッチ機構６０により入力ロッド４４と出力ピストン４３とが連結状態にあり、ストロークシミュレータ７０はハウジング１００に係止されていない状態にある。入力ロッド４４が進出した後にモータＭが駆動すると、クラッチ機構６０により入力ロッド４４と出力ピストン４３との連結が解除される。しかし、ストロークシミュレータ７０はハウジング１００に係止されていないため反力を生じることができないため、この時点で運転者には違和感が生じる。このような問題を解決するために、上述の構成としているが、本実施例では他の方法として、下記の制御も行うことができる。
【００６６】
本実施例では、制御手段Ｂはブレーキ操作がなされていない状態で、モータＭに対して所定の電流を印加し、クラッチ機構６０により入力ロッド４４と出力ピストン４３とを切り離している。そのため、所定の電流は、突出部５２ｂがリンク部材６３を揺動するために直動部材５２が進出するのに必要十分な大きさである。このとき、ストロークシミュレータ７０は直動部材５２の回転によりハウジング１００に係止されている。これにより、ブレーキペダルＢＰが踏み込まれると同時に、ブレーキバイワイヤ型のブレーキ装置として機能することができる。
【００６７】
上述の制御に必要な電流量はモータに印加した電流量を計測することで実現することができる。また、マスタシリンダ３０の液圧を測定することでも実現することができる。この場合には、クラッチ機構６０による切り離し動作と同時に、直動部材５２の推力伝動部５２ｃと出力ピストン４３の推力受動部４３ａとの隙間がなくなるように構成しておく。このような構成とすると、出力ピストン４３の推力受動部４３ａとの隙間がなくなる以上に直動部材５２が進出すると、マスタシリンダ３０の液圧が増圧されるため、マスタシリンダ３０の液圧が増加を始めた時点までの電流を前述の所定の電流として決定することができる。
【００６８】
上述のような制御を行った後は入力ロッド４４と出力ピストン４３とが切り離され、ストロークシミュレータ７０はハウジング１００に係止されているので、上述の制御後にモータＭに故障が発生した際のブレーキ操作に支障が生じるおそれがある。しかしながら、本発明のブレーキ装置では、仮に、上述の制御を行った直後にモータＭに故障が発生したとしても、モータＭのトルクがなくなると直動部材５２は弾性部材４６の付勢力により後退し、リンク部材６３に作用している突出部５２ｂの推力もなくなるため、クラッチ機構６０は入力ロッド４４と出力ピストン４３とを連結する。また、トーションバネ７６の付勢力により、第１ケーシング７１とハウジング１００との係合も解除される。これにより、非常時における所望のブレーキ操作は可能となる。したがって、上述の制御を行った後にモータＭに故障が発生しても問題は生じない。
【００６９】
上述の制御は電流を必要とするため、必要以外に行うと不要な電力を消費する。そのため、ブレーキ操作がなされることが予測された時点で上述の制御を行うことが望ましい。そのために、ＥＣＵはブレーキ操作予測手段として機能させる。このとき、ＥＣＵには、図示しない種々のセンサ等が接続されている。例えば、車両の速度を計測する速度センサ、車両の加速度を計測する加速度センサ、アクセルの操作量を計測するアクセル操作センサ、前方の車両との距離を計測する距離センサ、車両の周囲の画像を取得するカメラ等である。
【００７０】
例えば、アクセル操作センサによりアクセルペダル（図示せず）に加えられた踏力が解除されたことにより、ブレーキ操作を予測することができる。さらに、緊急ブレーキ操作の際には瞬時にアクセルペダルから足が離されるため、アクセルペダルに対する踏力が解除される速さを加味すると、より的確にブレーキ操作を予測することができる。また、距離センサやカメラ等からの入力により前方車両との車間を計測し、車間が一定以下になった場合にブレーキ操作がなされると判定することもできる。
【００７１】
ＥＵＣは、これらのセンサ等からの入力に基づきブレーキ操作が行われる可能性を判定する。ブレーキ操作が行われると判定した場合には、モータドライバＭＤを介して上述の所定の電流をモータＭに印加する。これにより、不要な電力の消費を抑えつつ、適切なブレーキ操作を可能にしている。
【実施例３】
【００７２】
上述の実施例では、クラッチ機構６０の付勢体６２は第１ケーシング７１の底面７１ａに固定されていたが、図７に示すように、付勢体６２のストロークシミュレータ７０側の後に固定部材６５を備える構成とすることもできる。この固定部材６５は、固定リング６６によりストロークシミュレータ７０側の端部を固定されている。この構成では、付勢体６２は、固定部材６４と固定部材６５との間に圧縮された状態で挟まれるため、固定部材６４と固定部材６５とには伸張方向の力を加えている。固定部材６４に対する力は、転動体６１をテーパー面４３ｅに付勢する力として働く。一方、固定部材６５に対する力は、固定リング６６からの反力により相殺される。そのため、マスタピストン３１の図示しない戻しばねの取付加重を付勢体６２の取付加重以上に設定する必要がなくなるため、上述の実施例とは異なり、ブレーキペダルＢＰの踏み込み時の踏力を小さくすることができる。
【実施例４】
【００７３】
図８および９を用いて、本実施例におけるブレーキ装置を説明する。なお、上述の実施例における部材と同様の部材には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７４】
図８は、本実施例の形態における加圧機構Ａの構成を表す図である。加圧機構Ａは、上述の実施例と同様に、制御手段Ｂからの印加電流に応じて回転するモータＭ、モータＭの回転軸と一体回転するよう構成されている小平歯車１１０を備えているが、上述の実施例と異なり、モータＭの回転軸はマスタピストン３１の進退方向と直交する方向となるように構成されている。また、小平歯車１１０と嵌合する歯を有し、小平歯車１１０の歯数よりも多い歯数を有する大平歯車１１１、大平歯車１１１と同一軸芯を有し、大平歯車と一体回転するように構成されているピニオン歯車１１２が備えられている。
【００７５】
一方、直動部材５２には、ピニオン歯車１１２と嵌合するラック歯車５２ｅが形成されている。これにより、モータＭの回転力は、小平歯車１１０，大平歯車１１１およびピニオン歯車１１２を介してラック歯車５２ｅに伝達され、直動部材５２の直動力に変換される。したがって、ピニオン歯車１１２とラック歯車５２ｅ（直動部材５２）とにより、本実施例における直動変換機構１５０を構成することとなる。このように、本実施例における直動変換機構１５０では、ラックアンドピニオン機構によりモータＭの回転力を直動部材５２の直動力に変換しているが、これにより、ボールネジ機構に比べて、コスト削減、静音性、組み立ての容易性等のメリットが得られる。
【００７６】
また、本実施例における加圧機構Ａには、上述の実施例と同様に、直動部材５２の内部に挿入され、マスタピストン３１の進退方向に移動可能な出力ピストン４３，入力ロッド４４，シャフト１０１を介してブレーキペダルＢＰと接続されている。ブレーキペダルＢＰの操作量に応じてマスタピストン３１の進退方向に移動可能である入力ロッド４４は、さらに入力ロッド４４の進退に応じてブレーキペダルＢＰに対して反力を与えるストロークシミュレータ７０や直動変換機構１５０をマスタピストン３１の後退方向に付勢する弾性部材４６、モータＭの駆動状態により入力ロッド４４と出力ピストン４３との連結／切り離しを行うクラッチ機構６０も備えられている。なお、これらの構成は上述の実施例と同じであり、ブレーキ操作による直動部材５２の直動以降の動作も上述の実施例と同じであるため、説明は省略する。
【００７７】
上述の実施例１等の形態では、モータＭの回転により直動部材５２が微小回転し、その微小回転を利用してストロークシミュレータ７０とハウジング１００との連結／切り離しを制御していた。しかし、本実施形態では直動部材５２の微小回転がないため、以下のクラッチ機構１７０によりストロークシミュレータ７０とハウジング１００との連結／切り離しを制御している。なお、ストロークシミュレータ７０自体の構成は、上述の実施例と同じである。
【００７８】
本実施例におけるクラッチ機構１７０は、ハウジング１００の内側に固定的に備えられたハウジング内側部材１０５の内面に形成されたテーパー面１０５ａ、テーパー面１０５ａとストロークシミュレータ７０の第１ケーシング７１の外側面７１ｃとの間に備えられた転動体７７、転動体７７の進退方向の移動を規制する固定部材７８、固定部材７８を介して転動体７７を進出方向に付勢する付勢体７９、および、直動部材５２の後退方向側の端面５２ｆとにより構成されている。なお、図では一の転動体７７が表されているが、転動体７７の数は適宜変更可能である。
【００７９】
図９（ｂ）は、ブレーキ操作によってモータＭが駆動され、直動部材５２が進出方向に微小移動（クラッチ機構６０が離脱する程度の移動量）した状態のクラッチ機構１７０の拡大図である。この状態では、直動部材５２の端面５２ｆと固定部材７８との当接が解除されている。したがって、付勢体７９の付勢力により固定部材７８が進出方向に付勢される。転動体７７は固定部材により進退方向への移動が規制されているため、固定部材７８が進出方向に付勢されるに伴って、転動体７７も進出方向に付勢され、テーパー面１０５ａと第１ケーシング７１の外側面７１ｃとに当接する。この転動体７７の当接によりハウジング１００と第１ケーシング７１すなわちストロークシミュレータ７０との連結が実現される。したがって、モータＭが正常に作動する場合には、クラッチ機構１７０により、ストロークシミュレータ７０とハウジング１００とが連結されるため、ストロークシミュレータ７０はシャフト１０１に対して反力を与えることができる。なお、図９（ｂ）に示すように、ストロークシミュレータ７０とハウジング１００とが連結された状態では、固定部材７８の進出側端部はハウジング内側部材１０５の進出側端部から突出している。
【００８０】
一方、ブレーキペダルＢＰに対する踏力が解除されると、モータＭが上述とは逆回転し、直動部材５２が後退方向に移動する。この直動部材５２の移動により、直動部材５２の端面５２ｆが固定部材７８の進出側端部に当接し、さらに直動部材５２が後退方向に移動し、直動部材５２が初期位置（モータＭからの駆動力が伝達されていない状態）まで後退した状態では、直動部材５２の押圧力が付勢体７９の固定部材７８に対する付勢力に勝ち、付勢体７９を圧縮する。これにより、転動体７７はテーパー面１０５ａから離脱し、ストロークシミュレータ７０はハウジング１００から切り離される（図９（ａ）参照）。
【００８１】
上述のように、モータＭの駆動力が直動部材５２に伝達されていない状態では、クラッチ機構１７０の作用により、ストロークシミュレータ７０はハウジング１００から切り離された状態にある。この状態で、ブレーキペダルＢＰに対してブレーキ操作が行われると、モータＭが正常に動作する場合には、上述したように直動部材５２の移動に伴い、クラッチ機構１７０の作用によりストロークシミュレータ７０とハウジング１００とが連結されるため、シャフト１０１を介してブレーキペダルＢＰに対して反力を伝達することができる。一方、ブレーキ操作に対してモータＭが動作しない場合には、離脱状態にあるストロークシミュレータ７０はブレークペダルＢＰへの踏力に応じて前進方向に移動するため、ブレーキペダルＢＰには、マスタピストン３１による反力のみが伝達されることとなる。
【００８２】
なお、このようなクラッチ機構１７０は、ラックアンドピニオン機構を用いた加圧機構Ａだけでなく、上述の実施例のようなボールネジ機構を用いた加圧機構Ａにも用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
ブレーキペダルの操作を電気信号に変換し、電気信号に応じてマスタシリンダの液圧を生じさせることにより、車輪に制動力を加えるブレーキ装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００８４】
Ａ：加圧機構
Ｂ：制御手段
ＢＰ：ブレーキペダル
Ｃ：制動機構
Ｍ：モータ
３０：マスタシリンダ
３１：マスタピストン
４０：小平歯車
４１：大平歯車
５０：直動変換機構
５１：回転部材
５２：直動部材
４３：出力ピストン（出力部材）
４４：入力ロッド（入力部材）
６０：クラッチ機構
４３ｅ：テーパー面
６１：転動体
６２：付勢体
６２ａ：端部
６３：リンク部材
６４：固定部材
７０：ストロークシミュレータ
７１：第１ケーシング
７１ｂ：スラスト係合部
７２：第１弾性部材
７３：第２ケーシング
７４：第２弾性部材
７５：連結部材
７７：転動体
７９：付勢体
１００：ハウジング
１０１：シャフト
１０２：ラチェット
１０３：ソレノイド
１０５ａ：テーパー面
１７０：クラッチ機構
【技術分野】
【０００１】
車両用のブレーキ装置に関し、特に電子制御によるブレーキバイワイヤ型のブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような車両用ブレーキ装置として特許文献１の技術が知られている。この特許文献１の技術では、正逆転自在なモータと、モータに連動するナットの回動を、回動が規制されるボルトの軸方向への直動に変換するボールねじ直動機構と、ボルトを押動可能にボルト後端に連係するブレーキ操作子と、車輪ブレーキが接続される液圧室に前端を臨ませるマスタピストン後端にボルト前端が連係されるマスタシリンダとを備えている。また、ナットは、軸方向に進退動可能にされかつ回動自在にハウジングに後退限が規制されるとともに、ブレーキ操作子に連結される入力伝達部材とナットとの相対距離を、ブレーキ操作子の入力に対応して短縮可能なストロークシミュレータを備えている。ナットの進出時には前記ストロークシミュレータに具備する弾性部材がナットに連なって進出可能にするとともに、入力伝達部材の推力をボルトに伝達可能にして、ストロークシミュレータに消費されるブレーキ操作子のストロークと入力とを規制可能な構成としている。
【０００３】
特許文献１の技術では、上述のような構成により、モータが作動している場合にはブレーキバイワイヤ型のブレーキ装置として機能し、モータの故障等によりモータが作動していない場合には、ブレーキ操作子の推力を直接マスタピストンに伝達することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０８８８０２号
【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、特許文献１の技術では、モータが作動している場合にはモータの回転力によりナットが後退限に押し付けられ、その力が入力伝達部材からの押動力に打ち勝つように構成されている。そのため、回生制御等の場合にモータのトルクを弱めると、ナットを後退限に押し付ける力が弱まり、入力伝達部材からの押動力がマスタピストンに伝達されるおそれがある。この場合には、マスタピストンへの伝達力が入力伝達部材からの押動力以下に抑えることができず、十分な回生制御を行うことができない。
【０００６】
また、緊急のブレーキ操作等の場合には、ブレーキペダルの踏み込みからモータの作動までにタイムラグが生じるおそれがある。この場合には、モータが作動するまでは入力伝達部材は、ボルト後端部との隙間を詰めた後に直接ボルトを押動し、マスタシリンダに圧力を生じさせている。その後、モータが作動するとナットが後退限に押し付けられ、ボルトと入力伝達部材とが離れるのに伴いブレーキペダルへの反力がマスタシリンダ反力からストロークシミュレータの反力に切り換る。したがって、モータの作動時点において、ブレーキペダルに与えられる反力の大きさが不連続となり、運転者に違和感が生じる。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子制御によるブレーキバイワイヤ型のブレーキ装置において、電子制御不能時にもブレーキペダルの操作により的確に制動力を生じさせることができるブレーキ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、ブレーキペダルの変位に連動する入力部材と、前記入力部材とは相対移動可能に個別に設けられ、マスタシリンダに液圧を発生可能な出力部材と、前記マスタシリンダに発生した液圧により車輪に制動力を付与する制動機構と、前記出力部材を前記入力部材と独立して駆動可能な駆動手段と、前記入力部材と前記出力部材との間に設けられ、前記駆動手段により前記出力部材が駆動されないときに前記入力部材と前記出力部材とが一体移動可能となるように前記入力部材と前記出力部材とを係合し、前記駆動手段により前記出力部材が駆動されるときに前記入力部材と前記出力部材との係合を離脱するクラッチ機構と、を備えている。
【０００９】
この構成では、駆動手段により出力部材が駆動される場合には、クラッチ機構により入力部材と出力部材との係合が離脱され、入力部材と出力部材とは相対移動可能となる。一方、駆動手段により出力部材が駆動されない場合には、クラッチ機構の係合により、入力部材と出力部材とが一体移動可能となる。したがって、駆動手段が正常に動作する場合には、入力部材の変位とは独立して駆動手段により出力部材が駆動可能（すなわち、バイワイヤ制御が可能）になり、入力部材からの押動力がマスタシリンダに伝達されず、回生制御を十分に行うことができる。また、ブレーキペダルの操作に関係なく出力部材を駆動すること（すわなち、自動ブレーキ制御）も可能となる。駆動手段が故障等により作動しない、または、緊急ブレーキ等で駆動手段の作動が間に合わず、瞬間的に作動しない場合でも、ブレーキペダルに連動する入力部材とクラッチ機構により一体となった出力部材により、ブレーキペダルの変位に応じてマスタシリンダに液圧を発生させ、確実に車輪に制動力を付与することができる。
【００１０】
本発明のブレーキ装置の好適な実施形態の一つでは、前記入力部材と前記出力部材とを収容するハウジングを備え、前記駆動手段は、モータと、前記ハウジング内に設けられ、前記モータの回転に応じて進退移動を規制されつつ回転する回転部材と、前記回転部材に係合し、前記回転部材の回転に応じて前記マスタシリンダに設けたマスタピストンの進退移動方向に引退移動可能に構成され、前記マスタピストンの進出方向への推力を前記出力部材に伝達する直動部材と、を備えている。
【００１１】
この構成では、効率よくモータの回転力をマスタシリンダの進出方向への推力に変換し、出力部材に伝達することができる。
【００１２】
本発明のブレーキ装置の好適な実施形態の一つでは、前記クラッチ機構は、前記出力部材の内面に形成されたテーパー面と、前記テーパー面と前記入力部材の外面との間に介在する転動体と、前記転動体を前記テーパー面と前記入力部材の側面とに当接する方向に付勢する付勢体と、前記出力部材の側面に形成された開口部に挿通され、前記直動部材の側と前記入力部材の側とに突出し、前記直動部材の前記マスタピストンの側への移動に伴って、前記転動体を前記当接する方向とは反対方向に押圧するよう揺動可能なリンク部材と、を備えている。
【００１３】
この構成では、ブレーキ操作により直動部材がマスタピストン側へ移動する際に、リンク部材の端部を押圧する。これにより、リンク部材が揺動し、押圧された端部と反対側の端部が転動体を当接する方向とは反対方向に押圧する。これにより、クラッチ機構が離脱し、入力部材と出力部材は相対移動可能となる。したがって、モータが作動する場合にはクラッチ機構は離脱し、モータが作動しない場合にはクラッチ係合するため、モータの作動と関係なく、的確に制動力を発生させることができる。
【００１４】
本発明のブレーキ装置の好適な実施形態の一つでは、前記ブレーキペダルの操作力を前記入力部材へ伝達する伝動系に、前記ブレーキペダルの操作力に応じて当該ブレーキペダルに反力を与えるストロークシミュレータを備えている。この構成では、バイワイヤ制御が行われている際にも、運転者に適度な操作感を与えることができる。
【００１５】
本発明のブレーキ装置の好適な実施形態の一つでは、前記直動部材は、前記モータの初期回転により微小回転可能であり、前記ストロークシミュレータは、前記ハウジングと係合する係合部と、前記直動部材とスラスト係合するスラスト係合部とを備え、前記係合部は、前記モータに電流が印加されない状態では前記ハウジングと係合せず、前記モータが駆動する際には、前記スラスト係合部を介して前記直動部材から受けた回転力により前記係合部が前記ハウジングと係合する。
【００１６】
この構成では、モータが作動する場合には、直動部材の微小回転によりストロークシミュレータはハウジングと係合し、モータが作動しない場合にはストロークシミュレータはハウジングとは係合していない。そのため、モータが作動しない場合にはストロークシミュレータは入力部材と共に進出し、ブレーキペダルに反力を与えることはない。したがって、ブレーキペダルには、ブレーキバイワイヤ制御が行われている場合にはストロークシミュレータからの反力が、ブレーキバイワイヤ制御が行われていない場合には、マスタシリンダからの反力が伝達され、いずれの場合にも運転者には適度な操作感を与えることができる。
【００１７】
また、このようなブレーキ装置では、ブレーキ操作が行われた直後にストロークシミュレータが移動するよりも、若干のタイムラグを有していることが望ましい。単にモータの作動にタイムラグが生じているだけの場合に、ブレーキ操作直後にストロークシミュレータがハウジングから離脱して入力部材と共に進出すると、モータが作動しブレーキバイワイヤ制御が行われると、ブレーキペダルには反力が与えられなくなり、運転者に違和感を生じさせることとなる。これを解決するために、本発明のブレーキ装置の好適な実施形態の一つでは、前記付勢体の両端部のうち前記転動体の側とは反対側の端部が、前記ストロークシミュレータの前記マスタシリンダの側の底部に当接している。
【００１８】
この構成では、ストロークシミュレータのマスタシリンダ側の底部に付勢体の両端部のうち転動体とは反対側の端部が当接しているため、付勢体の付勢力がブレーキ操作直後のストロークシミュレータの移動を妨げている。これにより、ブレーキ操作から若干の間をおいてモータが作動しても、ストロークシミュレータはハウジングに係合し、ブレーキペダルに反力を与えることができる。
【００１９】
本発明のブレーキ装置の好適な実施形態の一つでは、前記制御手段は、前記ブレーキペダルの非操作時に、前記クラッチ機構の係合を離脱するのに必要な電流を前記モータに印加する。この構成では、ブレーキ操作時のタイムラグを少なくすることができる。
【００２０】
本発明のブレーキ装置の好適な実施形態の一つでは、前記ハウジングの側の内面に形成されたテーパー面と、前記テーパー面と前記ストロークシミュレータの外面との間に介在する転動体と、前記転動体を前記テーパー面と前記ストロークシミュレータの外面とに当接する方向に付勢する付勢体と、を有するとともに、前記直動部材の前記マスタピストンとは逆側への移動に伴って、前記転動体を前記当接する方向とは反対方向に押圧するようなクラッチ機構を備えている。
【００２１】
この構成では、クラッチ機構により、直動部材の移動に伴ってストロークシミュレータとハウジングとの連結／切り離しを実現している。そのため、簡単な構造でありながらも、モータの駆動状態に応じたストロークシミュレータとハウジングとの連結／切り離しを確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明におけるブレーキ装置の概略を表す図である。
【図２】非動作時における加圧機構の断面を表す図である。
【図３】ブレーキ操作時にモータが正常動作している場合の加圧機構の断面を表す図である。
【図４】ブレーキ操作時にモータが正常動作していない場合の加圧機構の断面を表す図である。
【図５】クラッチ機構の連結の状態を示す図である。
【図６】ストロークシミュレータとハウジングの係合の状態を示す図である。
【図７】実施例３の形態におけるブレーキ装置の加圧機構の断面を表す図である。
【図８】実施例４の形態におけるブレーキ装置の加圧機構の断面を表す図である。
【図９】ストロークシミュレータのクラッチ機構の連結の状態を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２３】
本発明のブレーキ装置の第１の実施例を、図面を用いて説明する。本発明のブレーキ装置は、運転者が加えたブレーキペダルＢＰへの操作量を計測するブレーキ操作センサＢＳ
、液圧により作動し車輪Ｗに制動力を加える制動機構Ｃ、制動機構Ｃに液圧を伝達する液圧回路１０、液圧回路１０内のブレーキオイルに液圧を生じさせるマスタシリンダ３０、マスタシリンダ３０にブレーキオイルを供給するマスタリザーバ３２、ブレーキペダルＢＰの操作に応じてマスタシリンダ３０に液圧を生じさせる加圧機構Ａ、ブレーキ操作センサＢＳの計測結果に応じた電流を加圧機構Ａに印加する制御手段Ｂを備えている。
【００２４】
制動機構Ｃは、各々の車輪Ｗ（右前車輪ＷＦＲ，左前車輪ＷＦＬ，右後車輪ＷＲＲ，左後車輪ＷＲＬ）に備えられたホイールシリンダＷＣ（ＷＣＦＲ，ＷＣＦＬ，ＷＣＲＲ，ＷＣＲＬ）と、各々のホイールシリンダＷＣの作動力により各々の車輪に摩擦力による制動力を生じさせるブレーキパッド（図示せず）から構成されている。
【００２５】
マスタシリンダ３０の内部には、進退移動可能にマスタピストン３１が備えられており、その進退移動により液圧回路１０のブレーキオイルに対する液圧を発生させている。本実施形態では、マスタシリンダ３０はいわゆるタンデム型に構成されており、第１液圧室３０ａおよび第２液圧室３０ｂを有している。マスタリザーバ３２は２つの流路を有しており、それぞれの流路は第１液圧室３０ａおよび第２液圧室３０ｂと連通されている。
【００２６】
液圧回路１０は、マスタシリンダ３０と接続される第１液圧回路１０ａおよび第２液圧回路１０ｂにより構成されている。第１液圧回路１０ａは、第１液圧室３０ａと、右後ホイールシリンダＷＣＲＲおよび左後ホイールシリンダＷＣＲＬとを連通している。第２液圧回路１０ｂは、第２液圧室３０ｂと、右前ホイールシリンダＷＣＦＲおよび左前ホイールシリンダＷＣＦＬとを連通している。
【００２７】
第１液圧回路１０ａはさらに第１分岐路１１ａと第２分岐路１５ａとに分岐し、それぞれが右後ホイールシリンダＷＣＲＲと左後ホイールシリンダＷＣＲＬにそれぞれ接続されている。第１分岐路１１ａには、連通位置と遮断位置との２位置に切換可能で常開の第１常開制御弁１２ａを設けている。また、第１常開制御弁１２ａに対して並列する位置に、右後ホイールシリンダＷＣＲＲから加圧機構Ａ側へのブレーキ液の流れを許容し、逆方向の流れを禁止する第１逆止弁１４ａを設けている。一方、第２分岐路１５ａにも第１分岐路１１ａと同様に、連通位置と遮断位置との２位置に切換可能で常開の第２常開制御弁１６ａ、第２常開制御弁１６ａに対して並列する位置に、左後ホイールシリンダＷＣＲＬから加圧機構Ａ側へのブレーキ液の流れを許容し、逆方向の流れを禁止する第２逆止弁１８ａを設けている
【００２８】
第１分岐路１１ａの第１常開制御弁１２ａよりも右後ホイールシリンダＷＣＲＲ側から分岐された流路部分と、第２分岐路１５ａの第２常開制御弁１６ａよりも左後ホイールシリンダＷＣＲＬ側から分岐された流路部分とが合流し、第１分岐路１１ａと第２分岐路１５ａとの分岐点に接続する分岐合流路１９ａを設けている。また、分岐合流路１９ａの第１分岐路１１ａから分岐された部分には、連通位置と遮断位置とが切換可能で常閉の第１常閉制御弁１３ａを設けている。同様に、分岐合流路１９ａの第２分岐路１５ａから分岐された部分には、連通位置と遮断位置とが切換可能で常閉の第２常閉制御弁１７ａを設けている。分岐合流路１９ａにおける、第１常閉制御弁１３ａからの流路と、第２常閉制御弁１７ａとの合流点から、第１分岐路１１ａと第２分岐路１５ａとの分岐点までの流路には、第３逆止弁２０ａ、液圧ポンプ２１ａ、第４逆止弁２２ａを順に設けている。液圧ポンプ２１ａは、モータＣＭにより駆動され、ブレーキ液を吐出するように構成されている。また、分岐合流路１９ａにおける、第１常閉制御弁１３ａおよび第２常閉制御弁１７ａと第３逆止弁２０ａとの間にリザーバ２３ａを設けている。
【００２９】
以上、液圧回路１０における第１液圧回路１０ａの構成を説明したが、第１液圧回路１０ａと第２液圧回路１０ｂとは同様の構成としている。したがって、第２液圧回路１０ｂにも第１液圧回路１０ａと同様の部材を設けている。そのため、図面において第１液圧回路に設けた部材と同様の部材には、第１液圧回路１０ａにおける符号のうち「ａ」を「ｂ」に置き換えたものを付しており、第２液圧回路の詳細な説明は省略する。以下、特に区別する必要があるときを除き、符号中の「ａ」または「ｂ」を省略するものとする。
【００３０】
モータＣＭは、第１液圧回路１０ａの液圧ポンプ２１ａと第２液圧回路１０ｂの液圧ポンプ２１ｂとを回転駆動するように構成している。
【００３１】
また、第２液圧回路１０ｂには、マスタシリンダ３０の液圧を計測するマスタシリンダ液圧センサ２４が設けられている。
【００３２】
図１に示すように、本発明のブレーキ装置には、各種制御を行う制御手段Ｂが備えられている。制御手段Ｂは、マイクロコンピュータを中核部材とするＥＣＵ（electronic control unit）、加圧機構Ａに電流を印加するモータドライバＭＤ等から構成されている。
また、ＥＵＣやモータドライバＭＤには電力を供給するバッテリＢＴが接続されている。制御手段Ｂは、後述するように車輪Ｗに加える制動力を制御する際に、モータＭ、液圧回路１０の各種制御弁の制御等を行っている。また、本発明に係るブレーキ装置は、いわゆるブレーキバイワイヤ型に構成されたものであり、制御手段ＢはブレーキペダルＢＰの操作量を計測するブレーキ操作センサＢＳからの入力を受け、ブレーキペダルＢＰの操作量に対応する電流を加圧機構Ａへ印加する。なお、本実施形態では、ブレーキペダルＢＰの操作量として、ブレーキペダルＢＰのストローク量、運転者のブレーキペダルＢＰへの踏力を用いる。そのため、ブレーキ操作センサＢＳは、ストロークセンサおよび踏力センサが用いられている。
【００３３】
制御手段Ｂは、以下の制御により各々の車輪Ｗに加わる制動力の制御を行う。車輪Ｗに制動力を加える場合、すなわち、ホイールシリンダＷＣの圧力を増圧する場合には、第１常開制御弁１２ａ等を連通位置とし、第１常閉制御弁１３ａ等を遮断位置に切り替える。一方、車輪Ｗの制動力を弱める場合、すなわち、ホイールシリンダＷＣの圧力を減圧する場合には、第１常開制御弁１２ａ等を遮断位置とし、第１常閉制御弁１３ａ等を連通位置に切り替える。他方、車輪Ｗの制動力を保持する場合、すなわち、ホイールシリンダＷＣの圧力を保持する場合には、第１常開制御弁１２ａ等と第１常閉制御弁１３ａ等とを遮断位置に切り替える。
【００３４】
図２は、本発明のブレーキ装置における加圧機構Ａの構成を表す図である。加圧機構Ａは、制御手段Ｂからの印加電流に応じて回転するモータＭ、モータＭの回転軸と一体回転するよう構成されている小平歯車４０、小平歯車４０の歯と嵌合する歯を有し、小平歯車４０の歯数よりも多い歯数を有する大平歯車４１、大平歯車４１と同一軸芯を有し、大平歯車４１の内側に備えられ、大平歯車４１の回転をマスタピストン３１の進退方向の直動に変換する直動変換機構５０、直動変換機構５０の内部に挿入され、マスタピストン３１の進退方向に移動可能な出力ピストン４３（本発明の出力部材の例）、シャフト１０１を介してブレーキペダルＢＰと接続され、ブレーキペダルＢＰの操作量に応じてマスタピストン３１の進退方向に移動可能な入力ロッド４４（本発明の入力部材の例）、入力ロッド４４の進退に応じてブレーキペダルＢＰに対して反力を与えるストロークシミュレータ７０、直動変換機構５０をマスタピストン３１の後退方向に付勢する弾性部材４６を備えている。なお、以下の説明では、ブレーキオイルを加圧する際のマスタピストン３１の移動方向を進出、減圧する方向を後退と表現する。また、これらを合わせて進退と表現する。
【００３５】
直動変換機構５０は、大平歯車４１の内側に同一軸芯を持つように挿通され、進退方向の移動を規制されつつ大平歯車４１と一体回転する回転部材５１、回転部材５１の内側に同一軸芯を持つように挿通され、進退方向に移動可能な直動部材５２とを備えている。大平歯車４１と回転部材５１とは、固定部材４５により一体に固定され、大平歯車４１の回転に伴い、回転部材５１も一体回転する。また、大平歯車４１は、スラストベアリング４２を介してハウジング１００に回転可能に固定されている。直動部材５２は、ハウジング１００の回転規制部１００ａと、スラスト移動可能で、スラスト係合部５２ａにより回転規制部１００ａに回転力を伝達するよう係合している。本発明では、このような係合をスラスト係合と称する。また、回転部材５１の内壁と直動部材５２の外壁とには、互いに螺合可能な溝が形成されている。そのため、回転部材５１の回転に伴い、直動部材５２は回転を開始する。しかし、スラスト係合部５２ａが回転規制部１００ａと当接するため、直動部材５２は回転が規制され、進退方向に移動する。
【００３６】
直動部材５２の内部には、同一軸芯を持つ出力ピストン４３が挿入されている。直動部材５２の径方向内側には出力ピストン４３に進出方向の推力を伝達する推力伝動部５２ｃが、出力ピストン４３の径方向外側には推力伝動部５２ｃからの推力を受ける推力受動部４３ａが備えられている。図２に示すように、非動作時には、推力伝動部５２ｃと推力受動部４３ａとの間には、進退移動方向において若干の隙間が設けられている。直動部材５２が進出する際には、この隙間が詰まり、推力伝動部５２ｃと推力受動部４３ａとが当接した後、直動部材５２と出力ピストン４３とが一体的に進出する。また、ハウジング１００はマスタシリンダ３０側に開口しており、この開口からマスタピストン３１の端部が延出している。出力ピストン４３が進出する際には、この延出したマスタピストン３１の端部を押動することにより、マスタシリンダ３０内のブレーキオイルが加圧され、その液圧が液圧回路１０を介してホイールシリンダＷＣに伝達される。
【００３７】
出力ピストン４３は、マスタシリンダ３０とは逆側の端部に開口する空洞部４３ｂを有しており、その開口から入力ロッド４４が挿入されている。図２に示すように、入力ロッド４４のマスタシリンダ３０側の端部４４ａと、出力ピストン４３の空洞部４３ｂの底面４３ｃとは、所定の間隔があくように構成されている。通常のブレーキ操作時には、ブレーキペダルＢＰの踏み込み操作と共に、入力ロッド４４がマスタシリンダ３０側に進出するが、同時にモータＭの働きにより出力ピストン４３も進出する。そのため、入力ロッド４４の端部４４ａが出力ピストン４３の空洞部４３ｂの底面４３ｃを押動することがない。すなわち、ブレーキペダルＢＰの踏み込み操作は、直接マスタピストン３１に伝達されるのではなく、ブレーキペダルＢＰの操作量に応じて印加された電流によりマスタピストン３１に力が加えられる。また、入力ロッド４４と出力ピストン４３とは、後述するクラッチ機構６０により連結／切り離しが切換可能となっている。このような構成によりブレーキバイワイヤが実現されている。
【００３８】
ブレーキバイワイヤ型のブレーキ装置では、モータＭが正常作動している場合にはその機能を発揮することができるが、モータＭの故障等によりモータＭが作動しない場合には機能を発揮することができない。そのため、モータＭが作動しない場合には、ブレーキペダルＢＰの踏み込み操作を直接出力ピストン４３に伝達する必要がある。そのため、本発明のブレーキ装置は、以下のクラッチ機構６０を備えている。
【００３９】
クラッチ機構６０は、モータＭの駆動状態により、入力ロッド４４と出力ピストン４３との連結／切り離しを行う。図２および図５に示すように、出力ピストン４３の側面には、空洞部４３ｂから直動部材５２の内壁面側に貫通する開口部４３ｄが設けられ、クラッチ機構６０は、出力ピストン４３の空洞部４３ｂの内壁面に形成されたテーパー面４３ｅ、テーパー面４３ｅと入力ロッド４４の外側面との間に介在する転動体６１、転動体６１をテーパー面４３ｅと入力ロッド４４の外側面とに当接する方向に付勢する付勢体６２、開口部４３ｄに挿通され、出力ピストン４３の側壁面により支持され、直動部材５２側と入力ロッド４４側に突出し、進退方向に揺動可能なリンク部材６３、転動体６１を保持すると共にリンク部材６３の入力ロッド４４側の端部を嵌合する凹部を備えた固定部材６４、直動部材５２に設けられ、直動部材５２が進出する際に、リンク部材６３を進出方向に押圧する突出部５２ｂにより構成されている。また、付勢体６２のストロークシミュレータ７０側の端部６２ａは、ストロークシミュレータ７０の第１ケーシング７１の底面７１ａに固定されている。なお、転動体６１、リンク部材６３は周方向に数個備えられており、突出部５２ｂおよび固定部材６４は、その数に適合するように構成されている。
【００４０】
このような構成により、クラッチ機構６０は、モータＭが作動している場合には入力ロッド４４と出力ピストン４３とを切り離し、モータＭが作動していない場合には入力ロッド４４と出力ピストン４３とを結合し、一体的に進出可能にしている。これにより、モータＭが作動している場合にはブレーキバイワイヤの機能を発揮し、モータＭが作動しない場合にはブレーキペダルＢＰへの踏力を直接マスタシリンダ３０に伝達することができる。なお、クラッチ機構６０の動作の詳細は後述する。
【００４１】
上述のようなブレーキバイワイヤ型に構成されたブレーキ装置では、ブレーキペダルＢＰを踏み込んでもマスタピストン３１からの反力がなく、運転者に違和感を生じさせる。通常、ブレーキバイワイヤ型のブレーキシステムでは、この違和感を解消するためにストロークシミュレータを用いている。ストロークシミュレータは、ブレーキペダルＢＰのストロークに応じた反力を発生させ、運転者にブレーキ操作の感触を与えるものである。
【００４２】
本発明のストロークシミュレータ７０は、図２に示すように２層構造を有している。外側の第１ケーシング７１の内壁面に沿うように第１弾性部材７２が設けられており、底面７１ａには入力ロッド４４を挿通する孔が形成されている。第１弾性部材７２の一の端部は、第１ケーシング７１の底面７１ａの内側に当接している。また、内側の第２ケーシング７３は、入力ロッド４４とシャフト１０１とを連結する連結部材７５を挿通する孔が底面７３ａに形成され、第１弾性部材７２の他の端部が当接する顎部７３ｂが設けられている。第２ケーシング７３に挿通された連結部材７５は、入力ロッド４４にねじ止めされ、シャフト１０１の進出する推力を入力ロッド４４に伝達している。また、第２ケーシング７３の内側には、一の端部が第２ケーシング７３の底面７３ａの内側に当接し、他の端部が連結部材７５の顎部７５ａに当接する第２弾性部材７４を備えている。
【００４３】
なお、本実施形態では、第１弾性部材７２および第２弾性部材７４はコイルバネを用い、第２弾性部材７４のバネ定数は第１弾性部材７２のバネ定数よりも小さく設定している。これにより、ブレーキペダルＢＰの踏み込み当初には第２弾性部材７４により小さな反力を生じ、その後第１弾性部材７２により大きな反力を生じることとなる。これにより、従来のディスクブレーキと同様の反力を生じることができ、運転者に違和感を生じさせることを回避することができる。
【００４４】
上述したように、ストロークシミュレータ７０はブレーキバイワイヤ型のブレーキシステムにおいて、運転者に対してブレーキペダルＢＰの操作に対する反力を与えるためのものである。したがって、ストロークシミュレータ７０が生じさせる反力は、ブレーキバイワイヤとしての機能が正常に動作している場合には必要である。しかし、本発明のブレーキ装置では、モータＭが駆動しない場合には、後述するようにブレーキペダルＢＰの踏力が直接マスタピストン３１に伝達されるため、その反力がブレーキペダルＢＰに伝達される。このとき、ストロークシミュレータ７０が反力を生じると、運転者は通常の２倍程度の踏力を必要とされる。このような問題を解決するために、本発明のブレーキ装置では、モータＭが作動しない場合に、ストロークシミュレータ７０がハウジング１００から切り離されるよう、下記の構成としている。
【００４５】
図６は、加圧機構Ａの軸芯方向視における断面図である。図２に示すように、第１ケーシング７１は、径方向外側に突出する係合部７１ｃを有している。また、第１ケーシング７１に対して付勢力を与えるトーションバネ７６が備えられている。図６（ａ）および（ｂ）の右の図は、係合部７１ｃを通る断面からみた断面図であり、左の図はトーションバネ７６を通る断面からみた断面図である。図６に示すように、ハウジング１００は、係合部７１ｃと係合することにより第１ケーシング７１を進出方向への移動を規制するように係止する係止部１００ｂを備えている。また、図２に示すように、第１ケーシング７１は、直動部材５２に設けられた回転力伝動部５２ｄと当接し直動部材５２からの回転力を受けるスラスト係合部７１ｂを備え、直動部材５２とスラスト係合している。
【００４６】
図６（ａ）はモータＭが作動していない状態である。このとき、第１ケーシング７１はトーションバネ７６により図面における反時計方向への付勢力を与えられており、この状態では係合部７１ｃと係止部１００ｂとは係合していない。そのため、第１ケーシング７１、すなわちストロークシミュレータ７０は進出方向に移動可能となっている。この状態でブレーキペダルＢＰが踏み込まれ、モータＭが作動しない場合には、ストロークシミュレータ７０は反力を生じることなく入力ロッド４４と共に進出する。このとき、上述のようにクラッチ機構６０により入力ロッド４４は出力ピストン４３と結合されているため、出力ピストン４３が進出し、マスタピストン３１の端部を押動する。したがって、ブレーキペダルＢＰにはマスタピストン３１による反力のみが伝達される。
【００４７】
一方、モータＭが駆動されると、回転部材５１の回転に伴い直動部材５２も回転を始める。図６（ｂ）に示すように、直動部材５２が回転するとスラスト係合部５２ａが回転規制部１００ａに当接し、直動部材５２の回転が規制される。このとき、直動部材５２の回転が回転力伝動部５２ｄからスラスト係合部７１ｂを介して第１ケーシング７１に伝達され、その回転力がトーションバネ７６の付勢力に打ち勝ち、第１ケーシング７１が回転する。この回転により、係合部７１ｃと係止部１００ｂとが係合し、第１ケーシング７１の進出が規制される。このとき、上述のようにクラッチ機構６０により入力ロッド４４と出力ピストン４３とは切り離され、これらは独立して移動可能になっているため、入力ロッド４４は出力ピストン４３からの反力は受けない。したがって、ブレーキペダルＢＰにはストロークシミュレータ７０からの反力のみが伝達される。
【００４８】
このように、本発明のブレーキ装置では、ストロークシミュレータ７０は、モータＭの作動時にはハウジング１００に固定され、非作動時にはハウジング１００から切り離される。すなわち、ストロークシミュレータ７０は、モータＭが作動している場合には反力を発生し、モータＭが作動していない場合には反力を生じなくしている。これにより、モータＭが作動しない場合には、ストロークシミュレータ７０の反力による操作力のロスが回避される。
【００４９】
ブレーキバイワイヤ型のブレーキ装置では、ブレーキペダルＢＰが踏み込まれていない場合にも、モータＭに電流を印加し続けることで制動力を維持することができる。しかしながら、このような制御は電流消費の面からは好ましくない。そのため、本発明のブレーキ装置では、モータＭに印加する電流を止めた際にも制動力を保持するために、モータＭの逆回転を規制するラチェット１０２を備えている。ラチェット１０２は、モータＭの回転軸と同一軸芯を持ち、一体回転する歯車１０２ａと、歯車１０２ａの溝に嵌合し歯車１０２ａがモータＭの逆回転方向に回転するのを規制する爪１０２ｂとから構成されている。また、爪１０２ｂは、モータＭの回転軸芯と同じ方向の軸芯を持つ揺動軸に揺動可能に支持されおり、一端が歯車１０２ａの溝と嵌合し、他端がソレノイド１０３に接続されている。ソレノイド１０３は、制御手段Ｂからの電流により可動芯を進退移動させる。制御手段Ｂは、制動力を保持したい場合にはソレノイド１０３に電流を印加し、それよりソレノイド１０３の可動芯が進出する。これに伴い、爪１０２ｂが揺動し、歯車１０２ａの溝に嵌合する。これにより、歯車１０２ａの逆回転が規制されると共に、モータＭの回転軸も逆回転が規制される。したがって、モータＭの回転が停止した際には、マスタシリンダ３０の液圧により減圧方向の力が生じるが、ラチェット１０２により減圧方向の力を受け止めることができ、マスタシリンダ３０の液圧を保持することができる。
【００５０】
〔モータが正常作動する場合の動作〕
以下に、モータＭが正常作動する場合における本発明のブレーキ装置の動作を説明する。図３は、運転者がブレーキペダルＢＰを操作した際の加圧機構Ａの断面図である。
【００５１】
まず、運転者によりブレーキペダルＢＰが踏み込み操作されると、ブレーキ操作センサＢＳにより、ストローク量および／または踏力が測定される。測定された測定値は、ブレーキ操作センサＢＳからＥＣＵに送信される。測定値を取得したＥＣＵは、測定値に応じた制動力を生じさせるために、モータドライバＭＤに対して測定値に応じた電流を加圧機構Ａに印加するよう制御を行う。このとき、ブレーキ操作量と印加すべき電流／電圧の大きさを予め保持しておけば、演算等を行うことなく電流量等を決定できるため好適である。
【００５２】
モータドライバＭＤから電流が印加された加圧機構ＡのモータＭは、印加された電流に応じて回転する。上述したように、小平歯車４０はモータＭの回転軸と一体回転するため、小平歯車４０はモータＭの回転量と同じだけ回転する。このとき、小平歯車４０の歯と嵌合する歯を有する大平歯車４１も、小平歯車４０の回転に伴い回転する。上述したように、小平歯車４０の歯数よりも大平歯車４１の歯数の方が多いため、これらは減速機構として機能する。
【００５３】
また、上述したように、回転部材５１は大平歯車４１と一体回転し、マスタピストン３１の進退移動方向への移動が規制されるように構成されている。そのため、回転部材５１は大平歯車４１と同じだけ回転する。さらに、回転部材５１の内壁面に形成された溝と直動部材５２の外側面に形成された溝とが螺合しているため、回転部材５１の回転に伴い直動部材５２も回転を始める。直動部材５２がわずかに回転すると、直動部材５２のスラスト係合部５２ａが、ハウジング１００の回転規制部１００ａに当接し、直動部材５２の回転が規制される。このとき、上述したようにストロークシミュレータ７０の第１ケーシング７１も回転し、第１ケーシング７１はハウジング１００に係止される。これにより、ストロークシミュレータ７０は、運転者のブレーキペダルＢＰの踏み込みに対する反力を発生させることができる。その後、直動部材５２は回転部材５１の回転に伴い弾性部材４６を圧縮しつつ進出する。
【００５４】
直動部材５２が進出を始めると、直動部材５２の推力伝動部５２ｃと出力ピストン４３の推力受動部４３ａとの間にあった隙間が埋められる。出力ピストン４３はその後、推力伝動部５２ｃおよび推力受動部４３ａを介して直動部材５２の進出する推力を受け、直動部材５２と共に進出する。
【００５５】
このとき、出力ピストン４３の端部が加圧機構Ａに延出しているマスタピストン３１の端部を押動する。これにより、液圧回路１０内の液圧を増圧し、ホイールシリンダＷＣはその液圧により車輪Ｗに制動力を加える。
【００５６】
また、このときのクラッチ機構６０の動きを図５（ｂ）に示す。直動部材５２が進出を始めた際に、直動部材５２に設けられた突出部５２ｂがリンク部材６３の直動部材５２側に突出している端部を進出方向に押圧する。これにより、リンク部材６３の押圧された端部と逆側の端部が後退方向に揺動する。このリンク部材６３の揺動により、付勢体６２の付勢力に打ち勝って転動体６１がテーパー面４３ｅから離間する。これにより、入力ロッド４４と出力ピストン４３との連結が切り離され、入力ロッド４４と出力ピストン４３とは独立に進出することができる。
【００５７】
このような構成とすることにより、運転者に適切な反力を与えつつ、ブレーキバイワイヤを実現することができる。
【００５８】
また、図３から明らかなように、ブレーキ操作が行われた際にも、出力ピストン４３の空洞部４３ｂの底面４３ｃと入力ロッド４４の端部４４ａとの間には隙間が生じている。この隙間により、回生制御やＡＢＳ（Anti-lock Brake System）制御等を行った場合でも底面４３ｃが端部４４ａを押動することを回避することができる。すなわち、回生制御やＡＢＳ制御等を行った場合でも、マスタピストン３１から出力ピストン４３に伝達された反力が入力ロッド４４に伝達されたり、入力ロッド４４の推力が出力ピストン４３を介してマスタピストン３１に伝達されることがないため、運転者に対して不要な反力を与えず、運転者の操作感を損なったり、運転者の操作力が伝達されて、最適な回生制御が損なわれることがない。
【００５９】
〔モータが正常作動しない場合の動作〕
図４は、ブレーキ操作が行われてもモータＭが動作しない場合の加圧機構Ａの断面図である。
【００６０】
まず、運転者がブレーキペダルＢＰを踏み込むと、ブレーキ操作センサＢＳからブレーキペダルＢＰの操作量が測定され、ＥＣＵに送信される。ＥＣＵはモータドライバＭＤを介して測定値に応じた電流を加圧機構Ａに印加するが、モータＭは回転しない。
【００６１】
このとき、図６（ａ）に示すように、トーションバネ７６の付勢力により第１ケーシング７１とハウジング１００との係合は解除されているため、ストロークシミュレータ７０は進出可能である。
【００６２】
本実施例では、付勢体６２の取付加重は第２弾性部材７４よりも大きく設定されている。そのため、ブレーキペダルＢＰの踏み込みに応じてシャフト１０１が進出すると、先に第２弾性部材７４が縮み始め、その後ストロークシミュレータ７０の第１ケーシング７１が進出を開始する。仮に、タイムラグ等によりモータＭの駆動が遅れているだけであり、ストロークシミュレータ７０の第１ケーシング７１が進出する前にモータの駆動が開始されれば、その回転により第１ケーシング７１がハウジング１００に係止され、上述のような通常動作となる。
【００６３】
また、入力ロッド４４が進出を開始してもモータＭが回転しない場合には、図５（ａ）に示すように、付勢体６２の付勢力により転動体６１がテーパー面４３ｅと入力ロッド４４の側面とに付勢され、入力ロッド４４と出力ピストン４３との連結状態も保持される。これにより、シャフト１０１の進出力が入力ロッド４４に伝達され、クラッチ機構６０により入力ロッド４４に連結された出力ピストン４３が入力ロッド４４と共に進出する。このとき、出力ピストン４３の先端がマスタピストン３１を押動し、ブレーキオイルを増圧することができる。
【００６４】
このように、モータＭが正常動作しない場合には、ブレーキペダルＢＰの踏み込み力が直接出力ピストン４３に伝達され、ブレーキ液を増圧することができる。また、ストロークシミュレータ７０はハウジング１００から切り離されて入力ロッド４４と一体的に進出するため、ストロークシミュレータ７０は反力を生じることはない。すなわち、運転者はマスタピストン３１が進出する際にブレーキオイルから受ける反力のみを受け、ブレーキペダルＢＰへの操作力を全てブレーキへの制動力に変換することができる。
【実施例２】
【００６５】
上述の実施例では、ブレーキ装置が動作していない状態では、クラッチ機構６０の働きにより入力ロッド４４と出力ピストン４３とは連結状態にある。また、緊急にブレーキ操作がなされた場合等には、モータＭの駆動がブレーキ操作よりも遅れる可能性がある。このような場合には、クラッチ機構６０により入力ロッド４４と出力ピストン４３とが連結状態にあり、ストロークシミュレータ７０はハウジング１００に係止されていない状態にある。入力ロッド４４が進出した後にモータＭが駆動すると、クラッチ機構６０により入力ロッド４４と出力ピストン４３との連結が解除される。しかし、ストロークシミュレータ７０はハウジング１００に係止されていないため反力を生じることができないため、この時点で運転者には違和感が生じる。このような問題を解決するために、上述の構成としているが、本実施例では他の方法として、下記の制御も行うことができる。
【００６６】
本実施例では、制御手段Ｂはブレーキ操作がなされていない状態で、モータＭに対して所定の電流を印加し、クラッチ機構６０により入力ロッド４４と出力ピストン４３とを切り離している。そのため、所定の電流は、突出部５２ｂがリンク部材６３を揺動するために直動部材５２が進出するのに必要十分な大きさである。このとき、ストロークシミュレータ７０は直動部材５２の回転によりハウジング１００に係止されている。これにより、ブレーキペダルＢＰが踏み込まれると同時に、ブレーキバイワイヤ型のブレーキ装置として機能することができる。
【００６７】
上述の制御に必要な電流量はモータに印加した電流量を計測することで実現することができる。また、マスタシリンダ３０の液圧を測定することでも実現することができる。この場合には、クラッチ機構６０による切り離し動作と同時に、直動部材５２の推力伝動部５２ｃと出力ピストン４３の推力受動部４３ａとの隙間がなくなるように構成しておく。このような構成とすると、出力ピストン４３の推力受動部４３ａとの隙間がなくなる以上に直動部材５２が進出すると、マスタシリンダ３０の液圧が増圧されるため、マスタシリンダ３０の液圧が増加を始めた時点までの電流を前述の所定の電流として決定することができる。
【００６８】
上述のような制御を行った後は入力ロッド４４と出力ピストン４３とが切り離され、ストロークシミュレータ７０はハウジング１００に係止されているので、上述の制御後にモータＭに故障が発生した際のブレーキ操作に支障が生じるおそれがある。しかしながら、本発明のブレーキ装置では、仮に、上述の制御を行った直後にモータＭに故障が発生したとしても、モータＭのトルクがなくなると直動部材５２は弾性部材４６の付勢力により後退し、リンク部材６３に作用している突出部５２ｂの推力もなくなるため、クラッチ機構６０は入力ロッド４４と出力ピストン４３とを連結する。また、トーションバネ７６の付勢力により、第１ケーシング７１とハウジング１００との係合も解除される。これにより、非常時における所望のブレーキ操作は可能となる。したがって、上述の制御を行った後にモータＭに故障が発生しても問題は生じない。
【００６９】
上述の制御は電流を必要とするため、必要以外に行うと不要な電力を消費する。そのため、ブレーキ操作がなされることが予測された時点で上述の制御を行うことが望ましい。そのために、ＥＣＵはブレーキ操作予測手段として機能させる。このとき、ＥＣＵには、図示しない種々のセンサ等が接続されている。例えば、車両の速度を計測する速度センサ、車両の加速度を計測する加速度センサ、アクセルの操作量を計測するアクセル操作センサ、前方の車両との距離を計測する距離センサ、車両の周囲の画像を取得するカメラ等である。
【００７０】
例えば、アクセル操作センサによりアクセルペダル（図示せず）に加えられた踏力が解除されたことにより、ブレーキ操作を予測することができる。さらに、緊急ブレーキ操作の際には瞬時にアクセルペダルから足が離されるため、アクセルペダルに対する踏力が解除される速さを加味すると、より的確にブレーキ操作を予測することができる。また、距離センサやカメラ等からの入力により前方車両との車間を計測し、車間が一定以下になった場合にブレーキ操作がなされると判定することもできる。
【００７１】
ＥＵＣは、これらのセンサ等からの入力に基づきブレーキ操作が行われる可能性を判定する。ブレーキ操作が行われると判定した場合には、モータドライバＭＤを介して上述の所定の電流をモータＭに印加する。これにより、不要な電力の消費を抑えつつ、適切なブレーキ操作を可能にしている。
【実施例３】
【００７２】
上述の実施例では、クラッチ機構６０の付勢体６２は第１ケーシング７１の底面７１ａに固定されていたが、図７に示すように、付勢体６２のストロークシミュレータ７０側の後に固定部材６５を備える構成とすることもできる。この固定部材６５は、固定リング６６によりストロークシミュレータ７０側の端部を固定されている。この構成では、付勢体６２は、固定部材６４と固定部材６５との間に圧縮された状態で挟まれるため、固定部材６４と固定部材６５とには伸張方向の力を加えている。固定部材６４に対する力は、転動体６１をテーパー面４３ｅに付勢する力として働く。一方、固定部材６５に対する力は、固定リング６６からの反力により相殺される。そのため、マスタピストン３１の図示しない戻しばねの取付加重を付勢体６２の取付加重以上に設定する必要がなくなるため、上述の実施例とは異なり、ブレーキペダルＢＰの踏み込み時の踏力を小さくすることができる。
【実施例４】
【００７３】
図８および９を用いて、本実施例におけるブレーキ装置を説明する。なお、上述の実施例における部材と同様の部材には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７４】
図８は、本実施例の形態における加圧機構Ａの構成を表す図である。加圧機構Ａは、上述の実施例と同様に、制御手段Ｂからの印加電流に応じて回転するモータＭ、モータＭの回転軸と一体回転するよう構成されている小平歯車１１０を備えているが、上述の実施例と異なり、モータＭの回転軸はマスタピストン３１の進退方向と直交する方向となるように構成されている。また、小平歯車１１０と嵌合する歯を有し、小平歯車１１０の歯数よりも多い歯数を有する大平歯車１１１、大平歯車１１１と同一軸芯を有し、大平歯車と一体回転するように構成されているピニオン歯車１１２が備えられている。
【００７５】
一方、直動部材５２には、ピニオン歯車１１２と嵌合するラック歯車５２ｅが形成されている。これにより、モータＭの回転力は、小平歯車１１０，大平歯車１１１およびピニオン歯車１１２を介してラック歯車５２ｅに伝達され、直動部材５２の直動力に変換される。したがって、ピニオン歯車１１２とラック歯車５２ｅ（直動部材５２）とにより、本実施例における直動変換機構１５０を構成することとなる。このように、本実施例における直動変換機構１５０では、ラックアンドピニオン機構によりモータＭの回転力を直動部材５２の直動力に変換しているが、これにより、ボールネジ機構に比べて、コスト削減、静音性、組み立ての容易性等のメリットが得られる。
【００７６】
また、本実施例における加圧機構Ａには、上述の実施例と同様に、直動部材５２の内部に挿入され、マスタピストン３１の進退方向に移動可能な出力ピストン４３，入力ロッド４４，シャフト１０１を介してブレーキペダルＢＰと接続されている。ブレーキペダルＢＰの操作量に応じてマスタピストン３１の進退方向に移動可能である入力ロッド４４は、さらに入力ロッド４４の進退に応じてブレーキペダルＢＰに対して反力を与えるストロークシミュレータ７０や直動変換機構１５０をマスタピストン３１の後退方向に付勢する弾性部材４６、モータＭの駆動状態により入力ロッド４４と出力ピストン４３との連結／切り離しを行うクラッチ機構６０も備えられている。なお、これらの構成は上述の実施例と同じであり、ブレーキ操作による直動部材５２の直動以降の動作も上述の実施例と同じであるため、説明は省略する。
【００７７】
上述の実施例１等の形態では、モータＭの回転により直動部材５２が微小回転し、その微小回転を利用してストロークシミュレータ７０とハウジング１００との連結／切り離しを制御していた。しかし、本実施形態では直動部材５２の微小回転がないため、以下のクラッチ機構１７０によりストロークシミュレータ７０とハウジング１００との連結／切り離しを制御している。なお、ストロークシミュレータ７０自体の構成は、上述の実施例と同じである。
【００７８】
本実施例におけるクラッチ機構１７０は、ハウジング１００の内側に固定的に備えられたハウジング内側部材１０５の内面に形成されたテーパー面１０５ａ、テーパー面１０５ａとストロークシミュレータ７０の第１ケーシング７１の外側面７１ｃとの間に備えられた転動体７７、転動体７７の進退方向の移動を規制する固定部材７８、固定部材７８を介して転動体７７を進出方向に付勢する付勢体７９、および、直動部材５２の後退方向側の端面５２ｆとにより構成されている。なお、図では一の転動体７７が表されているが、転動体７７の数は適宜変更可能である。
【００７９】
図９（ｂ）は、ブレーキ操作によってモータＭが駆動され、直動部材５２が進出方向に微小移動（クラッチ機構６０が離脱する程度の移動量）した状態のクラッチ機構１７０の拡大図である。この状態では、直動部材５２の端面５２ｆと固定部材７８との当接が解除されている。したがって、付勢体７９の付勢力により固定部材７８が進出方向に付勢される。転動体７７は固定部材により進退方向への移動が規制されているため、固定部材７８が進出方向に付勢されるに伴って、転動体７７も進出方向に付勢され、テーパー面１０５ａと第１ケーシング７１の外側面７１ｃとに当接する。この転動体７７の当接によりハウジング１００と第１ケーシング７１すなわちストロークシミュレータ７０との連結が実現される。したがって、モータＭが正常に作動する場合には、クラッチ機構１７０により、ストロークシミュレータ７０とハウジング１００とが連結されるため、ストロークシミュレータ７０はシャフト１０１に対して反力を与えることができる。なお、図９（ｂ）に示すように、ストロークシミュレータ７０とハウジング１００とが連結された状態では、固定部材７８の進出側端部はハウジング内側部材１０５の進出側端部から突出している。
【００８０】
一方、ブレーキペダルＢＰに対する踏力が解除されると、モータＭが上述とは逆回転し、直動部材５２が後退方向に移動する。この直動部材５２の移動により、直動部材５２の端面５２ｆが固定部材７８の進出側端部に当接し、さらに直動部材５２が後退方向に移動し、直動部材５２が初期位置（モータＭからの駆動力が伝達されていない状態）まで後退した状態では、直動部材５２の押圧力が付勢体７９の固定部材７８に対する付勢力に勝ち、付勢体７９を圧縮する。これにより、転動体７７はテーパー面１０５ａから離脱し、ストロークシミュレータ７０はハウジング１００から切り離される（図９（ａ）参照）。
【００８１】
上述のように、モータＭの駆動力が直動部材５２に伝達されていない状態では、クラッチ機構１７０の作用により、ストロークシミュレータ７０はハウジング１００から切り離された状態にある。この状態で、ブレーキペダルＢＰに対してブレーキ操作が行われると、モータＭが正常に動作する場合には、上述したように直動部材５２の移動に伴い、クラッチ機構１７０の作用によりストロークシミュレータ７０とハウジング１００とが連結されるため、シャフト１０１を介してブレーキペダルＢＰに対して反力を伝達することができる。一方、ブレーキ操作に対してモータＭが動作しない場合には、離脱状態にあるストロークシミュレータ７０はブレークペダルＢＰへの踏力に応じて前進方向に移動するため、ブレーキペダルＢＰには、マスタピストン３１による反力のみが伝達されることとなる。
【００８２】
なお、このようなクラッチ機構１７０は、ラックアンドピニオン機構を用いた加圧機構Ａだけでなく、上述の実施例のようなボールネジ機構を用いた加圧機構Ａにも用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
ブレーキペダルの操作を電気信号に変換し、電気信号に応じてマスタシリンダの液圧を生じさせることにより、車輪に制動力を加えるブレーキ装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００８４】
Ａ：加圧機構
Ｂ：制御手段
ＢＰ：ブレーキペダル
Ｃ：制動機構
Ｍ：モータ
３０：マスタシリンダ
３１：マスタピストン
４０：小平歯車
４１：大平歯車
５０：直動変換機構
５１：回転部材
５２：直動部材
４３：出力ピストン（出力部材）
４４：入力ロッド（入力部材）
６０：クラッチ機構
４３ｅ：テーパー面
６１：転動体
６２：付勢体
６２ａ：端部
６３：リンク部材
６４：固定部材
７０：ストロークシミュレータ
７１：第１ケーシング
７１ｂ：スラスト係合部
７２：第１弾性部材
７３：第２ケーシング
７４：第２弾性部材
７５：連結部材
７７：転動体
７９：付勢体
１００：ハウジング
１０１：シャフト
１０２：ラチェット
１０３：ソレノイド
１０５ａ：テーパー面
１７０：クラッチ機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレーキペダルの変位に連動する入力部材と、
前記入力部材とは相対移動可能に個別に設けられ、マスタシリンダに液圧を発生可能な出力部材と、
前記マスタシリンダに発生した液圧により車輪に制動力を付与する制動機構と、
前記出力部材を前記入力部材と独立して駆動可能な駆動手段と、
前記入力部材と前記出力部材との間に設けられ、前記駆動手段により前記出力部材が駆動されないときに前記入力部材と前記出力部材とが一体移動可能となるように前記入力部材と前記出力部材とを係合し、前記駆動手段により前記出力部材が駆動されるときに前記入力部材と前記出力部材との係合を離脱するクラッチ機構を備えたブレーキ装置。
【請求項２】
前記入力部材と前記出力部材とを収容するハウジングを備え、
前記駆動手段は、
モータと、
前記ハウジング内に設けられ、前記モータの回転に応じて進退移動を規制されつつ回転する回転部材と、
前記回転部材に係合し、前記回転部材の回転に応じて前記マスタシリンダに設けたマスタピストンの進退移動方向に引退移動可能に構成され、前記マスタピストンの進出方向への推力を前記出力部材に伝達する直動部材と、を備えている請求項１記載のブレーキ装置。
【請求項３】
前記クラッチ機構は、
前記出力部材の内面に形成されたテーパー面と、
前記テーパー面と前記入力部材の外面との間に介在する転動体と、
前記転動体を前記テーパー面と前記入力部材の側面とに当接する方向に付勢する付勢体と、
前記出力部材の側面に形成された開口部に挿通され、前記直動部材の側と前記入力部材の側とに突出し、前記直動部材の前記マスタピストンの側への移動に伴って、前記転動体を前記当接する方向とは反対方向に押圧するよう揺動可能なリンク部材と、を備えた請求項２記載のブレーキ装置。
【請求項４】
前記ブレーキペダルの操作力を前記入力部材へ伝達する伝動系に、前記ブレーキペダルの操作力に応じて当該ブレーキペダルに反力を与えるストロークシミュレータを備えた請求項３記載のブレーキ装置。
【請求項５】
前記直動部材は、前記モータの初期回転により微小回転可能であり、
前記ストロークシミュレータは、前記ハウジングと係合する係合部と、前記直動部材とスラスト係合するスラスト係合部とを備え、
前記係合部は、前記モータに電流が印加されない状態では前記ハウジングと係合せず、前記モータが駆動する際には、前記スラスト係合部を介して前記直動部材から受けた回転力により前記係合部が前記ハウジングと係合する請求項４記載のブレーキ装置。
【請求項６】
前記付勢体の両端部のうち前記転動体の側とは反対側の端部が、前記ストロークシミュレータの前記マスタシリンダの側の底部に当接している請求項５記載のブレーキ装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記ブレーキペダルの非操作時に、前記クラッチ機構の係合を離脱するのに必要な電流を前記モータに印加する請求項１から６いずれか一項記載のブレーキ装置。
【請求項８】
前記ハウジングの側の内面に形成されたテーパー面と、
前記テーパー面と前記ストロークシミュレータの外面との間に介在する転動体と、
前記転動体を前記テーパー面と前記ストロークシミュレータの外面とに当接する方向に付勢する付勢体と、を有するとともに、前記直動部材の前記マスタピストンとは逆側への移動に伴って、前記転動体を前記当接する方向とは反対方向に押圧するクラッチ機構を備えている請求項４記載のブレーキ装置。
【請求項１】
ブレーキペダルの変位に連動する入力部材と、
前記入力部材とは相対移動可能に個別に設けられ、マスタシリンダに液圧を発生可能な出力部材と、
前記マスタシリンダに発生した液圧により車輪に制動力を付与する制動機構と、
前記出力部材を前記入力部材と独立して駆動可能な駆動手段と、
前記入力部材と前記出力部材との間に設けられ、前記駆動手段により前記出力部材が駆動されないときに前記入力部材と前記出力部材とが一体移動可能となるように前記入力部材と前記出力部材とを係合し、前記駆動手段により前記出力部材が駆動されるときに前記入力部材と前記出力部材との係合を離脱するクラッチ機構を備えたブレーキ装置。
【請求項２】
前記入力部材と前記出力部材とを収容するハウジングを備え、
前記駆動手段は、
モータと、
前記ハウジング内に設けられ、前記モータの回転に応じて進退移動を規制されつつ回転する回転部材と、
前記回転部材に係合し、前記回転部材の回転に応じて前記マスタシリンダに設けたマスタピストンの進退移動方向に引退移動可能に構成され、前記マスタピストンの進出方向への推力を前記出力部材に伝達する直動部材と、を備えている請求項１記載のブレーキ装置。
【請求項３】
前記クラッチ機構は、
前記出力部材の内面に形成されたテーパー面と、
前記テーパー面と前記入力部材の外面との間に介在する転動体と、
前記転動体を前記テーパー面と前記入力部材の側面とに当接する方向に付勢する付勢体と、
前記出力部材の側面に形成された開口部に挿通され、前記直動部材の側と前記入力部材の側とに突出し、前記直動部材の前記マスタピストンの側への移動に伴って、前記転動体を前記当接する方向とは反対方向に押圧するよう揺動可能なリンク部材と、を備えた請求項２記載のブレーキ装置。
【請求項４】
前記ブレーキペダルの操作力を前記入力部材へ伝達する伝動系に、前記ブレーキペダルの操作力に応じて当該ブレーキペダルに反力を与えるストロークシミュレータを備えた請求項３記載のブレーキ装置。
【請求項５】
前記直動部材は、前記モータの初期回転により微小回転可能であり、
前記ストロークシミュレータは、前記ハウジングと係合する係合部と、前記直動部材とスラスト係合するスラスト係合部とを備え、
前記係合部は、前記モータに電流が印加されない状態では前記ハウジングと係合せず、前記モータが駆動する際には、前記スラスト係合部を介して前記直動部材から受けた回転力により前記係合部が前記ハウジングと係合する請求項４記載のブレーキ装置。
【請求項６】
前記付勢体の両端部のうち前記転動体の側とは反対側の端部が、前記ストロークシミュレータの前記マスタシリンダの側の底部に当接している請求項５記載のブレーキ装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記ブレーキペダルの非操作時に、前記クラッチ機構の係合を離脱するのに必要な電流を前記モータに印加する請求項１から６いずれか一項記載のブレーキ装置。
【請求項８】
前記ハウジングの側の内面に形成されたテーパー面と、
前記テーパー面と前記ストロークシミュレータの外面との間に介在する転動体と、
前記転動体を前記テーパー面と前記ストロークシミュレータの外面とに当接する方向に付勢する付勢体と、を有するとともに、前記直動部材の前記マスタピストンとは逆側への移動に伴って、前記転動体を前記当接する方向とは反対方向に押圧するクラッチ機構を備えている請求項４記載のブレーキ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１８４６９９（Ｐ２０１０−１８４６９９Ａ）
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２４３２５（Ｐ２００９−２２４３２５）
【出願日】平成２１年９月２９日（２００９．９．２９）
【出願人】（３０１０６５８９２）株式会社アドヴィックス (1,291)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２９日（２００９．９．２９）
【出願人】（３０１０６５８９２）株式会社アドヴィックス (1,291)
【Ｆターム（参考）】
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